Тема 12. Психомоторні процеси та робочі рухи

В психомоторных процессах выделяют:

·
простую психическую реакцию как ответ на заранее известный сигнал (поведенческая, физиологическая, эмоциональная и т.д.);

·
сложные реакции (выбора, переключения, цепные, отсроченные);

·
отставленную реакцию (условно-рефлекторную), когда исполнительному сигналу предшествует предварительный;

·
реакции на движущийся объект;

·
реакции слежения;

·
сенсомоторные координации;

·
идеомоторные реакции и двигательные действия — двигательные действия, вызванные мыслями, идеями («думаю — делаю»), например, при рисовании прямой линии без линейки возникающее опасение о том, как бы не нарушить прямолинейность, часто неизбежно приводит к отклонениям от желаемого

Психомоторные процессы могут существовать в форме:

·
знаний о возможных формах и особенностях психомоторного реагирования:

Знание = Σ информации

·
умений, как реализованных на практике знаний:

Умение = Знания + Практика

·
навыков, как автоматизированных умений, освобождающих наше сознание от контроля за однообразными, повторяющимися движениями, и направляющих мышление на принятие решения по важным, требующим оперативного вмешательства событиям:

Навык = Умение × N раз

Психомоторика реализуется в трех основных сферах:

1) силовой, характерной для ранних этапов развития техники и требующей мускульных усилий;

2) пространственной;

3) временной.

В операторской деятельности эффективность выполнения рабочих действий в условиях динамичности процессов управления объектом в значительной мере определяется степенью учета психофизиологических возможностей анализаторных систем человека и психологических закономерностей регуляции моторной активности в конструкции рабочего места и органов управления "человек - техника". Столь же важным фактором в этих целях являются знания психологических особенностей и их реализация в деятельности человека-оператора.

Движения как физическая ткань деятельности человека объединяются в операции. Операции образуют нижний ряд смысловых единиц деятельности. Они характеризуются фиксированным исходным материалом и продуктами и осуществляются посредством разнообразных, изменчивых групп движений. Эти изменения зависят от условий выполнения операции, а конкретный набор движений, входящих в состав операции, называется способом ее выполнения.

Операции объединяются в основные смысловые единицы деятельности, которые называются действиями. Действие можно рассматривать как организованную соответственно решаемой задаче совокупность операций. Возможны различные структуры такой организации, и каждая структура носит название стратегии действия. Наконец, совокупность действий, направленных на решение определенного комплекса задач, называется деятельностью. Каждый человек имеет дело с несколькими комплексами такого рода, что позволяет говорить о совокупности видов деятельности, характерных для отдельного человека.

С техническим совершенствованием систем управления существенно изменились требования к моторике оператора. Упростилось содержание двигательных задач, действия оператора свелись к нажатию кнопок, включению тумблеров, повороту рукояток и т. п. Вся сложность управления переместилась с исполнительной части двигательных актов на центральные механизмы их регуляции. Выполнение того или иного управляющего действия оказалось обусловленным переработкой большого объема информации, от которой стали зависеть результаты последующего двигательного акта. Поэтому исследование характеристик двигательных актов приходится вести в неразрывной связи с анализом психических процессов, определяющих движение.

Необходимо отметить, что в некоторых системах "человек - техника" оператор сталкивается с задачами, которые требуют не только сложной предварительной обработки большого объема информации, но также и быстрого их решения и точной реализации этих решений в движении. Эффективность работы подобных систем в значительной мере обусловлена степенью согласования моторного выхода оператора с конструкцией органов управления.

Данные об основных параметрах рабочих движений человека постепенно накапливались в различных сферах научных знаний: психологии труда, биомеханике, динамической антропометрии, физиологии и гигиене труда, эргономике. Установлены нормативные значения двигательных реакций по их скорости, точности, темпу, ритму, величине усилия, объему движений и многим другим параметрам в зависимости от вида, интенсивности, продолжительности воздействия раздражителей, их пространственно-временных и других характеристик.

К числу наиболее типичных для операторской деятельности и относительно сложных по своей структуре относятся психомоторные процессы, обеспечивающие такие рабочие действия, как перцептивно-двигательная координация при ручном управлении подвижным объектом, действия по отслеживанию динамического сигнала, формирование идеомоторных программ действий.

Двигательные задачи решаются путем реализации соответствующих движений при более или менее активном сенсорном обеспечении управления, коррекции и контроля исполнительных действий.

Уровень сенсорной активности зависит от степени сформированности двигательных навыков, однако в сложных ситуациях (переходные режимы управления, воздействие помех, условия осложненных и критических ситуаций и др.) активность перечисленных сенсорных функций возрастает, поэтому любые их нарушения (отвлечение внимания, сенсорные искажения, блокировка каналов обратной связи и т. д.) могут повлечь за собой возникновение двигательных ошибок.

Общее время двигательного акта, выполняемого в ответ на сигнал, состоит из следующих фаз:

·
времени проведения нервных импульсов от рецептора до центральных отделов нервной системы;

·
времени переработки этой информации и организации ответной реакции;

·
времени движения.

Сложность управления движениями человека в значительной мере обусловлена строением его двигательного аппарата, во много раз более сложного, чем у животных. Двигательный аппарат человека обладает большим числом степеней свободы. Так, кисть руки относительно плечевого сустава имеет семь степеней свободы, а кончик пальца относительно стоп ног - тридцать степеней свободы.

К сложности скелетного двигательного аппарата добавляется и сложность структуры и динамики мышц. Поэтому человеческая рука представляет собой многоканальную систему с обратными связями, в которых существенную роль играют кинестетические и тактильные анализаторы.

Точность и скорость движения руки определяется не столько свойствами мышечной ткани и строением суставов, сколько процессом взаимодействия движения мышц и суставов, циркуляцией управляющей информации.

Установлено, что любое, даже самое простое управляющее действие складывается из массы элементарных движений, объединенных механизмом регуляции в целостную структуру. Эти движения по их функциям делятся на три группы:

·
Собственно рабочие (исполнительные) движения, посредством которых осуществляется воздействие на объект.

·
Гностические движения, направленные на познание объекта и условий действия, включающие ощупывающие (осязательные), измерительные, пробующие и контрольные движения.

·
Приспособительные движения, к которым относятся установка рабочей позы руки, корригирующие движения (позволяющие по ходу действия исправлять возникающие ошибки), уравновешивающие движения (обеспечивающие устойчивость и пластичность действий).

В процессе формирования навыков взаимоотношения между этими видами движений изменяются. Сначала преобладают гностические движения. Позднее они редуцируются и настолько тесно сливаются с рабочими движениями, что их часто трудно бывает разделить. В результате движения становятся плавными и стабильными.

Приобретение навыков в процессе упражнений состоит не просто в повторении движений, а в обогащении с каждым новым движением сложившейся системы регуляции двигательным актом, новыми кинестетическими и тактильными сигналами. На основе этих сигналов осуществляется сенсорная коррекция актов движения.

На начальных ступенях образование навыка движения протекает под контролем зрения; впоследствии этот контроль все более переходит к чувствительным приборам двигательного аппарата - к кинестетическим и тактильным ощущениям. При этом образуется внутренний контур регулирования, определяемый действием кинестетического и тактильного аппаратов, в котором сигналы проходят значительно быстрее (за 0,04 с), чем во внешнем контуре регулирования, включающем зрительный контроль (0,1-0,2 с).

Двигательные акты, совершаемые оператором посредством управления, ориентировочно подразделяют на четыре класса операций:

1. Операции включения, выключения и переключения. Они строятся по принципу простых или дизъюнктивных двигательных реакций (иногда реакций на движущийся объект). Моторный компонент в этих реакциях складывается из сложных микродвижений пальцев и зависит от характеристик установочных движений, совершаемых как в контакте, так и вне контакта с органом управления. Можно предположить, что каждое микродвижение порождает элементарный кинестетический сигнал, необходимый для регуляции всего двигательного акта. С усложнением двигательной задачи дробность движений возрастает, а следовательно, увеличивается и количество элементарных кинестетических сигналов, что важно для последующего синтеза движений и образования целостной сложной структуры.

2. Двигательные задачи, состоящие из последовательности повторяющихся движений. Скорость движения руки может изменяться в больших пределах: от 0,01 см/с (движения пальцев при точной регулировке) до 8000 см/с (движения кисти при метании). Движения рук в направлении "к телу" быстрее, чем в направлении "от тела", однако последние более точные. Скорость движений в вертикальной плоскости больше, чем в горизонтальной. Наибольшей скоростью обладают движения "сверху вниз", в наименьшей - "от тела" и "снизу вверх". Скорость движения "слева направо" (для правой руки) несколько больше, чем скорость движения в обратном направлении. Наличие значительного числа степеней свободы дистальной части руки обеспечивает большую универсальность ее исполнительных функций. Однако среди рабочих движений имеются наиболее выгодные. Плавные эллиптические и круговые движения более полно отвечают радиальной форме перемещения звеньев человеческого тела в пространстве. Это нужно учитывать при выборе траекторий движения органов управления. Движения могут быть вращательными, ножными, ударными. Основным параметром повторяющихся движений является частота их повторения - темп. Вращательные движения совершаются примерно в полтора раза быстрее, чем поступательные. Движения с большей амплитудой обычно совершаются с большей скоростью. По мере тренировки повторяющиеся движения становятся более ритмичными. Человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами не менее 0,5 с. Если следующий сигнал подается через более короткий промежуток времени, то начало ответной реакции на него задерживается до завершения реакции на предшествующий сигнал. Увеличение темпа может быть достигнуто путем тренировок, в процессе которых оператор усваивает временную структуру сигналов и приобретает возможность их предвидения (антиципации).

3. Дозирование движений по их силовым, пространственным и временным параметрам. Такие движения осуществляются, например, при настройке аппаратуры. Главное требование, предъявляемое к таким движениям, - точность дозировочных реакций. Ощущение величины усилия является основной входной величиной в системе регулирования движения. Регуляция движения по силе считается более простой задачей, чем по скорости и величине. При анализе дозирования усилий установлено, что оператор с большей точностью способен сохранять одно и то же усилие, чем изменять усилие в определенных пределах. Специальные тренировки позволяют существенно повысить точность регулирования усилий. Точность различения временных параметров движения заметно уступает точности различения его пространственных признаков, причем эти характеристики являются взаимосвязанными. Выработка умений точно оценивать временные интервалы является одним из основных психологических качеств операторов систем "человек - техника". В некоторых системах управления иногда отсутствует возможность в процессе двигательного акта осуществлять его зрительный контроль. Именно поэтому для инженерно-психологических исследований представляют интерес данные о возможности различения человеком (без участия зрительного контроля) направления, размаха, длительности и силы движения.

4. Слежение за изменяющимися объектами. Такие задачи относятся к классу непрерывных перцептивно-моторных задач. Задачи слежения обычно разделяют на две группы:

А) слежение с преследованием, когда оператор воспринимает весь ход изменения входного и выходного сигнала и должен устранить их разницу;

Б) компенсирующее слежение, когда оператор решает ту же задачу, однако учитывает при этом только различия между сигналами.

Точность слежения с преследованием в 1,5-2 раза выше, чем компенсирующего, так как во втором варианте оператору сложнее контролировать свои действия и предвидеть ход изменения цели. Точность слежения принято оценивать либо по отрезку пути, на котором оператор выдерживает заданные условия слежения, либо по соответствующему ему времени. Устойчивость слежения зависит главным образом от сложности траектории и условий слежения, а также от координационных способностей оператора, которые в значительной степени обусловливаются скоростью слежения.

Перечисленные особенности параметров двигательного аппарата человека и возможностей его оценки позволяют указать лишь самые общие требования к конструкции органов управления в системах "человек - техника".

При конструировании органов управления нужно учитывать особенности не только собственно рабочих, но также гностических и приспособительных движений. Для оператора наиболее удобны будут те органы управления, которые обеспечивают оптимальное соотношение между перечисленными видами движений.

Многие рабочие движения выполняются на уровне двигательного автоматизма, лишенного сенсорного контроля и смыслового компонента, в результате чего даже в относительно простых, привычных условиях операторской деятельности при снижении общей функциональной активности могут возникнуть ошибки, связанные с ошибочным использованием кнопок, тумблеров, изменением силы нажатия на органы управления, нарушением мышечного контроля за положением органов управления.

Характерные изменения двигательной активности, параметров рабочих движений наблюдаются в критических режимах деятельности, в сложных и аварийных ситуациях. Аварийная ситуация вызывает поведение оператора, которое проявляется чаще всего в форме ступора, замедленности движений и принятия решений, либо в форме резкого повышения возбудимости и общей чувствительности, проявляющейся в импульсивных, несвоевременных действиях, в утрате ранее выработанных навыков, в упорном повторении неадекватных двигательных реакций и др.