126

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ И АППАРАТУРА МЕТОДИКА РЕГИСТРАЦИИ НАЖИМА ПРИ ПИСЬМЕ

 

С. А. КАПУСТИН

 

Исследование формирования двигательных навыков письма актуально прежде всего для практики обучения. Одной из важнейших его задач является разработка объективных индикаторов процесса становления навыков письма. В частности, для этой цели создаются и широко используются различные методики регистрации нажима. В ряде работ было показано, что нажим может быть достаточно информативным индикатором различных аспектов графической деятельности: степени автоматизации навыка [1], [2], [4], [6], четкости почерка [1], [7], трудности задания [9], функционального состояния пишущего человека [5], [8], [10]

Однако, на наш взгляд, возможности применявшихся методик позволяют извлечь лишь часть информации о характере нажима при письме. В указанных исследованиях осуществлялась регистрация лишь нормальной составляющей нажима (нажим на стол), хотя при письме, ввиду существования трения, нажим имеет и тангенциальную составляющую (боковое усилие). Кроме того, регистрация нажима осуществлялась в отрыве от пространственно-временных характеристик движений, что препятствовало сопоставлению нажима с динамикой перемещения ручки по бумаге.

Цель настоящей работы заключается в описании возможностей новой методики одновременной регистрации силовых и пространственно-временных характеристик графических движений.

 

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Нами использовалось устройство, которое позволяло одновременно записывать во времени следующие параметры графических движений: две составляющие перемещения кончика ручки по поверхности бумаги, величину нажима на эту поверхность, две составляющие величины и направления бокового усилия, действующего параллельно плоскости стола. Датчики, регистрирующие все эти параметры, располагались в корпусе шариковой авторучки и не мешали нормальному выполнению графических движений. Показания датчиков, преобразованные в электрические сигналы, усиливались и регистрировались на движущейся фотоленте шлейфного осциллографа. Более подробно техническое описание данного устройства дано в работе [3].

Испытуемым предлагалось, не глядя на руку, выполнить два простейших графических задания.

1. По команде экспериментатора провести одну линию вверх, вниз, вправо или влево длиной 20 мм, спланировав движение заранее и не делая никаких коррекций по ходу его осуществления (баллистические движения), т. е. выполнить движение, напоминающее бросок в цель.

2. По команде экспериментатора провести линию вверх, вниз, вправо или влево длиной 20 мм, непрерывно следя за выполнением. При этом разрешалось произвольно менять скорость движений, делать остановки и доводки (корректирующие движения), если у испытуемых возникала такая необходимость.

Каждый испытуемый выполнял 100 проб по одному заданию и 100 проб по другому.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Типичные паттерны и особые интересные случаи, полученные в эксперименте при выполнении первого задания, представлены на рис. 1, второго задания — на рис. 2. Каждая из кривых на этих записях имеет условные обозначения.

Кривая с индексом «право — лево» отражает перемещения кончика ручки по поверхности в направлениях вправо и влево. Возрастание кривой соответствует движению ручки вправо, убывание — влево. Кривая с индексом «низ — верх» отражает перемещения кончика ручки по поверхности в направлениях вниз и вверх. Возрастание кривой соответствует движению ручки вниз, убывание — вверх. Начало и конец перемещения кончика ручки на записях выделены двумя вертикальными линиями.

Кривая с индексом «Б.У. право — Б.У. лево» отражает величину бокового усилия и направления, в которых оно действует: вправо и влево. Возрастание кривой от исходного уровня соответствует увеличению бокового усилия вправо. Убывание кривой от исходного уровня соответствует увеличению бокового усилия влево. Кривая с индексом «Б.У. верх — Б.У. низ» отражает величину бокового усилия и его направления: вверх и вниз. Возрастание кривой от исходного уровня соответствует увеличению бокового усилия в направлении вверх; убывание кривой от исходного уровня соответствует увеличению бокового усилия вниз.

Кривая с индексом «нажим» отражает величину нажима. Поскольку испытуемый, находясь в исходном положении, до команды экспериментатора уже прижимает ручку к бумаге с некоторой силой, то исходный уровень нажима, с которого он начинает выполнять задание, имеет некоторую величину, соответственно обозначенную на кривой в граммах. Возрастание кривой от этого исходного уровня соответствует

 

127

 

уменьшению нажима, убывание — увеличению нажима.

Самая нижняя кривая — регистрация команды экспериментатора начать выполнение задания. В левой части записи помещен графический протокол выполненного движения (стрелка указывает его направление), в правой части — масштаб. Временная развертка записей идет слева направо.

По записям баллистических движений оказалось возможным выделить два наиболее часто встречающихся паттерна (не зависящих от направления движения и индивидуальных особенностей испытуемых), различающихся по форме кривой нажима. Они демонстрируются на рис. 1а и 1б.

 

 

На рис. 1а, где представлена запись движения вправо, видно, что через некоторое время после команды экспериментатора до начала движения наблюдается увеличение бокового

 

128

 

усилия в направлении вправо. После завершения движения идет резкое уменьшение величины бокового усилия до исходного уровня, сменяющееся затем небольшими, постепенно затухающими колебаниями. На кривой нажима можно выделить две фазы: некоторое уменьшение нажима относительно исходного уровня, возникающее еще до начала движения, и увеличение его, которое начинается по ходу движения и продолжается еще некоторое время после завершения этого движения. Затем нажим опять медленно восстанавливается до исходного уровня.

На рис. 16 представлена запись движения вверх. Форма кривой бокового усилия при движении вверх в целом похожа на только описанную форму кривой бокового усилия при движении вправо и отличается от последней только направлением действия этой силы. Кривая нажима отражает возрастание давления ручки на поверхность бумаги относительно исходного уровня. Увеличение давления ручки начинается до начала движения руки, продолжается по ходу его и еще некоторое время после его завершения. Затем давление восстанавливается до исходного уровня.

Между этими двумя типами записей иногда выявляются определенные различия в формах кривых нажима и бокового усилия в период до начала движения. Отличительная особенность записи, представленной на рис. 1в, — наличие ступенчатого возрастания бокового усилия в период до начала движения.

Кроме того, встречались записи, в которых направление действия бокового усилия до начала движения менялось несколько раз.

Характерная особенность записей, отражающих корректирующие движения, состоит в том, что по ходу движения величина нажима практически остается постоянной либо незначительно уменьшается к концу его.

Как и в случае баллистического движения, до начала корректирующего движения происходит увеличение бокового усилия. Нажим может либо увеличиваться, либо уменьшаться. После завершения движения величина бокового усилия и нажима восстанавливается до исходного уровня.

Корректирующие движения осуществляются крайне неравномерно, с частыми остановками. По записям удалась выявить три типа остановок.

На рис. 2а представлена запись с тремя остановками первого типа. Остановки выделены двумя вертикальными чертами и обозначены буквами О. Как видно из записи, в этих остановках наблюдается резкое увеличение бокового усилия с момента начала и до момента окончания остановки.

На рис. 26 представлена запись с остановкой второго типа. Внутри этой остановки наблюдается увеличение бокового усилия с момента начала остановки и до ее окончания, но это увеличение ступенчатого характера.

На рис. 2в представлена запись с двумя остановками третьего типа. Этот тип остановки характеризуется тем, что в момент начала остановки происходит некоторое уменьшение величины бокового усилия, которое затем сменяется увеличением его до момента окончания остановки.

 

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

 

Эксперименты выявили существование периода, необходимого для преодоления силы трения покоя и для подбора оптимальной для каждого испытуемого величины нажима до начала движения. Величина нажима по ходу выполнения баллистических и корректирующих движений оказалась очень индивидуальной. По-видимому, каждый испытуемый подбирал наиболее удобный для него нажим. Если исходный уровень нажима до начала выполнения задачи был больше некоторой оптимальной величины, то происходило ослабление нажима, если меньше — то его увеличение. Исходя из этих различий, возникают две формы кривых нажима на записях баллистических движений (рис. 1а, 16) и две формы изменения нажима до начала корректирующих движений (рис. 2а, 2в). В ряде случаев использование данной методики позволило выявить существование нескольких этапов подготовки к движению (рис. 1в) и случаи ошибок испытуемых в отношении направления предполагаемого движения.

Методика позволила выявить определенный период после завершения движения, который можно назвать периодом моторного успокоения.

При выполнении баллистических и корректирующих движений обнаружены различия в нажиме. Во время осуществления баллистических движений наблюдалось увеличение нажима к концу движения. Во время осуществления корректирующих движений нажим оставался постоянным или несколько уменьшался. Мы предполагаем, что эти различия обусловлены тем, что для выполнения задания испытуемые по-разному использовали возникающую при письме силу трения. В случае баллистических движений силу трения они использовали для экстренной остановки и устранения непроизвольных колебаний руки, возникающих при резкой остановке.

На рис. 1 показаны образцы записей, на которых отчетливо видны затухающие колебания бокового усилия после завершения движений, свидетельствующие о наличии непроизвольных колебаний руки. Эти предположения также подтверждаются пробными опытами, в которых испытуемых просили осуществить баллистические движения, едва касаясь поверхности бумаги. Испытуемые отмечали, что при таком способе работы остановить движение в заданной точке практически невозможно вследствие появления непроизвольных колебаний руки. В случае корректирующих движений испытуемые, по-видимому, стремились уменьшить колебания силы трения, стараясь сделать ее постоянной для облегчения управления этими движениями. В ряде случаев по ходу движения они ослабляли нажим с целью устранения зацепок шарика о бумагу.

Во время выполнения корректирующих движений наблюдались многочисленные промежуточные остановки по ходу. При этом в одних случаях в момент начала остановки наблюдалось увеличение бокового усилия (рис. 2а, б), в других — уменьшение (рис. 2в). Данные факты позволяют выдвинуть гипотезу о различных причинах происхождения этих остановок: одна из них — в механических препятствиях, другая — в произвольном желании на время прервать

 

129

 

движение. При появлении внезапного механического препятствия трение должно увеличиться, что приведет к увеличению бокового усилия. Если остановка планируется заранее, то в момент завершения промежуточного участка движения следует ожидать уменьшения бокового усилия, как это и происходит обычно в момент окончания всего движения. Кроме того, в остановках, вызванных механическими причинами, наблюдались два типа увеличения бокового усилия: непрерывное (рис. 2а) и ступенчатое (рис. 26). Из этих различий следует, что в первом случае зацепка шарика о бумагу преодолевалась с ходу; во втором случае для преодоления силы трения испытуемый прилагал некоторое добавочное усилие. Можно сделать вывод, что только во втором случае во время промежуточной остановки произошла коррекция движения.

Таким образом, использование данной методики позволяет получать дополнительную информацию об организации графических движений. Особенно ценной является возможность получения информации об организации движений в периоды кажущегося покоя: до начала движения, после его завершения, во время остановок.

 

1. Гурьянов Е. В. Психология обучения письму. — М., 1959.— 264 с.

2. Мейман Э. Лекции по экспериментальной педагогике. Ч. III. — М., 1917.— 266 с.

3. Обоев В. А., Капустин С. А. Устройство для комплексной регистрации силовых и пространственно-временных характеристик графических движений. — Вестник МГУ. Серия XIV. Психология, 1979, № 3, с. 69—71.

4. Феофанов М. П. Психология письма. — М, 1930, 129 с.

5. Bills А. С, Brown С. The qwantitative set. —J. Exper. Psychol., 1929, v. 12; p. 301.

6. Drever J. Experimental study of the mechanism of writing. — Scientific amer. suppl., 1915, v. 80, p. 165.

7. Harris T. L., Rarik L. The problem of pressure in handwriting. — J. exper. education, 1957, v. 26, p. 151 — 178.

8. Ruesch L, Finesinger J. E. Muscular tension in psychiatric patients.—Arch. Neurolog. and Psychiatrics, 1943, v. 50, p. 439—449.

9. Wassmund B. Schreig-und griffdruck — studien im rahman von untersuchungen zur sensumotorischen bewegungsregulation. — Dussertation der Naturwissenschaft — lich — Mathematischen Fakultät der TU Dresden, 1972.

10. Wender M. A. An apporatus for the measurement of muscular tension during handwriting.—Amer. J. Psychol., 1948, v. 61, p. 259— 267.

 

Поступила в редакцию 16. IV. 1982 г.