40

 

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЛЕТНОГО СОСТАВА

 

В. А. ПОНОМАРЕНКО, А. А. ВОРОНА, Н. Н. ЗАЦАРНЫЙ

 

Анализ существующей системы подготовки летчиков позволяет выделить несколько относительно самостоятельных подходов к оценке и управлению процессом формирования профессиональных навыков и умений.

 

41

 

Так, например, характеристики точности выдерживания параметров полета являются наиболее информативными показателями сформированности навыка в рамках рефлекторной концептуальной схемы [3], [16]. Выделение физиологических параметров (коррелятов) уровня натренированности летного состава связано с развитием концепции о функциональной системе [1], [13], [17]. В свою очередь, сторонники концепции физиологии активности рассматривают формирование летного навыка как процесс перехода регуляции действий с ведущего на фоновый уровень и оценивают сформированность навыка по соотношению высокоамплитудных (рабочих) и малоамплитудных (фоновых) движений [2], [21]. Наконец, исходя из концепции психофизиологических порогов подготовка летчиков рассматривается как процесс повышения чувствительности человека к восприятию и различению значимых сигналов, а уровень профессионального мастерства оценивается по степени развития механизмов дифференцирования раздражителей [6], [20].

Каждая из перечисленных концепций явилась определенным шагом в развитии методологических подходов к оценке формирования летных навыков и умений, оказала положительное влияние на совершенствование методики летной подготовки и разработку ее принципов: наглядности, последовательности и систематичности, индивидуального подхода и учета функционального состояния человека. Кроме того, они позволили обосновать такие требования к техническим средствам обучения, как необходимость максимального приближения условий тренировок к моделируемой реальной деятельности и имитации отдельных сигналов в соответствии с дифференциальными и абсолютными порогами их восприятия человеком.

Общим для рассмотренных концептуальных схем является оценка процесса приобретения навыков и умений по внешне наблюдаемым характеристикам (качество деятельности, вегетативные реакции, характеристики порогов чувствительности и пр.).

Однако процесс обучения выступает не только в этих внешне наблюдаемых формах, но и в изменении ее внутреннего содержания, которое обусловлено представленностью осваиваемой деятельности в субъекте. Опора на внешние показатели — это, образно говоря, взгляд на обучение «со стороны учителя». Для оценки же сущности обучения необходимо взглянуть на него «со стороны ученика», его внутренних психических процессов, которые обеспечивают усвоение нового материала и определяют механизмы регуляции осваиваемых действий.

Методологические подходы к оценке качества подготовки с опорой на внешние показатели деятельности привели к тому, что до настоящего времени принципы летного обучения не исключают методы «натаскивания» и «дрессировки» обучаемого как в полете, так и в моделируемых условиях и основаны на копировании действий обучаемого. Доминирование данного подхода при разработке технических средств обучения привело к созданию дорогостоящих комплексных авиационных тренажеров, методика применения которых основывалась на выполнении упражнений по подобию реальным полетам без учета специфики деятельности в моделируемых условиях.

Между тем еще в 60-е гг. К.К. Платоновым на основании психофизиологических исследований было показано, что точное имитирование реальных условий деятельности не является рациональным принципом развития тренажеров [5]. Этот принцип основывался на положении о превосходстве «предметного обучения» над «операционно-комплексным». Однако предметный способ обучения так же древен, как и сам труд. Его основными недостатками являются малая эффективность и большая трудоемкость. В свою очередь, операционно-комплексный подход, предполагающий моделирование психологической структуры деятельности, так и не был полностью реализован в практике тренажеростроения. В результате предметное обучение продолжает оставаться основой методики летной подготовки.

При традиционном предметном подходе

 

42

 

к обучению проблема формирования навыков выступает перед летчиком в виде задачи с известной целью и неизвестными практическими способами ее достижения. Поэтому предметное обучение предполагает демонстрацию обучаемому внешне наблюдаемых приемов и способов выполнения действий по пилотированию. Опробуя их, обучаемый летчик должен выработать свои, соответствующие его психофизиологическим возможностям способы решения профессиональных задач и контроля результативности их решения, которые совершенствуются и закрепляются в процессе тренировок. При этом обучаемый, как правило, оптимизирует структуру своих управляющих воздействий неосознанно. Таким образом, целью обучения становится результат, а не процесс его достижения. Поэтому, подводя итог анализу традиционных, направлений в методах и средствах обучения, можно заключить, что теоретические подходы к подготовке, основанные только на внешних показателях деятельности, уже не могут играть методологически прогрессивную роль для совершенствования обучения.

Необходимость уделять внимание в процессе профессиональной подготовки формированию внутренних регулятивных механизмов действия вытекает из основополагающего принципа советской психологии о единстве сознания и деятельности, согласно которому психические процессы рассматриваются в качестве особой деятельности, обеспечивающей активность отражения человеком внешнего мира [4], [5], [11], [18]. Механизмом такого отражения служат психические образы, которые в практике педагогической психологии трансформировались в понятия «концептуальная модель» [12], «оперативный образ» [14], «образ-цель» [10]. К настоящему времени теоретически обосновано и экспериментально доказано, что успешность функционирования психических образов во многом обусловлена развитием в процессе обучения их когнитивных и исполнительных составляющих.

Одним из новых направлений в развитии технологии летной подготовки является разработанная в авиационной психологии концепция об образе полета как механизме психической регуляции действий по пилотированию [7], [8].

Исходя из этой концепции задачей обучения и тренировки является формирование полноценного образа полета, который включает в себя представления о цели действий, знания об объекте управления, систему регулирующих и исполнительных операций, реализуемых в полете. Структурными элементами образа полета являются образ пространственного положения, приборный образ, чувство самолета.

Формирование образа полета происходит в несколько этапов со сменой уровней психического отражения и регуляции действий от речемыслительного через наглядно-образный к чувственно-предметному, которые могут рассматриваться как уровни развития деятельности. Освоение способов выполнения действий на каждом из перечисленных уровней отражения происходит посредством образования в памяти обучаемого образов — эталонов регулирующих и исполнительных операций.

В соответствии с этапами формирования образа полета должны применяться адекватные им обучающие воздействия и использоваться соответствующие технические средства обучения (табл. 1).

По мнению одних авторов, ведущими при обучении являются познавательные (когнитивные) компоненты действий [5], [19]. Другие важное значение придают исполнительным (моторным) компонентам [9], [22]. В свою очередь, проведенные нами исследования по оценке взаимоотношений познавательных и исполнительных операций в деятельности летчика позволяют сделать вывод о диалектическом единстве и важности обоих компонентов и сформулировать три положения, методологически важных для обучения летчиков:

1) в процессе формирования образа полета взаимоотношения познавательных и исполнительных компонентов постепенно меняются местами: на начальных этапах ведущая роль принадлежит исполнительным операциям (образно говоря, рука учит глаз); в

 

43

 

последующем, по мере освоения действий доминирующая роль переходит к познавательным операциям (глаз учит руку).

2) Существует определенная автономность познавательных и исполнительных компонентов действий. Их формирование может происходить относительно независимо друг от друга, что позволяет применять целенаправленные методические приемы и использовать специальные технические средства для формирования каждого их них.

3) Условия выполнения действий в первую очередь сказываются на познавательных операциях, тогда как исполнительные остаются практически неизменными.

Указанные положения продемонстрированы на схеме, которая отражает систему регуляции предметных действий летчика при пилотировании (рис. 1). Каждый из представленных на схеме блоков может осознаваться (актуализироваться) летчиками в различной степени в зависимости от условий и методов тренировки.

 

 

Таблица 1

Схема формирования психофизиологической структуры деятельности летчика

 

 

Из предлагаемой блок-схемы регуляции управляющих воздействий летчика следует, что положительный и отрицательный перенос навыков с тренажера на самолет обусловлен функционированием его познавательных компонентов. При отсутствии в программе исполнительного действия познавательных компонентов, неадекватных условиям реального полета, обеспечивается положительный перенос навыков. А при существенных различиях в характере поступающей к летчику информации в реальных и моделируемых условиях происходит формирование неадекватных познавательных компонентов, использование которых в реальном полете невозможно, что субъективно определяется летчиком как отрицательный перенос навыка.

Рассмотренные положения позволяют по-новому рассматривать процесс подготовки летного состава. При традиционном обучении управлению летательным аппаратом перед летчиком

 

44

 

ставится «пилотажная» цель: создать или выдержать определенные параметры полета. При этом указывается лишь в общем виде, каким способом (двигательным актом) достичь заданную цель. Летчик начинает решать пилотажную задачу на уровне познавательных операций, а подбор нужной программы (алгоритма) движений осуществляется эмпирически, путем проб и ошибок и часто не осознается, поскольку не выступает в качестве самостоятельной цели. Когда же процесс обучения управлению летательным аппаратом (тренажером) идет посредством сознательного решения двигательной задачи, то создаются более благоприятные условия для формирования как познавательных, так и программно-исполнительных компонентов действий по пилотированию, связанных с использованием неинструментальных сигналов, лежащих в основе летного чувства.

 

 

Рис. 1. Схема психофизиологических механизмов регуляции сенсомоторного действия при пилотировании.

 

Подтверждением указанных положений служат специально проведенные эксперименты на тренажере, в процессе которых лётчики выполняли фигуры пилотажа с заклеенным акселерометром. За счет этого они лишались информации о величине перегрузки и должны были восполнять образовавшийся дефицит путем выявления зависимости

 

45

 

между характером проприоцептивных ощущений при пользовании ручкой управления и темпом изменения параметров полета. Проведенные тренировки привели к существенному (в два-три раза) повышению точности пилотирования на переходных режимах (рис. 2). Таким образом была практически доказана возможность целенаправленного, автономного развития исполнительных блоков действия, формирования заранее заданных его свойств.

 

 

Рис. 2. Влияние специальной тренировки на точность воспроизведения заданной перегрузки при выполнении полетного задания на тренажере.

 

Другим подтверждением возможности автономного развития отдельных компонентов деятельности служит обучающий эксперимент, направленный на формирование познавательных операций,— опознание полетных ситуаций на основании зафиксированных на слайдах показаний приборов. Такое обучение позволило повысить точность пилотирования на 15—20 %, сократить количество вывозных полетов на 2—3 ч на каждого летчика, улучшить «осмотрительность» на 15—30 %. Приведенные факты  свидетельствуют, что одним из путей оптимизации процесса подготовки летного состава является поэлементное усвоение при решении профессиональных задач различных способов действий взамен традиционных методов формирования целостной

деятельности.

При этом поэтапное решение профессиональных задач должно происходить последовательно на всех уровнях отражения: в теоретическом обучении — на речемыслительном уровне и уровне нагляднообразных представлений (с помощью аудиовизуальных средств), в тренажерном обучении и реальном полете — на чувственно-предметном уровне.

В этой связи основным недостатком традиционной теоретической подготовки является то, что она направлена лишь на получение знаний, а способы включения этих знаний в профессиональную деятельность обучаемый вынужден находить самостоятельно. Такая организация в современных условиях не способствует интенсификации летного обучения, которая предполагает обязательное «вплетение» знаний в предметную деятельность, что является необходимым условием формирования профессионально важных качеств.

Отсюда следует, что уже при проведении теоретической подготовки необходимо обращать особое внимание на формирование представлений о техническом, физическом и психофизиологическом содержании процесса решения профессиональных задач, пространственно-временной структуре сигналов и алгоритмов действий. Неоспоримое преимущество в решении этого вопроса имеют персональные ЭВМ, которые в диалоговом режиме обучения позволяют не только получать формальные знания, но и проектировать будущую деятельность путем выработки понятий об информационной основе действий, последовательности и правилах их выполнения.

Необходимость формирования на этапе теоретического обучения наглядно-образного уровня, отражения и регуляции действий основывается на методологическом положении экспериментальной психологии о единстве образа действия и образа среды. Применительно к деятельности летчика это означает, что при пилотировании он должен постоянно представлять положение и перемещение летательного аппарата в пространстве и относительно местности.

 

46

 

Процесс формирования образа пространственного положения — наиболее сложный элемент деятельности летчика [7]. Поэтому его становление требует целенаправленной подготовки, методика которой, к сожалению, до настоящего времени недостаточно разработана. Между тем изложенный методологический подход позволяет выделить в действиях по ведению ориентировки на местности познавательные и исполнительные компоненты. К познавательным компонентам следует отнести умственные действия, связанные с преобразованием пилотажно-навигационной информации в представлении о местоположении самолета относительно взлетно-посадочной полосы или контрольных пунктов маршрута полета. К исполнительным — действия, связанные с получением информации от конкретных приборов и с выполнением управляющих движений, адекватных сложившейся полетной ситуации.

Экспериментальные исследования[1] показали, что эффективным средством формирования познавательных компонентов действия по ведению, ориентировки на местности является решение с помощью простых ТСО (планшеты, рисунки, фотографии приборной доски с показаниями приборов) мыслительных задач по определению местоположения самолета относительно взлетно-посадочной полосы в зависимости от показаний пилотажно-навигационных приборов или показаний приборов в зависимости от местоположения самолета.

Формирование же исполнительных компонентов рационально осуществлять при тренировках летчиков на авиационных тренажерах, в процессе которых отрабатываются способы захода на посадку в условиях дефицита информации (отказы одного или нескольких пилотажно-навигационных приборов), определение после искусственного «отвода» самолета от траектории полета своего местоположения относительно взлетно-посадочной полосы с отметкой его на специальном планшете.

Разработка методов и средств обучения летчиков ведению пространственной ориентировки в трехмерном пространстве еще ждет своего разрешения. Однако изложенные методологические подходы могут быть успешно перенесены и на эту область.

По нашему мнению, одним из перспективных направлений в подготовке летчиков к ведению пространственной ориентировки при выполнении, например, фигур пилотажа может быть разработка обучающих моделей на базе средств электронно-вычислительной техники, позволяющих предъявлять обучаемому траектории движения самолета в зависимости от пилотажных параметров. Использование такого технического средства позволит летчикам в наглядно-образной форме тренироваться в решении различных пилотажных задач, опробовать отдельные способы их выполнения, анализировать ошибки. Важно подчеркнуть, что применение таких технических средств обучения даст возможность «говорить» с летчиком на наглядном языке его представлений. Вторичные образы этих представлений в полете всегда расплывчаты, субъективны (обучаемому приходится строить их при пилотировании самостоятельно), и часть летчиков с трудом могут представить траекторию движения летательного аппарата в пространстве со стороны. Использование же машинной графики даст летчику наглядную пространственную картину полета, которая явится материальной основой для закрепления обобщенных образов пространственного положения самолета на траектории полета.

Таким образом, уже в настоящее время имеются реальные возможности для повышения интенсивности и эффективности летного обучения на этапе теоретической подготовки с помощью как традиционных, так и нетрадиционных технических средств, позволяющих обеспечить формирование механизмов психической регуляции действий на речемыслительном и наглядно-образном уровнях отражения. Регуляция же действий на чувственно-предметном уровне Отражения начинает формироваться на пилотажных и комплексных тренажерах и заканчивается в реальном полете.

 

47

 

Анализ существующей тренажерной подготовки свидетельствует, что использование авиационных тренажеров проводится недостаточно эффективно, так как методика тренировок на них идентична реальному полету. Между тем знание психофизиологических особенностей регуляции действий летчика позволяет повысить эффективность использования существующих тренажеров за счет целенаправленного проектирования деятельности и развития профессионально важных качеств.

Известно, что в полете точную регуляцию (±15 %) темпа углового перемещения самолета по траектории фигуры летчик может осуществлять по а кооперационным ощущениям при интенсивности их нарастания не более 1 ед/с для перегрузки и 25—30 гр/с — для угловых скоростей. При больших значениях регуляция по собственным ощущениям не обеспечивает нужную точность и безопасность полета [18]. Поэтому при выполнении интенсивных манёвров требуются другие способы пилотирования: 1) приборное пилотирование (по акселерометру и другим индикаторам); 2) пилотирование с регуляцией действий по проприоцептивным сигналам с органов управления.

С учетом сказанного, основываясь на рассмотренных выше методологических положениях о возможности автономного развития отдельных компонентов действий, был проведен обучающий эксперимент на авиационном тренажере с участием летного состава. Его суть заключалась в том, что при выполнении специального полетного задания летчикам предлагалось выявить существующие связи между характером проприо-цептивных ощущений и изменением показаний пилотажных приборов. Накопленный опыт установления этой связи в дальнейшем использовался при выполнении реальных полетов. В результате оказалось, что использование такого методического приема позволяет даже на тренажере отрабатывать технику пилотирования, адекватную реальному полету, повышает качество деятельности в полете в среднем на 25%, оптимизирует структуру управляющих движений и повышает интенсивность пилотирования.

Подводя итог рассмотренным методическим вопросам, можно заключить, что эффективность и надежность деятельности летчика зависят от его профессиональной подготовки, качество которой может быть повышено на основе теоретической концепции образа полета, позволяющей рассматривать механизмы регуляции действий по решению профессиональных задач на речемыслительном, наглядно-образном и чувственно-предметном уровнях отражения. В соответствии с ними необходимо создание единого комплекса ТСО в составе информационно-обучающих машин, различных типов тренажеров и учебно-тренировочных самолетов, которые позволят наполнить процесс подготовки новым содержанием, основным направлением которого должно стать формирование у обучаемых различных способов решения профессиональных задач на всех уровнях отражения и регуляции действий.

 

1. Анохин П. К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем // Принципы системной организации функций. М., 1973.

2. Бернштейн Н. А. О построении движений. М., 1947.

3. Виноградов М. И. Физиология трудовых процессов. 2-е изд. М., 1966.

4. Выготский Л. С. Развитие высших психических функций. М., 1960.

5. Гальперин П. Я. Введение в психологию. М., 1976.

6. Забродин Ю. М., Лебедев А. Н. Психофизиология и психофизика. М., 1977.

7. Завалова Н. Д., Ломов Б. Ф., Пономаренко В. А. Образ в системе психической регуляции деятельности. М., 1986.

8. Завалова Н. Д., Пономаренко В. А. Структура и содержание психического образа как механизма внутренней регуляции предметных действий // Психол. журн. 1980. Т. 1. № 2. С. 37 – 51.

9. Запорожец А. В. Проблема произвольных движений в свете трудов И.М. Сеченова // Вопр. психол. 1956. № 1. С. 3 – 10.

10. Конопкин О. А. Психологические механизмы регуляции деятельности. М., 1980.

11. Леонтьев А. Н. Деятельность. Сознание. Личность. М., 1977.

12. Ломов Б. Ф. Человек и техника: Очерки инженерной психологии. М., 1966.

13. Новатикян А.О., Бузунов В.А. О физиологических критериях профессиональной пригодности операторов // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 1974. Вып. XXIV. Т. 6.

14. Ошанин Д. А. Предметное действие как информационный процесс // Вопр. психол. 1970. № 3. С. 34 – 50.

 

48

 

15. Платонов К. К. Психологические вопросы теории тренажеров // Вопр. психол. 1961. № 4. С. 77 – 86.

16 Платонов К., Шварц Л. Очерки психологии для летчиков М , 1948.

17. Рыжков Б. Н., Сальницкий В. В. Методика оценки уровня психического напряжения у оператора // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1983. № 5.

18. Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии. М., 1940.

19. Талызина Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний. М., 1975.

20. Суходольский Г. В. Время реакции человека при слежении за движущейся целью // Об актуальных проблемах экспериментального исследования времени реагирования: Мат-лы симпозиума. Тарту, 1969.

21. Фролов Н. И., Зорилэ В. И. Физиологическая оценка формирования летных навыков при изменении структуры деятельности летчика // Авиакосмическая медицина. VI Всесоюзная конференция по космической биологии и авиакосмической медицине. Калуга, 5-7 июня 1979 г. М., 1979.

22. Шадриков В. Д. Психологический анализ деятельности: системогенетический подход. Ярославль, 1979.

23. Шибанов Г. П. Количественная оценка деятельности человека в системах человек - техника М., l983.

 

Поступила в редакцию 22.VIII 1989 г.