Надежность методов применяемых в инженерной психологии

Федеральное агентство по образованию

Филиал Федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» в г. Сызрани

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по инженерной психологии

(Сокращенное обучение)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы

ЭВМБЗ 104(с)_______

 

Насыров Р.И._______

             (Ф.И.О.)

 

 

 

 

 

 

 

 

сызрань 2014

1. Предмет инженерной психологии.

С развитием технического прогресса, механизации и автоматизации производства, с появлением множества новых профессий возникла специальная техническая проблема – проблема учета психологических возможностей человека при работе с техникой. Началось интенсивное изучение предельных возможностей человека, скорости переработки информации, исследование закономерностей утомления при работе на определенных технических средствах и все это с намерением проектирования новой техники, приспособленной к возможностям человека. Это направление получило название инженерная психология. Если основной задачей психологии труда является учет психологических особенностей работы человека к условиям труда, то основной задачей инженерной психологии стало приспособление техники к возможностям человека. Таким образом, инженерная психология изучает объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем «человек-машина». Поскольку человек остается ведущим звеном в организации трудовой деятельности, то и основное внимание уделяется деятельности человека-оператора и тех сложностей, с которыми ему приходится сталкиваться в процессе выполнения служебных заданий.

Часто человек допускает ошибки не потому, что он овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком и т.п. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике «закладывается» человеческая ошибка.

 

 

         2. Методы инженерной психологии.

2.1. Общие  характеристики методов.

Для инженерной психологии характерен системный подход к рассмотрению изучаемых процессов и явлений. Многомерный и многоуровневый характер психических процессов требует применения различный методов для возможно более полного изучения деятельности человека-оператора в человеко-машинных системах, и прежде всего, информационной стороной этой деятельности. Поэтому инженерная психология пользуется широким ассортиментом методов и конкретных методик, сложившихся в психологической науке, а также в других, смежных с нею областях  (в кибернетике, физиологии человека, математике и т.д.).

Для правильного понимания применяемых в инженерной психологии методов нужна прежде всего их классификация. В основу ее удобнее всего положить способ получения данных о деятельности оператора. С этой точки зрения можно выделить психологические, физиологические, математические и имитационные методы.

 

 

2.2. Психологические  методы.

Основным из психологических методов являются наблюдение и эксперимент. Цель наблюдения как метода инженерной психологии – выявить профессионально значимые особенности психических процессов путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, мимики, речи и результатов его труда.

Наблюдение обычно дополняется рядом способов объективной регистрации изучаемых явлений. К ним относится, в частности, фотографирование или фотосъемка рабочей позы или выражения лица оператора, показаний наблюдаемых им приборов и индикаторов, направлений взора и рабочих движений. Для регистрации речи используется магнитофон.

Наблюдение может уточняться с помощью замеров. Это могут быть замеры геометрических размеров рабочего места, замеры времени и последовательности труда и отдыха в течение всего рабочего дня или суток (фотография рабочего дня), замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). Кроме того, в практике наблюдения применяются замеры латентных периодов различных сенсомоторных  и сенсоречевых реакций, включенных в изучаемую трудовую деятельность. В процессе наблюдения широко производятся также замеры физиологических показателей человека: частоты пульса и дыхания, кровяного давления, электрической активности сердца, головного мозга, мышц и т.д.

Большое значение при наблюдении принадлежит анализу ошибочных действий оператора. Анализ ошибок позволяет наметить реальные пути их устранения.

Обладая несомненными достоинствами, метод наблюдения имеет и один существенный недостаток. Наблюдение не вносит изменений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя.

Наблюдения обычно дополняются беседами с операторами и анкетированием. Метод опроса является обычно вспомогательным при психологическом изучении деятельности.

Большое значение в арсенале методов инженерной психологии принадлежит эксперименту. Эксперимент в инженерной психологии – это изучение психологических особенностей деятельности оператора, вызванных изменением условий, цели или способа выполнения этой деятельности. Эксперимент может быть лабораторным или естественным.

Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора. Смысл его заключается в том, что перед испытуемым ставится задача в лабораторных условиях выполнять определенные действия, по психологической структуре наиболее соответствующие действиям реальным действиям. Такое моделирование позволяет в лабораторных условиях изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Лабораторный эксперимент может быть аналитическим и синтетическим. Разновидностью аналитечкого лабораторного эксперимента могут быть тестовые испытания.

Самым продуктивным методом изучения деятельности оператора является естественный эксперимент, который может проводиться в различный формах. Простейшей формой является решение «вводных задач». Тем не менее естественный эксперимент все же не может применен во всех случаях. Прежде всего речь идет о ситуациях, когда человеко-машинная система находится в процессе разработки.

В настоящее время, учитывая все возрастающую сложность человеко-машинных систем, широко используется сочетание естественного эксперимента с математическим моделированием.

 

 

2.3. Физиологические  методы.

Применение физиологических методов в инженерной психологии обусловлено следующими обстоятельствами:

1 Физиологические  характеристики имеют важное значение для контроля состояния оператора.

2. Любое психологическое  проявление имеет физиологическую  основу.

3. В клинической  практике и физиологии труда  накоплен определённый опыт обработки  и анализа физиологических характеристик; имеется также богатый арсенал  приборов для проведения физиологических  измерений.

Важнейшими из физиологических характеристик человека исследуемых в инженерной психологии являются: электроэнцефалограмма, электромиограмма, кожно-гальванические реакции, электрокардиограмма, электроокулограмма, пневмограмма, речевой ответ.

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) характеризует биоэлектрическую активность головного мозга. В спектре ЭЭГ содержатся различные составляющие: дельта-ритм (частота колебаний 0,5—4,0 Гц), тета-ритм (5,0—7,0 Гц), альфа-ритм (8,0—12,0 Гц), бета-ритм (15—35 Гц), гамма-ритм (35—100 Гц).. Преобладание низкочастотных колебаний (дельта- и тета-ритмы) свидетельствует о наступлении тормозного процесса (сон, ослабление бдительности и внимания, утомление и т. п.). Наличие альфа-волн характеризует состояние нормальной синхронизации основных нервных процессов. Они являются доминирующими у здорового, бодрствующего человека, находящегося в состоянии оперативной готовности к деятельности. Преобладание высокочастотных колебаний указывает на процесс возбуждения в коре головного мозга. Это бывает характерным при возникновении психофизиологической напряженности во время работы, свидетельствует о возникновении эмоциональных состояний.

Электромиограмма (ЭМГ) представляет регистрацию биопотенциалов мышц человека. ЭМГ служит весьма чувствительным объективным показателем включения в динамическую или статическую работу отдельных групп мышц. Такой анализ необходим при изучении рабочей позы и управляющих движений оператора.

С помощью ЭМГ можно регистрировать также утомление человека. При утомлении уменьшается суммарная активность мышц и средняя амплитуда колебаний.

Кожно-гальваническая реакция (КГР) характеризует изменение электрического сопротивления или разности потенциалов кожи. КГР является одним из наиболее результативных способов регистрации возникновения эмоциональной напряженности у оператора. При этом наблюдается падение электрического сопротивления кожи или увеличение разности потенциалов между двумя точками кожной поверхности (от 10—30 мВ/см в нормальном состоянии до 100 мВ/см и более при возникновении эмоциональной напряженности).

Электрокардиограмма (ЭКГ) заключается в регистрации электрических явлений, возникающих в сердечной мышце. ЭКГ состоит из ряда зубцов, характеризующих протекание тех или иных процессов в сердечной мышце, и интервалов между ними. Зубец R соответствует моменту возбуждения желудочков сердца, а зубец Т — моменту выхода их из состояния возбуждения. Интервал R—R характеризует длительность сердечного цикла, а интервал Q—Т соответствует периоду от начала возбуждения желудочков сердца до окончания их возбуждения.

В инженерной психологии ЭКГ используется для определения напряженности работы оператора. Для этого измеряются: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолический и гистографический показатели. Частота сердечных сокращений определяется величиной, обратной продолжительности R—R-интервалов.

При возникновении напряженности в работе оператора рассмотренные показатели ЭКГ, как правило, увеличиваются.

Электроокулограмма (ЭОГ) характеризует электрическую активность глазных мышц. Обычно используется раздельная регистрация вертикальных и горизонтальных движений глаз. При этом знак потенциала ЭОГ указывает направление перемещения взгляда, а его величина — угол перемещения. ЭОГ применяется для анализа работы зрительной системы человека со средствами отображения информации, для анализа распределения и переключения внимания оператора в процессе работы и других целей.

Пневмограмма (ПГ) представляет собой запись внешнего дыхания. Она используется для оценки психофизиологической напряженности. В состоянии возбуждения или напряжения частота дыхания увеличивается до 50—60 колебаний в минуту, наблюдается также уменьшение глубины дыхания и укорочение фазы выдоха (tвыд) относительно фазы вдоха (tвд).

Речевой ответ (РО) изучается по спектральным и временным характеристикам речи оператора. По изменению интонации голоса, которая сопровождается изменением спектрального состава звуковых колебаний, можно судить о возникновении эмоциональных состояний оператора, напряженности и утомления в его работе. В последнее время получены данные, свидетельствующие о том, что информация об этих состояниях содержится также во временных параметрах РО. Например, при развитии утомления увеличиваются длительность слов и пауз между ними, а также их дисперсии.

В состав аппаратуры для измерения физиологических характеристик обычно входят следующие устройства: датчики или электроды (служат для отведения потенциалов с поверхности тела человека), преобразователь (служит для преобразования исходного сигнала к виду, с которым легко вести его дальнейшее усиление), усилитель биоэлектрических сигналов, регистратор (служит для выдачи результата измерений в графической, или цифровой форме).

Исследование только одного физиологического показателя, как правило, не может дать однозначного ответа о состоянии оператора. Поэтому на практике применяется обычно так называемый полиэффекторный метод, заключающийся в одновременной записи и анализе целого комплекса показателей, называемого симптомокомплексом. Применение полиэффекторной методики позволяет значительно повысить надежность и достоверность диагностики состояний оператора при выполнении данной деятельности.

 

 

Характеристики физиологических процессов человека

Изучаемый процесс	Предмет исследования	Электрические характеристики			Изучаемые показатели (рис. 2.5)
		Амплитуда, мкВ	Частота, Гц
Электроэнцефалограмма (ЭЭГ)	Электрическая активность головного мозга	5—10	0,5—100		Суммарная биоэлектрическая активность ЭЭГ, характеристики отдельных ритмов (амплитуда, длительность, число волн ритма, удельный вес ритма в ЭЭГ)
Электромиограмма (ЭМГ)	Электрическая активность мышц	20—200	20—500		Суммарная биоэлектрическая активность мышц, амплитуда и продолжительность отдельных мышечных сокращений
Кожно-галь-ваническая реакция (КГР)	Электрическое сопротивление кожи	100—200	1 — 10		Латентный период КГР (t1), амплитуда КГР (Л), длительность і-й фазы (t1 t2 t3...), скорость нарастания (а) и скорость спада (Р). Общая площадь под кривой КГР
Электрокардиограмма (ЭКГ)	Электрическая активность сердца	300—3000	0,15—300		Интервалы ЭКГ (R — R, Q — Т и др.), частота сердечных сокращений, систолический и гистографический показатели
Электрооку-лограмма (ЭОГ)	Глазодвигательная активность	20—200	0,1—3,5		Количество движений и миганий в единицу времени. Амплитуда и длительность движения (перемещения взгляда). Длительность фиксации взгляда
Пневмограмма (ПГ)	Характер дыхания	Зависит от способа измерения	0,8—4		Длительность и глубина вдоха (tвд) и выдоха (tвыд), длительность дыхательного цикла, частота дыхания