Изучение ошибок деятельности человека-оператора в курсе "Эргономика информационных технологий"

In the article the purposes, structurally - semantic model, pedagogical technologies and tests to control knowledge and skills for one of the central themes of the discipline “Ergonomics of information technologies” - themes “Mistakes of a person-operator” are described. The discipline is included into the curriculum of the speciality 6.010100.36 “Professional training. Computer technologies in management and training”, and the theme has an interdisciplinary orientation in engineering and psychology - pedagogical preparation of an engineer - teacher.

1. Постановка проблемы. Труд оператора занимает в современном производстве всё большую и большую долю. Согласно [1], оператор - это «человек или группа людей, обязанностью которых есть установление, эксплуатация, регулирование, техническое обслуживание, чистка, ремонт и транспортирование машин». Среди рабочих, которых профессионально готовят технические училища, растёт число тех, в структуре деятельности которых операторский труд занимает значительное место. К ним следует отнести оператора ЭВМ, наладчика станков и манипуляторов с программным управлением, референтов в электронном офисе, оператора компьютерного набора и др. Содержание профессиограмм [2] и профессиокарт [3] этих профессий определяет на необходимость эргономических знаний у тех инженеров - педагогов, которые готовят этих рабочих.

2. Анализ исследований и публикаций. Вопрос о необходимости эргономической подготовки всех будущих инженеров уже неоднократно ставился в отечественных и зарубежных публикациях [4,5]. В [6] была обоснована актуальность эргономической подготовки будущих инженеров - педагогов компьютерного профиля, которые должны готовить рабочие кадры для современного компьютеризированного производства. В образовательно - квалификационной характеристике бакалавра (ОКХ) специальности 6.010100.36 «Профессиональное обучение. Компьютерные технологии в управлении и обучении» одно из требований сформулировано так: «На основе знаний о структуре и содержании деятельности оператора, о видах ошибок человека и отказов техники, на основе литературных и экспериментальных сведений о показателях качества типовых действий определять показатели надёжности и качества деятельности человека-оператора, … количественно оценивать варианты алгоритма деятельности оператора автоматизированного технологического комплекса». С позиции учебного процесса это означает необходимость разработки и введения нового учебного курса «Эргономика информационных технологий». В центре внимания этой дисциплины должно стать изучение методов оценки и обеспечения надёжности систем «человек - техника - среда» (СЧТС). Данная статья продолжает исследования по схеме, заявленной в [7], и излагает методику проведения занятий по теме «Ошибки человека - оператора», которая является одной из центральных в указанной дисциплине. Понятие «ошибка» является производным от более общего понятия «отказ». По аналогии с определением отказа технических устройств в инженерной психологии отказ человека-оператора рассматривается как невыполнение им предписанных действий или такое снижение качества их выполнения, которое не позволяет достичь цели. Отказ оператора связан с отклонением за допустимые пределы выходных характеристик системы, т.е. характеристик, за которые он ответственен и которые определяют достижение цели деятельности. Ошибка человека в отличие от отказа технического устройства не препятствует выполнению заданных функций в системе, но снижает качество их выполнения за пределы, определяющие правильное функционирование человека. Эти пределы определяются в нормативно-технической документации для каждой функции, выполняемой человеком в системе.

3. Постановка задачи. Исходя из следующих предположений: а) понятие «ошибка деятельности» на бытовом уровне хорошо известно студентам, поэтому они легко могут идентифицировать учебную информацию об ошибках с информацией, имеющейся в памяти; б) ошибки деятельности очень многочисленны и многоаспектны, их последствия зачастую надолго остаются в памяти человека, поэтому их изучение затрагивает эмоциональную сферу каждого студента; в) знание классификации ошибок, методов их выявления и предупреждения является «ключом» к обеспечению эффективности, качества и надёжности СЧТС, требуется разработать методику обучения по этой теме и учебно - методические средства, поддерживающие эту методику.

4. Результаты

4.1. Педагогическая цели. В основе принятой технологии обучения лежит следующая логическая схема постановки учебных целей (рис. 1). Глобальная цель обучения по разделу («грубая» цель по А. Мелецинеку [8] ) в ОКХ формулируется следующим образом: «На основе знаний о структуре и содержании деятельности оператора и значениях показателей качества типовых действий количественно оценивать варианты алгоритма деятельности оператора ИТ и оператора автоматизированного технологического комплекса». Эта цель определяет наличие темы «Ошибки оператора» и последовательность локальных («тонких» по А. Мелецинеку [8]) целей по её изучению, развёрнутых во времени на рис. 1.

4.2. Диагностируемые результаты изучения темы. При планировании целей обучения определялись не только этапы технологического процесса обучения, но и уровни усвоения учебного материала на разных этапах. Уровни усвоения представлены в таблице 1. Для этих уровней с учётом степени сформированности знаний разрабатываются тесты достижений. Виды используемых тестов, классифицированных в соответствии с [9], представлены на рис. 2, а сокращённые примеры тестовых заданий приведены в табл. 2.

Таблица 1

Уровни и индикаторы усвоения знаний по теме «Ошибки оператора»

Таблица 2

Примеры тестовых заданий по теме «Ошибки операторов»

4.3. Структурно - смысловая модель учебного материала. Структурно - смысловая модель учебного материала представлена графом в ярусно - параллельной форме, вершинами которого являются ключевые понятия темы, а дуги реализуют отношение наследования информации. Ключевые понятия темы разбиваются на три группы: а) входные; б) внутренние (собственные); в) выходные. Входными понятиями являются следуюшие: СЧТС; деятельность оператора; уровни деятельности; вид операторской деятельности; функции оператора; технологические операции; действия; отказ техники. Внутренними понятиями являются следуюшие: ошибка; классификация ошибок; место ошибки в структуре функционирования СЧТС; сенсорные, мнемонические, логические, моторные ошибки; ошибки поведения; ошибки планирования; ошибки исполнения; причины ошибок; последствия ошибок. Выходными понятиями вляются следуюшие: частота (частость) ошибки, удельный вес вида ошибки, вероятность безошибочного поведения (выполнения, планирования цели, планирования алгоритма и т. п.), методы контроля, средства предупреждения ошибки.

4.4. Педагогические технологии. По данной теме проводятся лекции, практическое и лабораторное занятия и выдаются задания для самостоятельной работы. В основу учебного процесса положены следующие тезисы:

1. Студенты, изучающие дисциплину, уже подготовлены как операторы ЭВМ, т.к. в течение пяти предыдущих семестров они получают обширную компьютерную подготовку.

2. Не менее половины студентов практически имеют опыт операторской работы, т.к. негласно работают на различных должностях (по данным анонимного анкетирования)

3. С учётом п.п. 1 и 2 мотивация занятий может создаваться путём рефлексии поведения студента как оператора ЭВМ и путём объяснения места приобретаемых умений в структуре текущей и будущей деятельности специалиста.

4. Промежуточные контроли на лекциях, на практической и лабораторной работах должны быть тестами на проверку сформированности конкретных умений выявлять и предупреждать ошибочные действия или безошибочно выполнять определённые функции в конкретной задаче деятельности.

5. Итоговое задание на самостоятельную работу должно быть тестом на проверку сформированности умений анализировать ошибки при выполнении конкретной задачи деятельности.

Общее представление о структуре формируемых умений, отнесенных к иерархическим элементам деятельности, дает рис. 3, который доводится до сведения студентов.

Обучающая деятельность разбивается на три этапа: вводно - мотивационный, операционно - познавательный и контрольно - оценочный.

Рис. 3. Уровни ошибок деятельности оператора

4.4.1. Вводно-мотивационный этап. Так как реализуется деятельностный подход к обучению, создание проблемной ситуации достигается очень легко: студенту предлагается поставить себя на место мастера производственного обучения, ведущего занятия по теме «Формирование начальных умений работы с текстовым процессором Word». Моделируя своё поведение в качестве мастера, студент должен как бы предупредить потенциальных учеников о возможных ошибках на следующих этапах подготовки документов: подготовка делового письма, сохранение текста, подготовка таблицы, набор формул, слияние фрагментов текста. Ошибки должны быть разнесены по уровням схемы рис. 3.

4.4.2. Операционно - познавательный этап. На этом этапе у студента формируются умения выделять и описывать ошибки на уровне действий, технологических операций и функций деятельности. Для этого выполняются два задания. По первому заданию студенты должны сделать подробный анализ недостатков набора текстов собственных рефератов, которые они делали в качестве домашних заданий на первом курсе при изучении дисциплины «Введение в специальность» (файлы рефератов хранятся на кафедре и выдаются студентам на занятии). Характер учебных действий студента - репродуктивный, формируются знания - знакомства и знания - копии (по классификации, описанной в [10]).

По второму заданию каждому студенту предлагается описать ошибки, которые может допустить начинающий оператор компьютерного набора при выполнении следующих действий и операций:

включение панели Рисование,

пользование кнопками панели Рисование,

использование команды Автофигуры из панели Рисование для изображения схемы алгоритма,

редактирование схемы алгоритма,

выравнивание схемы относительно страницы,

задание свойств Автофигуры для различного изображения схемы алгоритма,

выделение фрагментов схемы,

использование команды Группировать и Разгруппировать для созданных фрагментов схемы,

вставка текста в блоки схемы,

нумерация блоков схемы,

перемещение элементов схемы как объектов по экрану,

художественное оформление схемы алгоритма.

Текущий самоконтроль сформированности умений осуществляется путём перекрёстного анализа и взаимного обсуждения задания 2. Текущая оценка сформированности умений осуществляется путём подсчёта числа взаимно согласованных ошибочных действий. На этом этапе характер учебных действий студента - продуктивно - практический: студент выполняет самостоятельные действия в пределах одного шага инструкции (одной функции деятельности), формулирует выводы об их правильности. Характер учебной деятельности студента можно отнести к репродукционно - продуктивному виду (по другой терминологии - к продуктивному с помощью) (также по классификации [10]), при этом формируются знания - умения.

4.4.3. Контрольно - оценочный этап. Для закрепления учебного материала студенту в качестве задания на самостоятельную работу предлагается построить причинно - следственную сеть событий, связанных с его нарушениями графика учебного процесса, используя понятие «ошибки поведения» с модификациями: «ошибки планирования», «ошибки планирования цели действий», «ошибки планирования алгоритма действий», «ошибки планирования программы действий», «ошибки исполнения действий» и т.д. Число вершин должно быть не менее 15. Студенту также предлагается назначить априорные вероятности первопричин и совместных событий и оценить вероятность успешной сдачи сессии по критическому пути. На этом этапе характер учебных действий студента - частично - поисковый: студент выполняет самостоятельные отдельные этапы решения задач (отдельные функции деятельности), анализирует пути выполнения задания с опорой на материальные носители информации, формулирует выводы об их правильности. Характер учебной деятельности студента можно отнести к продуктивному виду, при котором формируются знания - трансформации.

Характеристика учебной деятельности при проведении практического занятия и лабораторной работы приведена в таблице 3.

4.5. Учебная база данных «Ошибки оператора». В качестве своеобразного тренажёра для освоения учебного материала используется специально разработанная база данных (БД) «Ошибки оператора». БД позволяет моделировать действия специалиста а) при проверке полноты реализации эргономических требований к машинам, комплексам, системам; б) при проведении эргономических исследований; в) при оценке эргономических характеристик машин, комплексов, систем в процессе ее эксплуатации; г) при профессиональном отборе и подготовке операторов. Таким образом, эта БД обеспечивает как инженерную подготовку (пункты а, б, в), так и психолого - педагогическую подготовку (пункт г). Сценарий диалога представлен в табл.4. Его суть в следующем.

Шаг 1. Исходя из профессии или рода занятий оператора, студент устанавливает ВИД ОПЕРАТОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, используя базу данных «Классификация операторской деятельности в СЧМ».

Шаг 2. Студент определяет изучаемые функции оператора, и на этой основе выделяет рамки конкретной СЧТС, чтобы ограничить рамки деятельности оператора. Это выделение СЧТС проводится путем выбора технических средств, с которыми будет работать оператор, выполняя изучаемые функции. Далее составляется перечень технологических операций, для каждой технологической операции составляется перечень комплексных и элементарных действий. Перечень элементарных действий студент составляет, используя классификатор действий и операций базы данных «Качество выполнения оператором типовых действий и операций» .Таким образом, на шаге 2 устанавливается МЕСТО ОШИБКИ В СТРУКТУРЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЧТС.

Шаг 3. Пользуясь БД «Ошибки оператора», студент для выбранных действий устанавливает возможные ОШИБКИ ОПЕРАТОРА по выделенным отклонениям в действиях оператора, например, выпадения, стереотипию, появление непредусмотренных действий, нарушения в измерениях, временные нарушения.

Шаг 4. Для заинтересовавших его видов ошибок студент может получить следующую информацию:

а) ХАРАКТЕРИСТИКИ ОШИБКИ:

значение показателя «вероятность (частота, частость) появления ошибки конкретного вида»;

удельный вес ошибок данного вида в общей группе ошибок для данного действия;

характер отражения ошибок в сознании, например, осознаваемые или неосознаваемые;

б) ПОСЛЕДСТВИЯ ОШИБКИ.

Таблица 3

Характеристика учебной деятельности по теме «Ошибки человека - оператора»

Таблица 4

Сценарий диалога студента с базой данных «Ошибки оператора»

ошибка человек оператор эргономика

Заключение

1. Тема «Ошибки человека - оператора» является общей темой для ряда дисциплин в инженерной и психолого - педагогической подготовке инженера - педагога, поэтому её методическому обеспечению придаётся особое значение.

2. В основу обучения по этой теме должны быть положены мотивационные педагогические технологии, т. к. студенты, изучающие дисциплину «Эргономика информационных технологий», уже подготовлены как операторы ЭВМ и практически имеют опыт операторской работы. Эти факты позволяют создавать мотивацию путём рефлексии поведения студента как оператора ЭВМ и путём объяснения места приобретаемых умений в структуре текущей и будущей деятельности специалиста.

3. Промежуточные контроли на лекциях, на практической и лабораторной работах должны быть тестами на проверку сформированности конкретных умений выявлять и предупреждать ошибочные действия или безошибочно выполнять определённые функции в конкретной задаче деятельности.

4. Итоговое задание на самостоятельную работу должно быть тестом на проверку сформированности умений анализировать ошибки при выполнении конкретной задачи деятельности.

Перспективы дальнейших исследований. Тема «Ошибки человека - оператора» является предваряющей по отношению к темам «Оценка качества деятельности человека - оператора» и «Проектирование алгоритма деятельности человека - оператора». Поэтому естественным продолжением исследований будет разработка методического обеспечения этих тем.

Литература