Характеристика анализаторов и способы их взаимодействия с учебной информацией

Пунктом непосредственной связи в системе «преподаватель — обучаемый» является связь «учебная информация — анализатор». Именно здесь осуществляется преобразование внешней энергии в нервный процесс, а затем и в факт сознания. Качество такого преобразования будет зависеть от учета возможностей анализаторов и условий их проявления.

Зрение.Раздражителем зрительных ощущений является световая энергия. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. В зависимости от формы предъявления учебной информации и характера профессиональной деятельности курсанты около 80—90% всей информации получают через зрительный анализатор. Это, с одной стороны, подтверждает его важность, а с другой — исключительно высокую перегрузку. Разгрузка зрительного анализатора — важнейшая методическая и инженерно-психологическая задача. Она должна решаться разработкой и освоением методов и приемов выполнения все большего количества операций без зрительного контроля, а в производстве машин и вооружения — заменой визуальных приборов и сигнализаторов звуковыми, тактильными, болевыми и другими сигналами, поступающими от машины к человеку.

Для организации зрительных восприятий важно понимать, что глаз (рис. 6) имеет две относительно самостоятельные группы рецепторов: первая группа — сетчатка (ретина) с ее специфическими и неспецифическими путями проведения возбуждений и вторая группа — чувствительные нервные клетки в мышцах хрусталика, в мышцах яблок глаз и в мышцах зрачка,

Сетчатка устелена колбочковыми и палочковыми чувствительными клетками. Колбочки, их больше в центре и меньше к периферии, обеспечивают дневное, (цветное, хроматическое) зрение. Палочки, их меньше в центре и больше к периферии, обеспечивают ночное (сумеречное, ахроматическое) зрение. Следовательно, дневное зрение — центральное, ночное — периферическое. Вот почему, чтобы рассмотреть предмет в сумерках, надо смотреть на него не прямо, а немного в сторону от него.

Рис. 6. Строение зрительного анализатора:

1 — центральный отдел — в затылочных долях коры; 2 —глазной нерв (проводящий путь); 3 — рецепторы (сетчатка глаза)

Соответственно двум группам рецепторов глаз выполняет и два класса задач: зрительные, т. е. познавательные (гностические), и глазодвигательные: сужение зрачка, перемещение зрительных осей, аккомодацию хрусталика.

Важно также отметить, что траектория движения зрительных осей в глазодвигательных задачах зависит от геометрии кривизны предметов восприятия, в то время как при решении зрительных задач она зависит от расположения наиболее информативных точек (участков, полей) на объекте восприятия.

В связи с этим введено понятие «рабочая точка»,имеющая место в любом двигательном органе. Так, например, рабочая точка руки руководителя занятий находится на конце указательного пальца или на конце указки; рабочая точка глаза — на конце зрительных осей глаз в месте их пересечения между собой и с поверхностью рассматриваемого объекта. Для того чтобы решить глазодвигательную задачу надо совместить рабочую точку с целью, т. е. посмотреть на нее.

Организация зрительных восприятий. Глазодвигательные задачи могут иметь самостоятельную цель или предшествовать зрительной задаче.

При решении глазодвигательных задачруководитель занятия не просто показывает указкой объекты восприятия, а, дав указание воинам следить за концом указки, обводит контуры, например, границ участка обороны (переднего края, опорных пунктов, агрегатов силовой передачи).

В результате решения глазодвигательной задачи на сетчатках глаз, а затем и в коре головного мозга формируется четкий нервно-импульсный контур и обобщенный образ маршрута (участка обороны, опорных пунктов или агрегатов машин), назовем его образ-схема.

При решении же зрительных задач(изучении содержания или устройства объекта восприятия) указка руководителя и зрительные оси обучаемых перемещаются по установленному методикой маршруту от одной информативной точки к другой, задерживаясь на каждой из них на время, достаточное для съема необходимого объема учебной информации.

В результате решения зрительной задачи в сознании обучаемых формируется детальный образ восприятия. Последовательность рассматривания и глубина познания информативных точек предусматриваются в методических разработках или планах проведения занятий.

При совместном решении обеих задач по изучению маршрута (местности, агрегатов и систем машин) следует, размышляя методом дедукции, сперва «нарисовать» в сознании обучаемых образ-схему объекта, а затем последовательным решением зрительных задач — все более детальный образ устройства этого объекта.

Таким образом, в процессе обучения руководителю важно учитывать как независимое, так и совместное действие двигательной и зрительной систем глаза; взаимодействие систем: «двигательная функция руки — двигательная функция глаза» и «осязательная функция руки — зрительная функция глаза», особенно при формировании навыков наведения, стрельбе из оружия и управлении различными объектами, а также образование (как и разобщение) зрительно-осязательных, зрительно-слуховых, слухоартикуляционных и других сложных ощущений.

Важными характеристиками глаза являются видимость, острота и поле зрения (рис. 7 и 8).

Сложность зрительных восприятий и большая зависимость их качества от многих характеристик подтверждают необходимость обучения курсантов зрительным восприятиям.

Рис. 7. Изменение поля зрения водителя в зависимости от скорости движения машины

Слух.Значительная часть информации об окружающем мире поступает к человеку через слуховой анализатор в виде звуковых сигналов. Они представляют собой совокупность волн сжатия и растяжения среды, распространяющихся в воздушнойсреде со скоростью около 330 м/с.

Рис. 8. Зоны видимости в зависимости от величины поля зрения: до 3° — отличная видимость; до 6° — хорошая видимость; до 14° — удовлетворительная видимость; до 60° — оптимальная (средняя) видимость (при удалении рассматриваемого предмета до 800 мм)

Скорость распространения звукового сигнала не зависит от интенсивности (громкости) и частоты звуковых волн, а зависит от типа среды и ее состояния. В вакууме звук не распространяется. Латентное время слуховой реакции в среднем равно 0,12 с.

Слуховым анализатором является спиральный (кортиев) орган — улитка, слуховые нервы и височные доли коры головного мозга.

Полость улитки заполнена жидкостью. Поперечно по всей длине улитки расположены волосковые нервные клетки различной длины. Натянутые, как струны арфы, они резонируют на определенную частоту звуковых колебаний. Каждая волосковая клетка через слуховой нерв связана с корой головного мозга, где и отражается звуковая обстановка. В совокупности эти «струны» воспринимают все звуки, частота колебаний которых в пределах 16—20 000 периодов в секунду (Гц). За этими пределами человек не слышит. Особое значение имеют частоты от 200 до 3500 Гц, соответствующие спектру человеческой речи.

Основными параметрами звуковых волн являются амплитуда, частота и форма волны, которые отражаются в слуховых ощущениях как громкость (интенсивность), высота и тембр звука.

На основании закона Вебера — Фехнера принята относительная единица громкости — децибел (L).

где Y— сила воспринимаемого звука; Y0 — наименьшая сила этого звука, воспринимаемая ухом (нижний порог ощущений).

Организуя слуховые восприятия курсантов, важно разъяснять, что умение дифференцировать звуковую обстановку позволяет получать более полные данные о противнике, определять направление и удаление источников звука; определять типы и марки машин и оружия на расстоянии; контролировать состояние и степень износа машин и оружия; более четко выполнять рабочие операции и контролировать исправность органов управления, включаемых механизмов (приборов) и т. д.

Для выполнения этих задач важно знать сравнительные количественные характеристики звуковых сигналов. Приведем некоторые из них.

Сравнительные величины громкости звуков(дБ):

— тихий разговор — 40;

— громкий разговор — 60;

— шум оживленной улицы — 70;

— шум, вызывающий боль в ушах, — 120;

— выстрел из винтовки вблизи — 130;

— артвыстрел — 200;

— реактивный самолет — 160, но при этом сила давления звука на барабанные перепонки в 10 раз больше силы звука речи.

Расстояние до движущегося объекта определяется на слух точнее, чем до неподвижного.

При приближении звучащего предмета высота звука повышается, а при удалении — понижается (эффект Доплера).

Точность определения направления звука более высокая в горизонтальной плоскости и для низких тонов. Она снижается по мере повышения тона (высоты) звука.

В горизонтальной плоскости более точным является переднее и правое направление на звук.

Важно учитывать бинауральный эффект: если источник звука находится прямо перед человеком, то звуковые волны достигают обоих ушей одновременно, а при расположении источника звука под каким-то углом звук доходит к ушам не одновременно. Этой разностью угла и определяется точность оценки направления источника звука.

Маскировка звуковых сигналов оказывает большое влияние на точность и надежность деятельности воина: чем ближе частота (высота) помехи и сигнала, тем больше влияние помехи, чем ниже тон сигнала, тем меньше влияние помехи. Значит, если невозможно устранить помехи, надо изменить высоту звучания сигнала, повысив тем эффективность его приема.

Речь является наиболее эффективным средством передачи информации человеку. Поэтому и руководитель занятий, и курсанты должны четко представлять зависимость качества восприятия речи от ее характеристик.

Восприятие и понимание (аудирование) речи в значительной степени зависит от ее темпа. Оптимальным считается темп 120 слов в минуту и не должен превышать 160 слов в минуту.

Фразы различной длины воспринимаются примерно одинаково, если они содержат не более 10 — 11 слов. Дальнейшее увеличение длины фраз приводит к резкому снижению аудирования, что объясняется ограниченностью объема оперативной памяти (7—9 слов в фразе). Это весьма важно учитывать не только в устной речи руководителя занятий, но и при написании учебных пособий: дочитав до конца длинную фразу, курсант забывает ее начало. Чтобы осмыслить такую фразу, придется ее читать многократно.

Кожные ощущения.В кожных покровах тела человека имеется несколько самостоятельных анализаторных систем: тактильная, температурная и болевая.

Тактильные ощущения— это ощущения прикосновения, гладкости, шероховатости, давления, вибрации и зуда. Возникают они при раздражении особых рецепторов, расположенных вблизи поверхности кожи.

Наибольшее их число на кончике языка и кончиках пальцев рук, где воспринимаются две точки как раздельные (различительная чувствительность) на расстоянии 1—2 мм (на спине — на расстоянии 50—60 мм). Время латентной реакции тактильного анализатора равно 0,09—0,1 с.

Температурные ощущениявоспринимают особые тельца, расположенные в кожном покрове, чувствительные к теплу и холоду.

Абсолютный (минимальный) порог температурной чувствительности определяется по минимальному ощущаемому изменению температуры того или иного участка кожи относительно физиологического нуля, которым является собственная температура кожи (30— 32° С). Для тепловых рецепторов минимальный порог равен 0,2°, для холодовых—0,4°. Порог различительной чувствительности равен 1° С. Латентный период температурного ощущения равен 0,25 с.

Болевые ощущениявызываются механическими, тепловыми и химическими раздражителями, разрушающе действующими на органы или ткань. Латентный период болевых ощущений равен 0,37 с.

Кожные ощущения имеют большие познавательные возможности при взаимодействии воина с материальной частью машин и оружия. Поэтому при обучении следует показывать курсантам способы определения (без участия зрения) формы и качества поверхности, температуру нагрева картеров и ступиц колес и т. д.

Осязательные ощущения.Осязание — это комбинация кожных и двигательных ощущений. Оно обеспечивает узнавание предметов по их специфическим признакам: форме, гладкости, твердости, температуре, вибрации. Органом осязания является рука человека с ее хватательной и ощупывающей функциями, развившимися в процессе труда.

Объем познания с помощью осязания особенно велик у воинов -операторов, действующих при оружии и управляющих различными машинами, приборами и средствами связи. Поэтому в процессе обучения необходимо изучать особенности устройства рукояток органов управления, кранов, включателей и упражнять курсантов в действии с ними и узнавании их осязанием (без зрительного контроля), добиваясь запечатления их памятью.

Мышечно-двигательные (кинестезические) ощущения.Они вызываются раздражениями, возникающими в органах движения, при изменении их положения в пространстве и сокращении мышц. Чувствительные клетки (рецепторы), улавливающие эти раздражения, имеют форму спирали и расположены в мышцах, сухожилиях и суставах органов движения и тела человека. При сокращении мышц спиральные клетки сжимаются и вырабатывают нервные импульсы, пропорциональные действующей на них силе. Эти импульсы по нервным путям поступают в теменную часть коры головного мозга, где и отражаются знания о всех параметрах движения: по силе, скорости, направлению, траектории движения руки или ноги.

Обучая, важно понимать, что конечным звеном всех других ощущений: зрительных, слуховых и т. д. — являются движения тела и его частей. В то же время сами движения тела и его частей являются самостоятельными источниками двигательных ощущений. Выступая в качестве сигналов обратной связи, они играют важную роль в построении двигательного акта, обеспечивая его регулирование в соответствии с выработанными ранее параметрами акцептора действия. Так, например, команда «Стой», поступив в мозг через орган слуха, выработает прямой сигнал на перемещение педали тормоза. Скорость же перемещения и величина усилия будут регулироваться сигналами обратной связи, идущими от каждого нового положения ноги обратно в мозг. И если в процессе сличения их с имеющейся в сознании моделью навыка обнаружится расхождение, из коры головного мозга подается сигнал коррекции движения ноги.

Развитие мышечно-двигательных и осязательных ощущений и доведение координаций движений до автоматизма — важная задача подготовки воинов- специалистов. Эта задача одновременно решается как формированием двигательных навыков управления машиной, так и закреплением в памяти курсантов образных представлений о местах расположения органов управления, маршрутах (направлениях) их нахождения мышечным чувством, признаках их узнавания осязанием. Тем самым разгружаются зрительный анализатор и оперативная память, а мышление в силу автоматизации двигательных задач почти полностью переключается на решение сенсорно-умственных задач.

Статические ощущения (ощущения равновесия). В оценке движения своего тела важную роль играют статические ощущения. В зависимости от уровня их развития курсанты по-разному ощущают изменение скорости направления движения, вращение, наклоны, ускорение и замедление. Органом этих ощущений является вестибулярный (оттолитовый) аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Подобно трехстепенному гироскопу он состоит из трех полукружных каналов (колец), расположенных взаимно перпендикулярно. Каналы заполнены жидкостью — эндолимфой. От стенок каналов отходят чувствительные нервы, концы которых плавают в эндолимфе. На поверхности жидкости плавают также известковые кристаллы (оттолиты). При изменении скорости движения тела, вращении, наклонах, замедлении или ускорении кристаллы в силу инерции ударяются о волоски чувствительных нервных клеток и раздражают их. Это раздражение по нервным путям поступает в мозжечок, где и вырабатываются команды на перераспределение напряжений в костно-мышечном аппарате человека.

Органические, или внутренние, ощущения.Эти ощущения возникают в результате раздражения рецепторов, расположенных в стенках сердца, легких, желудка, печени, кишечника, кровеносных сосудов и других внутренних органов. Раздражения, возникающие там, передаются по нервным путям в нижние отделы головного мозга и в подкорку, а затем в качестве суммарного сигнала — в кору. Суммарные сигналы об изменениях внутренней среды осознаются как объективные потребности целостного организма, а связь их с подкоркой обеспечивает выработку эмоционального отношения к ним.

Органические ощущения у здорового человека при нормальной работе организма проявляются как общее «самочувствие». Такое самочувствие активизирует познавательную деятельность психики. Но как только наступает расстройство, сразу же появляются ощущения голода, жажды, удушья, сонливости, переохлаждения или перегретости тела, тошноты и т. д.

Важной особенностью внутренних ощущений является их тесная связь с эмоциями и быстрый переход их в положительные или отрицательные психические состояния.

Чтобы органические ощущения способствовали повышению эффективности обучения, руководителю важно учитывать следующие рекомендации:

— удовлетворение жизненных потребностей курсантов до начала занятий;

— создание нормальных санитарно-гигиенических условий в местах занятий;

— выявление и учет эмоциональных состояний каждого курсанта в начале занятия и мобилизация его сознания на выполнение задачи;

— формирование положительного отношения курсанта к отрабатываемой теме занятий.

Уровень эмоциональности изложения информации руководителем должен регулироваться уровнем активности обучаемых, так как при сильном возбуждении руководителя рассеивается внимание обучаемых и начинается «скольжение» по поверхности явлений.

В заключение следует подчеркнуть, что большое количество «сенсорных входов» человека позволяет передавать ему информацию различными способами. В принципе одна и та же информация при соответствующем кодировании (преобразовании) может быть передана через любой анализатор.

Глава VIII