Perceptual - Motor Umiejętności: typy, czynniki, śledzenie i kontrola systemu

Tematyka umiejętności motorycznych rozciąga się od badania zachowań w prostych zadaniach manipulacyjno-zręcznościowych (na przykład, pegboardach) do wysoce złożonego rodzaju umiejętności i koordynacji zaangażowanych w kontrolę pojazdów takich jak samoloty i kapsułki kosmiczne. Aktywność motoryczna lub zachowanie percepcyjno-ruchowe, jak często jest określane, odgrywa tak ważną rolę w naszym codziennym życiu, że często przyjmujemy to za pewnik.

Tylko wtedy, gdy znajdujemy się w pewnych sytuacjach, zdajemy sobie sprawę, że fizyczna koordynacja i zręczność nie są czymś naturalnym dla wszystkich ludzi. Kilka godzin spędzonych na oglądaniu golfistów w pierwszą sobotę po południu może być dramatyczną demonstracją różnych zachowań motorycznych posiadanych przez różne osoby.

Rodzaje ruchów motorycznych:

Dla wygody przydatne jest klasyfikowanie ruchów silnika do różnych kategorii.

McCormick (1964) wymienia pięć takich grup:

Pozycjonowanie ruchów:

Są to ruchy z jednej konkretnej lokalizacji do innej określonej lokalizacji. Przykładami mogą być zamiana strony książki lub przesunięcie dźwigni z jednej dyskretnej pozycji do innej dyskretnej pozycji.

Powtarzające ruchy:

Podstawową cechą jest to, że ten sam ruch jest powtarzany w sposób ciągły, taki jak odbijanie piłki, zwijanie zegarka itp.

Ciągłe ruchy:

Ruchy te obejmują ciągły proces kontroli, zwykle w odpowiedzi na jakiś bodziec zewnętrzny. Na przykład prowadzenie samochodu wymaga ciągłego kierowania w odpowiedzi na zakręty i zakręty drogi.

Serial Movements:

Jest to seria względnie oddzielnych ruchów w sekwencji. Mogą one być znane z góry lub mogą częściowo wynikać z wcześniejszych wyników. Gra na instrumencie muzycznym ilustruje przypadek ruchów seryjnych, w których wszystkie ruchy są w zasadzie tego samego typu; przygotowanie kanapki z masłem orzechowym ilustruje przypadek seryjnego ruchu, w którym ruchy są dość różne w całej serii, to znaczy podnosząc nóż, wkręcając otwarty słoik, wykopując rozprzestrzenianie, rozprowadzając masło orzechowe itp.

Ruch statyczny:

Utrzymywanie stałej pozycji przez pewien okres nazywa się ruchem statycznym. Chociaż rzeczywisty ruch nie jest wymagany, wysiłek mięśniowy jest niezbędny do ruchu statycznego. Obecnie dostępnych jest wiele danych dotyczących zdolności człowieka do wykonywania różnych rodzajów ruchów wymienionych powyżej. Aby uzyskać doskonałe podsumowanie tego materiału, sprawdź książkę Human Factors Engineering autorstwa EJ McCormicka (1964).

Analizy czynnikowe umiejętności motorycznych:

Jednym ze sposobów określania podstawowych wymiarów zdolności motorycznych jest zastosowanie analizy czynnikowej. Zazwyczaj badania te obejmują udostępnianie każdej z wielu osób (zwykle kilkuset) różnych rodzajów zadań motorycznych. Zadania będą się rozciągać od zadań papier-ołówek, takich jak nakładanie kropek w kółko do faktycznych testów zręcznościowych, takich jak Purdue Pegboard. Łącząc te zadania w grupy podobne do ich wzajemnych korelacji, można uzyskać znaczny wgląd w to, jakie różne rodzaje specjalnych umiejętności tworzą bardziej grube umiejętności, które nazywamy zdolnościami motorycznymi.

Fleishman i jego współpracownicy wykonali najwięcej badań przy użyciu tej metodologii. Dobrą próbą ich badań jest badanie Fleishmana i Ellisona z 1962 roku. Podali dwanaście testów aparatury i dziewięć testów typu papier-ołówek o manipulacyjnym charakterze 760 uczniom Sił Powietrznych, a następnie przeanalizowali korelacje między 21 testami z wynikami pokazanymi w Tabeli 20.2.

Byli w stanie zidentyfikować (zrozumieć sens) pierwszych pięciu czynników i nazwali je następująco:

Współczynnik I: prędkość nadgarstka

Czynnik II: Zręczność palców

Czynnik III: Prędkość ruchu ramienia

Czynnik IV: Zręczność manualna

Czynnik V: Celowanie

Tego rodzaju badania najlepiej można nazwać "statycznym" korelacyjnym badaniem zdolności motorycznych: łapie ludzi w jednym momencie i bada ich podstawowe umiejętności. Fleishman przeprowadził również kilka badań analitycznych z wykorzystaniem procedury testowania osób kilkakrotnie podczas szkolenia, aby sprawdzić, czy w miarę jak ludzie stają się bardziej wykwalifikowani, podstawowe wymiary umiejętności zmieniają ich znaczenie i nacisk.

Śledzenie wydajności:

Umiejętność śledzenia jest bardzo ważnym podobszarem w szerszym zakresie zachowań motorycznych. Śledzenie jest dość trudne do opisania w określony sposób - może być uważane za każde zachowanie motoryczne, które obejmuje celowanie lub wskazywanie albo części własnego ciała, albo jakiegoś przedmiotu na jakimś celu. Myśliwy celujący w strzelbę w bażanta w locie "tropi" bażanta.

Kierowca kierujący swoim samochodem autostradą "śledzi" autostradę. Środkowy obrońca przygotowujący się do złapania muchy "tropi" piłkę w locie. Znaczna część codziennej aktywności człowieka może być postrzegana jako zachowanie śledzące (na przykład przy podnoszeniu łyżki marchewki do ust przy obiedzie), ale jest to dla nas tak druga natura, że ​​rzadko myślimy o tym w tych kategoriach, z wyjątkiem być może, gdy obserwujemy bardzo małe dziecko, które właśnie uczy się tych nawykowych umiejętności.

Człowiek jako kontroler systemu:

Aktualne badania umiejętności miały tendencję do postrzegania percepcyjno-motorycznego działania człowieka pod kątem zadania pełnienia funkcji kontrolera jakiegoś "systemu". Rysunek 20.17 przedstawia schemat podstawowej koncepcji systemu człowiek-maszyna. W prawie każdym wyćwiczonym zadaniu człowiek może być pomyślany jako integralny element jakiegoś większego dynamicznego systemu. Oznacza to, że on (1) otrzymuje pewien rodzaj informacji ze środowiska (zwykle jakiś rodzaj wyświetlania), na które musi odpowiedzieć, i (2) dokonuje jakiejś odpowiedzi na to wejście, wykorzystując wszelkie kontrole zapewniane przez system.

Odpowiedź jest "transmitowana" przez pozostałe komponenty systemu do rzeczywistego wyjścia systemowego. To wyjście jest następnie "przekazywane" do wyświetlacza, tak aby operator mógł zobaczyć jego wydajność w zależności od tego, jak wiele "błędów" było obecnych w jego odpowiedzi. Na przykład, w przypadku prowadzenia samochodu, to układ kierowniczy i dynamika opony interweniują między reakcją człowieka (działanie sterujące) a wydajnością układu (pozycja na drodze). Informacja zwrotna w tym systemie jest oczywiście dostarczana za pośrednictwem wyświetlacza przedniej szyby, przez który operator samochodu może porównać swoją faktyczną pozycję na drodze z wewnętrznym standardem, w którym wie, że powinien "być".

Zamówienie systemowe:

Zadania śledzące można klasyfikować w kategoriach dynamiki systemu sterowania manipulowanego przez operatora. Mówiąc ogólnie, im wyższy porządek sterowania systemem, tym bardziej złożone jest zadanie operatora.

Kontrola Zero Order:

System kontroli rzędu zerowego jest często nazywany kontrolą pozycyjną. System sterowania po prostu wymaga od osoby reakcji, która jest proporcjonalna do pożądanej wydajności systemu. Ponieważ pożądane wyjście systemu jest zazwyczaj dopasowaniem sygnału wejściowego, wówczas system sterowania zasadniczo prosi operatora, aby odpowiedzi były proporcjonalne do sygnału wejściowego. Układ sterowania tłumaczy (np. Poprzez przekładnię o określonym stosunku) reakcję pozycjonowania operatora na nową pozycję wyjściową dla układu.

Kontrola pierwszego zamówienia:

Powszechnie nazywany układem sterowania prędkością lub prędkością, urządzenie sterujące pierwszego rzędu daje operatorowi kontrolę nad prędkością (prędkością) ruchu wyjściowego układu. Przykładem może być posiadanie urządzenia sterującego połączonego z silnikiem tak, że ruch położenia przez operatora zmienia prędkość silnika, który z kolei jest połączony z przekładnią (patrz Figura 20.18). W ten sposób operator kontroluje szybkość zmiany położenia systemu, a nie jego pozycję.

Kontrola drugiego zamówienia:

W niektórych systemach sterowania operator ma kontrolę nad szybkością zmiany systemu. Rozumiemy przez to, że odpowiedź pozycyjna operatora powoduje zmianę przyspieszenia ze strony wyjścia systemu.

Śledzenie prowadzenia i kompensacji:

Zadania śledzące można również kategoryzować pod względem tego, czy mają one charakter pościgowy, czy kompensacyjny. Zasadnicza różnica między tymi dwoma formami śledzenia polega na tym, że dwa kluczowe elementy zadania - lokalizacja "celu" i lokalizacja kontrolowanego systemu - są wyświetlane operatorowi systemu.

W śledzeniu pościgu wyświetlane są względne położenia zarówno celu, jak i systemu, który jest kontrolowany, i oba poruszają się na ekranie. Zadaniem operatora jest, poprzez odpowiednie sterowanie systemem, doprowadzenie reprezentacji systemu do ekranu tak, aby pokrywało się z elementem docelowym (tj. Jest on "na celu"), nawet jeśli cel może być w ruchu.

Z drugiej strony śledzenie kompensacyjne zapewnia wyświetlanie, w którym cel jest reprezentowany przez nieruchomy element, a sam cel porusza się. Jego ruch jest taki, aby dostarczyć operatorowi informacji o tym, jak daleko i w jakim kierunku jest "poza celem". Jakakolwiek różnica między celem a elementem systemu reprezentuje stopień błędu w danym momencie.

Teoria sterowania systemem:

Główną zaletą zastosowania podejścia systemowego w badaniu percepcyjno-motorycznego aspektu działania człowieka jest to, że pozwala on na stosowanie modeli matematycznych zarówno w opisywaniu, jak i rozumieniu takich zachowań. Modele matematyczne wydajności człowieka są zawsze wysoce pożądane, ponieważ umożliwiają zarówno kwantyfikację, jak i specyficzność. Ściśle słowne modele wydają się być bardziej ogólne i nieco mniej przydatne.

Teoria sterowania systemem opiera się głównie na pojęciu mechanizmów serwo pochodzących z nauk fizycznych. Mechanizm serwomechanizmu jest urządzeniem, które ustanawia pewną zależność między sygnałem wejściowym a sygnałem wyjściowym.

Teoria sterowania systemem traktuje ludzki kontroler jako serwomechanizm, ponieważ człowiek jest opisany jako element systemu, który zapewnia systematyczny związek pomiędzy sygnałem wejściowym bodźca a wyjściem odpowiedzi. Jeżeli dane wejściowe mogą być opisane w sposób ilościowy i jeżeli dane wyjściowe można w podobny sposób zdefiniować, wówczas zależność między wyjściem (Y) a wejściem (X) można wyrazić matematycznie jako pewną funkcję, to znaczy

Y = f (x)

Funkcja f (x) jest określana jako "funkcja przenoszenia człowieka" i reprezentuje matematycznie transformacje, które kontroler człowiek stosuje do sygnału wejściowego w procesie wytwarzania swojej odpowiedzi kontrolnej. Tak więc funkcja transferu jest w bardzo realnym sensie matematycznym wyrazem ludzkiej wydajności w złożonym mechanizmie percepcyjnym.

Badania nad funkcją przenoszenia człowieka w ostatniej dekadzie wykazały, że można "dopasować" równania matematyczne do wydajności kontrolera ludzkiego, które są zaskakująco stabilne i dokładne, biorąc pod uwagę, że złożoność systemu nie jest zbyt wielka, aby umożliwić ludzkie możliwości podatkowe. Briggs (1964) pokazał niedawno, że to podejście do ludzkiego działania ma znaczny wpływ na ogólną psychologiczną teorię behawioralną.