[05-2023] Методика проведения упражнений на тренажере в рамках практических занятий

[Admin]

Методика проведения упражнений на тренажере в рамках практических занятий

А.С. КУРЕНКОВ, начальник,
А.Ю. НИКОЛАЕВ, ведущий эксперт, Центр организации подготовки и развития рабочих ОАО «РЖД»;
А.А. ЗЛОБИН, преподаватель, Саратовское подразделение Приволжского учебного центра профессиональных квалификаций

В предыдущей статье (см. журнал «Локомотив» № 4, 2023 г.) было рассказано о методологии проектирования и проведения занятий с использованием тренажерных комплексов. Продолжая тему подготовки специалистов с применением тренажерных средств, в этом номере журнала приведены сведения о методике упражнений на тренажерах в процессе практических занятий. Материал будет полезен преподавателям учебных центров профессиональных квалификаций ОАО «РЖД», работникам предприятий, занимающихся технической учебой, а также самим обучающимся для получения общего представления о методологии выполнения упражнений на тренажерах.


Перед первой попыткой выполнения действий у человека, как правило, существует субъективная система представлений о них, т.е. первоначальный образ действий, который является опорой при первых попытках выполнения действий. После выполнения действий появляется результат в виде достижения или недостижения целей действий. По итогам самоанализа результата и способа выполнения действий выявляются ошибки, мешающие достижению цели. Упрощенно процесс овладения человека способом действий показан на рис. 1.
Данная информация осознается человеком. Такой способ ее получения (осознание по итогам действий) называется внешней обратной связью. По итогам внешней обратной связи человек получает осознаваемую им информацию, на основании которой он может сознательно внести изменения в свои действия при их следующем повторе.
Помимо осознаваемой информации о своих действиях, поступающей через контур внешней обратной связи, существует еще контур внутренней обратной связи, по которому информация о выполнении действий поступает в центральную нервную систему человека в процессе выполнения самих действий. В этом случае происходит процесс отбора наилучших движений для выполнения действий с минимальными затратами энергии, который происходит во внутреннем плане человека без участия его сознания.

Осознаваемая человеком информация, поступающая по каналу внешней обратной связи, и неосознаваемая информация, поступающая по каналу внутренней обратной связи, вносят уточнения в образ действий человека, что способствует ускорению процессов овладения действиями. Процесс овладения способом действия наглядно отражают кривые, называемые кривыми упражнения, которые имеют приблизительно гиперболический характер (рис. 2).
В результате нескольких повторов действий повышается успешность их выполнения, что проявляется в снижении количества ошибок, в результате чего на определенном повторе человек начинает выполнять действия полностью без ошибок. В этом случае можно говорить о формировании умения выполнения действий. В примере, приведенном на рис. 2, умение сформировано за 5 попыток.

Если после достижения безошибочного выполнения действий продолжить их выполнение, то в центральной нервной системе человека постепенно произойдет усиление ранее сформированных нейронных связей, что приведет к автоматизации процесса выполнения действий. В этом случае можно говорить о формировании навыка выполнения действий. В примере, показанном на рис. 2, навык сформирован за 9 попыток.
Формирование навыка действий обладает следующими полезными свойствами:

• > исполнительные действия у человека осуществляются при максимально оптимизированных движениях, с минимальными затратами энергии и времени, при этом сознание человека практически не участвует в регуляции движений;
• > цель и оценка результата от выполняемых действий продолжает оставаться под контролем сознания, которое в любой момент способно прекратить выполнение одной программы действий и «запустить» выполнение другой, более необходимой в данный момент времени.

Это полезное свойство становится крайне важным для «операторских» и «водительских» профессий, поскольку позволяет эффективно обеспечивать решение задач слежения, связанных с длительным наблюдением за производственной обстановкой и быстрым выбором необходимой программы действий при ее изменениях. Например, в процессе ведения поезда какие бы установленные процедуры ни выполнял машинист, он всегда осуществляет контроль за поездной обстановкой и при возникновении любой нестандартной ситуации он должен как можно быстрее оценить возникшую ситуацию и выполнить определенный порядок действий, направленный на минимизацию негативных последствий в данной конкретной ситуации.
При этом, если способы действий у работника будут сформированы на уровне профессиональных навыков, то их выполнение будет осуществлено в правильной последовательности за минимальное время, внимание машиниста ни на мгновение не будет отвлечено от наблюдения за поездной ситуацией, что позволит в любой момент правильно скорректировать порядок действий сообразно новой ситуации. Таким образом, автоматизация определенных компонентов действий до уровня профессиональных навыков позволяет повысить успешность действий «машиниста» благодаря скорости выполнения исполнительных действий, а также за счет сохранения высокого уровня внимания за поездной обстановкой.
Рациональная, научно обоснованная организация процессов формирования профессиональных навыков в профессиональном обучении позволяет значительно повысить надежность «человека — оператора» в человеко-машинных эргатических системах, особенно для отраслей транспорта.

Важным практическим вопросом при проведении занятий на тренажере является вопрос определения момента формирования профессионального навыка.
Рассмотрим упрощенно процесс формирования профессиональных умений и навыков с позиции психофизиологии.
Главным признаком овладения способом действия с позиции психофизиологии является изменение функционального состояния обучаемого с возбужденного на спокойное. При выполнении сложных трудовых действий обучаемый в начальный период находится в стрессовом состоянии по причине ситуации неопределенности в части выполнения новых действий, что сопровождается изменением его функционального состояния, связанного с повышенным уровнем артериального давления и пульса. Такое функциональное состояние, называемое «нервным напряжением», мобилизует обучаемого на активные действия по разрешению ситуации неопределенности.
За счет активных действий, по мере выполнения повторов, повышается успешность их выполнения, что приводит к изменению функционального состояния человека в части снижения величины артериального давления и частоты сердечных сокращений. Таким образом уровень стресса (нервного напряжения) снижается, и когда обучаемый овладевает способом действия настолько, что становится способным предсказуемо достигать цели действий, то функциональное состояние оказывается на уровне физиологической нормы.
На рис. 3 приведен пример изменения величины артериального давления (АД) по элементам поездки на тренажере. При выполнении поездок впервые величина АД имеет высокие рабочие значения (кривая красного цвета). Увеличение АД тем сильнее, чем сложнее элемент поездки. Набор скорости и опробование тормозов вызывают у обучаемого больший стресс, чем движение по участку. Стрессовое состояние является индикатором уровня включенности в процесс обучения, сопровождающейся напряжением механизмов адаптации во время тренировки на тренажере. В течение тренировки показатели АД могут несколько раз резко изменяться как в большую, так и в меньшую сторону. Такие колебания относят к нормальным, «рабочим», приемлемым явлениям, поскольку они носят защитный, кратковременный характер.
По мере выполнения повторов поездок на тренажере происходит накопление опыта, адаптация обучаемого к условиям выполнения упражнения, и уровень стресса снижается до нормальных значений (кривая синего цвета).
Кривые на графике также показывают, что процесс формирования профессиональных навыков происходит постепенно, в процессе последовательного выполнения упражнений. Момент формирования навыков и умений, когда можно уже прекратить тренировки, связан не только с правильным безошибочным выполнением действий, но также с минимизацией величины нервного напряжения.

Приведем несколько рекомендаций по практическому определению момента формирования профессиональных навыков.
Одним из признаков того, что обучаемый овладел действием на уровне профессионального навыка, является наблюдаемое замещение визуального контроля за движением рук при воздействии на органы управления, кинестетическим самоконтролем, т.е. когда обучаемый перестает сопровождать взглядом воздействия на органы управления руками, заменяя зрительный контроль мышечным благодаря формированию новых связей в центральной нервной системе. Например, при первоначальных выполнениях действий краном машиниста № 395 обучаемый каждый раз фиксирует взглядом перемещение управляющего органа крана машиниста таким образом, чтобы не «проскочить» нужное положение и при этом «гуляет взглядом» между краном машиниста и манометрами уравнительного резервуара и тормозной магистрали. После формирования профессионального навыка движения управляющего органа крана машиниста выполняются путем мышечного контроля, при этом зрительный контроль сосредоточен главным образом на манометрах и общей оценке поездной обстановки.
Другим индикатором сформированности профессионального навыка может быть оценка сознательного участия обучаемого в регуляции исполнительных действий в процессе их выполнения. Например, если в процессе выполнения обучаемым последовательности трудовых действий переключить его внимание путем задания вопроса, требующего сознательного ответа (т.е. целенаправленно переключить его сознание, например, попросить его вслух провести счет от 20 в обратном порядке) и при этом структура действий не изменится, то можно с определенной долей вероятности предположить, что данные действия автоматизировались и освоены им на уровне навыка. Если структура действий поменяется и появятся ошибки, то действия осуществляются при сознательном контроле и пока не автоматизировались до уровня навыка.
Как видно из приведенного выше примера по овладению способом действий, главными компонентами данного процесса, оказывающими наибольшее влияние на овладение трудовыми действиями, являются первоначальный образ действий и внешняя обратная связь. Другим важным свойством этих компонентов является возможность влияния на процесс овладения действиями путем формирования первоначального образа действий и организации эффективной внешней обратной связи. От того, на сколько эффективно будут организованы данные компоненты во время выполнения упражнений, зависят количество попыток, затрачиваемое время на освоение трудового действия, а также качество выполнения действий.

Рассмотрим каждый компонент процесса подробнее.
Первоначальный образ действия. При выполнении упражнения впервые обучаемый не имеет опыта его выполнения, но имеет представления о нем. Эти представления, как правило, носят субъективный характер, поэтому очень важно целенаправленно сформировать у обучаемого структурированные и объективные сведения о предстоящем выполнении действий. Такие сведения называют первоначальным образом действий, который будет являться опорой при первичном выполнении упражнения. Первоначальный образ действий включает сообщение обучаемому минимально необходимой информации для фокусировки внимания на выполнении предстоящего упражнения, а именно:

• информацию о целях упражнения;
• информацию о критериях правильности выполняемого упражнения;
• информацию о способе выполнения упражнения.

Например, перед выполнением первой попытки упражнения по выполнению проверки действия автотормозов в пути следования обучаемому необходимо сообщить следующее:

• цели упражнения — овладение умением выполнять проверку действия автотормозов в пути следования;
• критерии достижения производственной цели упражнения — подъехать к месту проверки действия со скоростью, установленной владельцем инфраструктуры, выполнить ступень торможения, оценить действие автотормозов по полученному тормозному эффекту, выполнить отпуск тормозов;
• способ выполнения упражнения — демонстрация способа выполнения упражнения инструктором на тренажере или в форме видеоролика.

В зависимости от конструкции тренажера доведение данной информации до обучаемого может быть выполнено инструктором в форме устного инструктажа с демонстрацией эталонного способа выполнения действий на тренажере, а может с применением технических средств тренажера. Например, информация о цели и критериях упражнения представляется в текстовой форме, а информация о способе выполнения — в форме видеоролика. Кроме того, для того чтобы в процессе выполнения упражнения обучаемый мог в реальном времени видеть последовательность действий, ему также может быть представлена в текстовой форме инструкционная карта выполняемых действий (рис. 4).
Важно помнить, что при формировании первоначального образа действий категорически недопустимо превращать инструктаж в лекцию. Необходимо представить обучаемому только самую необходимую для выполнения упражнения информацию.
При выполнении сложных упражнений необходимо вооружить обучаемого дополнительной информацией, являющейся важной опорой при выполнении. К сложным упражнениям, как правило, относятся такие, которые имеют в своем составе хотя бы один из следующих признаков:
О выполнение большого количества действий, которые нужно запомнить (например, приведение локомотива в рабочее состояние);
0 выполнение действий, требующих особой сноровки, для выполнения которых требуется предварительная тренировка (например, выполнение набора/сброса позиций при помощи контроллера машиниста на электровозах ВЛ80С, основная рукоятка которого имеет несколько положений и особую систему механического блокирования);
© выполнение действий при недостатке информации (например, при проследовании места ограничения скорости обучаемому совершенно неясно, в какой момент начинать торможение, с какой скорости и какой величины должна быть разрядка уравнительного резервуара).

Для упражнений с первым признаком в качестве отдельной опоры можно предложить инструкционную карту, со вторым признаком — предварительную тренировку с контроллером машиниста по освоению действий контроллером машиниста до начала выполнения упражнения, с третьим признаком — сообщение обучаемому недостающей информации.
Следует отметить, что столь подробное информирование обучаемого выполняется именно перед первой попыткой выполнения упражнения. При дальнейших повторах важной становится информация о допущенных ошибках и корректировке действий.
Выполнение, результат действий и контур внешней обратной связи. После выполнения действий появляется содержание для анализа успешности выполненных действий с позиции достижения целей и способа действий. Итоги анализа доводятся до обучаемого путем внешней обратной связи. Для того чтобы обратная связь была максимально конкретной, а ее восприятие максимально понятным, содержание обратной связи полезно структурировать следующим образом:

• информация о достижении цели действий (достигнута, не достигнута, достигнута с нарушением способа действий);
• - > критерии, по которым не достигнута цель;
• и нформация о правильности выполнения всех действий в составе операции (действие выполнено или не выполнено);
• рекомендации по повышению эффективности действий при следующем повторе.
• Например, после выполнения очередной попытки упражнения по проверке действия автотормозов в пути следования информация для обучаемого может иметь следующую структуру:
• ♦ информация о достижении целей упражнения — цель не достигнута, проверка действия тормозов выполнена с ошибками;
• ♦ информация о критериях, по которым не достигнуты цели, — скорость начала торможения не соответствует требуемой;
• ♦ информация о выполнении действий — при выполнении служебного торможения разрядка УР не соответствует требованиям;
• ♦ рекомендации по повышению эффективности — при следующем повторе упражнения в аналогичных условиях необходимо перед началом торможения разогнать поезд до установленной скорости, а разрядку УР произвести на установленную величину.

Следует отметить, что предоставление обратной связи можно организовать как методом экспертной оценки, так и с использованием технических средств тренажера. Метод экспертной оценки предусматривает наличие преподавателя (инструктора), который наблюдает за действиями обучаемого, анализирует их результаты и предоставляет обратную связь. Обратная связь с использованием технических средств тренажера предусматривает наличие протокола по итогам тренировки, а также применение видеосъемки действий обучаемого и создание условий для просмотра обучаемым своих действий.
Учитывая различный характер трудовых действий, в различных упражнениях будут эффективны разные способы предоставления внешней обратной связи. Например, при выполнении упражнений, связанных с выполнением действий, при наличии у тренажера специальных средств фиксации результатов действий и возможности их просмотра обучаемым, данный способ может быть наиболее эффективным. Однако, чем сложнее задача, решаемая на тренажере, тем более важным становится участие в контуре внешней обратной связи преподавателя.

В целях объективной фиксации выполняемых действий для последующего анализа и самоанализа можно рекомендовать чек-лист (рис. 5). Особенностями оценки с применением чек-листов является однозначность оценки (действие либо выполнено, либо не выполнено, критерий либо достигнут, либо не достигнут), что позволяет быстро проводить анализ и видеть ошибки. Например, в приведенном на рис. 5 чек-листе видно, что при выполнении первой попытки упражнения обучаемый не выполнил действия п. 2, 4, 6, 8, следовательно, перед выполнением следующей попытки необходимо довести до обучаемого данную информацию, тогда вероятность правильного выполнения будет значительно выше.
Кроме того, чек-лист позволяет фиксировать успешность овладения действием в процентах, что позволяет отслеживать динамику овладения действием от одного повтора к другому, а также при необходимости формировать оценку по пятибалльной системе. Также следует отметить, что при необходимости чек-лист может быть легко интегрирован в электронную систему тренажера.
В основе методики формирования трудовых умений и навыков лежит принцип отработки путем многократных повторов трудовых действий на основе полученных в ходе теоретического обучения профессиональных знаний.
При организации выполнения упражнений по овладению способом действий можно выделить три основных этапа: демонстрационный, тренировочный и контрольный. При организации выполнения каждого этапа преподаватель использует различные ролевые модели поведения в соответствии с целями этапов.
На демонстрационном этапе формируется первоначальный образ действия. Преподаватель проводит инструктаж, ставит цели, показывает способ действия, отвечает на вопросы. Поведение преподавателя — информирующее.
На тренировочном этапе обучаемый выполняет упражнения, при этом со стороны преподавателя допустимы подсказки, фрагменты показов сложных действий, допустима максимально открытая коммуникация обучаемого с преподавателем. Поведение преподавателя носит организационно-информирующий и поддерживающий характер.
На контрольном этапе обучаемый выполняет упражнение полностью самостоятельно. Поведение преподавателя — оценивающее.

Методическое содержание данных этапов и последовательность их выполнения рационально «накладываются» на естественный процесс овладения способом действия.
При выполнении сложных упражнений или индивидуальных особенностей обучаемых процесс безошибочного освоения действий может иметь длительный характер. Проявляется это так, что в начале тренировок наблюдается привычная динамика снижения ошибок, затем процесс снижения ошибок при выполнении последующих повторов прекращается и остается на одном уровне, на котором может находиться довольно долгое время. Затем возможно снова появление положительной динамики. В этом случае кривая упражнения, отражающая такую ситуацию, имеет так называемую зону «плато» (рис. 6).
Такая ситуация часто возникает при выполнении поездок на тренажере, когда необходимо выполнять большое количество различных действий в зависимости от поездной обстановки. Например, когда приходится выполнять ранее изученные операции (приводить поезд в движение, выполнять проследование места с ограничением скорости, порядок подъезда к запрещающему сигналу и другие операции) в новых условиях (в других местах, при других параметрах скорости и массы поезда), нежели при выполнении предыдущих упражнений. Методически такие затруднения понятны и естественны. Преодоление затруднений всецело зависит от профессионализма преподавателя, а также подготовленности и мотивации обучаемых.

В этом случае важно не прекращать практические занятия, но усилить инструктаж перед выполнением очередного упражнения с учетом ошибок, допущенных на предыдущем повторе. Кроме того, важно поддерживающее поведение преподавателя, вселяющее уверенность в обучаемого, что выбранная методика позволит добиться положительного результата.
При выполнении упражнений также следует принимать во внимание наличие постоянно действующих сквозных учебных задач, которые имеют иерархический характер (рис. 7). Задача правильности выполнения трудовых действий лежит в основе достижения целей упражнения. Пока не будет достигнута задача правильности выполнения действий, фокусировку внимания на достижение других задач при выполнении упражнений следует прекратить. Следующей задачей является задача точности выполнения действий. После достижения задач по правильности и точности выполнения трудовых действий следует приступать к тренировке скорости выполнения, от которой в большей степени зависит производительность труда работника.

Следующей задачей является уровень самостоятельности выполнения упражнения, и в завершении самой верхнеуровневой задачей является задача достижения творческого отношения к труду, которая проявляется в процессе профессиональной деятельности и может совершенствоваться на протяжении всей трудовой биографии работника, а проявляется в наличии индивидуального стиля выполнения трудовых действий, что хорошо заметно по результатам расшифровки скоростемерных лент.
Например, при выполнении первых попыток вождения поезда по участку на тренажере основное внимание обучаемых фокусируется на правильном и точном выполнении типовых процедур в процессе поездки, при этом фактор скорости учитывается только в части «не-превышения». Обучаемому сложно сфокусировать свое внимание на всех факторах поездки, поэтому правильность и точность выполнения основных процедур становятся первоочередными задачами, а движение с пониженной скоростью позволяет получить драгоценное время для восприятия и оценки поездных ситуаций. По мере выполнения повторов поездок на тренажере происходят адаптация к условиям выполнения упражнения и накопление первичного опыта, вырабатываются правильность и точность выполнения основных процедур, и внимание обучаемого переключается на достижение критериев по скорости движения. По мере автоматизации исполнительных действий обучаемый начинает успевать анализировать поездные ситуации на более высоких скоростях движения.
Выполнение сложных упражнений рекомендуется начинать вначале, преследуя достижение задач правильности и точности выполнения в замедленном темпе. После этого необходимо переходить к выполнению упражнений, постепенно увеличивая темп до рабочего. После решения данных задач становится важным полностью самостоятельное выполнение упражнений, и уже в процессе самостоятельной профессиональной деятельности у работника формируется свой стиль выполнения трудового процесса, присущий только ему. В заключение следует отметить, что педагогическая действительность, возникающая в процессе организации занятий на тренажере, значительно сложнее отдельных ситуаций, рассмотренных в строго заданных контекстах, поэтому работникам, проводящим практические занятия на тренажерах, следует творчески сочетать все многообразие рассмотренных в статье подходов при решении конкретных педагогических задач.

Проведем итоги рассмотрения методики проведения упражнений на тренажере в рамках практических занятий.
О Наибольшее влияние на овладение способом действий оказывают два компонента процесса, а именно, образ действия и внешняя обратная связь. Чем точнее и полнее будет сформирован первоначальный образ действий, тем правильнее с самого начала будет выполняться упражнение. Чем точнее будет обратная связь по итогам выполнения действий, тем более адресно будет проведена работа над ошибками и выше успешность выполнения при последующих повторах упражнения.
© Процесс овладения способом действий происходит постепенно при повторах упражнения. При этом успешность овладения действиями имеет не линейный характер, а в большей степени гиперболический, т.е. первая попытка дает наибольшее приращение успешности (наибольшее снижение ошибок), чем все последующие.
© Овладение способом действий рационально формировать на уровне профессионального навыка, а анализ поездной обстановки, выбор правильного решения — на уровне умения.
0 Общим признаком формирования профессионального навыка выполнения действий является снижение уровня нервного напряжения у обучаемого, что проявляется в снижении уровня первоначального возбуждения до нормального.
© При формировании первоначального образа действий информация, доводимая до обучаемого, может быть рационально структурирована (цели упражнения; критерии правильности выполняемого упражнения; способ выполнения упражнения). Данная информация не должна быть избыточной.
© При предоставлении внешней обратной связи доводимая до обучаемого информация может быть рационально структурирована (о достижении цели действий; критерии, по которым не достигнута цель; информация о выполнении действий; рекомендации по повышению эффективности действий при следующем повторе).
© При организации выполнения упражнений по овладению способом действий различают три этапа: демонстрационный, тренировочный и контрольный. Организация выполнения упражнений в соответствии с данными этапами обеспечивает наилучший способ овладения действиями, так как последовательность данных этапов методически в наибольшей степени соответствует естественным закономерностям формирования умений и навыков.

© При выполнении упражнений возникают ситуации, когда положительная динамика при выполнении упражнения выходит на «плато» и останавливается на одном уровне. В этом случае рекомендуется не прекращать выполнение упражнений, но усилить анализ допущенных ошибок при выполнении внешней обратной связи.
© При организации выполнения сложных упражнений следует учитывать существующую иерархию учебных задач. Вначале достигаются задачи правильности выполняемых действий и держатся в фокусе внимания при каждом повторе. Затем достигаются задачи точности действий, после чего следует достижение задач по скорости выполнения действий и их самостоятельности. На высшей ступени иерархии овладения умением находится творческое отношение к труду, проявляющее себя как формирование индивидуального стиля действий.
Ф Овладение способом действий часто является зависимым от скорости протекания производственных процессов. Так, важное для всех водительских профессий умение оценки поездной обстановки напрямую зависит от скорости движения поезда. Чем выше эта скорость, тем большее количество исполнительных действий должно быть сформировано на уровне профессиональных навыков. Формирование таких навыков должно происходить постепенно, вначале на малых скоростях движения с постепенным увеличением скорости.