Использование технологий отслеживания взора при разработке систем объективации экспертного опыта[5] И. Н. Макаров, И. Ю. Владимиров

Введение

Факт существования экспертов, специалистов высокого уровня в различных областях деятельности давно определялся различными авторами, однако понимания того, что лежит в основе выдающихся способностей этих специалистов, до сих пор неизвестно.

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, используется следующий подход: сравнение экспертов с новичками. У этого подхода есть свои сильные и слабые стороны. Сильная сторона: данный подход дает много информации о различиях в результатах и способах деятельности между этими двумя группами. Оценивая эти различия, можно определить, за счет каких именно психологических механизмов это происходит. Однако здесь же находится и слабость – знания новичков отличаются от знаний экспертов как в количественном, так и в содержательном аспектах. Вследствие этого выделить причину различий между ними очень сложно.

Однако более важной и сложной проблемой, помимо определения того, что делает эксперта экспертом, является то, как происходит трансляция экспертных знаний и каким способом можно сделать ее более эффективной. Одна из проблем, стоящих на этом пути, заключается в наличии такого феномена, как молчаливое знание или «tacit knowledge» в иностранной литературе (Wagner, 1986). Под молчаливым знанием профессионала понимают ту часть знаний, которые профессионал не может или не хочет передать. Ю. К. Корнилов (2002) выделяет несколько типов молчаливого знания, которые отличаются разной степенью вербализуемости и причинами происхождения. Из всех этих факторов возникает проблема создания обучающих систем в связи с тем, что не удается точно выделить причины экспертности, следовательно, неизвестно, чему именно необходимо обучать.

Между тем для того, чтобы создать обучающую систему, можно использовать другой подход и воспользоваться методом видеорегистрации деятельности эксперта. Этот метод позволяет зафиксировать все действия, выполняемые им при работе. Но и у него есть недостаток, если использовать только фиксацию деятельности и построения исключительно на ней обучения – простое копирование действий профессионала неэффективно по двум причинам. Первая: не во всех случаях известно, что именно вызвало те или иные его действия. Вторая: у обучающегося отсутствует понимание того, что именно он делает, а соответственно, любые трудности, возникающие в процессе, становятся неразрешимыми.

Способом обойти это затруднение является технология «субъективной камеры» (далее SubCam), позволяющая получить данные с точки зрения самого профессионала и в дальнейшем интерпретировать полученные данные с помощью метода «кооперативного де-брифинга» (Лалу и др., 2009). Используя две эти процедуры вместе, исключается недостаток обычной видеорегистрации, так как эксперт объясняет причины своих действий.

Однако данный метод не фиксирует собственно движение глаз. А как известно (Барабанщиков, Жегало, 2014), направленность взора и его перемещение отражают внутреннюю активность субъекта, а также показывают, какая именно информация из внешней среды послужила причиной дальнейших действий.

Проблема исследования

Мы стремимся добавить к технологии SubCam дополнительный источник информации, получаемый с помощью мобильного айтрекера SMI ETG. Это не только даст дополнительную информацию о деятельности эксперта, но и расширит возможности извлечения экспертного опыта с помощью процедуры «кооперативного дебрифинга». И чтобы оценить полезность информации для обучения, получаемой с помощью айтрекера, мы в ходе исследования создаем два обучающих видео, в одном из которых будет представлена информация, полученная с помощью трекера, а в другом нет.

Процедура и методы исследования

Исследование состояло из двух экспериментальных этапов. На первом этапе происходила запись самостоятельного обучения одним испытуемым пилотированию радиоуправляемым вертолетом. Перед испытуемым стояло задание пролететь полосу препятствий (рисунок 1). Задание для испытуемого включало полет по определенному маршруту состоящему из двух частей, туда и обратно (рисунки 2,3) и 2 посадок на стул и обратно на место взлета. При этом испытуемому необходимо было соблюдать ряд правил: не взлетать выше препятствий и не касаться пола.

Рис. 1. Полоса препятствий

Рис. 2. Первая часть маршрута. Изображение вертолета обозначает место взлета, линия – траекторию полета, квадрат с крестом – место посадки (стул)

Рис. 3. Вторая часть маршрута. Изображение вертолета обозначает место взлета (стул), линия – траекторию полета, квадрат с крестом – место посадки (место взлета в первой части маршрута)

Видеорегистрация фиксировала события, происходящие в зрительном поле и ответную реакцию оператора. Метод видеорегистрации включал запись деятельности оператора с трех ракурсов: первый фиксировал панорамное видение поля деятельности (собственно вертолет и траектории его полета) с помощью веб-камеры, установленной на фиксированном расстоянии в 2,7 метра. Второй фиксировал субъективное видение поля деятельности (непосредственно то, что видел сам оператор) с помощью регистрации движения глаз (айтрекер). Третий фиксировал манипуляции оператора джойстиком (конкретные действия по управлению вертолетом) с помощью видеокамеры, находящейся на расстоянии 30 см от рук оператора. Далее из отснятого материала было создано два обучающих видео. В первом случае использовалось видео, снятое только с панорамной камеры. Имелось также звуковое сопровождение, объясняющее основные моменты управления, записанные экспериментатором на основе анализа полета с позиции «новичка». Во втором случае применялось звуковое сопровождение, а видео содержало записи со всех трех камер. Причем в звуковом сопровождении были учтены комментарии эксперта, относительно особенностей управления и целей его действия, которые были получены при использовании процедуры «кооперативного дебрифинга».

На втором этапе в эксперименте приняли участие 30 человек (24 – женского и 6 – мужского пола) в возрасте от 18 до 26 лет (М = 20,5; а= 1,35). Всего испытуемые было выполнено 150 экспериментальных проб (полетов).

Испытуемые были разделены на три группы по 10 человек в каждой. Первая группа была контрольной и не смотрела обучающих видео. Вторая группа смотрела обучающее видео с одной камеры. Третья группа смотрела обучающее видео с трех камер. Для всех групп начало эксперимента было одинаковым: начиналось с прохождения тренировочной серии, состоящей из трех заданий. Первое задание заключалось в плавном взлете до верхней границы и такой же плавной посадке обратно на землю.

Второе задание заключалось во взлете на любую высоту, с последующим полетом по прямой и посадке между двумя вторыми препятствиями (рисунок 4).

Третье задание заключалось во взлете на любую высоту, но ниже верхней границы, в дальнейшем полете по прямой, повороте между первыми и вторыми препятствиями направо и посадке справа от полосы препятствий (рисунок 5). Только после успешного завершения всех трех заданий испытуемые переходили к собственно выполнению экспериментального задания.

Рис. 4. Второе тренировочное задание

Рис. 5. Третье тренировочное задание

Экспериментальное задание было таким же и с теми же правилами, что и для эксперта.

В контрольной группе испытуемые сразу приступали к его выполнению, а в экспериментальных группах сначала смотрели соответствующие обучающие видео.

Результаты исследования

Для определения эффективности воздействия обучающих видео были выделены 14 критериев успешности пилотирования вертолетом. Из них только по двум есть статистически значимые различия. Наличие значимых различий лишь по двум из четырнадцати показателей может быть связано с самой структурой построения эксперимента: у испытуемых было всего пять попыток, чтобы использовать усвоенные знания. Сравнительно большой объем информации, содержащийся в обоих обучающих видео, не запоминался полностью и, соответственно, не улучшал умение управлять вертолетом в той мере, насколько можно было бы ожидать. С другой стороны, стоит проанализировать, почему именно эти два показателя оказались наиболее чувствительны. По правилам испытуемые заканчивали попытку в двух случаях: либо когда вертолет улетал туда, откуда его невозможно достать, либо в том случае, когда вертолет падал на боковую часть, что считалось критически падением. Критическое падение было вызвано двумя основными причинами: столкновение с объектами (которые могли находиться на пути движения вертолета в полете или с боку от него либо же являться следствием конструкции вертолета – наличие балансира над винтами. В некоторых случаях объектом столкновения становился потолок) или неправильное использование регулятора высоты (резкие перемещения вертолета или, наоборот, резкое глушение мотора). Однако, кроме критических падений, были прикосновения к полу, вызванные разными причинами. Похоже, что в первую очередь полученные знания влияли на способность удерживать вертолет в воздухе и делали испытуемых более осторожными, что отражалось именно в этих двух показателях.

Таблица 1

Статистическая оценка значимости различий между контрольной группой и группой, смотревшей обучающее видео с использование одной камеры (U-критерий Манна-Уитни)

Таблица 2

Статистическая оценка значимости различий между контрольной группой и группой, смотревшей обучающее видео с использованием трех камер (U-критерий Манна-Уитни)

А вот между экспериментальными группами не было получено значимых различий. Поэтому на данный момент нельзя с уверенностью сказать о пользе, которую приносит или не приносит добавление дополнительной информации.

Однако с помощью айтрекера удалось получить другие интересные качественные данные. Так, среди тех испытуемых, которые смогли посадить вертолет, распространена стратегия предварительной оценки расстояния и направления как при полете (рисунок 6), так и при посадке (рисунок 7). А испытуемые, которые долетели до места посадки, но у которых так и не получилось посадить вертолет, используют в основном следящие движения (рисунок 8).

Рис. 6. Оценка направления

Рис. 7. Предварительная проверка перед посадкой

Рис. 8. Следящие движения

Более того, чем больше следящих движений (вплоть до неотрывного слежения), тем хуже полет. Кроме этого, общее количество саккад выше у тех испытуемых, кто лучше управляет вертолетом. Это, вероятно, может быть связано с включением и важным значением процессов внимания в виде поиска релевантной задачам информации в зрительной среде, рассматривания цели и т. п. Таким образом, успешность управления связана со сбором разнообразной информации и встраивании ее в свою деятельность.

Заключение

Полученные результаты позволяют говорить о том, что обучение с помощью видео является эффективным способом передачи знания в операторской деятельности. Также добавление технологии отслеживания взора позволяет получить больше полезной информации от эксперта за счет того, что часть информации скрыта и от самого профессионала (напр., какие именно движения совершаются глазами, чтобы получить нужную ему информацию). Однако простого добавления этой дополнительной информации в обучающее видео недостаточно, чтобы улучшить летные показатели новичков.

Литература

Барабанщиков В. А., Жегалло А. В. Айтрекинг: методы регистрации движений глаз в психологических исследованиях и практике. М.: Когито-Центр,2014.

Корнилов Ю. К. Молчаливое знание как «следы деятельности» субъекта // Психология субъекта профессиональной деятельности: Сб. науч. трудов / Под ред. В. А. Барабанщикова, А. В. Карпова. Вып. П. М.-Ярославль, 2002. С. 140–147.

Лалу С, Носуленко В. Н., Самойленко Е. С. SUBCAM как инструмент психологического исследования // Экспериментальная психология. 2009. Т. 2. № 1.С. 72–80.

Wagner R. К., Sternberg R. G. Tacit Knoledge and intelligence in the everyday world // Practical intelligence. Cambridge, Un. Press, 1986.