Инженерно-психологическое обеспечение творческих форм проектно-конструкторской деятельности: Психол. 
основы техн. 
творчества

П. 1. Общая характеристика проблемы.

Работа посвящена психологическим аспектам компьютеризации творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности. В настоящее время в проблеме автоматизации интеллектуальной деятельности технических специалистов имеет место явная диспропорция. Основное внимание уделяется разработке потребительских качеств аппаратных и программных средств, в то время, как вопросы повышения эффективности интеллектуальной деятельности самого человека-конструктора за счет учета его психофизиологических особенностей, практически, не рассматриваются.

Очевидно, что как технические, так и психологические аспекты этой проблемы взаимообусловливают друг друга. Поэтому автоматизированная деятельность технического специалиста, порождающего с помощью ЭВМ новое информационное содержание выступает в этом случае как новый объект психологических исследований.

Одной из отличительных особенностей этих исследований является их междисциплинарность, что и создает, прежде всего, терминологические трудности. И, хотя работа автоматизированных систем часто описывается в терминах достаточно привычных для психологов («планирование», «интеллект», «стратегия», «тактика» и др.), а психологические проблемы — в терминах, хорошо знакомых техническим специалистам («информация», «эвристический поиск», «модель-программа-алгоритм» и т. п.), широта междисциплинарного охвата, тем не менее, предопределяет возникновение своеобразного понятийного барьера.

В то же время, можно подчеркнуть, что необходимость проведения таких комплексных междисциплинарных исследований подтверждает мысль Ярошевского М. Г. (1982) о том, что будущее психологии связано с образованием «нового пучка междисциплинарных связей» и соответствующих «особых форм профессиональной деятельности» .

П. 2. Актуальность.

Актуальность проблемы определяется необходимостью дальнейшего развития общей методологии человеко-машинного взаимодействия. И, действительно, введение ЭВМ в область проектно-конструкторской и познавательной деятельности требует пересмотра многих традиционно сложившихся представлений не только в сторону их большей формализации, но и в сторону их методологической гуманизации. Особое значение проблема гуманизации творческих форм профессиональной деятельности технических специалистов приобретает на ранних стадиях проектного анализа, где человеко-машинный поиск новых технических решений осуществляется по сугубо человеческим, а не машиноподобным правилам (из-за наличия значительных неопределенностей как в исходных данных, так и в проектных критериях).

В соответствии с этим, предпринимаются многочисленные попытки формализованного представления такого «трудноуловимого» процесса, как человеко-машинное творчество. Однако, путь к Истине не укладывается в рамки традиционно используемых математических моделей. Существенную роль в этом процессе играют, наряду с количественными, и, так называемые, качественные факторы, в том числе и порождающая деятельность человека-конструктора. Для ее формализованного представления необходимо разрабатывать специальные психологические и психофизиологические модели мыслительной деятельности, которые отражали бы не только логические, но и внелогические формы человеко-машинного творчества. На этой основе в дальнейшем должны проектироваться некие инструментальные автоматизированные средства, функциональная структура которых была бы «сомасштабна» нечетко обусловленной логике работы функциональных систем головного мозга.

Таким образом, решение проблемы инженерно-психологического и психолого-педагогического обеспечения творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности представляет собой как научный, так и практический интерес. Это «вечно зеленая проблема», актуальность которой не вызывает сомнений.

П.З. Методические и теоретические предпосылки.

Методологические и теоретические предпосылки проведенного исследования опираются на работы многих отечественных и зарубежных авторов, которые рассматривали проблему профессиональной деятельности человека с различных точек зрения.

1. Психологические проблемы феномена творчества исследовали: Рубинштейн С. Л. (1957), Выгодский Л. С. (I960), Дункер Д. А. (1965), Бернштейн Н. А. (1966), Лурия А. Л. (1973), Завалишиыа Д. Н. (1976), Анохин П. К. (1976), Брунер Дж. (1977), Ливанов М. Н. (1979), Тихомиров O.K. (1979), Рубахин В. Ф. (1980), Брупшинский А. В. (1982), Ве-личковский Б.М. (1982), Пономарев А. Я. (1983), Степанов С.Ю.

1983), Семенов И. Н. (1983), Богоявленская Д. Б. (1983), Леонтьев.

A.Н. (1983), Умрюхин Е. А. (1984), Бабанин Л. Н. (1986), Вертгеймер М. (1987), Хебб Д. О. (1988), Пономарев Ю. П. (1991), Пископпель А.А.

1994), Лебедев А. Н. (1995), Дружинин В. Н. (1996) и др.

Тем не менее, литературных источников, посвященных рассмотрению конкретных психологических «механизмов» технического творчества, очень мало. Известные нам работы носят, в основном, постановочный характер. Это исследования: Дусавицкого А. К. (1985), Шепетько.

B.Ф. (1988) и Чугуновой Э. С. (1990).

2. Общие вопросы инженерно-психологического проектирования рассматривались в работах: Леонтьева А. Н. (1959), Ломова Б. Ф. (1963), Зараковского Г. М. (1966), Зинченко В. П. (1967), Смолян Г. А. (1967), Венды В. Ф. (1969), Щедровицкого Л. П. (1971), Дубровского В. Я. (1971), Мунипова В. М. (1979), Нафтульева А. И. (1979), Чернышова А. П. (1980), Душкова Б. А. (1981), Забродина Ю. М. (1982), Губинского А. И. (1985), Галактионова А. И. (1985), Смирнова Б. А. (1990), Моргунова Е. В. (1994), Стрелкова А. А. (1995), Климова Е. А. (1996), Стрелкова Ю. К. (1996) и др.

3. Методологическим основам проектно-конструкторской деятельности посвятили свои исследования: Якобсон П. М. (1934), Альт-шуллер Г. С. (1964), Хазнен Э. (1969), Гаспарский В. (1972), Хилл П. (1973), Саймон Г. (1973), Джонс Дк. (1976), Уилсон М. (1976), Дитрих Я. (1981), Диксон Дж. (1979), Псшовинкин А. И. (1981), Мкшлер И.

1984), Меерович Г. А. (1985), Годовский Б. И. (1990), Балабанов П. И. (1990) и др.

4. Методы и средства решения сложных технических задач в области САПР силовых конструкции рассматривали: Феодосьев В. И. (1960), Кан С. Н. (1966), Васильев В. В. (1975), Даревский В. М. (1981), Биргер И. А. (1983), Моисеев Н. Н. (1983), Поспелов Г. С.

1985), Усюкин В. И. (1988), Алфутов Н. А. (1991), Норенков И.П.

1994), Лисейцев Н. К. (1994) и др.

5. Психолого-педагогические основы автоматизированного обучения технике и техническому творчеству отражены в работах: Гальперина П. Я. (1958), Талызиной Н. Ф. (1969), Кузьминой Н. Ф. (1970), Беспалько В. П. (1972), Эрденева П. М. (1975), Ляудис В. Я. (1975), Анциферовой Л. И. (1976), Якиманской И. С. (1979), Калмыковой З. И. (1981), Андреева В. И. (1981), Сластенина В. А. (1984), Колесникова Л. Ф. (1985), Ильясова И. И. (1986), Волкова И. П. (1987), Вербицкого А. А. (1987), Петровского А. В. (1987), Аванесова B.C. (1989), Зимней И. А. (1992), Шадрикова В. Д. (1994), Смирнова С.Д.

1995) и др.

П. 4. Цели работы, предмет, объект и задачи исследования.

Общая цель работы — построение целостной психологической концепции человеко-машинных взаимодействий, регламентирующих нечетко-обусловленный и многоаспектный процесс решения творческих задач техническими специалистами. Общая цель структурно подразделяется на ряд логически взаимосвязанных предметно и объектно ориентированных подцелей.

1. Выявление общих закономерностей регуляции мыслительной деятельности человека-конструктора, выполняющего свои профессиональные обязанности при поддержке ЭВМ.

2. Построение концептуальных психологических моделей, отражающих функциональные особенности проектно-конструкторской и познавательной деятельности технических специалистов с различных сторон.

3. Разработка на базе психологических моделей специальных форм человеко-машинного взаимодействия, способствующих целенаправленному видоизменению многомерного «образа мира» технического специалиста (Леонтьев А.Н., 1975, Смирнов С. Д., 1985, Климов Е. А., 1995 и др.).

4. Разработка методов инженерно-психологического обеспечения творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности, «сомасштабных» нечеткой логике работы головного мозга.

5. Построение содержательной и функциональной структуры когнитивного интерфейса, подкрепляющего эвристический «выход» человека-конструктора .

Предметом исследования являются психологические «механизмы» дивергентного мышления технических специалистов, взаимодействующих с ЭВМ (содержательные особенности мыслительной деятельности человека-конструктора).

Объектом исследования является структурная организация средств человеко-машинного взаимодействия, предназначаемых для целенаправленного порождения нового информационного содержания (функциональные особенности мыслительной деятельности человека-конструктора) .

Актуальность, цель, объект и предмет исследования предопределяют постановку и решение следующих задач:

— психологический анализ проектно-конструкторской и познавательной деятельности человека, взаимодействующего с ЭВМ;

— разработка функциональной и содержательной структуры средств интеллектуального обеспечения творческих форм проектноконструкторской и познавательной деятельности человека в автоматизированных системах;

— инженерно-психологическое и психолого-педагогическое проектирование гуманизированных средств обучения технике и техническому творчеству.

П. 5. Гипотеза исследования.

Существует ряд содержательных и функциональных особенностей принципиально отличающих характер мыслительной деятельности человека-конструктора, взаимодействующего с ЭВМ, от мыслительных процедур, имеющих место при безмашинных вариантах порождения новой технической информации. При этом считаются правдоподобными следующие три предположения.

1. На характер мыслительной деятельности человека-конструктора оказывают существенное влияние множество различных факторов: содержание предметной области, степень неопределенности разрешаемых проблемных ситуаций, функциональная структура используемых автоматизируемых средств, а также и личностные профессионально значимые качества (способности, одаренность, креативность). Имея это ввиду, можно предположить, что общим «механизмом» мыслительной деятельности человека-конструктора, взаимодействующего с ЭВМ является не только осознаваемая понятийно-личностная регуляция его мыслительных процедур, направленных на устранение смысловых «разрывов» (Семенов И.Н., 1983), но и неосознаваемая предметно-операционно-действенная регуляция, осуществляемая посредством подсознательных в том числе и моторно-поисковых действий, направленных на устранение зрительно фиксируемых содержательных рассогласований. Иными словами, предполагается, что присущее человеку-конструктору умение находить интуитивно-логические решения типа «попадание в цель» (реализуемые посредством биологической обратной связи), позволяет «переносить» с помощью ЭВМ процесс решения ряда нечетко обусловленных проектно-конструкторских задач с речемыслительно-го уровня обработки информации функциональными системами головного мозга на сенсомоторный, что, в свою очередь, позволяет понизить уровень необходимой квалификации.

Таким образом, считается, что в случае использования возможностей, предоставляемых современными ЭВМ, регуляция проектно-конструкторской деятельности человека-конструктора осуществляется на всех иерархических уровнях: личностном, понятийном, предметном, операционном и действенном, образуя своеобразное многоуровневое возвратно-поступательное единство. Иными словами, первое предположение конкретизирует утверждение Ломова Б. Ф. (1987) о том, что психологические явления необходимо изучать лишь в контексте профессиональной деятельности.

2. Посредством соответствующего интеллектуального обеспечения, предоставляемого ЭВМ, можно повысить эффективность как логических, так и внелогических форм порождающей деятельности человека-конструктора. Здесь особо следует отметить и, так называемые, эмерджентные (внезапно возникающие) формы порождающей деятельности, повышение эффективности которых в ряде случаев основано на предположении, что феномен, получивший название информационно-энергетического поля (ИЭ-поля) реально существует (Волченко В.Н., 1991, Зверев В. Ю., 1996). При этом считается, что взаимодействие человека с ИЭ-полем осуществляется посредством подсознания. Внесение изменений в подсознание может происходить как со стороны сознания, так и путем прямого ИЭ-взаимодействия.

Ключами, открывающими доступ к подсознанию со стороны сознания являются специальные (неинвазивные) информационные средства сервисного плана. При этом человек-конструктор получает доступ к функционально неосознаваемой полевой информации лишь в том случае, если он путем осознанных содержательных умозаключений преодолеет некий информационный порог, связанный с необходимостью рассмотрения полного множества альтернатив, уровнем их разнообразия, структурной сложностью и другими факторами, отражающими степень его «проникновения» в существо разрешаемой им проблемной ситуации, или, что все равно, степень его «приближенности» к порождению новой мысли. На профессионально значимые функции подсознания оказывают значительное влияние эмоционально-волевая и мотивационная сферы человека-конструктора. С их помощью формируются внелогические процедуры стереотипного поведения, а также и индивидуальный стиль человеко-машинного взаимодействия.

Таким образом, в качестве второго правдоподобного предположения можно принять следующий постулат: «Возникновение новой мысли есть результат многоуровневого взаимодействия параллельных информационных процессов в интеллектуальной, эмоциональной и биологической сферах человека-конструктора, которые могут быть активизированы посредством специального интеллектуального подкрепления, реализуемого в виде когнитивного интерфейса» .

3. Будем считать, что позиция обучаемого человека-конструктора в компьютеризированном учебном процессе может быть различной: активно-деятельностной (субъектной), безразлично-инцеферентной (субъект-объектной) и пассивно-созерцательной (объектной). Очевидно, что для каждого вида учебной деятельности требуется свое соотношение вербальной и невербальной составляющих интеллекта человека-конструктора. В случае субъектного обучения, наиболее «сомасштабного» творческим формам проектно-конструкторской и познавательной деятельности, необходим «сдвиг» в сторону невербальных (наглядно-образных, знаково-символьных и др.) методов изложения учебного материала и контроля степени обученности. При этом должны разрабатываться специальные учебные стратегии, тактики и когнитивные человеко-машинные процедуры, обеспечивающие возможность «перехода» обучаемого на позицию субъекта собственной учебной деятельности.

В целом, в качестве третьего правдоподобного предположения можно принять следующее утверждение: «Творческие формы учебной деятельности базируются на присущем всей материи свойстве самоорганизации. Благодаря этому, с помощью ЭВМ может быть обеспечена возможность „выхода“ в учебном процессе на другой более обобщенный уровень понимания, находящийся за пределами существующей знаково-описательной системы». п.б. Используемые гюдходы и фундаментальные принципы.

Изучение творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности имеет свою специфику и характеризуется в настоящее время наличием многих подходов и большим разнообразием эмпирических принципов. Содержательный анализ имеющихся работ позволяет выявить главную особенность образа мышления исследователей этой проблемы: изучение закономерностей продуктивной деятельности профессионала осуществляется преимущественно с позиций уже осознаваемых субъектом исследования психологических феноменов и конкретных данных. Сам процесс отражения реальной действительности предстает в этом случае перед исследователем не в своей изначальной непосредственности, как порождающий процесс, а как процесс, опосредованный продуктами предполагаемого конечного результата.

Иными словами, традиционное изучение процессов чувственного восприятия строится на базе уже известных продуктов психического отражения — закономерности же порождения этих продуктов остаются скрытыми от исследователя. Таким образом, представители традиционного подхода, хотя и обсуждают отражение как процесс, но рассматривают его закономерности лишь через конечные продукты отражения (Выготский JI.C., 1956, Гальперин П. Я., 1966, Ломов Б. Ф., 1969, Рубинштейн С. Д., 1982 и др.). Вследствии этого, в известных нам исследованиях психологических основ технического творчества не содержится объяснений закономерностей самого процесса психического отражения, а имеется лишь методологическая схема понимания этого процесса .

С целью устранения этих «несоответствий» предлагается использовать комплексный подход к изучению процессов психического отражения, связанных с восприятием, преобразованием и воспроизведением технической информации. В рамках этого подхода упоминающиеся процессы рассматриваются не только операционально — как отношения между уже отраженными, осознаваемыми продуктами или данными (традиционный подход), но и процессуально — как порождающие процессы реализующиеся на основе фундаментальных принципов: субстанционального единства материи и психики, общности закономерностей их развития, функциональной анизотропности (неоднородности) процедур порождения свойств объектов и их отношений. Предполагается, что, опираясь на эти принципы, процесс непосредственно чувственного психического отражения можно представить и описать «беспродуктно», т. е. как процесс, в котором спонтанно возникают (порождаются) различные образы объектов и их свойства.

При рассмотрении проектно-конструкторской и познавательной деятельности с точки зрения процессов, связанных с порождением принципиально нового информационного содержания предполагается использовать такие понятия, принципы и закономерности, которые не зависят от продуктов психического отражения, т. е. Являются предметно независимыми инвариантами, обусловленными природными особенностями психики (Миракян А.И., 1983, 1987, 1990, Кочурова Э. И., 1992, Хананян А. А., 1992 и др.).

При рассмотрении проектно-конструкторской и познавательной деятельности, с точки зрения процессов, опирающихся на уже готовые продукты отражения, используются, в основном, логически опосредованные понятия и представления о характере конечного результата. Это, в свою очередь, позволяет отвлечься от природных особенностей психики и рассматривать лишь внешнюю, феноменологическую сторону процедур порождения нового информационного содержания.

Тем самым, подчеркивается необходимость различения двух психологически разнородных процессов восприятия — непосредственно-чувственного, в котором отсутствует понятийно зафиксированная отнесенность к объектам отражения и опосредованного, характеризующегося уже отраженными и, следовательно, осознаваемыми объектами, их свойствами и признаками. Такое понимание психического отражения позволяет представить процессы восприятия как полифункциональные. В этом случае речь идет о так называемом сопредставлении, т. е. возможности одномоментного восприятия как понятийно зафиксированных свойств и отношений, так и изначально необусловленных, спонтанно порождаемых объектов и их свойств.

Таким образом, в случае комплексного подхода к изучению процессов порождения нового информационного содержания можно выделить три уровня психического отражения: уровень непосредственно-чувственного восприятия, являющийся исходной частью любого когнитивного процессауровень опосредованного восприятия изначально обусловленных, понятийно зафиксированных свойств объектов и их отношенийуровень гюлифункцио-налъного восприятия, характеризующийся «дозированным сосуществованием» как инвариантной (предметно независимой), так и девиантной (предметно ориентированной) составляющих порождающего процесса. При этом степень доминирования той или иной функциональной составляющей определяется характером выполняемой предметной деятельности, т. е. конкретными условиями, содержащимися в разрешаемой человеком-конструктором проблемной ситуации (типом проектно-конструкторских задач, степенью их схема-тизированнослм, величиной имеющихся неопределенностей и др.) .

Перечисленные три уровня психического отражения предопределяют необходимость построения соответственно трех видов моделей мыслительной деятельности человека-конструктора (феноменологической, содержательной и функциональной), которые описывают его деятельность с трех различных психологически обоснованных сторон. Знание процессуальных механизмов и закономерностей порождающих процессов, связанных с восприятием, преобразованием и воспроизведением технической информации дает возможность более эффективно организовать поисковые и познавательные процедуры, и тем самым активизировать с помощью ЭВМ творческие способности человека-конструктора.

П. 7. Научная новизна.

Научная новизна проведенного исследования состоит в следующем.

1. Разработано новое научное направление — компьютеризированное инженерно-психологическое обеспечение творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности. Содержательная новизна компьютеризированного обеспечения заключается в особом способе функционального объединения субъективных способностей человека-конструктора и объективных возможностей программных модулей ЭВМ. В результате такого объединения реализуются благоприятные условия для возникновения (наработки человеком-конструктором) некоторых высших качеств — так называемых, эмерджентных свойств, обусловленных идеальными, в том числе и внелогическими «силами» .

Иными словами, посредством такого специализированного обеспечения (которое в дальнейшем мы называем эмерджентным), в диалоговых порождающих процедурах начинают проявляться элементы функционального симбиоза человека и машины: синеpreтические, резонансные, информационно-энергетические и др., которые как известно не сводимы к простой сумме исходных составляющих.

Рассматрены психологические и психофизиологические основания эмерджентной формы человеко-машинного взаимодействия и на этой базе построены новые психологические модели (феноменологическая, содержательная и функциональная), которые с различных сторон описывают характерные особенности профессиональной деятельности человека-конструктора, связанные со спецификой восприятия, преобразования и воспроизведения проектной информации функциональными системами головного мозга.

Таким офазом, на основе проведенного токологического анализа выявлена новая (эмерцяентная) форма мыслительной деятельности человека-конструктора, порождающего с помощью ЗЕМ требуемое информационное содержание.

2. С целью повышения функциональной эффективности человеко-машинных взаимодействий разработана новая система средств интеллектуального подкрепления эвристического «выхода» технических специалистов. Психологическая особенность такой формы активизации порождающей деятельности состоит в том, что ее функциональная стимуляция осуществляется посредством предоставления человеку-конструктору (с помощью ЭВМ) предметно-ориентированного набора интеллектуальных поддержек: логических метаправил, содержательных подсказок, смысловыражающих опор, а также и различных информационных сверток, обладающих предсказательной «силой» .

При этом интеллектуальное подкрепление играет роль внешних информационных моделей, на основе которых человек-конструктор целенаправленно формирует некое внутреннее семантическое пространство, понятийно-структурированное по ключевым параметрам разрешаемой им проблемной ситуации. Благодаря этому и обеспечиваются условия, способствующие «мышлению около проблемы», а это, в свою очередь, ведет к практической реализации особого (эмерджентного) вида дивергентной мыслительной деятельности, осуществляемой в «зоне ближайшего развития» на интуитивном уровне (в том числе и на уровне внелогического восприятия полевой информации).

Таким образом, технический специалист с помощью специального когнитивного интерфейса может целенаправленно порождать принципиально новую информацию, которая не содержится ни в его прошлом опыте, ни в базах знаний ЭВМ. В случае же использования семантически кодированных интеллектуальных подкреплений, выражаемых в виде, так называемой, когнитивной графики — человек-конструктор потенциально способен выявлять неизвестные ему ранее закономерности, носящие более общий характер, нежели те, которые были заложены в исходные разрешающие программы.

3. Разработаны методологические основы новой гуманизированной! формы обучения технике и техническому творчеству. Принципиальное отличие такой формы обучения от традиционно применяемых педагогических приемов состоит в том, что глобальная гуманизация учебного процесса осуществляется посредством использования специальных механизмов функциональной связи — вспомогательных учебных средств, обеспечивающих органическое «вплетение» психолого-педагогических составляющих в логику конкретной предметной области. При этом, функциональное объединение «психического», «педагогического» и «технического» осуществляется таким образом, что в учебных процедурах реализуются различного рода системные, в том числе и эмерджентные эффекты, посредством которых, в конечном итоге, и обеспечивается требуемое качество подготовки технических специалистов, как творческих личностей. Иными словами, посредством гуманизации изучаемого технического содержания создаются благоприятные условия для перехода к новым функциональным формам подготовки технических специалистов, которые опираются как на ле-вополушарные, так и на правополушарные механизмы обработки учебной информации функциональными системами головного мозга.

Разработанная методология гуманизированного обучения опирается также и на выявленные посредством психолого-педагогического анализа мыслительной деятельности человека-конструктора новые дидактические закономерности. На их основе Формируются различные (матричные, иерархические, аналитические и др.) виды вербально-символьного изложения предметного содержания технических дисциплин, а также и соответствующие им формы невербального контроля степени обученности. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность разработки психологических оснований, необходимых для построения, так называемой, дуальной структуры управления качеством познавательной деятельности, принципиальное отличие которой от известных структур состоит в том, что с ее помощью осуществляется интегрированное управление как самим процессом познания (субъектом), так и его конечными результатами (объектом) .

П.ft Основные положения, характеризующие предметное содержание работы.

1. Психологические модели мыслительной деятельности человека-конструктора, взаимодействующего с ЭВМ: феноменологическая, содержательная и функциональная, которые с различных сторон описывают характерные особенности работы функциональных систем головного мозга. а) Феноменологическая модель, в основном, отражает общие объективно существующие закономерности проектно-конструкторской и познавательной деятельности. С помощью этой модели выделяются наиболее типичные схемы поисковых действий, предметно-независимые психологические инварианты, а также и феноменологическая структура «переговорного» множества параметров, характеризующих служебные свойства проектируемого объекта. Иными словами, на основе феноменологической модели формируется своеобразная диаграмма интуитивно-логического «обмена», обработка которой ведется по сугубо человеческим правилам с использованием возможностей, так называемой, биологической обратной связи, а именно: посредством выполнения моторно-поисковых действий, направленных на устранение зрительно фиксируемых рассогласований. В целом, феноменологическая модель отражает «девиантный» характер мыслительной деятельности, которому соответствуют поисковые процедуры, обеспечивающие получение новизны модификационного типа.

С помощью человеко-машинных взаимодействий, построенных на основе феноменологической модели, у технического специалиста целенаправленно нарабатывается интуиция 1-го типа — прямое усмотрение истины (утверждение). б) Содержательная модель отражает преобразовательные формы мыслительной деятельности которым соответствуют человеко-машинные процедуры, обеспечивающие возможность получения новизны комбинационного типа. С этой целью, посредством специального когнитивного интерфейса, осуществляется содержательное подкрепление творческих форм поисковой деятельности человека-конструктора путем предоставления ему посредством ЭВМ предметно-ориентированного набора интеллектуальных поддержек (содержательных подсказок), усиливающих его эвристический «выход» .

С помощью человеко-машинных взаимодействий, построенных на основе содержательной модели проектно-конструкторской деятельности, целенаправленно формируется интуиция II-го типа — прогнозирование (предсказание). в) Функциональная модель и ее механизм психологических мутаций отражают порождающий характер мыслительной деятельности, на основе которого реализуются поисковые процедуры, обеспечивающие получение принципиально новой информации, не содержащейся ни в прошлом опыте человека-конструктора ни в базах знаний ЭВМ. При этом используются разработанные с помощью функциональной модели мыслительной деятельности специальные эвроритмы и алгоритмы, так называемого гуманизированного синтеза новых технических решений, которые реализуются на основе «аналогии», «ассоциаций», а также и на беспрототипной основе. С целью наиболее эффективной активизации порождающих способностей человека-конструктора применяются проблемно-ориентированные средства функционального подкрепления: когнитивная графика, информационный «шум» и др.

С помощью человеко-машинных взаимодействий, построенных на основе функциональной модели создаются благоприятные условия для проявления интуиции-догадки, т. е. интуиции III-го типаозарения (инсайта).

2. Эмерджентная технология инженерно-психологического обеспечения творческих форм проектно-конструкторской деятельности, посредством которой реализуется функциональное объединение субъективных способностей технических специалистов и объективных возможностей программных средств. а) Методы содержательного анализа, обслуживающие нечеткую логику работы функциональных систем головного мозга:

— метод формирования внешних информационных моделей, структурированных по ключевым параметрам разрешаемой проблемной ситуации;

— метод генерации новых гипотез и выявления неизвестных закономерностей посредством компьютеризированных форм когнитивной графики;

— метод принятия многокомпонентных решений в условиях неопределенности как исходных данных, так и проектных критериев. и др. б) Способы функционального сопровождения творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности:

— процедурный эвроритм и трехуровневая схема принятия оперативных решений, регламентирующие функциональную структуру процедур целенаправленного порождения новых технических решений;

— спосоо дуального управления качеством проектно-конструкторской и познавательной деятельности, посредством которого обеспечивается наиболее эффективное сопровождение человеко-машинных процедур поискового и порождающего характера;

— способ оценки творческого потенциала разработчиков новой техники и диагностики качества создаваемых ими технических объектов.

3. Методологические основы гуманизированного обучения технике и техническому творчеству, с помощью которого при поддержке ЭВМ целенаправленно формируются профессионально значимые качества, необходимые техническому специалисту, как творческой личности: а) Методологическая структура гуманизированных алгоритмов, посредством которых осуществляется человеко-машинный синтез новых технических решений на основе «аналогий», «ассоциаций», а также на беспрототипной основе. б) Матричные информационные свертки (вербально-символьная, символьно-знаковая и др.), которые составляют методологическую основу графо-логической системы адаптивных учебно-педагогических средств. г) Дидактические закономерности, на основе которых осуществляется психолого-педагогическое обеспечение учебного процесса в целом.

4. Практическая ценность исследования состоит в следующем. а) Разработанные психологические модели мыслительной деятельности человека-конструктора, а также и построенная на их основе эмерджентная технология инженерно-психологического и психолого-педагогического обеспечения творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности позволяют научно обоснованно сформировать функциональную структуру человеко-машинных автоматизированных средств, усиливающих «логику открытия». Иными словами, обеспечивается возможность создания автоматизированных систем нового типа, подкрепляющих «закономерности удачи», путем целенаправленного порождения принципиально нового информационного содержания, выходящего за рамки исходных представлений. б) Разработанное, эмерджентное психолого-педагогическое обеспечение поисковых и порождающих процедур позволяет с помощью ЭВМ целенаправленно формировать у обучаемых необходимые техническому специалисту внелогические формы знаний, умений и навыков. Например, тренировать профессионально значимые виды интуиции, связанные с «утверждениями», «предвосхищениями» и «озарениями», i которые не могут быть наработаны посредством традиционно исполь-) зуемых в высшей технической школе учебно-педагогических средств.

П. 9. Логическая структура работы.

В работе выделено четыре концептуально различных направления, связанных с повышением интеллектуального потенциала разработчиков новой техники, использующих ЭВМ:

— психологический и психофизиологический анализ мыслительной деятельности человека-конструктора,.

— инженерно-психологическое проектирование содержательных методов и функциональных средств, предназначаемых для ав.

Ь томатизированного подкрепления творческой активности человека-конструктора ,.

— психолого-педагогическое обеспечение компьютеризированных технологий обучения технике и техническому творчеству,.

— психолого-педагогическое экспериментальное исследование.

Часть I. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-КОНСТРУКТОРА.

Одной из проблем искусственного интеллекта является разработка психологических основ автоматизации творческих процессов. Применительно к проектно-конструкторской деятельности, решение этой проблемы неразрывно связано с моделированием мыслительной деятельности человека-конструктора, состоящей из двух компонент — логической (осознаваемой) и внелогической (неосознаваемой, интуитивной), находящихся в непрерывном взаимодействии. Процесс целенаправленной человеко-машинной деятельности конструктора выступает в этом случае как новый объект психологических исследований. В рамках данного подхода имеет место целый ряд объективных и субъективных трудностей, связанных как с невозможностью четкого определения конечных целей ПКД, так и с неопределенностью внелогической составляющей мыслительной деятельности человека-конструктора.

В соответствии с этим, в настоящее время автоматизации подвергается, в основном, лишь первая компонента мыслительной деятельности человека-конструктора — его логическое мышление. Это, в свою очередь, чрезвычайно обедняет функциональные возможности процедур человеко-машинного взаимодействия из-за отсутствия в ЭВМ «ответных деталей», адекватных сугубо человеческим функциям: целеполагания, обобщения, предвосхищения, ненормативного порождения нового и многих других. Таким образом, имеет место следующая ситуация. Если уж ЭВМ не в состоянии сама выполнять человеческие функции, то она, по крайней мере, должна хотя бы действенно помогать человеку-конструктору их эффективно реали-зовывать по его «человеческим» правилам.

В соответствии с этим, рассматривается ряд психологических и нейропсихологических аспектов мыслительной деятельности человека-конструктора. Строятся феноменологическая, содержательная и функциональная модели проектно-конструкторской деятельности (ПКД) и на их основе осуществляется глобальная гуманизация всего процесса человеко-машинных взаимодействий. С этой целью разрабатываются специальные методы нечеткой оптимизации, «сомасш-табные» размытой логике работы функциональных систем головного мозга, а также и предметно ориентированные способы интеллектуального обеспечения творческих форм проектно-конструкторской и познавательной деятельности. Особо рассматривается возможность построения принципиально нового подхода к гуманизации обучающих технологий, предназначаемых для формирования технических специалистов, как творческих личностей.

Основные результаты из проведенных исследований формулируются следующим образом.

1. Выявлен ряд общих закономерностей и форм мыслительной деятельности человека-конструктора, выполняющего свои профессиональные обязанности при поддержке ЭВМ.

• Показано, что мышление человека-конструктора, оставаясь формой познания, в реальной действительности проявляется различным образом, в зависимости от характера предметного содержания разрешаемой им проблемной ситуации: уровня неопределенности профессиональной задачи, ее структурной сложности, имеющегося опыта прошлого, а также и от ряда личностных показателей, связанных с эмоционально-волевой сферой. При этом детерминация мыслительной деятельности человека-конструктора, решающего профессиональную задачу обусловливается не только возможностями достижения поставленных целей, но и в значительной степени, характером самого процесса ПКД, способом обработки имеющейся информации, «механизмами» мотивообразования, целеполагания и смысло-образования. Такой полифункциональный характер мыслительной деятельности обусловлен необходимостью органического включения содержащейся в разрешаемой проблемной ситуации исходной информации и профессиональный «образ мира» человека-конструктора.

• Выделены психологические формы и психофизиологические механизмы «включения» информационных характеристик разрешаемой проблемной ситуации в профессиональный «образ мира». Функциональное содержание этих механизмов состоит в установлении соответствия между имеющейся информационной неопределенностью («рассогласованием А») и существующей системой смысловых ценностей, а также связанных с ними профессиональных установок. Формирующиеся смыслы обеспечивают целенаправленное видоизменение (преобразование) исходной информации, которое выступает, в конечном итоге, как вербализованная или символьно-знаковая оценка степени реализации творческого потенциала человека-конструктора. Сам же факт соответствия (или несоответствия) преобразуемой информации системе ценностей, имеющейся в профессиональном «образе мира» человека-конструктора фиксируется эмоциональными оценками, которые могут остаться и невербализованными.

• Показано, что процесс принятия человеком-конструктором изначально несформулированной профессиональной задачи есть особый вид мыслительной деятельности, в основе которой лежат взаимосвязанные процессы мотивообразования, целеполагания и смыслопо-рождения. При этом в смыслопорождающих процедурах отражаются ценности высшего порядка, связанные с функциональными особенностями профессиональной деятельности. Они явно доминируют над, так называемыми, ситуативными смыслами, что проявляется в более развернутых процессах целеобр>азования, трансформации мотивов в сторону «теоретичности», в «уходе» мыслительной деятельности в своем развитии от «диктата» конкретных условий, в которых она возникла, в сторону обобщенности и др.

• Выявлено, что профессиональные установки, выступая как внеситуативные факторы регуляции мыслительной деятельности влияют на характер и содержательную структуру профессионального «образа мира» человека-конструктора. Взаимосвязь профессиональных установок с эмоциями, отражающими смысл и ценность явлений, включенных в профессиональный «образ мира», обусловливают функциональную устойчивость и содержательную подвижность мыслительной деятельности, а также выступают как единство осознаваемого и неосознаваемого (логичного и внелогичного) в регуляции «живого» мыслительного процесса.

2. С учетом выявленных закономерностей ПКД общего плана, построены конкретные психологические модели мыслительной деятельности человека-конструктора (феноменологическая, содержательная и функциональная), которые с различных сторон описывают характерные особенности профессиональной деятельности, связанные со спецификой восприятия, переработки и воспроизведения проектной информации.

• Феноменологическая модель, в основном, отражает общие объективно существующие закономерности проектно-конструкторской и познавательной деятельности. С помощью этой модели выделяются наиболее типичные схемы поисковых действий, предметно-независимые психологические инварианты, а также и структура необходимого интеллектуального подкрепления. В целом, феноменологическая модель отражает трансформационный («девиантный») характер мыслительной деятельности, которому соответствуют поисковые процедуры, обеспечивающие получение новизны модификационного типа.

• Содержательная (матричная) модель отражает преобразовательные формы мыслительной деятельности которым соответствуют человеко-машинные процедуры, обеспечивающие возможность получения новизны комбинационного типа. С этой целью, посредством специального когнитивного интерфейса, осуществляется содержательное подкрепление творческих форм поисковой деятельности человека-конструктора путем предоставления ему посредством ЭВМ предметно-ориентированного набора интеллектуальных поддержек (содержательных подсказок), усиливающих его эвристический «выход» .

• Функциональная модель и ее механизм психологических мутаций отражают порождающий характер мыслительной деятельности, на основе которого реализуются поисковые процедуры, обеспечивающие получение принципиально новой информации, не содержащейся ни в прошлом опыте человека-конструктора, ни в базах знаний ЭВМ. При этом с целью наиболее эффективной активизации творческих способностей человека-конструктора применяются проблемно-ориентированные средства функционального подкрепления: когнитивная графика, информационный «шум» и др.

• На основе структурного содержания феноменологической, содержательной и функциональной моделей мыслительной деятельности человека-конструктора разработаны психологические требования к математическим моделям ПКД.

3. На основе психологических моделей мыслительной деятельности человека-конструктора разработана эмерджентная технология инженерно-психологического обеспечения творческих форм проектно-конструкторской деятельности, посредством которой реализуется функциональное объединение субъективных способностей технических специалистов и объективных возможностей используемых программных модулей. Эти цели достигаются с помощью специально создаваемых средств содержательного анализа и функционального синтеза, которые состоят из:

• Методов содержательного анализа, обслуживающих нечеткую логику работы функциональных систем головного мозга: метода формирования внешних информационных моделей, структурированных по ключевым параметрам разрешаемой проблемной ситуацииметода генерации новых гипотез и выявления неизвестных закономерностей посредством компьютеризированных форм когнитивной графикиметода принятия многокомпонентных решений в условиях неопределенности как исходных данных, так и проектных критериевметода определения структурной и функциональной сложности ПКД.

• Способов функционального сопровождения творческих форм проектно-конструкторской деятельности: процедурного эвроритма и трехуровневой схемы принятия оперативных решений, регламентирующих функциональную структуру процедур целенаправленного порождения новых технических решениймашиноориентированного способа дуального управления качеством поисковых и порождающих процедур, посредством которого обеспечивается наиболее эффективное сопровождение творческих форм деятельности технических специалистовиерархически структурированного способа оценки творческого потенциала разработчиков новой техники и диагностики качества создаваемых ими технических объектов/ способа функционального объединения «логического» и «внелогического», посредством введения специальных логико-психологических координат и «механизмов» их структурно-содержательного объединенияспособа построения содержательной и функциональной структуры когнитивного интерфейса.

4. На основе разработанных средств функционального подкрепления творческой активности человека-конструктора построено психолого-педагогическое обеспечение компьютеризированных технологий обучения технике и техническому творчеству. Разработаны методологические основы гуманизированного обучения, с помощью которого при поддержке ЭВМ целенаправленно формируются профессиональные качества, необходимые техническому специалисту, как творческой личности:

• Построена функциональная структ^а гуманизированных алгоритмов, посредством которых осуществляется человеко-машинный синтез новых технических решений на основе «аналогий», «ассоциаций», а также на беспрототипной основе.

• Разработаны матричные информационные свертки (вербально-символьная, символьно-знаковая и др.), которые составляют методологическую основу графо-логической системы адаптивных учебно-педагогических средств.

• Выявлены дидактические закономерности, на основе которых осуществляется психолого-педагогическое обеспечение учебного процесса в целом и управление качеством познавательной деятельности, в частности.

5. Проведены психолого-педагогические эксперименты, результаты которых не только качественно, а в ряде случаев и количественно подтверждают основные положения принятой гипотезы исследования.

• Выявлено значительное влияние типа решаемой проектно-конструкторской задачи (ПКЗ) на характер мыслительной деятельности человека-конструктора. «Способ» (стратегия), «механизм» (тактика) и «функциональные составляющие» (информационные связи) мыслительной деятельности человека-конструктора существенно зависят от уровня неопределенности имеющихся исходных данных и используемых проектных критериев, степени структурной и функциональной сложности разрешаемых проблемных ситуаций, а также и ряда других показателей, характеризующих предметное содержание профессиональной задачи. Для ПКЗ, близких к детерминированному типу, например, многовариантных или многокритериальных — это, в большинстве своем, свернутый мыслительный процесс (Д «0), в котором преобладают операции, связанные с проведением анализа и выбора из имеющихся альтернатив. Для проектно-конструкторских задач (ПКЗ), близких к нешаблонному типу, например, неформали-зуемых или несхематизируемых — это, в большей степени, полностью развернутый мыслительный процесс (Д «0), в котором преобладают операции «предвосхищения» и синтеза. Для слабо схематизированных и нечетко обусловленных проектно конструкторских задач (ПКЗ) — это неполностью развернутый мыслительный процесс (Д > 0), в котором имеют место операции, связанные как с анализом, так и с синтезом («анализ через синтез»). В этом промежуточном случае основное значение приобретают различные формы («механизмы») функционального взаимодействия (объединения) «логического» и «психического» .

• Структурный состав интеллектуального подкрепления:—активи-заторы мыслительной деятельности, функциональные и содержательные поддержки влияют на эффективность решения проектно-конструкторских задач (ПКЗ) по разному. В зависимости от типа разрешаемой проблемной ситуации (типа новизны предполагаемого конечного результата), видоизменяется и функциональная структура используемых в процессе мыслительной деятельности 5-ти основных прямых и обратных информационных связей. При решении ПКЗ нешаблонного типа формирующая и опережающая обратные связи являются сугубо положительными (расширяющими) и только по мере постепенного увеличения детерминированности решаемых ПКЗ эти связи становятся отрицательными (уточняющими). В соответствии с типом ожидаемой новизны (модификационной, комбинаторной или принципиальной), изменяется и активность прямых связей:-основной, определяющей и предвосхищающей. Тем самым экспериментально подтверждается принципиальное отличие механизмов мыслительной деятельности человека-конструктора, обслуживаемых полной системой прямых и обратных информационных связей), от механизмов, описанных в схемах мыслительной деятельности Анохина П. К. (1982) и Бруш-линского А.В. (1996), которые опираются лишь на ограниченную структуру отрицательных обратных связей. Таким образом, выявленные механизмы мыслительной деятельности представляют собой более сложную функциональную структуру, посредством которой и может быть осуществлена регуляция творческих форм ПКД, выполняемой при поддержке ЭВМ.

• Экспериментально подтверждается целесообразность использования при решении творческих задач различного вида предметно-ориентированных интеллектуальных поддрежек, с помощью которых и осуществляется контролируемое воздействие из вне на протекание имеющего место в данный момент времени внутреннего мыслительного процесса. По результатам такого специально дозируемого и целенаправленного внешнего информационного воздействия можно достаточно точно судить о внутренних, непосредствен©не наблюдаемых свойствах и закономерностях изучаемого психического процесса. При таком истолковании психологической методики экспериментов можно предположить, что в ряде случаев, посредством специального интеллектуального подкрепления, видимо возможно, «привести» человека-конструктора в некое «пограничное» состояние, соответствующее повышенной творческой активности.

Заключение

.

В заключении содержатся основные результаты и приводится описание патентной новизны компьютеризированных технологий поискового конструирования и ситуационного обучения, построенных на основе эмерджентного подхода.

1. Патентная новизна компьютеризированной технологии поискового конструирования (КТПК).

Компьютеризированная технология поискового конструирования (КТПК) отличающаяся тем, что с целью улучшения качества инженерно-психологического обеспечения и повышения уровня функционального сопровождения творческих форм профессиональной деятельности на ранних стадиях проектного анализа в человеко-машинных процедурах используются три вида инструментальных средств, объединенных в АРМ проектировщика, конструктора, технолога (АРМ-ПКТ) :

— процедуры поиска рациональных технических решений представляются в виде проблемно-ориентированных эвроритмов, выполняющих функции «смысловой канвы» процесса порождения нового информационного содержания, направляемого и корректируемого посредством структурированных по ключевым параметрам разрешаемой проблемной ситуации указателей «стратегии», «тактики» и «семантической обратной связи», играющих роль внешних информационных моделей, обладающих «предсказательной силой», на основе которых конструктор целенаправленно формирует (нарабатывает) внутренние модели поисковой и порождающей деятельности, при этом его «эвристический выход» подкрепляется различными видами интеллектуальных поддержек в зависимости от того, какой тип интуиции или опыт прошлого им используется;

— комфортные условия, повышающие эффективность работы функциональных систем головного мозга конструктора обеспечиваются за счет использования ряда специализированных по профессионально-значимым функциям программно-методических средств, обслуживающих поисковые и порождающие процедуры, а именно: — наглядно-образных гуманизированных алгоритмов, преобразующих исходное информационное содержание (например параметры прототипа) по «человеческим», а не машиноподобным правилам- «нечетких» методов оптимизации и многокритериального выбора технических решений принимаемых в условиях значительной неопределенности как исходных данных, так и проектных критериевбыстрых разрешающих алгоритмов, обеспечивающих возможность реализации диалоговых режимов работы ЭВМ с требуемым качествома также лингвистических переменных, обеспечивающих наиболее естественные условия для взаимодействия человека и машины;

— управление поисковыми и порождающими процедурами осуществляется посредством дуальной системы управления качеством проектирования, включающей в себя две функционально связанные подсистемы (содержательную и административную), которые оперируют как с параметрам^!, отражающими технический уровень проектируемого объекта, так и с показателями, характеризующими эффективность самого процесса проектирования.

2. Патентная новизна компьютеризированной технологии гуманизированного обучения (КТГО). Компьютеризированная технология гуманизированного обучения, ориентированная на подготовку специалистов, владеющих творческими формами профессиональной (проектно-конструкторской) деятельности, отличающуюся тем, что с целью создания при обучении благоприятных условий для возникновения «кумулятивного» (эмерджентного) информационного эффекта, не равного простой сумме исходных составляющих, в учебном процессе используется специализированное по профессионально значимым функциям психолого-педагогическое обеспечение, содержащее три взаимосвязанных системы дидактических средств:

— учебный материал излагается в виде дидактически и понятийно структурированных информационных комплексов, включающих в себя иерархически упорядоченные обобщения и смысловыражающие метаправила, которые выполняют функции внешних информационных моделей, способствующих целенаправленному формированию у обучаемых внутренних моделей, отражающих изучаемое предметное содержание в деятельностной форме (поисковой, порождающей или познавательной) :

— наработка навыков технического творчества и функциональное подкрепление эвристического «выхода» обучающихся реализуется за счет органичного включения в учебный процесс проблемно-ориентированных эвроритмов, играющих роль ориентировочной основы будущей профессиональной деятельности, а также с помощью гуманизированных алгоритмов, регламентирующих логическую структуру порождения новых технических решений посредством преобразования исходного информационного содержания по «человеческим», а не машиноподобным правилам и в наглядно-образной, а не в скрытой от обучаемого форме;

— достижение диагностичных педагогических целей осуществляется в соответствии с требованиями основного дидактического закона за счет подбора и последующей оптимизации применения предметно-ориентированных учебных средств (ситуационных тренажеров, конструкторских игр и др.)/- а также посредством использования дуальной системы управления качеством обучения, состоящей из двух функционально связанных подсистем — подсистемы формальной диагностики (оценивающей сложность учебных действий, трудоемкость «шага» обучения, значения индекса творческого потенциала и др.) и подсистемы неформальных средств педагогического воздействия (определяющей «сомасштабность» применяемых поощрений, штрафов, стимуляторов активности и т. п.).