книги из ГПНТБ / Сакман Г. Решение задач в системе человек - ЭВМ пер. с англ

300 Глава 12

с ЭВМ по сравнению со средней дополнительной при­ былью 90 долл. за один период работы в пакетном ре­ жиме. Группе открытого доступа при последовательных взаимодействиях с машиной в течение одного периода обучения за пультом к первоначальной средней прибы­ ли 110 долл. удалось добавить в среднем еще 30 долл. Таким образом, первая проба, представляющая «стра­ тегические или ннсайтоподобные» изменения, оказалась эффективнее, чем в режиме пакетной обработки, и по­ следующие изменения в результате проб и ошибок при обучении в открытом режиме еще больше увеличили эту разницу. Очевидно, что обоим типам процесса реше­

одинаковый темп обучения, судя по числу периодов ра­

на ЭВМ обычно занимает один рабочий день. Этот вы­ вод подтверждается исследованиями, проведенными в Училище ВВС, в которых число периодов работы на ЭВМ довольно близко к числу дней, затраченных на полное решение задачи (см. табл. 9.2). В исследовании Голда испытуемые, давшие лучшие показатели в обеих группах, стремились использовать больше машинного времени, получая в среднем более чем один период обу­ чения в день или начиная работу раньше и позже ее за­ канчивая. В этом случае задачи с «нефиксированной конечной ситуацией» давали более высокие оценки про­ порционально увеличению времени работы за пультом.

Первым вариантом инсайтного подхода к решению задач человеком является теория, предложенная Уолле­ сом [64] и основанная большей частью на анализе от­ чета ученых и художников, описывающих свой собствен­ ный творческий процесс. Теория предполагает четыре различные стадии в процессе решения задачи: подготов­ ку; инкубацию, озарение и проверку. Стадия озарения—

стадия инсайта. Четыре стадии решения задач, предло­ женные Уоллесом, представлены различными схемами других исследователей, как показано в хронологическом порядке в табл. 12.3, взятой из работы Хефела [21]. По-

Таблица 12.3

Этапы развития творческого процесса при решении задач

Гельмгольц [23] Подготовка Инкубация Озарение

Уоллес [641 Подготовка Инкубация Озарение

Проверка правильности

Россман [43] Выяснение трудностей и требований Анализ требований

Поиск подходящей информации Критический анализ предлагаемых решений с точки зрений преимуществ и недостатков Возникновение новой идеи, изобретение

Эксперименты для проверки наиболее перспективного реше­ ния; -усовершенствование конечного представления повторе­ нием нескольких или всех предыдущих ходов

Дыои (1938 г.)

Нарушение равновесия, проведение исследования Формулирование задачи Формулирование гипотезы Экспериментальная проверка

Восстановление равновесия, окончание исследования

Янг [69] Сбор и объединение материала

Усвоение материала Инкубация Возникновение идеи

Разработка практической применимости

Осборн [35] Ориентация: нацеливание на задачу

Подготовка: сбор подходящих данных Анализ: классификация подходящего материала

Гипотезы: накопление альтернатив при обдумывании Инкубация: ожидание озарения Синтез: объединение частей

Проверка: обсуждение окончательной идеи

итеративными и перекрывающимися. Можно считать, что исследование Голда в сущности подтверждает это опи­ сание процесса решения, если подготовку, инкубацию и озарение рассматривать как процессы, происходящие вне пульта вычислительной машины, а проверку интер­ претировать как результат оценки человеком обратной связи, полученной от вычислительной машины. Итера­ ция получается при последовательных циклах, заканчи­

обширный дополнительный экспериментальный материал об инсайте и методе проб и ошибок при обучении как на индивидуальном, так и на групповом уровне. Во-первых, следует отметить, что решение задач в процессе состав­ ления вычислительных программ вполне соответствует трехшаговому процессу — формулированию задачи, ко­ дированию и отладке программы. На уровне учебной группы получены классические кривые обучения, под­ тверждающие конвергентное поведение в процессе проб и ошибок при решении задачи. Другими словами, при увеличении периодов обучения (или попыток) время, за­ траченное за один рабочий период, постоянно уменьша­ ется. При этом уменьшается также число синтаксиче­ ских ошибок. Более того, на индивидуальном уровне обучения наблюдалась особая взаимосвязь между обу­ чением в результате инсайта и обучением методом проб и ошибок, которая выражалась в виде эффекта «умень­ шающегося зуба пилы». Эффект «зуб пилы» включает два элемента: скачок — возрастание уровня понимания логики задачи, что соответствует инсайту, и постепенное возрастание в процессе отладки, в большей степени со­ ответствующее методу проб и ошибок. В рамках проб­ ного логического решения задачи испытуемый стремит­ ся улучшать синтаксис своего кода до тех пор, пока не исчезнут синтаксические ошибки. Но его синтаксически правильный код может не давать правильного логиче­ ского решения. Тогда он формулирует новый код, кото­ рый, по его ожиданиям, представляет собой лучшее ло-

кода проводит другой цикл отладки уже с уменьшенным уровнем синтаксических ошибок до тех pop, пока итера­ тивно не приблизится к окончательному решению. Та­ ким образом, скачки в индивидуальном исполнении со­ ответствуют продвижению в решении задачи посредст­ вом инсайта, в то время как уменьшающийся уровень ошибок между скачками соответствует продвижению в решении на основе проб и ошибок при отладке.

Данные о природе явления инсайта, полученные кур­ сантами, не согласуются с теорией Уоллеса [64] в том отношении, что, как видно из этих данных, инсайт чаще

мени), чем во время относительно спокойного периода инкубации. Очевидно также, что работа за пультом в режиме разделения времени приводит к выявлению ин­ сайта во время рабочих учебных периодов. В рамках данного контекста кажется заманчивым предложить ги­ потезу о том, что режим разделения времени с точки зрения творческого процесса у человека, работающего за пультом, имеет то основное преимущество, что он предо­ ставляет возможность человеку полнее сосредоточиться на дайной задаче.

Ввиду того что в исследовании, проведенном в Учи­ лище ВВС, для решения учебных задач требовалось продолжительное время (в среднем от 1 до 2 недель), можно не согласиться с тем, что инсайту предшество­ вала перемежающаяся с ним инкубация. Однако нашим лучшим руководством на языке имеющихся объектив­ ных данных является описание человеком того, что он делал в момент инсайта и что было превалирующей формой индивидуальной работы над задачей. Если мы рассмотрим эти два взгляда на условия возникновения инсайта и творческого процесса при решении задач в системе человек — машина, то ясно, что они противоре­ чат друг другу. Чтобы примирить их, необходимо раз­ вить методы решения задач в реальном времени, кото­ рые были бы основаны на потенциальной возможности вычислительной машины регулировать человеческое по­ ведение. Анкеты и рабочие записи, используемые в ис-

следованиях Голда и Училища ВВС, представляют со­ бой лишь первый шаг в этом направлении. Расширение учебных процедур за счет более прогрессивных методов работы в реальном времени может привести к резкому скачку в научном понимании процесса решения задач человеком.

Другая интересная методика основана на потенци­ альных возможностях эксперимента в реальных усло­ виях. В этом случае выделяются регулярности в поведе­ нии курсантов при обучении в условиях свободной ор­ ганизации рабочих учебных периодов. В традиционных экспериментах при обучении в лаборатории создаются условия повышенного контроля с точно определенной последовательностью попыток при обучении, каждая из которых позволяет количественно оценить степень приб­ лижения к критерию выполнения решения. В исследова­ ниях, проведенных курсантами, оказалось, что при сво­ бодной организации рабочих периодов в реальных ус­ ловиях обучения постоянно проявляется тенденция к уменьшению затрат времени и сокращению числа оши­ бок за один период. Тогда как в лабораторных экспери­ ментах можно сомневаться, поскольку в их организации проявляется слишком большое воображение эксперимен­ татора, данные о поведении испытуемых в реальных условиях заслуживают большего доверия благодаря от­ работанной методике эксперимента. Мы не потеряем в научной строгости, если будем систематически проверять надежность и справедливость экспериментов в реальных условиях. Более того, при условии систематического управления опытом человека в реальных условиях, осо­ бенно если это управление осуществляется вычислитель­ ной машиной, откроются широкие возможности для мно­ гочисленных открытий в науке о поведении.

Главная проблема в процессе, человеческого творче­ ства при взаимодействии с вычислительной машиной со­ стоит в различии между формулированием задач и их решением. Литература, посвященная открытому и зак­ рытому режимам, и большая часть бихевиористской ли­ тературы в основном посвящены решению четко сформу­ лированных задач. Пока еще мало сделано для внед­ рения экспериментальных методов в анализ процесса

режимов, упоминаемых в этой книге. Предлагаемая ги­ потеза, как мы увидим, идет в этом отношении еще дальше, утверждая, что развитие вычислительной тех­ ники будет и дальше способствовать увеличению эффек­ тивности индивидуальной человеческой деятельности и что этот процесс приведет к еще большему расширению индивидуальных различий в возрастающем спектре при­ менений системы человек — машина.

Во-вторых, следует учитывать явную безграничность числа и разнообразия задач, для решения которых мо­ жет быть использована вычислительная машина в си­ стеме человек-—машина. Чтобы предусмотреть открытие новых и весьма разнообразных областей применения си­ стемы человек — машина, что обусловливается поистине неограниченным разнообразием задач, необходима не­ которая плюралистическая концептуальная основа.

В-третьих, существует необходимость схематически систематизировать генезис знаний о вычислительной машине и навыков работы у отдельных испытуемых, приобретенных ими в результате первого сеанса работы на машине, который является наиболее существенной стадией усвоения.

В-четвертых, существует настоятельная необходи­ мость в более эффективном преподавании методов ра­ боты на машинах и выработке определенных навыков работы с ней, а также в систематической проверке и из­ мерении уровня усвоения достаточно практичным и удоб­ ным способом.

В-пятых, желательно проводить изучение навыков ра­ боты «а машине в плане экспериментов по изучению по­ ведения, связанных с исследованием процесса приобре­ тения навыков, и влияния индивидуальных особенностей исследования личности и профессиональных навыков.

Учитывая эти соображения, дадим определение гипотезы «прогрессивной дифференциации», состоящее из двух частей.

1. Развитие вычислительной техники и службы ин­ формации ведет к расширению диапазона наблюдаемых индивидуальных различий в эффективности работы че­ ловека на вычислительных устройствах. Это будет сти­ мулировать и впредь еще большую дифференциацию в

Джизелли [18] собрал и сопоставил тысячи опублико­ ванных в литературе коэффициентов правильности при проверке профессиональных способностей методом тес­ тирования. Коэффициенты корреляции валидности для тестов типа «бумага и карандаш» в среднем равны ~ 0,30 при оценке с помощью теста успешности испы­ тательной работы на машине и ~0,20 при оценке кри­ терия профессиональной пригодности. Эти общие усред­

в главном исследовании Училища ВВС. Эти суммарные результаты согласуются также с обзором Майера и Столнейкера [31], посвященным методам тестирования для выбора и оценки способностей персонала, обслужи­ вающего вычислительную машину. Из этих примеров вытекает факт, подтверждающий вывод о том, что эф­ фективность решения специализированных профессио­ нальных задач мало связана с уровнем таких общих на­ выков, как интеллектуальные способности, арифметиче­ ские, перцептуальные и моторные навыки. Допуская, что навыки работы на вычислительной машине имеют сходный характер корреляции или что они усиливают характер дифференциации, как утверждает предлагае­ мая гипотеза, можно ожидать в равной степени низких корреляций со специализированными навыками.

Дополнительное подтверждение этой точки зрения можно получить из опыта работы с Основным тестом проверки знаний по программированию (ВРКТ), разра­ ботанным Берджером [4] . Наибольшие корреляции ре­ зультатов при сравнении с тестом типа «бумага и ка­ рандаш» наблюдаются в экспериментах с испытуемыми, опыт которых близок к уровню начинающих, доходя до весьма незначительной корреляции в нормативной по­ пуляции, включающей испытуемых, имеющих опыт не­ скольких лет работы на вычислительной машине. Таким образом, общая грамотность в вопросах машинной об­ работки информации, определяемая с помощью Основ­ ного теста, взаимосвязана с наличием исходных знаний о машине, а не с увеличением опыта работы с вычисли-

тельной машиной. Вывод, вполне согласующийся с предлагаемой гипотезой, состоит в том, что обобщенные исходные навыки по мере приобретения опыта прогрес­ сивно дифференцируются на более специфические на­ выки.

В какой мере имеющиеся данные при открытом и за­ крытом доступе к машине подтверждают или отвергают выдвигаемую гипотезу? Независимый и хорошо опреде­ ленный фактор в решении задач был найден в исследо­

дач, безошибочность в каналах связи человека с маши­ ной, эффективность решения, эксплуатацию вычисли­ тельной системы, оценки отношения пользователя и опыта и вербальные измерения. Эти данные в общем подтверждают гипотезу.

Главное исследование, проведенное курсантами с обучаемой популяцией, как и ожидалось в соответствии с гипотезой «прогрессивной дифференциации», согла­ суется с независимым генеральным фактором или малым набором групповых факторов. Хотя первая часть нашего ожидания не материализовалась в форме генерального фактора, имелся устойчивый групповой фактор «Испол­ нение задачи в целом», который постоянно проявляется во всех типах учебных задач, причем его характеристики приближаются к характеристикам «Генерального фак­ тора», найденного в исследовании Голда. Во всех трех исследованиях, использующих факторный анализ (глав­ ное исследование Училища ВВС, исследование Голда и исследование Гранта и Сакмана), проявлялся некоторый вариант фактора «Скорость решения задачи», указываю­ щий на одну форму обобщенного навыка в системе че­ ловек— машина. Групповой фактор «Опыт работы с вычислительной машиной», проявившийся в исследова­ ниях Училища ВВС и Голда, для обучаемой популяции согласуется с предложенной гипотезой.

Между исследованиями Училища ВВС и Голда и между исследованиями одного этого училища выяви­ лись различия в структуре факторов, что, видимо, отра-