Основи педагогічної ергономіки - Карапузова Н.Д. - Загальна характеристика сенсорних систем

На організм учня через сенсорні системи (аналізатори) постійно діють сотні подразників. Цим значною мірою забезпечується діяльність головного мозку. Вона уповільнюється при зменшенні сенсорної активності нижче певного порогу, що проявляється у зниженні уважності та впорядкованості потоку думок.

Обсяг і характер інформації, яка надходить через органи чуттів, впливають на обсяг та порядок трудових операцій. Залежно від характеру трудового процесу змінюється значущість діяльності тієї чи іншої сенсорної системи, що тісно пов'язані між собою.

Загальна характеристика сенсорних систем

У педагогічній ергономіці розрізняють дві функції сенсорного входу організму людини: забезпечення тонусу ретикулярної формації (кожна сенсорна система має двосторонні зв'язки з цією формацією); отримання навчальної інформації. При цьому найбільше значення мають такі показники аналізаторів:

- адекватність (здатність рецепторів певного аналізатора сприймати лише відповідні подразники);

- поріг збудливості (найменша сила подразника, яка здатна викликати збудження);

- час адаптації (інтервал часу, протягом якого різко знижується сила відчуття після початку подразнення);

- часовий поріг (найменший інтервал часу між двома подразненнями, за якого розрізняють два подібні відчуття);

- величина порогу розрізнення (найменший приріст сили подразника, який викликає помітну різницю відчуттів).

Основними каналами сприйняття інформації у навчальному процесі е зоровий, слуховий, шкірний, руховий (інколи нюховий та смаковий) аналізатори. Граничні межі підвищення ефективності навчального процесу визначені реальною пропускною здатністю кожного аналізатора. Будь-які погіршення умов навчальної діяльності учня (погане освітлення, незручна робоча поза, необхідність перенапруження зору, шум, розсіяність уваги тощо) зменшують інформаційну пропускну здатність сенсорних систем, що знижує якість сприймання та аналізу інформації, а отже, результативність навчання.

Зоровий аналізатор сприймає світло колбочками (розрізняють колір, форму і деталі предметів), що збуджуються при яскравому світлі й малочутливі до слабкого освітлення, і паличками (сприймають лише наявність світла), що збуджуються навіть за незначного, сутінкового освітлення.

Око здатне чітко розрізняти предмети, розташовані на різних відстанях, що забезпечується механізмом акомодації. Нормальна акомодація дає змогу чітко бачити предмет на відстані 10 см. Мінімальний кут, під яким дві точки на площині сприймаються окремо, характеризує гостроту зору. Нормальною гострота зору вважається тоді, коли цей кут дорівнює одній кутовій мінуті (одиниця гостроти зору). Якщо дві точки розрізняються при куті 2 мінути, то гострота зору дорівнює 0,5, а при 10 кутових мінутах - 0,1 і т. д.

Сприймання простору зоровим аналізатором оцінюють поняттями "поле зору", "глибина простору", "кутова швидкість".

Полем зору називають простір, який можна охопити очима за їх фіксованого стану. Глибину простору сприймають за двома ознаками. Так, зображення предметів, які розташовані ближче, частково накладається на зображення тих, що за ними. Крім того, з віддаленням предметів від ока зменшуються їхні розміри, рельєфність форми, різниці тіней на поверхні, насиченість кольорів. Швидкість руху предметів сприймають за швидкістю переміщення їх зображення сітківкою, яку називають кутовою швидкістю. Автомобіль, що рухається, мчить повз спостерігача з великою швидкістю, а літак у небі зникає з поля зору повільно, хоча швидкість його набагато більша від швидкості автомобіля. На цій підставі спостерігач визначає, що автомобіль знаходиться ближче, ніж літак. Подібний феномен можна спостерігати і при поворотах голови. Близько розташовані предмети зникають з поля зору раніше, ніж віддалені, оскільки їх кутова швидкість більша.

Одним із механізмів просторового сприйняття є ступінь сходження очей. Осі правого і лівого ока за допомогою окорухових м'язів збігаються на предметі, що розглядається. Чим ближче розташований предмет, тим сильніше скорочуватимуться прямі внутрішні та розтягуватимуться прямі зовнішні м'язи ока. Ступінь збудження рецепторів цих м'язів дає уявлення про силу їх скорочення, а отже, про віддаленість предмета. Сприймання найдрібніших предметів забезпечують мікроколивальні рухи очей (з частотою приблизно 25 мс).

Сприйняття зображення об'єкта залежить від фону, на якому він розташований (рис. 1.2).

Очі здатні адаптуватися до світла, знижуючи свою чутливість, та до темряви, збільшуючи її. Максимальна адаптація до темряви настає в середньому через 30 хвилин.

Зоровий аналізатор людини характеризується також порогом розрізнення (диференційним порогом, чуттєвістю) - мінімальною різницею в інтенсивності двох певних подразнень, яка викликає посилення або послаблення відчуття відносно його початкової інтенсивності.

Рис. 1.2. Залежність зорового образу предмета від фону

Тривалість впливу подразника, необхідну для виникнення відчуття, називають часовим порогом зорового аналізатора. Він становить приблизно ОД с при слабкому і 0,02 с при сильному освітленні.

Слухова сенсорна система людини сприймає звуки в частотному діапазоні від 16 до 20 000 герців (Гц). Найкраще людина чує в діапазоні 1000-3000 Гц. Поріг чутності становить 3 децибели (дБ). Оптимальною є гучність звуків для людини у діапазоні від 1 до 140 дБ (гучність шепоту на відстані 1,5 м становить 10 дБ, тихої розмови - 40 дБ, голосної розмови - 60 дБ, шум літака на відстані 5 м - 120 дБ). Точність визначення розташування джерела звуку за допомогою одного вуха становить 5°, двох - I^o. Максимальної гостроти слуху людина набуває у віці 14-19 років.

Слуховий аналізатор людини здатний адаптуватися до звуку та тиші внаслідок регулювання збудливості його рецепторів. Часовий поріг слухового аналізатора з віком зменшується: у 8-10 років він становить 12- 15 мс, а в 25 років 3-5 мс).

Основним інформаційним параметром шкірного аналізатора є просторовий поріг - найменша відстань між двома дотиками. На кінчику язика вона становить в середньому 1 мм, на кінчиках пальців - 2 мм, в середині долоні - 9 мм, а на спині - 67 мм. Мінімальний поріг відчуття сили дотику - приблизно 50 мг. Шкірні рецептори сприймають вібрацію в межах від 40 до 1000 коливань за секунду, а максимальна чутливість спостерігається при частоті 300 коливань за секунду. Тривалість адаптації до тиску становить кілька секунд.

Основною функціональною характеристикою рухового аналізатора є низька здатність до адаптації, тому нервова система контролює усі рухи.

Кожна людина індивідуальна за функціональними властивостями сенсорних систем як каналів сприйняття навчальної інформації. Тому в навчальному процесі варто намагатися одночасно використати найбільшу кількість аналізаторів учня. Це підтверджують результати численних досліджень. Наприклад, рівень засвоюваності навчального матеріалу за словесного способу подачі становить лише 10%, за словесно-візуального - 50%, а за словесного в поєднанні з виконанням самостійної роботи на відповідних тренажерах чи реальних приладах - 90%.

Ергономічні вимоги до інформаційних можливостей аналізаторів учнів

На рецепторному етапі інформаційного процесу у навчанні основне значення мають методи підготовки та подання інформації до рецепторів учня. Вибір методів залежить від властивостей самої інформації та інформаційних можливостей аналізаторів школяра.

На початку навчального процесу слід максимально використовувати вплив на учня всіма інформаційними каналами. Пропускна здатність каналу зв'язку залежатиме від ширини смуги пропускання сигналів, тобто від кількості аналізаторів, залучених до навчального процесу, а також від швидкості подання педагогічної інформації. Це стосується словесного, наочного і практичного методів подання інформації. Тому використання у навчальному процесі усіх аналізаторів рівноцінне розширенню інформаційного входу організму, а отже, певною мірою, збільшенню його пропускної здатності. При цьому пропускання педагогічної інформації у процесі навчання одним з інформаційних каналів організму супроводжується перенесенням здатності до розпізнавання коду цієї інформації на інші аналізатори.

Порівняльний аналіз фізіолого-інформаційних параметрів аналізаторів учня з метою оптимального їх використання дає змогу дійти таких висновків:

- максимальну кількість педагогічної інформації необхідно надавати через зорову сенсорну систему;

- для слухового каналу характерна висока швидкість вироблення умовних рефлексів;

- на початковому етапі спортивної та трудової діяльності суттєву роль відіграє зоровий аналізатор, а на наступних етапах вироблення рухових навичок - слуховий і тактильний.

Отже, зважаючи на інформаційні можливості аналізаторів школяра, види педагогічної інформації мають відповідати таким ергономічним (переважно фізіолого-гігієнічним) вимогам:

1. Навчальна інформація для зорового сприймання (книги, графічні посібники, моделі тощо) повинна мати такі властивості:

а) оптимальний контраст тексту;

б) оптимальний розмір знаків та ліній, що їх утворюють, для того щоб їх можна було розглянути з робочого місця;

в) оптимальний об'єм і тривалість демонстрації певної педагогічної інформації;

г) мінімум "шумової" зорової інформації.

2. Навчальна інформація для слухового сприймання (мова, аудіозаписи, кінофільми, телепередачі) має відповідати таким вимогам:

а) максимальна розбірливість мови за оптимальної гучності;

б) відсутність або мінімальний рівень шумової інформації;

в) оптимальна швидкість і тривалість подання звукової інформації.

3. Для тактильного сприймання навчальної інформації (об'ємні моделі, матеріал для трудового навчання тощо) необхідні такі умови:

а) достатня відповідність моделі зображуваному об'єкту за формою, за характером поверхні та дії;

б) оптимальна тривалість демонстрації кожному учневі.

4. Навчальна інформація для кінетичного сприймання (діючі моделі, інструменти, спортивні знаряддя) повинна мати такі властивості:

а) можливість практичного використання кожним учнем;

б) відповідність ваги і розмірів навчальних засобів віковим анатомо-фізіологічним можливостям учнів;

в) відповідність правилам техніки безпеки.

При плануванні та здійсненні навчального процесу максимальну кількість навчальної інформації слід подавати візуальними засобами, особливо на уроках фізкультури та трудової діяльності. Однак для формування умовних рефлексів, які є основою умінь та навичок, необхідно також використовувати слуховий та інші аналізатори.