Физиологические процессы формирования навыка работы с напильником

Для того чтобы лучше представить процесс постепенного освоения правильного навыка работы напильником, надо проследить за физиологическими процессами, лежащими в основе формирования этого навыка. В этом отношении показательны исследования Р. С. Персон [43, 44].

Для регистрации внешней картины движения опиливания была использована методика Л. А. Радущинского, позволяющая записывать три составляющие прилагаемого усилия при помощи вмонтированных в ручку напильника тензодатчиков. Записи велись на шестишлейфном осциллографе.

На рис. 44, а представлены биомеханическая и электромиографическая картины рабочих движений при опиловке у взрослого человека до обучения. На тензограммах 3—5 показаны изменения во времени усилий в различных направлениях. На этих кривых заметны нестандартность (неритмичность) отдельных рабочих циклов, большие усилия в стороны, давление при движении напильника назад, толчкообразный характер усилий. Наряду с отмеченными несовершенствами движений на электромиограмме мышцы сгибателя (двуглавой мышцы плеча) 2 и разгибателя (трехглавой мышцы) 1 в локтевом суставе выступает непрерывная нервная импульсация. На электромиограммах отсутствуют отграниченные паузами пачки биотоков, что свидетельствует о слабой концентрации во времени мышечных усилий и нервного возбуждения. Сгибания и разгибания в локтевом суставе происходят на фоне непрерывной нервной импульсации в результате поочередного преобладания напряжения то в сгибательной, то в разгибательной мускулатуре.

Рис. 44. Запись движений, усилий и токов действия мышц;
у взрослого при опиловке металла (по Р. С. Персон): а — до обучения, б — после обучения; 1,2 — электромиограммы, 3—5 — тензограммы

На рис. 44, б показана запись движений при опиловке того же исследуемого после двухнедельного обучения. Как видно на тензограммах 3—5, движения теперь характеризуются стандартностью (ритмичностью) рабочих циклов, плавностью, отсутствием непроизводительных усилий (усилий, направленных в стороны и вниз при обратном ходе напильника). В результате упражнения заметно изменился характер электромиограмм 1,2: произошло уменьшение интервалов возбуждения работающих мышц и обособление залпов импульсов, чередующихся с периодами покоя. Это обеспечивает точность движений, их ритмичность и соответствие развиваемых усилий производственной задаче.

У учащихся такое сосредоточение мышечных усилий и нервного возбуждения на уменьшенном интервале времени соответствует концентрации  нервных процессов во времени и усвоению высоких ритмов протекания нервных процессов в двигательном аппарате (рис. 45).

Рис. 45. Изменения усилий давления правой и левой рук на поверхность обрабатываемой детали и биотоков мышц правой руки у подростка при опиловке металла (по И. М. Денисовой). Читать справа налево:
а — в начале упражнения, б — в конце упражнения; 1 — усилия левой руки, 2 — биотоки мышцы сгибателя в локтевом суставе, 3 —биотоки мышцы разгибателя в локтевом суставе, 4 — усилия правой руки; по горизонтали — время в десятых долях секунды

Из рассмотрения биомеханических и электромиографических данных Р. С. Персон можно, казалось бы, сделать вывод, что для достижения желаемого совершенства рабочего навыка опиливания и необходимой степени концентрации нервных процессов достаточно многократно повторять соответствующие движения. Но опыт преподавателей доказывает, что в этом случае не всякие повторения будут способствовать повышению концентрации нервных процессов и усвоению эффективного распределения во времени мышечных усилий. Если учащиеся, предоставленные самим себе, оставленные без внимательного контроля со стороны преподавателя, будут усердно тренироваться в опиливании, сознательно или незаметно для себя нарушая при этом правила выполнения движений, то результат упражнений бывает обычно очень невелик. Как отмечает Р. А. Низамов, учащиеся, приступившие к самостоятельной работе после вводной инструкции, в большинстве нарушают усвоенные из инструкции правила. Вследствие этого они приобретают искаженные навыки, которые затем мешают им совершенствовать рабочие движения. Желая с первых шагов выполнить учебное задание быстро, учащийся произвольно изменяет позу, схват инструмента, ритм и темп движений (часто повышает темп) и таким образом не приближается к усвоению правильных способов работы, а отдаляется от него.

Таким образом, для эффективного обучения учащихся правильному выполнению операций опиливания металла в дополнение к словесной инструкции и показу правильных рабочих действий необходимы упражнения под контролем преподавателя. Этот вывод был проверен Р. А. Низамовым в условиях школы и подтвержден практически. Физиологический анализ этих фактов должен дать научное объяснение, выявить лежащие в их основе физиологические процессы и определить пути дальнейшего повышения эффективности обучения. Почему словесная инструкция педагога, хорошо знающего свое дело, оказывается в данном случае недостаточной? Дело не в том, что в связи со сложностью операции инструкция слишком сложна и трудна для усвоения и запоминания. Как свидетельствует опыт преподавателей, учащиеся, хорошо усвоившие инструкцию и сумевшие ее повторить и правильно ответить на контрольные вопросы, все-таки совершают ошибки при переходе к практическому выполнению разучиваемой операции. Очевидно, в инструкции чего-то недостает и эти недостающие указания постепенно восполняются в процессе упражнений под контролем преподавателя. Недостающим элементом обучения в данном случае является создание у учащегося представления о тех кожных, суставных и мышечных (кинестезических) ощущениях, которыми должны сопровождаться правильные действия при опиливании. Это представление может возникнуть только на основе непосредственных ощущений работающего подростка, так как они не имеют адекватного словесного определения. В то же время правильное представление о кинестезических ощущениях необходимо для формирования у учащегося интегрального образа правильного рабочего действия; именно с этим образом он должен во время работы сверять поступающую по обратной связи информацию о результатах действия.

С другой стороны, в начальном периоде обучений информация с помощью кинестезического анализа еще не  обладает достаточной точностью. Необходимо по  средством специальных упражнений повысить точность кинестезических восприятий, перемещений и усилий [17].

Важным условием успешного формирования интегрального образа и уточнения кинестезического анализа является наличие подкрепления правильных рабочих действий, сопровождаемых соответствующими раздражениями, и уточнение кинестезических ощущений (и остающихся ниже порога осознания раздражений, на которые может возникать двигательная реакция). Но как получить эффективное условнорефлекторное подкрепление правильных рабочих действий и сопровождающих их ощущений и раздражений при недостаточно тонком кинестезическом анализе? Получить правильное рабочее действие при недостаточно развитом кинестезическом чувстве все же можно, если воспользоваться приспособлениями, позволяющими контролировать движения с помощью зрения. При обычном опиливании металла работник не может контролировать зрением усилия и взаимодействие обеих рук, требующиеся для балансирований напильника. И. П. Яровой [59] предложил для контроля зрением балансирования напильника простое устройство, состоящее из зеркала, укрепленного на переднем конце напильника, лампы, освещающей зеркало, и экрана, на который падает отраженный от зеркала луч (рис. 46). Применение этого устройства позволяет осваивать и запечатлевать в памяти ощущения, дополняющие интегральный образ, и одновременно закреплять действия под контролем этого образа достижением заданного производственного результата. Условное подкрепление правильных движений, контролируемых зрением и кинестезическим чувством, способствует уточнению кинестезического анализа, доведению его точности до того уровня, при котором будут излишни вспомогательные средства. Если основным затрудняющим обучение фактором является недостаточно быстрое повышение точности кинестезического анализа, возможно применение специальных мер, направленных на ускорение развития этой способности без осложнения деятельности учащегося развитием значительных усилий. Такой мерой может служить упражнение на специальных приборах, например на кинестезиометре С. А. Косилова и К. Н. Маркова [29].

Рис. 46. Устройство для зрительного самоконтроля при опиловке (по И. Н. Яровому); 1 — зеркало, 2 — лампа, 3 — экран, 4 — отраженный от зеркала луч  

Для срочной информации учащегося об отклонениях от нормальной балансировки во время выполнения опиливания металла Л. Е. Любомирским был предложен прибор —  «срочный информатор». Этот прибор (рис. 47) имеет вид металлической коробки, прикрепляемой сбоку к тискам. При совершении ошибок, т. е. при завалах напильника вперед или назад и при отклонении напильника от заданного направления, учащемуся подаются сигналы 9 виде зажигания лампочек различного цвета. Применять прибор «срочный информатор» надо примерно в течение 7—8 недель. В это время занимающиеся упражнениями в опиливании без прибора только начинают делать первые шаги в повышении точности движений.

Рис. 47. Срочный информатор точности нажимных движений (по Л. Е. Любомирскому): 1 — датчик положения инструмента, 2 —  экран для дополнительной информации,   3 — сигнальные лампочки, 4 — шкала настройки прибора