Вы находитесь на сайте журнала "Вопросы психологии" в девятнадцатилетнем ресурсе (1980-1998 гг.).  Заглавная страница ресурса... 

138

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ ОТНОШЕНИЯ К ПОМОЩИ ЭВМ

 

Г.А. АДАШИНСКАЯ, Д.М. РАМЕНДИК, О.К. ТИХОМИРОВ

 

В настоящее время большое значение придается повышению эффективности использования вычислительной техники, в том числе для целей обучения. С психологической стороны, реальная эффективность использования ЭВМ в режиме диалога зависит от избирательного отношения человека как субъекта деятельности и общения к помощи ЭВМ при решении мыслительных задач. Избирательность отношения к помощи ЭВМ проявляется в самом факте обращения или необращения к ЭВМ, в предпочтении определенного типа сообщений. Вместе с тем необходим более дифференцированный анализ феномена избирательности, выявление его зависимости от характера задачи и психических особенностей человека, решающего задачу [1], [4], [5], [9], [10], [11].

Основной целью нашей работы является анализ избирательного отношения пользователей к помощи ЭВМ при решении сложных логических задач и зависимость выбора пользователя от: 1) формы представления и описания информации, 2) степени сложности задач, 3) эмоционального отношения пользователя к самой экспериментальной ситуации.

В качестве модели сложной мыслительной деятельности было выбрано решение особого класса логических задач — соритов Л. Кэррола1, представляющих собой тексты, описывающие различные искусственные, иногда парадоксальные ситуации. Они состоят из трех или более фраз-высказываний, каждая из которых имеет форму предиката. Последовательное сопоставление объектов и их свойств, содержащихся в посылках, позволяет сделать вывод, также имеющий вид предиката. Нахождение этого вывода и составляет задачу, сложность которой зависит от количества посылок, а также от структуры посылок, имеющих вид двухместного или многоместного предиката.

Хотя сориты являются весьма абстрактными объектами и не связаны прямо ни с какой конкретной трудовой деятельностью, они обладают рядом свойств, делающих их удобной моделью для исследования. С одной стороны, вывод сорита далеко не очевиден и его нахождение требует существенного интеллектуального напряжения и реализации всех приемов логического мышления, которыми владеет человек. С другой — имеется детально разработанный формальный аппарат для решения соритов различными способами. После того как человек овладеет этими способами, решение сорита сводится для него к анализу условий по известному алгоритму, т.е. в значительной степени лишается творческого элемента.

Одна из важнейших особенностей соритов состоит в том, что отношения между членами одной посылки, а также между различными посылками, составляющими сорит, относительно независимы от его предметного содержания (именно поэтому они легко формализуемы). Кроме того, в самом процессе решения можно было ясно выделить этапы анализа отношений и предметного содержания.

В экспериментах мы использовали сориты двух уровней сложности:

1. Простые сориты, состоящие из 3—10 посылок двухместных предикатов.

2. Сложные сориты, состоящие из 10—20 посылок трех — пятиместных предикатов.

Рассмотрим различные способы решения простого сорита, который мы всегда предъявляли первым для обучения испытуемых: 1) Ни одна утка не танцует вальс; 2) Ни

 

139

 

один офицер не откажется протанцевать вальс; 3) У меня нет другой птицы, кроме уток.

Объективно он очень прост. Например, возможен такой ход решения: объединить 1-ю и 3-ю посылки в силлогизм. Получается вывод: «Ни одна моя птица не танцует вальс». Рассмотрим его совместно со 2-й посылкой. В результате получается: «Среди моей домашней птицы нет офицеров».

Возможно и формальное решение соритов (нами были использованы правила преобразований, предложенные автором соритов — Л. Кэрролом). Для этого нужно составить словарь (СЛ): множество — живые существа, А — утки, В — моя домашняя птица, С — офицеры, Д — желающие танцевать вальс. Тогда можно записать абстрактную форму сорита (АФ):

АФ может быть преобразована в буквенную форму (БФ) и записана в виде логической формулы (ФР). БФ имеет вид (черточка над буквой — знак логического отрицания);

Теперь можно составить буквенные силлогизмы (С), объединяя сначала две посылки, а затем — промежуточный вывод и третью посылку:

 

 

Получается вывод , его абстрактная форма «Ни один С не есть В», от которой легко перейти к содержательной интерпретации. Исходя из БФ, можно получить вывод и более коротким путем: составление буквенной логической формулы (ФР), которая в данном случае имеет вид . Теперь для получения вывода достаточно сократить те члены, которые входят в формулу в виде утверждения и отрицания.

Нами был предложен еще один способ решения соритов — с помощью схем. Он не требует построения АФ и БФ (в данном случае нас интересовала форма предъявления материала, но этим способом решаются не все сориты). Вот как выглядит схема приведенного выше сорита:

 

 

Для нахождения решения необходимо исключить все сходные члены независимо от их утвердительной или отрицательной формы. Не исключенными останутся: «Не офицеры — домашняя птица». Рассмотренный выше сорит относительно прост, и методы его решения не кажутся громоздкими. Однако решение более сложных соритов из 10—20 посылок без специальных приемов весьма затруднительно, особенно если посылки представляют собой многоместные предикаты.

Несколько примеров посылок из сложного сорита:

1. Если стоит прекрасная погода, я говорю своему приятелю по кличке Лягушонок: «Что ты так расфуфырился, старина?»

2...............

20. Если на дворе холодно, столбик ртути в термометре стоит низко, я ничего не говорю Лягушонку о том, что он разрядился как павлин, и на лице его нет ни тени ухмылки, то у меня пропадет охота курить сигару!

После соответствующего обучения испытуемых мы провели эксперименты, в которых варьировались: сложность задачи, поведение экспериментатора, создавшего положительный или отрицательный эмоциональный фон, а также процедура решения задач — индивидуально или в диалоге с ЭВМ. Для обеспечения режима диалога «человек — ЭВМ» нами использовался буквенно-цифровой дисплей «Видеотон-340», подключенный к ЭВМ БЭСМ-6. Математическим обеспечением служила специальная информационно-поисковая система «ЭКСПО», разработанная А.П. Кулаичевым [6]. В нее были предварительно введены сведения о решении 20 соритов. Испытуемый мог вывести на экран соответствующий этап решения сорита, номер которого вводился в ЭВМ перед началом решения. Можно было самому ввести в ЭВМ словарь и задать способ логических преобразований, а затем получить сразу готовый буквенный ответ. Была предусмотрена специальная директива «Т» (текст), в ответ на которую ЭВМ выдавала возможную последовательность анализа посылок данного сорита.

 

140

 

Итак, в зависимости от условий эксперимента наши испытуемые могли решать простые и сложные сориты в диалоге с ЭВМ следующими методами:

1. На неограниченном естественном языке, используя только исходный текст и подсказку по директиве «Т».

2. Метод составления силлогизмов в АФ или БФ (язык символов с сохранением элементов естественной грамматики).

3. Метод формулы (язык символов).

4. Метод схем (язык, использующий слова естественного языка и искусственную грамматику).

5. Метод составления словаря (испытуемый сам переводил естественный текст на формализованный язык).

В экспериментах принимали участие 10 человек, сотрудников МГУ с высшим образованием, имеющих опыт работы с ЭВМ в режиме диалога, но не изучавших математическую логику и не знакомых ранее с соритами. Опыты проводились на аппаратуре, которую они использовали в повседневной работе. Каждый испытуемый принимал участие во всех экспериментальных сериях. Один эксперимент продолжался от 1,5 до 2,5 часов, без учета времени, необходимого на обучение. После каждого эксперимента испытуемый должен был ответить на ряд вопросов о содержании задач и режимах работы с ЭВМ. Кроме того, проводилось исследование самооценки испытуемых по методике Хоппе.

Нами были проведены три предварительные и две основные серии экспериментов. В предварительных сериях ЭВМ не использовалась. Целью этих серий было выявление исходного материала для следующего эксперимента и установление, в каких местах задачи испытуемый сталкивается с трудностями и какая часть решения должна быть отдана ЭВМ.

Серии различались по сложности решаемых задач и тому, работал испытуемый индивидуально или с партнером. В первой (из предварительных серий) каждый испытуемый решал 5—7 простых соритов индивидуально, во-второй — 1—2 сложных сорита тоже индивидуально, а в третьей — 1—2 сложных сорита с помощью двух партнеров. Решение каждого сорита продолжалось до получения правильного ответа или отказа от дальнейшего решения. Экспериментатор вел себя активно: охотно и доброжелательно отвечал на вопросы испытуемого, подбадривал при неудачах, делал маленькие наводящие подсказки.

В основных сериях осуществлялось решение соритов в диалоге с ЭВМ. Целью эксперимента был анализ избирательного отношения к предлагаемым видам помощи от ЭВМ при решении соритов.

В первой серии испытуемые должны были решить 5—7 соритов, состоящих из 3—10 посылок, используя ЭВМ в том объеме, который они считали необходимым для быстрого и безошибочного решения.

Во второй серии испытуемые должны были решать один сорит методом составления словаря, второй — методом формул и третий — любым способом по выбору.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

Решение простых соритов из 3—10 посылок без ЭВМ. Испытуемые либо строили силлогизмы, либо как бы «нанизывали» посылки друг на друга. Основную сложность составлял выбор исходной посылки, другая сложность заключалась в запоминании промежуточных выводов. Поэтому 6 из 10 испытуемых прибегали к записям по ходу решения соритов Даже правильно проведенный анализ не гарантировал правильного окончательного вывода (наиболее распространенная ошибка заключалась в том, что в окончательном выводе присутствовали «лишние» члены). Решение соритов занимало до 20 мин.

При решении простых соритов в диалоге с ЭВМ из всех видов помощи, предлагаемых нами, всеми испытуемыми было отдано предпочтение методу схем (100 %), кроме того, часто использовался способ решения с помощью формул (68 %) Методом силлогизмов в диалоге пользовались только при решении соритов, содержащих шесть и менее посылок. На отрицательном эмоциональном фоне силлогизмы не вызывались.

С помощью директивы «Т», т.е. при минимальном участии ЭВМ, решалось 15 % задач, и только один испытуемый использовал директиву «Т» для решения всех соритов. После опыта, через несколько дней, он случайно проговорился, что недавно он проиграл ЭВМ в шашки и теперь брал «реванш», не желая пользоваться помощью ЭВМ.

Решение соритов в режиме диалога «человек — ЭВМ» занимало значительно меньше времени, чем без участия ЭВМ (рис. 1). Длительность решения не зависела от эмоционального фона. Количество ошибок, напротив, было связано с ним — на отрицательном фоне их было больше. Оценка процедуры решения, которую испытуемые давали после опыта, определялась эмоциональным фоном (см. табл.).

В диалоге с ЭВМ индивидуальный стиль деятельности испытуемых проявлялся в большей степени, чем в безмашинном решении.

 

141

 

Необходимо отметить, что испытуемые Д.Р., Г.А., М.Г., С.Д., М.А. проявили выраженную познавательную мотивацию, т. е. их интересовал не только результат, но и процесс решения. При этом попытка создать у испытуемых С.Д. и М.А. отрицательный эмоциональный фон не удалась. Напротив, испытуемый Т.П. не имел никакой познавательной мотивации и неохотно участвовал в экспериментах. У него исходно присутствовал отрицательный фон, который не снялся положительным отношением экспериментатора.

 

 

Рис. 1. Зависимость длительности решения (с) от сложности задач (кол. посылок) и метода решения: 1) Безмашинное решение. 2) Решение в диалоге с ЭВМ.

 

Испытуемые, работавшие на отрицательном эмоциональном фоне, низко оценивали задачи и помощь ЭВМ. Эмоциональный фон складывался под влиянием двух факторов — внешнего поведения экспериментатора и внутренней самооценки испытуемого. При завышенной самооценке отрицательный эмоциональный фон легко возникал при первой же реальной или же воображаемой неудаче. Напротив, люди с адекватной самооценкой склонны были сохранять положительный эмоциональный фон, несмотря на провокации экспериментатора. Особенно устойчивы были положительный эмоциональный фон и все количественные показатели у людей, имеющих познавательную мотивацию, т. е. стремящихся получить не только ответ, но и исследовать возможные пути его получения [3].

 

Зависимость числа обращений к ЭВМ и ошибок от сложности задач и эмоционального фона испытуемых

 

Количество посылок в соритах

% ошибок

Среднее число обращений к ЭВМ

Положительный эмоциональный фон

3—4

5—6

9—10

0

7,6

14

4

4

2,7

Отрицательный эмоциональный фон

3—4

5—6

9—10

33

33

40

3

1,7

1,8

 

Итак, положительное отношение пользователя к помощи ЭВМ было связано с положительным эмоциональным фоном, который формировался у него с первых моментов знакомства с системой и познавательной мотивацией. Отрицательный эмоциональный фон, возникавший у пользователей с завышенной самооценки, под влиянием экспериментатора приводил к отрицательному отношению к предлагаемой помощи. При его наличии даже объективно лучшая диалоговая система расценивалась отрицательно, и пользователь старался всячески избегать обращения к помощи ЭВМ.

Решение сложных соритов (10—20 посылок). В предварительных сериях ни одна попытка решить сложный сорит индивидуально не увенчалась успехом. Правильный вывод получила лишь одна группа из трех человек после 45 мин решения. В результате этих попыток было выявлено, что решение сложных соритов можно было разделить на ряд этапов: составление словаря, составление абстрактной формы, приведение подобных членов в буквенной форме. После попыток безмашинного решения все испытуемые утверждали, что самая трудная задача — это составление словаря, хотя объективно при составлении словаря ошибок не было. Как самую простую операцию все отмечали вычеркивание в формуле, однако ошибки допускались именно в этой части решения. Здесь наблюдалось несовпадение объективной и субъективной оценок. При опросе большое число испытуемых предлагали отдать ЭВМ составление словаря, так как, по их мнению, это самая трудная часть решения.

Решение сложных соритов с помощью ЭВМ методом составления словаря (человек составлял словарь, ЭВМ производила логические преобразования) в среднем занимало 30 мин, что несколько меньше среднего

 

142

 

времени — 40 мин, при решении сорита без ЭВМ. Большим преимуществом являлось 100 %-ное безошибочное решение сложных соритов с помощью ЭВМ.

При использовании формульного метода (ЭВМ давала словарь и формулу, которую и преобразовывал испытуемый) наблюдалось значительное преимущество во времени решения, зато ошибочные решения составляли 40 % (среднее время — 14 мин). Как правило, испытуемые сразу же после беглого чтения текста обращались к «БФ», не интересуясь абстрактной формой сорита, затем обращались к «СЛ» — словарю для интерпретации ответа, а также к директиве «В» («вывод») — для проверки. Согласно последующему опросу, испытуемые плохо ориентировались в содержании сорита. Все испытуемые отмечали высокую сложность задач, значительное утомление.

 

 

Рис. 2. Процент ошибочных ответов (А) и средняя продолжительность решения сложных соритов (Б) (мин) в зависимости от способа решения.

 

Так же, как и при безмашинном решении, субъективно все отмечали трудность метода составления словаря и высказывали предпочтение методу вычеркивания, но объективный анализ полученных данных свидетельствует о том, что, несмотря на выигрыш во времени (метод вычеркивания — 14 мин, метод составления словаря — 30 мин), этот способ решения значительно проигрывает в степени правильности ответов — (40 % ошибок) методу составления словаря (100 % правильных ответов). Наиболее вероятной причиной отрицательного отношения к методу составления словаря является то, что он связан со значительным напряжением внимания и утомлением человека.

После проведения всех серий экспериментов испытуемым было еще раз предложено оценить, на их взгляд, самый удачный вид помощи от ЭВМ и самый неудачный. Объясняя, почему выбран тот или иной вид помощи, испытуемые говорили, что он требует наименьших усилий и одновременно интересен: при решении коротких соритов — метод силлогизмов, а при решении длинных — метод формул. Все испытуемые отмечали, что легкие задачи проще и интереснее решать без ЭВМ. Зато сориты с большим числом посылок всегда решались в диалоге с ЭВМ. Наиболее высоко оценивался метод схем, при котором пользователь управлял диалогом с помощью небольшого числа директив, элементы содержания (предикаты) формулировались на естественном языке, а логические отношения между ними отражались наглядно (схематически) Исходя из содержания, человек выбирал нужные логические отношения и формулировал вывод (см. рис. 3). При решении задач в диалоге с ЭВМ отмечалось непроизвольное «очеловечивание» машины, связанное с эмоциональным состоянием испытуемого. Встречались высказывания, относящиеся к машине: «Думает», «Вот умница!», «Вот дрянь!», «Ну, что же ты?» и т.п.

Итак, на основе полученных нами данных можно заключить, что отношение пользователей к помощи ЭВМ существенным образом зависит от сложности решаемой задачи. Наиболее простые сориты решались легко в диалоге с ЭВМ, но испытуемые также решали их и самостоятельно, помощь ЭВМ в этой ситуации расценивали как ненужную: «Решать задачи в диалоге с ЭВМ скучно». Более сложные сориты (6—10 посылок) охотно решались в диалоге с ЭВМ. Эти же сориты решались испытуемыми самостоятельно, но с трудом. Все испытуемые подчеркивали, что в указанной ситуации ЭВМ оказывает необходимую помощь в решении. Наиболее сложные сориты (10—20 посылок) самостоятельно не решались, с большим трудом решались

 

143

 

коллективно. С помощью ЭВМ они надежно решались, но при очень высокой степени утомления.

 

 

Рис. 3. Процент пользователей, применявших тот или иной способ решения (один и тот же пользователь мог решать разные задачи различными способами).

Т — подсказка последовательности анализа посылок сорита. С — метод силлогизмов. ФР — метод формул. СХ — метод схем. СОСТ. СЛ — составление словаря.

 

Эффективность использования помощи выражалась в уменьшении времени, затрачиваемого на решение одной задачи, и увеличении числа правильных ответов по сравнению с ситуацией безмашинного решения. При безмашинном решении весьма характерная и устойчивая ошибка состояла в том, что в вывод переносились дополнительные сведения из текста сорита или из предыдущего опыта испытуемого. Вероятно, в этом проявлялся так называемый эффект атмосферы (обнаруженный при решении силлогизмов) [12]. Он заключался в том, что сама форма и (в меньшей степени) предметное содержание посылок склоняли испытуемого к ответу, не верному с формально-логической точки зрения. В режиме диалога с ЭВМ подобные ошибки не встречались

Решение задач в условиях диалога является особой деятельностью [4], [5], [8], [9]. Не удается увеличить эффективность этой деятельности, просто вводя подсказку от ЭВМ в наиболее сложные моменты. В нашем случае подсказку можно было получить по директиве «Т», однако она редко устраивала испытуемых, и поэтому была недостаточно эффективной.

На этапе анализа условий испытуемых интересовали прежде всего отношения между элементами, и они предпочитали такую форму записи, которая представляла эти отношения в максимально явном и удобном для манипуляций виде. Язык этого представления, вероятно, зависит от специфики задачи. В нашем случае для логической записи была удобна логическая форма (с ее помощью можно записывать многие классы задач). Но язык всегда должен максимально соответствовать отображаемым отношениям, быть для них естественным. Речь идет об отношениях между всеми элементами, независимо от членения на фразы. Это совпадает с мнением других исследователей общения о том, что единицей понимания сообщения является целый эпизод, а не отдельное предложение [2], [13]. Лишь после окончания манипуляций, когда были выделены основные отношения и получено искомое следствие, наши испытуемые возвращались (при помощи ЭВМ) к предметному описанию задачи на естественном языке.

На основании вышеизложенного нам представляется, что для оптимизации процедур диалога «человек—ЭВМ» следует обратить внимание на формирование предварительного положительного отношения к помощи ЭВМ у пользователя. Кроме того, необходимо выявить из всего массива решаемых задач те, уровень сложности которых по объективным и субъективным показателям таков, что может быть достигнута максимальная эффективность деятельности именно в режиме диалога «человек—ЭВМ».

 

ВЫВОДЫ

 

I. Избирательность пользователя по отношению к помощи ЭВМ зависит от сложности решаемой задачи, эмоционального состояния человека. Она проявлялась как в самом факте обращения или необращения к ЭВМ, так и в предпочтении определенного типа сообщений.

II. Применительно к каждому типу задач может быть составлена шкала сложности, на которой можно выделить две зоны; а)задачи, которые пользователь решает с помощью ЭВМ значительно легче, чем самостоятельно, б)задачи, которые пользователь решает только с использованием помощи ЭВМ, но субъективно переживает решение, как достаточно трудное.

III. 1. Сам факт обращения к ЭВМ зависит от состояния мотивационно-эмоциональной сферы пользователя. Отрицательное эмоциональное отношение к ЭВМ чаще

 

144

 

возникает у лиц с завышенной самооценкой; 2. Доминирование познавательной мотивации, проявляющейся в словесных высказываниях и объективных характеристиках деятельности, ведет к положительному отношению к помощи ЭВМ.

IV. Эффективность использования человеком помощи ЭВМ проявляется не только в сокращении времени решения задачи и увеличении правильных ответов, но и в улучшении понимания содержания задачи.

V. Вместе с тем наблюдаются некоторые негативные эффекты влияния ЭВМ: в отдельных случаях при выборе формульного метода решение было быстрым и почти безошибочным, но испытуемый утрачивал представление о содержании задач.

 

1. Бабаева Ю. Д., Войскунский А. Е., Кобелев В. В., Тихомиров О. К. Диалог с ЭВМ: психологические аспекты // Вопр. психол. 1983. № 2. С. 25—34.

2. Войскунский А. Е. Я говорю, мы говорим. М., 1982. 192 с.

3. Воловикова М. И. Познавательная мотивация в процессе решения мыслительных задач: Автореф. канд. дис. М., 1980. 24 с.

4. Интеллект человека и программы ЭВМ / Под ред. О.К. Тихомирова. М., 1979. 402 с.

5. Корнилова Т. В. Целеобразование при решении задач в диалоге с ЭВМ и в условиях общения: Автореф. канд. дис. М., 1980. 22 с.

6. Кулаичев А. П., Рамендик Д. М., Славуцкая М. В. Диалоговая система подготовки и предъявления зрительной информации // Вопр. психол. 1984. № 4. С. 118—120.

7. Кэррол Л. История с узелками М., 1973. 406 с.

8. Лавров С. С. Методологические и психологические вопросы диалоговых систем // Вестн. МГУ. Сер. 14. Психология. 1984. № 2. С. 9—13.

9. Попов Э. В. Проблема общения с многофункциональными базами данных на ограниченном естественном языке // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика 1982. № 2. С. 179—188.

10. Тихомиров О. К. Психологическая структура диалога «Человек — ЭВМ» // Вестн. МГУ. Сер. 4. Психология. 1984. № 2. С. 17—27.

11. Тихомиров О. К. Теория психологических систем // Вестн. МГУ. Сер. 14. Психология. 1982. № 12. С. 3—13.

12. Хинтикка Я. Логико-эпистемологические исследования. М., 1980. 190 с.

13. Ыйм X. Эпизоды в структуре дискурса // Представление знаний и моделирование процессов понимания. Труды ВЦ СО АН СССР. Новосибирск, 1980. С. 79—96.

14. Smitt Н. Т. Human—computer communication // Human interaction with computers. N.Y.:Academic Press, 1980. P. 10—38.

 

Поступила в редакцию 7.III 1985 г.



1 В логике известно несколько видов соритов как разновидностей сложных силлогизмов. Данный вид соритов выбран нами как удобный для экспериментов. Подробные правила решения см. в кн. Кэррола [7].