В механизме формирования у летчика образа пространственного положения при ведении пространственной ориентировки в приборном полете можно выделить две фазы.
В первой фазе происходит активное сознательное построение умственной схемы пространственных координат самолета в полете на основе зрительных восприятий показаний приборов. Такая схема является базой для правильной интерпретации ощущений и представляет собой установку на формирование образа во второй фазе. Здесь происходит произвольное включение вестибулярных, проприоцептивных, тактильных и других ощущений в умственный образ пространственного положения [А. Ворона, С. Алешин].
Необходимо особо отметить, что как формирование самой установки, так и произвольное включение ощущений в формирующийся образ происходят с помощью специальных умственных действий.
Исходя из двуплановости психического образа и закономерностей развития и взаимодействия двух его составляющих, были выявлены основные психологические факторы сложности формирования образа пространственных перемещений (ОПП) при обучении пилотированию, игнорирование которых в педагогической практике обусловливает стихийность развития образных механизмов регуляции и снижение эффективности профессиональной подготовки [277].
Во-первых, субъективные затруднения для обучаемых вызывает создание предметного содержания ОПП, в качестве которого выступают визуальные схематичные образы динамики пространственных положений самолета на траекториях фигур пилотажа, являющихся психологическими носителями понятий летчика о пространственных перемещениях в воздухе. Установлено, что представление человеком даже статичных трехмерных зрительных структур по тексту и другим условным знакам – сложная психологическая задача [183]. А самолет движется с большой скоростью, непрерывно изменяя свое положение относительно горизонта и вокруг своих осей X, Y и Z (крен, тангаж, угол рыскания). Кроме того, пространственные представления по своей яркости – четкости и контролируемости у разных людей сильно отличаются [8, 182]. Далее, при пилотировании вне видимости наземных ориентиров умственные действия человека по представлению своего пространственного положения по показаниям приборов нередко протекают в условиях дефицита времени, тоже требующего осознания. Поэтому в приборном полете умственные действия по удержанию в сознании предметного содержания образа пространственного перемещения должны достигать высокого уровня умения.
Второй фактор сложности связан с развитием чувственной ткани образа пространственного перемещения – зрительными восприятиями звука двигателя и аэродинамического шума, тактильными ощущениями с органов управления, вестибулярными, проприоцептивными и интероцептивными ощущениями действия угловых ускорений и перегрузок. Физиологическое обоснование недоверия к ощущениям, насыщение самолета приборным оборудованием, широкое внедрение систем автоматического управления самолетом и доминирование машиноцентрической идеологии привели к тому, что в пособиях и руководствах, в объяснениях летных педагогов очень мало внимания уделяется тому, как предметные значения пространственных перемещений отражаются в ощущениях и восприятиях человека. Перцептивная адаптация растягивается на долгие годы, и летчики в начале своей профессиональной деятельности длительное время пилотируют на основе «пустых ОПП», нередко вообще подменяя их образами приборов.
Установлены две фазы формирования образа полета.
Первая фаза – формирование предметного содержания ОПП. Вторая фаза – их чувственное наполнение. В первой фазе развития ОПП у учащихся во время наземной подготовки необходимо с помощью технических средств обучения сформировать четкие и однозначные наглядные понятийные образы положения и движения самолета на траекториях фигур пилотажа. Кроме того, следует выработать представления как о показаниях приборов, так и о характере всех ощущений и восприятий, в которых отражается перемещение в воздухе. Во второй фазе развития ОПП во время обучения в полете учащиеся в качестве самостоятельных познавательных действий должны на основе полученных знаний и с помощью активного управления их вниманием опознать и запомнить неинструментальные чувственные сигналы и учиться их использовать для регуляции своих действий. Тогда перцептивная адаптация будет целенаправленной и определяться понятийными структурами, сформированными еще на земле. Это должно обеспечить быстрое развитие нужного «видения» и «чувствования» пространственных перемещений у всех учеников и летчиков. Для проверки высказанной гипотезы были проведены специальные эксперименты, направленные на формирование установки к произвольному включению в умственный пространственный образ акселерационных, проприоцептивных и иных ощущений. По содержанию это был формирующий эксперимент. Методика проведения эксперимента состояла в следующем.
Исследование проводилось с курсантами летного училища. В качестве методической основы нами была выбрана разработанная в училище методика опорных точек[11] [162]. В ходе обучения по этой методике курсантам экспериментальной группы объяснялись психофизиологические основы пилотирования и особенности возникновения и протекания ощущений и восприятий в полете. Далее они на специально сконструированном макете самолета учились по показаниям приборов определять и показывать соответствующее пространственное положение самолета относительно осей X, Y и Z. Затем им предъявлялись слайды, на которых изображались «куски» полетной ситуации и положения самолета относительно горизонта при различных пространственных эволюциях самолета. При этом указывалось, какие усилия на ручке управления и ощущения ускорений и перегрузок им соответствуют. Курсанты учились обобщать показания приборов, переводить их в наглядный умственный образ и включать в него ощущения других модальностей.
На этапе летной подготовки курсанты экспериментальной группы в условиях визуального полета на учебном самолете учились использовать свои зрительные восприятия внешней обстановки, проприоцептивные, вестибулярные и другие ощущения и сочетать их с чтением приборов, т. е. происходило сознательное включение в образ (концептуальную модель) полета «темных» ощущений, которые приобретали тем самым сигнальное значение. Зачетные полеты показали, что курсанты экспериментальной группы при выполнении фигур пилотажа по сравнению с контрольной группой больше на 25–29 % времени контролировали внекабинное пространство, больше на 18–30 % движений рулями совершали без контроля приборов и в 2–3 раза точнее определяли перегрузку, не глядя на ее указатель.
Для оценки степени развития пространственной ориентировки в полете по приборам были проведены тестовые летные эксперименты. Суть их заключалась в том, что инструктором создавались сложные положения самолета, характеризующиеся различными углами крена и тангажа, а курсанты находились в положении «руки на коленях» с закрытыми глазами. Курсанты должны были доложить о вероятном пространственном положении самолета, после чего по команде инструктора открывали глаза и под шторкой по приборам осуществляли вывод самолета в горизонтальный полет. В исследовании принимало участие 11 курсантов экспериментальной группы и 10 курсантов контрольной группы. Пооперационный анализ деятельности основывался на данных кинорегистрации направления взора (10 кадров/с), фоторегистрации показаний приборов, регистрации управляющих движений и записи радиообмена в полете.[12]
Как и следовало ожидать, курсанты экспериментальной и контрольной групп одинаково часто ошибались в определении пространственного положения самолета (в экспериментальной группе в 87 %, а в контрольной – в 90 %). Однако, как видно из рисунка 22, на вывод самолета в горизонтальный полет в экспериментальной группе потребовалось 20 с, тогда как в контрольной – 45 с.
Заметим, что в процессе вывода время наблюдения за приборами, индицирующими высотно-скоростные параметры полета, в экспериментальной группе составило 25,1 % от общего времени контроля приборов, а в контрольной – 17,5.
Как видно из рис. 23, на распределение латентного времени первого правильного управляющего движения в экспериментальной группе понадобилось 2 с, а в контрольной – 9 с.
Отметим, что за время, предшествующее правильному управляющему движению, наблюдались гностические движения элеронами и стабилизатором в экспериментальной группе приблизительно в 50 % случаев, а в контрольной – в 85 %. В тех случаях, когда имелись гностические движения рулями, доля времени, в течение которого имела место двигательная активность, составила приблизительно 54 % в экспериментальной и 76 % в контрольной группе.
Рис. 22. Распределение общего времени вывода самолета от конца команды на вывод до достижения режима горизонтального полета; квадрат – экспериментальная группа, треугольник – контрольная; p < 0,05
