СПОСОБ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРА НАБОРУ ТЕКСТА НА КЛАВИАТУРЕ КОМПЬЮТЕРА
METHOD OF TRAINING OPERATOR TO TYPE ON COMPUTER KEYBOARD

Изобретение относится к психофизиологии и компьютерной технологии и может быть использовано для профессиональной подготовки операторов персонального компьютера через подключение по локальной сети или Интернет.
Обучение оператора набору текста основано на нейрофизиологических механизмах выработки и реализации сенсорных, моторных и интеллектуальных навыков.
Известен стандартный способ определения уровня навыка набора текста на клавиатуре (Единые нормы времени (выработки) на машинописные работы. М.: Экономика, 1988) /1/. Согласно нормам для определения уровня подготовки оператора проводят набор любого текста в течение 5 минут, подсчитывают количество набранных символов и уровень навыка определяют как количество набранных символов, в минуту. Недостатком известного способа является низкая точность оценки уровня навыка набора текста, поскольку скорость набора зависит от сложности текста и способа его предъявления. Так, при предъявлении текста в виде зрительного стимула общая эффективность набора текста зависит от уровня развития навыка чтения текста.
В соответствии с традиционной методикой обучения машинописи большая доля времени отводится на многократные повторения простейших упражнений, связанных с нажатием на одни и те же клавиши. Например, на отработку ударов только по клавишам второго основного ряда, то есть на запоминание расположения букв Ф-Ы-В-А-П для левой руки и Р-О-Л-Д-Ж-Э для правой руки предлагают 28 упражнений с общим числом повторений более двухсот раз (Кузнецова А.Н., Вагенгейм Р.Н. Машинопись. М.: Высшая школа, 2001, с.21-27) /2/. Это приводит к увеличению срока обучения, а также к неадекватности оценки уровня развития навыка по скорости набора, поскольку вплоть до последних стадий обучения полноценного навыка набора текста не формируется.
Указанный недостаток устраняется при использовании методики ускоренного обучения машинописи на основе теории поэтапного формирования навыков (Бадмаев Б.Ц. Психология и методика ускоренного обучения. - М.: Гуманит. изд. центр «Владос», 1998. с.117-126, http://www.pedlib.ru/Books/1/0244/1_0244-117.shtml) /3/. Обучающийся организует действия по всей клавиатуре сразу и одновременно на всех рядах клавиш. Благодаря этому оценка развития навыка адекватна на протяжении всего обучения. Обычно в начале обучения скорость набора очень медленная, но затем быстро увеличивается. Однако эта методика не предусматривает дифференциации по сложности набираемых текстов, отдавая этот вопрос на усмотрение преподавателя. Сложность предлагаемых для упражнения текстов влияет как на текущую скорость набора, которая служит показателем навыка, так и на динамику процесса обучения, поскольку слишком сложный текст приводит к быстрому утомлению из-за большого напряжения, а слишком простой текст, например многократные повторения одной и той же фразы, приводит к снижению мотивации к продолжению обучения.
Задача адаптивной дифференциации по сложности заданий решена в способе контроля профессиональной пригодности оператора (RU 2199272 С1, 7 А61В 5/16, А61В 5/18, 2003-02-27) /4/, в котором контролируют действия оператора на предмет правильности, причем сравнение производят по n уровням сложности, при допущении ошибок или несвоевременной реакции оператора в количестве, равном номеру уровня сложности плюс один, тестирование продолжают на следующем, более высоком уровне сложности. При правильности и своевременности действий оператора возвращаются к уровню сложности, на котором первоначально оператор допустил ошибки или несвоевременно отреагировал на предложенную ситуацию. В процессе выполнения задания оператор выполняет манипуляции органами управления транспортным средством.
Известен способ оценки эффективности обучения автоматизированным навыкам оператора (SU 1743585 A1, А61В 5/16, 1992-06-30) /5/, согласно которому у оператора до и после обучения регистрируют многоканальную электроэнцефалограмму, и по достоверному увеличению когерентной функции между всеми отведениями определяют выработку автоматизированных навыков. Известный способ не позволяет оценить какой именно из навыков автоматизирован. Так, при обучении набору текста составляющие навыки чтения и набора на клавиатуре могут развиваться асинхронно, что приведет к неопределенности результатов, получаемых при обработке биопотенциалов мозга. Кроме того, использование аппаратуры для регистрации электроэнцефалограммы имеет ограничения при обучении через Интернет, связанные с доставкой и монтажом аппаратуры удаленному пользователю.
Наиболее близким по назначению и выполнению к заявляемому изобретению является способ психологического тестирования, включающий обучение субъекта путем предъявления зрительных стимулов различной сложности (WO 0211102 A1, G09B 5/02, 07.02.2002) /6/, заключающийся:
- в предъявлении теста средствами вывода информации (компьютерный монитор) и средствами ввода информации (клавиатура);
- в предъявлении инструкции в виде наглядной демонстрации (simulation) того, как выполнять тест;
- многократном повторении предъявления инструкции в виде наглядной демонстрации;
- выполнении психологического тестирования посредством множества тестов и предъявлении инструкции в виде наглядной демонстрации для каждого из множества тестов так, чтобы субъект мог обучаться выполнять тест;
- в выполнении теста субъектом после инструктирования, используя средства ввода;
- в поочередной смене инструктирования субъекта и выполнения им теста;
- в завершении инструктирования и начале оценивания субъекта, когда субъект способен удовлетворить критерию освоения данного теста, которым является успешное выполнение трех последовательных тестов;
- в использовании в качестве средства тестирования компьютера, запрограммированного выполнять этот способ;
- тестировании, включающем предъявление зрительных стимулов;
- тестировании, включающем случайное варьирование времени предъявления зрительных стимулов;
- тестировании, включающем измерение времени ответа субъекта;
- тестировании, включающем исключение ответов, время выполнения которых меньше предопределенного минимума;
- зрительные стимулы являются культурно-значимыми;
- зрительные стимулы представляют собой изображения игральных карт, домино и т.п.;
- тестирование включает демонстрацию правильного использования средства ввода для выполнения данного теста;
- получении показателя правильных и неправильных ответов субъекта;
- мониторинге деятельности субъекта, включающем:
а) получение результатов эталонного теста при повторении выполнения теста субъектом до тех пор, пока субъект не убедится, что выполняет тест на уровне, близком к оптимальному, и использование этих результатов как результат эталонного теста,
б) получение результатов сравнительного теста при повторении выполнения теста субъектом в то время, когда требуется мониторинг, до тех пор, пока субъект не убедится, что выполняет тест на уровне, близком к оптимальному, и использование этих результатов как результат сравнительного теста; и сравнение этого результата с эталонным для мониторинга деятельности субъекта,
- использовании данного способа для мониторинга ухудшения результатов тестирования при развитии болезни и изменения результатов при терапевтическом вмешательстве.
Способ-прототип является неэффективным для обучения оператора набору текста на клавиатуре компьютера по следующим причинам:
1. Отсутствие адаптируемости тестовых заданий в зависимости от уровня навыка субъекта приводит к увеличению времени обучения при исходном низком уровне навыка выполнения теста.
2. Критерием освоения данного теста является успешное выполнение трех последовательных тестов. Такая оценка ненадежна, поскольку является качественной и не соответствует принятым критериям достоверности.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности обучения навыку набора текста на клавиатуре компьютера за счет достижения новых технических результатов:
- обеспечения адаптируемости теста в зависимости от уровня навыка оператора путем предъявления тестовых заданий, различающихся по уровню сложности восприятия и набора текста;
- повышения надежности оценки сформированности навыка путем выделения навыка чтения и навыка набора текста и достоверной количественной оценки их сформированности на любом этапе обучения независимо от количества ошибок, совершаемых оператором.
Указанные технические результаты достигаются тем, что способ обучения оператора набору текста на клавиатуре компьютера заключается в предъявлении инструкции по выполнению теста и многократном повторении теста, который включает предъявление тестового задания в виде зрительного стимула на экране компьютера, ввод соответствующего тестовому заданию ответа с помощью клавиатуры компьютера и оценку успешности выполнения теста при удовлетворении заданного критерия сформированности навыка.
Согласно изобретению, в качестве тестового задания оператору предъявляют текстовые фрагменты, различающиеся по сложности чтения и набора текста. Оценку успешности выполнения теста при удовлетворении заданного критерия сформированности навыка набора текста производят по скорости чтения текстового фрагмента на экране компьютера, скорости набора текста на клавиатуре и соответствию набранного текста предъявленному тестовому заданию, снижают уровень сложности тестовых заданий для чтения при снижении скорости чтения меньше заданной минимальной скорости чтения, повышают уровень сложности тестовых заданий для чтения при повышении скорости чтения больше заданной максимальной скорости чтения, снижают уровень сложности тестовых заданий для набора текста при снижении скорости набора текста меньше заданной минимальной скорости набора, повышают уровень сложности тестовых заданий для набора текста при повышении скорости набора текста больше заданной максимальной скорости набора при условии соответствия набранного текста тестовому заданию, и тестирование оператора останавливают как при снижении скорости набора текста меньше заданной минимальной скорости набора, если уровни сложности предъявляемых заданий для чтения и набора текста минимальны, так и при повышении скорости чтения больше заданной максимальной скорости чтения и скорости набора текста больше заданной максимальной скорости набора, если уровни сложности предъявляемых заданий для чтения и набора текста максимальны.
В частном случае выполнения:
- текстовые фрагменты сохраняют в базе данных тестовых заданий;
- каждому текстовому фрагменту присваивают оценку уровня сложности для чтения в баллах от 1 до 5;
- каждому текстовому фрагменту присваивают оценку уровня сложности для набора на клавиатуре в баллах от 1 до 5;
- минимальная скорость чтения составляет 0.3 слов/с;
- максимальная скорость чтения составляет 3 слов/с;
- минимальная скорость набора на клавиатуре составляет 1 символ/с;
- максимальная скорость набора на клавиатуре составляет 4 символ/с.
Выбор пятибалльной системы обусловлен минимальным количеством градаций сложности для достижения адаптируемости теста в зависимости от уровня навыка оператора. Указанные нормативные значения скорости чтения и скорости набора на клавиатуре получены экспериментально и задают диапазон оптимальной скорости тестирования при обучении.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 приведена блок-схема осуществления способа обучения набору текста на клавиатуре компьютера.
R
N
На фиг.2 приведена диаграмма, отражающая динамику среднеарифметического времени выполнения тестовых заданий средней сложности чтения L=3 и набора текста L=3 конкретным оператором в течение восьми тренировок, и долю времени выполнения тестовых заданий, потраченного на чтение и набор текста.
R
N
На фиг.3 приведен пример распределения видов текста в базе данных тестовых заданий от уровня сложности чтения L и уровня сложности набора текста L по пятибалльной системе.
N
На фиг.4 приведен график зависимости уровня навыка набора текста E (количество символов/с) от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для набора текста.
На фиг.5 приведен график зависимости уровня навыка набора текста Е (количество символов/мин), определяемого стандартным способом /1/, от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для чтения.
На фиг.6 приведен график зависимости уровня навыка набора текста Е (количество символов/мин), определяемого стандартным способом /1/, от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для набора текста.
R
На фиг.7 приведен график зависимости уровня навыка чтения E (количество слов/с) от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для чтения.
R
На фиг.8 приведен график зависимости уровня навыка чтения E (количество слов/с) от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для набора текста.
N
На фиг.9 приведен график зависимости уровня навыка набора текста E (количество символов/с) от даты тренировки (месяц-число) оператора при высокой сложности тестовых заданий для чтения.
R
N
R
N
S
W
Ri
Ni
i
Ri
Ni
Блок-схема осуществления способа обучения оператора набору текста на клавиатуре компьютера (фиг.1) содержит базу данных БД 1, содержащую тестовые задания вместе с оценками сложности чтения L и набора текста L по пятибалльной шкале. БД 1 соединена со входом блока выбора тестовых заданий 2, первый выход которого соединен со средством вывода (дисплеем) 3. Выполнение задания оператором осуществляется с помощью средства ввода (клавиатуры) 4, выход которой соединен с блоком регистрации времени чтения фрагмента текста T 5, блоком регистрации времени набора фрагмента текста T 6, блоком регистрации набранных символов 7, первый выход которого соединен с блоком подсчета количества символов N 8, второй выход с блоком подсчета количества слов N 9, а третий выход соединен с первым входом блока проверки правильности выполнения заданий 10, ко второму входу которого подключен второй выход блока выбора тестовых заданий 2. Выходы блоков 5, 6, 8, 9 и БД констант 11 соединены с вычислителем эффективности выполнения теста 12. Выход вычислителя эффективности 12 соединен с таймером 13, который в случае срабатывания приводит к прерыванию цикла и переключению на вычислитель итоговой оценки 14. В противном случае переключатель 13 соединен с блоком выбора уровня сложности заданий 15. Выбор уровней сложности L и L производится на основании расчитанных в блоках 10 и 12 значений качества Q, эффективности чтения E и набора текста E. Выход блока выбора уровня сложности заданий 15 соединен с переключателем 16, который соединен со вторым входом блока выбора задания 2. При остановке тестирования переключатель 16 активирует вычислитель итоговой оценки 14. Итоговая оценка уровня навыка оператора складывается из значений, полученных статистически из единичных оценок, накопленных в памяти блоков 2, 10 и 12 за время тестирования (соединения этих блоков с вычислителем итоговой оценки 14 на блок-схеме не показаны). Выход вычислителя итоговой оценки 14 соединен с входом БД итоговых оценок 17.
Операции способа заключаются в следующем.
R
N
R
N
R
N
R
N
R
N
В БД тестовых заданий 1 заносят текстовые фрагменты, различающиеся по уровню сложности по пятибалльной шкале (фиг.2). Тестовым заданиям в виде законченных предложений из знакомых оператору слов назначают средние уровни сложности для чтения L=3 и набора текста L=3. Стихи, пословицы и прочие стандартные словосочетания легче для восприятия и запоминания и поэтому соответствуют L<3. Для тестовых заданий с более низкой сложностью набора текста L<3 используют многократное повторение нескольких типовых заданий вплоть до достижения автоматизма при нажатии клавиш. Большое содержание в тексте сложных незнакомых терминов и трудных для запоминания последовательностей слов соответствует более высокой сложности для чтения L>3. Относительно высокая сложность набора текста L>3 соответствует наличию в тексте длинных необычных слов с редко встречающимися символами, а также математических формул и большого количества знаков препинания. Минимальный уровень сложности тестовых заданий L=1, L=1 предусмотрен для элементарной деятельности, выполнение которой свидетельствует о том, что оператор способен продолжать тестирование, например набор текстовых фрагментов, представляющих собой набор последовательностей из 2-4 букв. Максимальный уровень сложности тестовых заданий L=5, L=5 соответствует терминологически сложному тексту с большим количеством математических или химических формул и сокращений.
i
R
N
S
W
В начале работы оператор располагается перед дисплеем 3 компьютера, подключенного к локальной сети или Интернет. Клавиатуру компьютера располагают в пределах досягаемости обеих рук оператора. Оператор открывает окно стандартного браузера и заходит на сайт, работа которого обеспечивается специальной компьютерной программой. Оператору на экране предъявляют инструкцию набрать текст как можно быстрее и без ошибок. Во время тестирования на дисплее 3 расположены два текстовых поля - верхнее и нижнее. В верхнем поле предъявляют текстовый фрагмент, который исходно скрыт и становится виден после нажатия на специальную кнопку «Показать». При нажатии на любые другие кнопки текстовый фрагмент пропадает. Для набора текста используют любые доступные буквенно-цифровые и другие вспомогательные кнопки. Тестирование оператора начинают с выбора заданий 2 (фиг.1) среднего уровня сложности. Выбранное задание Z предъявляют в верхней части экрана дисплея 3 в виде зрительного стимула, состоящего из 1-3 строк текста с высотой символов 7 мм. Действия оператора заключаются в поочередном чтении текста с экрана дисплея 3 и наборе прочитанного текста путем последовательного нажатия на буквенно-цифровые и вспомогательные кнопки ввода с клавиатуры 4. Программный модуль сайта обеспечивает регистрацию T 5, T 6 и последовательности набранных оператором символов 7. Затем подсчитывают количество набранных символов N 8 и слов N 9. На основании полученных значений рассчитывают эффективность работы оператора. Общая эффективность работы складывается из эффективности чтения и эффективности набора.
i
ij
ij
Rij
Nij
Ri
Ni
Выполнение задания Z включает в себя одну или более операций ввода фрагмента текста O. Для каждой операции О вычисляют показатели эффективности чтения E и эффективности набора E. Для получения E и E эти показатели усредняются.
Эффективность чтения рассчитывают по формуле:
Wi
Ri
где N - количество набранных слов, T - время чтения,  - нормативная скорость чтения, требуемая по окончании обучения,  - нормативная минимальная скорость чтения, допустимая для продолжения тренировки.
Эффективность набора текста рассчитывают по формуле:
Si
Ni
где N - количество набранных символов, T - время набора,  - нормативная скорость набора, требуемая по окончании обучения,  - нормативная минимальная скорость набора, допустимая для продолжения тренировки.
R
N
Выбор уровней сложности 15 чтения L и набора текста L осуществляют в соответствии со следующими условиями:
Ri
Ni
i
*
где E - эффективность чтения i-го фрагмента текста, E - эффективность набора i-го фрагмента текста, Q - качество набора i-го фрагмента текста, Q - минимально допустимый уровень качества выполнения задания. Предпоследнее правило срабатывает, если задание не выполняется и дальнейшая тренировка бессмысленна. Последнее правило срабатывает, если задание выполнено с эффективностью выше максимального нормативного уровня.
i
Ni
Завершение выполнения тестового задания оператор подтверждает нажатием на кнопку «Ввод». После этого предъявляют следующее аналогичное тестовое задание, текст которого исходно скрыт. В ходе набора оператор имеет возможность проверить правильность введенного текста, отображаемого в нижнем поле, в том числе сравнивая его с текстом, предъявляемым в верхнем поле. Если оператор совершает ошибку и замечает это, то он может ее исправить, тем самым достигнув более высокого показателя качества выполнения задания Q, при этом время, затраченное на исправление ошибки, снижает расчетный показатель эффективности набора E.
R
N
За счет выбора уровней сложности 15 в зависимости от расчетной эффективности выполнения текущего тестового задания происходит адаптация сложности теста к уровню навыка субъекта, что не достигалось в способе-прототипе. При этом адаптацию уровня сложности тестовых заданий производят отдельно как к уровню навыка чтения путем подбора заданий с требуемым L, так и к уровню навыка набора текста путем подбора заданий с требуемым L.
В результате осуществления способа получают комплексную оценку уровня навыка набора текста на клавиатуре компьютера, которая складывается из уровня сложности типовых заданий, которые способен выполнять оператор, эффективности и качества выполнения тестовых заданий данного уровня сложности. Оценку сформированности навыка 14 оператора определяют по пяти показателям:
R1
Rn
N1
Nn
где  - медиана множества значений уровня сложности чтения {L…L} за время тестирования,  - медиана множества [L…L},  - средняя за тренировку эффективность чтения при ,  - средняя за тренировку эффективность набора при ,  - гармоническое среднее качества набора, n - количество выполненных заданий.
i
где Q - качество набора i-го фрагмента текста, n - количество выполненных заданий.
Эти показатели получают в результате выполнения каждого тестового задания. При многократном повторении за счет усреднения показателей для каждого тестового задания точность оценки уровня навыка набора текста повышается в соответствии с (4) и (5). Таким образом, достигается высокая надежность оценки сформированности навыка набора текста на клавиатуре компьютера независимо от количества выполненных тестовых заданий.
В процессе обучения навыку набора текста у оператора повышается как скорость чтения, так и скорость набора на клавиатуре. При многократных повторениях обучающего теста динамика роста скорости чтения зависит от степени знакомства с используемыми терминами, связности текста, языка, уровня утомления зрительной системы и других факторов. Динамика роста скорости набора текста при обучении зависит от исходного уровня знания клавиатуры, использования зрительного контроля точности нажатий, развития мелкой моторики пальцев, утомления кистей рук и пр. При обучении конкретного оператора динамика роста скорости чтения и скорости набора текста может различаться. Как следует из фиг.3, за восемь часовых тренировок конкретного начинающего оператора суммарное время чтения сократилось более чем вдвое с 20 до 7 мин, в то время как суммарное время набора достоверно не изменилось. Таким образом, обучение навыку чтения у данного оператора происходит быстрее, чем обучение навыку набора. Из-за индивидуальных различий в способности к обучению априори нельзя подобрать сложность тестовых заданий, оптимальных для всех операторов. Необходимость адаптируемости тестов в зависимости от уровня навыка оператора продемонстрирована при тестировании двумя типами тестовых заданий А, Б группы студентов биологического факультета:
тип А - задания с высокой сложностью чтения (малопонятный язык),
тип Б - задания сложные для набора, связанные с отсутствием знания оператором расположения символов на клавиатуре на момент начала обучения.
R
N
Как следует из фиг.4, уровень навыка набора текста Е (количество символов/мин), определяемого стандартным способом /1/, при высокой сложности тестовых заданий для чтения у одного из студентов повышается за три еженедельных тренировки от 40 до 50 симв/мин. Аналогичное повышение уровня навыка набора текста Ј от 40 до 50 симв/мин наблюдается у этого же студента при высокой сложности набора текста (фиг.5). Однако, если в случае высокой сложности чтения повышение скорости набора происходило за счет повышения скорости чтения от 0.3 до 0.4 слов/с (фиг.6) при практически неизменной скорости набора около 2 симв/с (фиг.8), то в случае высокой сложности набора суммарный рост скорости работы происходил за счет повышения скорости набора текста от 1 до 1.4 симв/с (фиг.7) при отсутствии устойчивой тенденции изменения скорости чтения (фиг.9). Таким образом, раздельные оценки эффективности чтения E и эффективности набора E более надежно характеризуют уровень сформированности навыка набора текста на клавиатуре компьютера в случаях, когда навыки чтения и набора развиты неодинаково. Такие ситуации типичны для начинающих пользователей, когда они впервые осваивают клавиатуру, а также для опытных пользователей, когда они сталкиваются с необходимостью работы с редкими или неизвестными для них символами, терминами и языками.
Способ использован при обучении студентов навыкам набора текста на клавиатуре компьютера в научно-образовательном центре «Нейрофизиология и эргономика» Южного федерального университета.