腦力負(fù)荷定義及影因素腦力負(fù)荷測(cè)量課件

1、腦力負(fù)荷定義及影因素腦力負(fù)荷測(cè)量課件腦力負(fù)荷定義及影因素腦力負(fù)荷測(cè)量課件一、腦力負(fù)荷定義（Mental Workload） 腦力勞動(dòng)：人從外界接受信息，對(duì)信息進(jìn)行編譯、整理、分析，最后作出反應(yīng)的過程。關(guān)于腦力工作負(fù)荷也有用心理負(fù)荷、精神負(fù)荷、腦負(fù)荷和腦力負(fù)擔(dān)等術(shù)語的，目前還沒有形成統(tǒng)一的定義。 第一節(jié) 腦力負(fù)荷定義及其影響因素腦力負(fù)荷：用來形容人在工作中的心理壓力, 或信息處 理能力 。9/12/20222一、腦力負(fù)荷定義（Mental Workload）第一節(jié) 腦第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量-主觀評(píng)價(jià)法；-主任務(wù)測(cè)量法；-輔助任務(wù)測(cè)量法；-生理測(cè)量法。（一）主觀評(píng)價(jià)法是最流行也是最簡(jiǎn)單的腦力負(fù)荷評(píng)

2、價(jià)方法。該方法要求系統(tǒng)操作者陳述特定操作過程中的腦力負(fù)荷體驗(yàn)，或根據(jù)腦力負(fù)荷體驗(yàn)對(duì)操作活動(dòng)進(jìn)行難度順序的排列。 9/12/20223第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量-主觀評(píng)價(jià)法；（一）主觀評(píng)價(jià)法9第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量常見方法：古柏一哈柏 (Cooper-Harper)評(píng)價(jià)法主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)法（SWAT量表）NASATLX主觀評(píng)價(jià)法 National Aeronautics and Space Administration(美國)國家航空和宇宙航行局9/12/20224第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量常見方法：National Aeron第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量古珀一哈柏 (Cooper-Harper)評(píng)價(jià)法，美國空軍

3、1969年提出 古柏一哈柏提出主要目的：用于評(píng)價(jià)飛機(jī)駕駛難易程度 具體方法：把飛機(jī)駕駛的難易程度分為10個(gè)等級(jí)，飛機(jī)駕駛員在駕駛飛機(jī)之后，根據(jù)自己的感覺，對(duì)照各種困難程度的定義，給出自己對(duì)這種飛機(jī)的評(píng)價(jià)。應(yīng)用：用于飛機(jī)操縱特性的評(píng)定。 下表為Cooper-Harper方法的分級(jí)方法。9/12/20225第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量古珀一哈柏 (Cooper-HarpeCooper-Harper法的分級(jí)方法飛機(jī)的特性對(duì)駕駛員的要求評(píng)價(jià)等級(jí)優(yōu)良：人們所希望的腦力負(fù)荷不是在駕駛中應(yīng)考慮的1很好，有可忽略的缺點(diǎn)腦力負(fù)荷不是在駕駛中應(yīng)考慮的2不錯(cuò)，只有輕度的不足為駕駛飛機(jī)需駕駛員作少量帑力3小但令人不愉快的不

4、足需要駕駛員一定的努力4中度的、客觀的不足為了達(dá)到要求需要相當(dāng)?shù)呐?非常明顯但可忍的不足為達(dá)到合格的駕駛需非常大努力6嚴(yán)重的缺陷要達(dá)到合格的駕駛，需要駕駛員最大的努力，飛機(jī)是否可控不是問題7嚴(yán)重的缺陷為控制飛機(jī)就需要相當(dāng)大的努力8嚴(yán)重的缺陷為了控制飛機(jī)需要非常大的努力9嚴(yán)重的缺陷如不改進(jìn)，飛機(jī)駕駛時(shí)可能失控109/12/20226Cooper-Harper法的分級(jí)方法飛機(jī)的特性對(duì)駕駛員的要（2）主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)法（ Subjective Workload Assessment Technique） SWAT法 SWAT法是美國空軍開發(fā)的，由Reid等人建立。1）主要考慮因素Reid等人對(duì)腦力負(fù)荷

5、的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，經(jīng)過必要的歸納和整理，認(rèn)為腦力負(fù)荷可以看作是時(shí)間負(fù)荷、壓力負(fù)荷和努力程度等3個(gè)要素的結(jié)合。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/20227（2）主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)法（ Subjective Workloa第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量時(shí)間負(fù)荷：是指操作者有沒有足夠的時(shí)間來完成任務(wù)。努力程度：是指在工作時(shí)人需要付出的努力等。具體的它是指人在工作時(shí)，大腦中計(jì)算、決策、注意力資源的應(yīng)用情況。壓力負(fù)荷：主要涉及腦力負(fù)荷或與腦力負(fù)荷有關(guān)的心理上的負(fù)擔(dān)。 每個(gè)因素又被分為1、2、3三級(jí)，SWAT描述的變量及水平如表所示。9/12/20228第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量時(shí)間負(fù)荷：是指操作者有沒有足夠的時(shí)間

6、來SWAT描述的變量及水平維度水平描述時(shí)間負(fù)荷努力程度 壓力負(fù)荷1經(jīng)常有空余時(shí)間，各項(xiàng)活動(dòng)之間很少有沖突或相互干擾很少意識(shí)到心理努力，活動(dòng)幾乎是自動(dòng)的，很少或不需注意力很少出現(xiàn)慌亂、危險(xiǎn)、挫折或焦慮，工作易容易適應(yīng)。2偶爾有空余時(shí)間，各項(xiàng)活動(dòng)之間經(jīng)常出現(xiàn)沖突或相互干擾需要一定的努力或集中注意力。由于不確定性，不可預(yù)見性或?qū)ぷ魅蝿?wù)不熟悉，工作中有些復(fù)雜由于慌亂、挫折和焦慮而產(chǎn)生中等程度的壓力，增加了負(fù)荷。為了保持適當(dāng)?shù)臉I(yè)績(jī)，需要相當(dāng)?shù)呐?幾乎從未有空余時(shí)間，各項(xiàng)活動(dòng)之間沖突不斷 需要十分努力和聚精會(huì)神。工作內(nèi)容十分復(fù)雜，要求集中注意力由于慌亂、挫折和焦慮而產(chǎn)生相當(dāng)高的壓力，需要極高的自我控制

7、能力和堅(jiān)定性9/12/20229SWAT描述的變量及水平維度水平時(shí)間負(fù)荷努力程度 壓力負(fù)荷1第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量2）使用方法三個(gè)因素及每個(gè)因素的三個(gè)狀態(tài)，共形成333=27個(gè)腦力負(fù)荷水平。這27個(gè)腦力負(fù)荷水平被定義為在0100之間。在三個(gè)因素都為1時(shí)，其腦力負(fù)荷對(duì)應(yīng)的水平為0，當(dāng)三個(gè)因素都為3時(shí)，腦力負(fù)荷水平為100。其他情況下的腦力負(fù)荷的確定方法為：用27張卡片分別代表27種情況，操作人員首先對(duì)這27張卡片根據(jù)自己的主觀觀點(diǎn)進(jìn)行排序，然后研究人員根據(jù)數(shù)學(xué)中的合成分析方法把這27種情況分別與0100之間的某一點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來，如(1，1，1)對(duì)應(yīng)于0；(1，2，1)對(duì)應(yīng)于15.2等。操作人員完成某

8、一任務(wù)后給出這項(xiàng)任務(wù)的時(shí)間負(fù)荷、努力程度、壓力負(fù)荷的程度，根據(jù)這三個(gè)指標(biāo)就可以確定腦力負(fù)荷的狀態(tài)，然后根據(jù)前面確定的對(duì)應(yīng)表查出腦力負(fù)荷的對(duì)應(yīng)值。9/12/202210第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量2）使用方法9/10/202212第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量（3）NASA-TLX主觀評(píng)價(jià)法 美國航空和宇宙航行局下屬 AMES研究中心的Hart等人建立起來的。 1）主要觀點(diǎn)：認(rèn)為腦力負(fù)荷是一個(gè)多維的概念。 Hart等對(duì)飛行員進(jìn)行調(diào)查，擬從中找出腦力負(fù)荷的影響因素。經(jīng)過大量調(diào)查研究之后，確定了六個(gè)影響腦力負(fù)荷的因素。分別為： a.腦力需求 b.體力需求 c.時(shí)間要求 d.努力程度 e.操作成績(jī) f.挫折水平9/

9、12/202211第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量（3）NASA-TLX主觀評(píng)價(jià)法9第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量NASA-TLX主觀評(píng)價(jià)法：腦力需求：這項(xiàng)工作是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，容易還是要求很高？完成工作需要多少腦力或知覺方面的活動(dòng)（如：思考、決策、計(jì)算、記憶、尋找等）？ 體力需求：需要多少體力類型的活動(dòng)（推、拉、轉(zhuǎn)身、控制活動(dòng)等）？這項(xiàng)工作是容易還是要求很高，是快還是慢？悠閑還是費(fèi)力？時(shí)間需求：工作速度使你感到多大的時(shí)間壓力？工作任務(wù)中的速度是快還是慢，悠閑還是緊張？9/12/202212第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量NASA-TLX主觀評(píng)價(jià)法：9/10第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量努力程度：在完成這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，你在腦力和體力方

10、面做出了多大的努力？ 業(yè)績(jī)水平：你認(rèn)為你完成這項(xiàng)任務(wù)是多么成功？你對(duì)自己業(yè)績(jī)的滿意度如何？ 受挫程度：在工作時(shí)，你感到是沒有保障還是有保障，很泄氣還是勁頭十足，惱火還是滿意，有壓力還是放松？每個(gè)影響因素在腦力負(fù)荷形成中的權(quán)數(shù)不同，且隨著情境的變化而顯示出差異。9/12/202213第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量努力程度：在完成這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，你在腦力和第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量NASATLX法的使用過程分三步：1）確定因素權(quán)重 采用兩兩比較法，對(duì)每個(gè)因素在腦力負(fù)荷形成中的相對(duì)重要性進(jìn)行評(píng)定。六個(gè)因素的權(quán)數(shù)之和等于。在對(duì)權(quán)數(shù)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，自相矛盾的評(píng)估(即A比B重要，B比C重要，C比A重要)是允許的，這種情況出現(xiàn)

11、時(shí)，說明被評(píng)估的因素的重要性非常接近。2）針對(duì)實(shí)際操作情境，對(duì)六個(gè)因素的狀況分別進(jìn)行評(píng)定 NASATLX主觀評(píng)價(jià)方法要求操作人員在完成了某一項(xiàng)任務(wù)之后，根據(jù)腦力負(fù)荷的六個(gè)因素在0100之間給出自已的評(píng)價(jià)。除業(yè)績(jī)這一因素之外，其他五個(gè)因素都是感覺越高，給分值也越高，而對(duì)業(yè)績(jī)，感覺到自己的業(yè)績(jī)?cè)胶?，則所給的分值越低。3）確定了各個(gè)因素的權(quán)數(shù)和評(píng)估值之后，進(jìn)行加權(quán)平均就可以求出腦力負(fù)荷。9/12/202214第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量NASATLX法的使用過程分三步：9二、主任務(wù)測(cè)量法（同一工作不同方法比較）第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量主任務(wù)測(cè)量法：是通過對(duì)操作者在工作中的表現(xiàn)結(jié)果來推算這一工作強(qiáng)加于操作者的

12、腦力負(fù)荷。 這種方法假定: 當(dāng)腦力負(fù)荷增加時(shí), 這增加的對(duì)操作者能力的要求將改變操作者在系統(tǒng)中的表現(xiàn)。 9/12/202215二、主任務(wù)測(cè)量法（同一工作不同方法比較）第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量（1）單指標(biāo)測(cè)量法-是用一個(gè)業(yè)績(jī)指標(biāo)來推斷腦力負(fù)荷。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果比較簡(jiǎn)單明了。 缺點(diǎn)：有時(shí)候不夠準(zhǔn)確。 例如：利用考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)考試的難易。（2）多指標(biāo)測(cè)量法-用多個(gè)業(yè)績(jī)指標(biāo)來測(cè)量腦力負(fù)荷 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果更準(zhǔn)確 缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)比較難處理 例如：利用考試成績(jī)和交卷時(shí)間評(píng)價(jià)考試的難易。9/12/202216第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量（1）單指標(biāo)測(cè)量法-是用一個(gè)業(yè)績(jī)指標(biāo)來第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量 (一) 輔助任

13、務(wù)測(cè)量法的原理 應(yīng)用輔助任務(wù)測(cè)量法時(shí)，操作人員被要求同時(shí)做兩件工作。操作人員把主要精力放在主任務(wù)上。當(dāng)他有多余的能力時(shí)，盡量做輔助任務(wù)。 主任務(wù)的腦力負(fù)荷是通過輔助任務(wù)的表現(xiàn)來進(jìn)行的。主任務(wù)腦力負(fù)荷越大，剩余資源越少，操作者從事輔助任務(wù)的能力就越弱。 三、輔助任務(wù)測(cè)量法（不同工作的比較） 9/12/202217第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量 (一) 輔助任務(wù)測(cè)量法的原（二）用輔助任務(wù)法測(cè)量腦力負(fù)荷步驟 第一步：測(cè)量單獨(dú)做輔助任務(wù)時(shí)的業(yè)績(jī)指標(biāo)； 第二步：在做主任務(wù)的同時(shí)，在不影響主任務(wù)的情 況下盡量做輔助任務(wù)。測(cè)出此時(shí)做輔助任 務(wù)時(shí)的業(yè)績(jī)指標(biāo)。 腦力負(fù)荷的評(píng)價(jià)：用兩者的差來決定的。差越大腦力負(fù)荷越 大，

14、反之，腦力負(fù)荷就越小。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202218（二）用輔助任務(wù)法測(cè)量腦力負(fù)荷步驟第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量注：輔助任務(wù)測(cè)量法是建立在某些假設(shè)的基礎(chǔ)上的。第一：人的能力是一定的，就像一個(gè)瓶子的容積一樣。第二：人的能力是單一的，即不同的任務(wù)使用相同的資源。9/12/202219第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量注：輔助任務(wù)測(cè)量法是建立在某些假設(shè)的基第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量(三) 常用的輔助任務(wù) 不同的任務(wù)使用不同的資源，因而使可使用的輔助任務(wù)也有很大的不同，下面是常用的輔助任務(wù)。 (1)選擇反應(yīng)。 (2)追蹤。 (3)監(jiān)視。 (4)記憶。 (5)腦力計(jì)算。 (6)復(fù)述。

15、 (7)簡(jiǎn)單反應(yīng)。 (8)時(shí)間估計(jì)。9/12/202220第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量(三) 常用的輔助任務(wù)9/10/202選擇反應(yīng)時(shí)間 選擇反應(yīng)時(shí)間一般是向被試者在一定的時(shí)間間隔或不相等的時(shí)間間隔顯示一個(gè)信號(hào)，被試者要根據(jù)信號(hào)的不同做出不同反應(yīng)。選擇反應(yīng)時(shí)間有兩個(gè)業(yè)績(jī)指標(biāo)，一個(gè)是反應(yīng)時(shí)間，另一個(gè)是反應(yīng)率。在主任務(wù)的腦力負(fù)荷較輕時(shí)，反應(yīng)時(shí)間要可靠些。當(dāng)主任務(wù)的腦力負(fù)荷較高時(shí)，反應(yīng)率能更好的反映出來。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202221選擇反應(yīng)時(shí)間第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202223簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間 除了選擇反應(yīng)任務(wù)之外，簡(jiǎn)單反應(yīng)任務(wù)有時(shí)也用來作為測(cè)量腦力負(fù)荷的輔助任務(wù)。簡(jiǎn)單反應(yīng)任務(wù)就是要

16、求被試者一發(fā)現(xiàn)某一出現(xiàn)的目標(biāo)，就盡快地做出反應(yīng)，目標(biāo)和反應(yīng)方法都是唯一的。相對(duì)于選擇反應(yīng)任務(wù)，簡(jiǎn)單反應(yīng)不需要做出選擇判斷，因而減輕了被試者信息處理中樞的負(fù)荷，這樣對(duì)主任務(wù)的干擾也小些。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202222簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202224追蹤 在用輔助任務(wù)測(cè)量法測(cè)量腦力負(fù)荷時(shí)，追蹤是經(jīng)常用到的輔助任務(wù)。顯然，在單獨(dú)做追蹤時(shí)，臨界值會(huì)高些，當(dāng)與主任務(wù)一起做這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，臨界值會(huì)下降。通過臨界值的變化就可以了解主任務(wù)的腦力負(fù)荷。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202223追蹤第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202225監(jiān)視 監(jiān)視任務(wù)一般要求被試者判斷某一

17、信號(hào)是否已經(jīng)出現(xiàn)，業(yè)績(jī)指標(biāo)信號(hào)偵探率。在單獨(dú)完成監(jiān)視任務(wù)時(shí)，信號(hào)偵探率會(huì)等于1或接近于1。當(dāng)被試者在完成主任務(wù)之后，監(jiān)視任務(wù)的信號(hào)偵探率就會(huì)下降，下降的幅度就是大腦被占用的情況，即主任務(wù)的腦力負(fù)荷。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202224監(jiān)視第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202226記憶 用記憶作為輔助任務(wù)來測(cè)量腦力負(fù)荷的研究特別多。這些研究大都使用短期記憶任務(wù)。值得注意的是，記憶任務(wù)本身腦力負(fù)荷較高，這可能會(huì)影響主任務(wù)的業(yè)績(jī)或人對(duì)主任務(wù)困難程度的判斷。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202225記憶第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202227腦力計(jì)算 各種各樣的算術(shù)計(jì)算也被用來作為測(cè)量

18、腦力負(fù)荷的輔助任務(wù)。一般人們用簡(jiǎn)單的加法運(yùn)算，但也有用乘法和除法的。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202226腦力計(jì)算第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202228復(fù)述 復(fù)述任務(wù)要求被試者重復(fù)他所見到或聽到的某一個(gè)詞或數(shù)字。通常不要求被試者對(duì)聽到的內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202227復(fù)述第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202229時(shí)間估計(jì) 時(shí)間估計(jì)輔助任務(wù)就是在完成主任務(wù)的同時(shí)，對(duì)時(shí)間進(jìn)行估計(jì)。一般采用等時(shí)間間隔法，這種方法是讓被試者每隔一固定時(shí)間就做出一個(gè)反應(yīng)。第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/12/202228時(shí)間估計(jì)第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量9/10/202230第二節(jié) 腦力負(fù)荷的測(cè)量生理測(cè)量法是通過人在做某一項(xiàng)腦力類型的工作時(shí)某一個(gè)或某一些生理指標(biāo)的變化來判斷腦力負(fù)荷的大小。 許多不同的生理指標(biāo)，如心跳，