齊魯醫(yī)學人因工程學-第10章-腦力工作負荷

第十章腦力工作負荷11/25/20221人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!主要內(nèi)容腦力負荷的定義及影響因素腦力負荷評價方法腦力負荷預測方法應激腦力疲勞及其消除案例：肥胖青少年腦力作業(yè)后注意能力變化特點11/25/20222人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷研究背景現(xiàn)代人機系統(tǒng)

–體力勞動腦力勞動：操作型作業(yè)知識型作業(yè)

–勞動力結構：腦力勞動者在從業(yè)人口中所占的比例越來越大

–研究人在系統(tǒng)中的表現(xiàn)及腦力負荷對人機系統(tǒng)效率的影響具有重要意義。美國空軍要求飛機的設計要符合腦力負荷標準。腦力負荷成為系統(tǒng)設計必須考慮的一個重要課題。

問題–什么是腦力負荷？

–如何測量腦力負荷？11/25/20223人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素

2）1977年，北約組織的一些著名學者又召開了“腦力負荷的理論和測量”專題會議，系統(tǒng)討論了腦力負荷的定義、理論及測量方法。與會者從不同的角度定義腦力負荷，沒有得出統(tǒng)一的可被大家接受的定義。最后結論為：

腦力負荷是一個多維概念，它涉及到工作要求，時間壓力，操作者的能力和努力程度，行為表現(xiàn)和其他許多因素。11/25/20224人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素

（3）腦力負荷定義歸納（教材中的定義）腦力負荷：反映工作時人的信息處理系統(tǒng)被使用程度的指標。腦力負荷+人的閑置未用的信息處理能力=人的信息處理能力

人的閑置未用的信息處理系統(tǒng)與下列因素有關：人的信息處理能力（人的能力水平）工作任務對人的要求（工作要求）人工作時的努力程度（努力程度）

因而腦力負荷也與這些因素有關。11/25/20225人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素人的業(yè)績與腦力負荷的關系。腦力負荷的適當與否對系統(tǒng)的績效、操作者的滿意感以及安全和健康均有很大的影響。下圖為工作績效與腦力負荷強度的關系模型。（TR—客觀要求，TA操作者實際達到）

低腦力負荷高（TR—操作在客觀要求的時間TA--操作者實際提供的時間）反映操作要求強度11/25/20226人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!近20年腦力負荷評價研究文獻數(shù)量腦力負荷研究文獻趨勢圖11/25/20227人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!腦力負荷評價研究相關期刊

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國外刊物：《AppliedErgonomics

》、《InternationalJournalofIndustrialErgonomics》、《TheoreticalIssuesinErgonomicsScience

》、《HumanFactors

》、《InternationalJournalofHuman-ComputerStudies》、《Aviation,SpaceandEnvironmentalMedicine》、《InternationalJournalofPsychophysiology》、《InternationalJournalofNeuroscience》、《IEEEtransactionsonsystems,manandcybernetics》等

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國外學者：MorayN，T.B.Sheridan，ReidGB，JuergenSauer，O‘DonnellRD，YoungMSandStantonNA，GuillermoM(墨西哥大學)，HwaS.Jung，B.S.Moon，ShinjiMiyake，KilseopRyu等11/25/20228人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法（二）主觀評價法及其特點

（1）主觀評價是腦力負荷評價中唯一的直接評價方法。

（2）主觀評價一般在事后進行，不會對主操作產(chǎn)生干擾。（3）主觀評價一般使用統(tǒng)一的評定維度，不同情境的負荷評價結果可相互比較。

（4）使用簡單、省時。

數(shù)據(jù)收集與分析容易。11/25/20229人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法古柏一哈柏(Cooper-Harper)評價法，1969年提出

（1）古柏一哈柏提出主要目的：用于評價飛機駕駛難易程度的一種方法，用于飛機操縱特性的評定。（2）建立依據(jù)：基于飛行員工作負荷與操縱質(zhì)量直接相關的假設。

（3）具體方法：把飛機駕駛的難易程度分為10個等級，飛機駕駛員在駕駛飛機之后，根據(jù)自己的感覺，對照各種困難程度的定義，給出自己對這種飛機的評價。表10-1為Cooper-Harper方法的分級方法。11/25/202210人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!在60年代后期，美國空軍用Cooper—Harper方法評價新式飛機操作的難易程度取得了很大的成功。由于飛機操作的難易程度與腦力負荷是極為相關的，后來，人們對Cooper—Harper方法進行了改進，把評價表中的飛機駕駛困難程度改為工作的困難程度，使之適合評價一般任務的腦力負荷。

(1)單一變量評價方法第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法11/25/202211人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!表10-2SWAT描述的變量及水平維度水平描述時間負荷努力程度壓力負荷1經(jīng)常有空余時間，各項活動之間很少有沖突或相互干擾很少意識到心理努力，活動幾乎是自動的，很少或不需注意力很少出現(xiàn)慌亂、危險、挫折或焦慮，工作易容易適應。2偶爾有空余時間，各項活動之間經(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，不可預見性或對工作任務不熟悉，工作中有些復雜由于慌亂、挫折和焦慮而產(chǎn)生中等程度的壓力，增加了負荷。為了保持適當?shù)臉I(yè)績，需要相當?shù)呐?幾乎從未有空余時間，各項活動之間沖突不斷

需要十分努力和聚精會神。工作內(nèi)容十分復雜，要求集中注意力由于慌亂、挫折和焦慮而產(chǎn)生相當高的壓力，需要極高的自我控制能力和堅定性11/25/202212人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

3）SWAT的優(yōu)缺點優(yōu)點運用了數(shù)學分析方法對操作人員給出的27種情況的排序數(shù)據(jù)進行了數(shù)學處理，這樣使得到的數(shù)據(jù)比簡單的把27個點平均地確定在0～100之間更可靠些。缺點對27種情況進行排序，不僅需要相當?shù)臅r間，而且排序的準確性也很難保證。因此應用起來較難。11/25/202213人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

NASA-TLX量表：腦力需求：這項工作是簡單還是復雜，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（如：思考、決策、計算、記憶、尋找等）？

體力需求：需要多少體力類型的活動（推、拉、轉身、控制活動等）？這項工作是容易還是要求很高，是快還是慢？悠閑還是費力？時間需求：工作速度使你感到多大的時間壓力？工作任務中的速度是快還是慢，悠閑還是緊張？11/25/202214人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法NASA—TLX法的使用過程分三步：1）確定因素權重采用兩兩比較法，對每個因素在腦力負荷形成中的相對重要性進行評定。六個因素的權數(shù)之和等于l。在對權數(shù)進行評估時，自相矛盾的評估(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)時，說明被評估的因素的重要性非常接近。2）針對實際操作情境，對六個因素的狀況分別進行評定

NASA—TLX主觀評價方法要求操作人員在完成了某一項任務之后，根據(jù)腦力負荷的六個因素在O～100之間給出自已的評價。除業(yè)績這一因素之外，其他五個因素都是感覺越高，給分值也越高，而對業(yè)績，感覺到自己的業(yè)績越好，則所給的分值越低。11/25/202215人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

2）評價定者一般較難將外部需要與實際努力分開，往往以“應該”而不是以“實際經(jīng)歷”的工作要求作為評定基礎，因此可能出現(xiàn)高估或低估工作負荷的傾向；3）主觀評價技術的理論假設是，能量消耗的增加伴隨主觀努力體驗的增加，但實際上兩者可能出現(xiàn)脫節(jié)，而操作者又往往不能將實際能量消耗與主觀努力體驗區(qū)分開來，因而容易出現(xiàn)評價偏差。（3）方法應用存在局限性。1）主觀評價方法的應用受短時記憶消退的嚴重局限。如果要求操作者同時作幾項評定，且操作與評價間存在較長的時滯，則很可能出現(xiàn)評定偏差。（需操作后立即測試才好）2）主觀評價法一般不適用于主操作有記憶要求的場合。

11/25/202216人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法例：1）Dorman和Goldstein研究在監(jiān)視類任務中信息顯示速度的影響

結論：顯示速度增加之后，人的正確反應率明顯地降低了。2）Percival用反應時間檢查了在搜索性任務中兩種不同類型的目標、背景目標的數(shù)量、眼睛在目標上的停留時間的影響，

結論：發(fā)現(xiàn)目標的類型和背景因素對反應時間有顯著影響，而眼睛的停留時間則沒有什么影響。

實驗結果說明：認真選取的單個業(yè)績指標能夠反映腦力負荷的變化。11/25/202217人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

（三）主任務測量法存在的問題（1）各種操作性質(zhì)各不相同，不可能提出一種廣泛適用的績效參數(shù)，因此各操作之間的腦力負荷狀況無法進行比較。（2）根據(jù)資源理論，當操作要求資源小于操作能力時，雖然工作負荷的增加會引起剩余資源的減少，但主任務績效由于得到充足資源的供應而并不出現(xiàn)下降，在這種情況下主任務績效對工作負荷的變化不敏感。11/25/202218人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法(三)輔助任務的種類

輔助任務必須滿足這樣幾個條件：，它必須是可以細分的；第二，它必須與主任務使用相同的資源第三，必須對主任務沒有干擾或干擾很小。不同的任務使用不同的資源，因而使可使用的輔助任務也有很大的不同，下面是常用的輔助任務。

(1)選擇反應。(2)追蹤。(3)監(jiān)視。(4)記憶。(5)腦力計算。(6)復述。(7)簡單反應。11/25/202219人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!

生理測量法的局限：

1.生理測量法假定腦力負荷的變化會引起某些生理指標的變化，但是其他許多與腦力負荷無關的因素也可能引起這些變化；

2.不同的工作占用不同的腦力資源，因而會產(chǎn)不同的生理反應。一項生理指標對某一類工作適用，對另一類工作則不適用。

第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法11/25/202220人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法一、Siegel和Wolf的時間壓力模型(1)操作人員的工作速度。

(2)一起完成某項工作的合作者工作不正常時，會使自己產(chǎn)生壓力(3)首次執(zhí)行某項工作失敗后，不得不重復一次或幾次，在重復做這項工作時，操作人員也會產(chǎn)生壓力；(4)操作人員不得不等著機器做出反應。11/25/202221人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法一、Siegel和Wolf的時間壓力模型在這個模擬中的一個最基本的假定是人對還剩有多少時間可以用來完成任務的判斷。這個判斷的結果就是時間壓力。時間壓力影響到操作人員的操作速度。Siegel和Wolf把時間壓力定義為完成任務所需要的時間與給定的完成任務時間之比，通過試驗發(fā)現(xiàn)，這樣定義的時間壓力，對正常人時間壓力的臨界值在2.3左右，即當完成任務所需要的時間超出給定時間一半以上以后，操作員的行為才受到破壞性干擾。時間壓力模型用于模擬飛機駕駛員在航空母艦上的著陸問題。該模型也用來模擬其他類型的工作，如發(fā)射導彈、空中加油、空中攔截等。11/25/202222人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法二、波音公司的方法

在與上面的研究人員同時進行的研究中，波音公司的Smith提出用時間占有率作為負荷比例。Smith在完善他的模型時，又考慮了認知性的任務。圖10-3是按這種方法計算出來的當使用電子計算機之后，在執(zhí)行10多分鐘的任務時某操作人員的腦力負荷隨時間的分布。11/25/202223人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法三、Aldrich的腦力負荷預測方法Aldrich等人開發(fā)的腦力負荷預測方法與前面前面提出的方法有些相似，但又增加了新內(nèi)容。該種方法開發(fā)分為如下階段。

（1）工作分析階段。（2）估計每項任務所需時間。（3）確定人的各部位被占用情況。Aldrich模型也存在一定的問題，該模型還沒有接受實踐檢驗，系統(tǒng)的負荷值為專家的主觀值，在一定程度上影響了結果的客觀性，另外，負荷的計算是各子系統(tǒng)負荷系數(shù)的簡單相加，把8確定為腦力負荷過度的判斷標準還缺乏科學的根據(jù)。11/25/202224人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!第四節(jié)應激二、應激源能引起應激現(xiàn)象的因素稱為應激源。主要應激源如下：（1）工作因素。（2）環(huán)境因素。（3）組織、社會因素。（4）生理節(jié)奏與其他因素。三、應激效應在應激狀態(tài)下，操作者的身心會發(fā)生一系列變化。這種變化是應激引起的效應，表現(xiàn)為以下四類：(1)生理和身體的變化。(2)心理和態(tài)度的變化。(3)工作績效的變化。(4)行為策略和方式的變化。11/25/202225人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!第五節(jié)腦力疲勞及其消除一、腦力疲勞的含義

腦力疲勞一般指人體肌肉工作強度不大，但由于神經(jīng)系統(tǒng)緊張程度過高或長時間從事單調(diào)、厭煩的工作而引起的第二信號系統(tǒng)活動能力減退，大腦神經(jīng)活動處于抑制狀態(tài)的現(xiàn)象。

二、腦力疲勞的產(chǎn)生與積累腦力疲勞的產(chǎn)生與下列因素有密切關系。（1）高腦力負荷。（2）單調(diào)作業(yè)。（3）操作者對工作的態(tài)度、期望、動機及情緒狀態(tài)。11/25/202226人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!第五節(jié)腦力疲勞及其消除三、單調(diào)作業(yè)及單調(diào)感覺2.單調(diào)感覺單調(diào)作業(yè)使操作者知覺到的對系統(tǒng)的“控制”程度減至最低水平，因而產(chǎn)生不愉快，枯燥、缺乏興趣和挑戰(zhàn)、壓抑以及覺得工作永無止境等消極情緒，這種由單調(diào)誘發(fā)的消極情緒稱為單調(diào)感。

單調(diào)感對人的影響可從下列方面反應出來：（1）在作業(yè)過程中，變更作業(yè)或操作細節(jié)，改變作業(yè)節(jié)奏。（2）工作質(zhì)量下降，錯誤率增加。（3）使作業(yè)能力動態(tài)曲線發(fā)生變化。（4）對工作無興趣，情緒不佳，注意力不集中，作業(yè)很難堅持下去。11/25/202227人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!案例1.對象與方法2.結果與分析3.討論肥胖青少年腦力作業(yè)后注意能力變化特點11/25/202228人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!1.2方法1.2.2腦力負荷內(nèi)容和時間使用韋氏兒童智力量表中國修訂本(C-WLSC)(小于16歲)或韋氏成人智力量表中國修訂本(WAIS一CR)(17歲以上)中的數(shù)字廣度測驗、木塊圖測驗、算術測驗、填圖測驗以及瑞文標準推理測驗1.2.3注意能力測試使用數(shù)字劃消測驗和視覺追蹤測驗評價被試注意力的穩(wěn)定性，2項測試均在腦力負荷前、后各測定1次。1.2.4統(tǒng)計分析采用SPSS軟件包進行統(tǒng)計處理，計算體成分、閱讀速度、錯誤率、大腦工作能力、所用時間和正確數(shù)等各指標的均值、標準差等，各指標組間差異采用配對t檢驗分析。案例11/25/202229人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2.2腦力作業(yè)負荷前、后注意能力測試指標的組間比較(表2、表3)案例表2肥胖和對照組腦力作業(yè)負荷前后劃消試驗各指標比較組別個數(shù)腦力作業(yè)負荷前腦力作業(yè)負荷后閱讀速度（個/min）錯誤率（％）腦力工作能力指數(shù)閱讀速度（個/min）錯誤率（％）腦力工作能力指數(shù)肥胖組82428.75±75.333.13±2.27341.69±53.61402.19±81.893.60±2.63311.63±56.04對照組82429.69±79.842.93±2.65344.96±58.56435.00±77.502.58±2.42360.47±57.66t值0.0680.4650.1662.3282.2662.406p值>0.05>0.05>0.05<0.05<0.05<0.0511/25/202230人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!3.討論3.1肥胖青少年腦力作業(yè)后注意能力下降明顯一定的腦力負荷造成大腦皮層疲勞時，高級神經(jīng)功能活動會出現(xiàn)一定障礙，使手眼協(xié)調(diào)能力下降，表現(xiàn)為完成劑量作業(yè)的速度減慢，錯誤增加3.2可能機制對肥胖青少年腦血流的研究發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年腦血流速度以及腦血流量均顯著低于正常青少年，可能是肥胖青少年由于體脂過多，使大量血液分布于周圍組織尤其是內(nèi)臟組織中，使腦血供減少;同時肥胖青少年常伴有脂質(zhì)代謝紊亂，即三酞甘油和總膽固醇升高，這些脂質(zhì)沉積于全身血管內(nèi)皮，使全血粘度增加，腦血流速度隨之降低，從而導致腦血流進一步減少。案例11/25/202231人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!一、腦力負荷定義（MentalWorkload）腦力負荷；心理負荷；精神負荷；腦力負擔。

（1）最初定義形容人在單位時間人所承受的腦力活動工作量，形容人在工作中的心理壓力，或信息處理能力。

（2）北大西洋公約組織國家相關學者的定義：1）1976年，北大西洋公約組織國家的一些科學家在美國麻省理工學院謝爾頓教授的主持下召開了“監(jiān)視行為和控制”

的專題會議，提出了在新的系統(tǒng)中測量人的腦力負荷的重要性。

節(jié)腦力負荷定義及其影響因素11/25/202232人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素

（2）學者不同角度的定義

1)腦力負荷是人在工作時的信息處理速度，即決策速度和決策的困難程度。（工作要求）2)腦力負荷是人在工作時所占用的腦力資源的程度，即腦力負荷與人在工作時所剩余的能力是負相關的。

（資源占用）

3)腦力負荷是人在工作中感受到的工作壓力的大小，即腦力負荷與工作時感到的壓力是相關的。（感受壓力）4)腦力負荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人員在執(zhí)行腦力工作時實際有多忙。

（行為表現(xiàn)）11/25/202233人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!節(jié)腦力負荷定義及其影響因素二、腦力負荷的影響因素（1）工作內(nèi)容。工作內(nèi)容對腦力負荷有直接影響。在其他條件不變的情況下，工作內(nèi)容越多（需時間長），越復雜（完成困難），操作人員所承受的腦力負荷越高。

工作內(nèi)容：時間壓力、工作任務的困難程度、工作強度等。（2）人的能力。在腦力勞動中，個體之間的腦力勞動能力存在差異，干同樣的工作，能力越大的人腦力負荷越低，能力越小的人腦力負荷越高。（3）人的努力、認真程度。對腦力負荷影響表現(xiàn)為兩個方面，不確定。11/25/202234人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法腦力負荷評價研究文獻來源

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中國學術期刊全文數(shù)據(jù)庫–

中國優(yōu)秀碩博士論文全文數(shù)據(jù)庫–

ElsevierScience期刊–

SpringerLink全文數(shù)據(jù)庫–

WileyInterscience期刊數(shù)據(jù)庫–

ARL全文期刊與報紙數(shù)據(jù)庫–

美國計算機協(xié)會ACM數(shù)據(jù)庫檢索關鍵詞–“腦力負荷”，“MentalWorkload”；腦力勞動，“MentalWork”11/25/202235人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!

國內(nèi)外主要期刊和相關學者

–國內(nèi)刊物：《人類工效學》《系統(tǒng)工程學報》《工業(yè)工程與管理》《工業(yè)工程》《心理學報》《研究與發(fā)展管理》《中國航空航天醫(yī)學雜志》《航天醫(yī)學與醫(yī)學工程》《航空軍醫(yī)》《中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志》《中國心理衛(wèi)生雜志》《中國臨床心理學雜志》，以及各大學學報。

–國內(nèi)學者：廖建橋（華中科技大學管理學院）、董明清（第四軍醫(yī)大學航空心理學）、袁修干和柳忠起（北京航空航天大學）

、朱祖祥和張智君（杭州大學心理系）、劉寶善（空軍航空醫(yī)學研究所）、王東光（中國民航飛行學院航行系）、苗丹民

（第四軍醫(yī)大學空軍醫(yī)學系）、文治洪（第四軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學系）、韓東旭（航空醫(yī)學工程研究所）、肖元梅（四川大學華西公共衛(wèi)生學院）等

11/25/202236人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法-----主觀評價法；----主任務測量法；----輔助任務測量法；----生理測量法。（一）主觀評價法是最流行也是最簡單的腦力負荷評價方法。該方法要求系統(tǒng)操作者陳述特定操作過程中的腦力負荷體驗，或根據(jù)腦力負荷體驗對操作活動進行難度順序的排列。

11/25/202237人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法（三）主觀評價法分類

常見方法：古柏一哈柏(Cooper-Harper)評價法主觀負荷評價法（SWAT量表）NASA—TLX量表等。

11/25/202238人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!表10-1Cooper-Harper法的分級方法飛機的特性對駕駛員的要求評價等級優(yōu)良：人們所希望的腦力負荷不是在駕駛中應考慮的1很好，有可忽略的缺點腦力負荷不是在駕駛中應考慮的2不錯，只有輕度的不足為駕駛飛機需駕駛員作少量帑力3小但令人不愉快的不足需要駕駛員一定的努力4中度的、客觀的不足為了達到要求需要相當?shù)呐?非常明顯但可忍的不足為達到合格的駕駛需非常大努力6嚴重的缺陷要達到合格的駕駛，需要駕駛員最大的努力，飛機是否可控不是問題7嚴重的缺陷為控制飛機就需要相當大的努力8嚴重的缺陷為了控制飛機需要非常大的努力9嚴重的缺陷如不改進，飛機駕駛時可能失控1011/25/202239人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!（2）主觀負荷評價法（SubjectiveWorkloadAssessmentTechnique）——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等人對腦力負荷的影響因素進行了系統(tǒng)的調(diào)查，經(jīng)過必要的歸納和整理，認為腦力負荷可以看作是時間負荷、壓力負荷和努力程度等3個要素的結合。每個因素又被分為1、2、3三級，SWAT描述的變量及水平如表10-2所示。第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法11/25/202240人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

2）使用方法三個因素及每個因素的三個狀態(tài)，共形成3×3×3=27個腦力負荷水平。這27個腦力負荷水平被定義為在0～100之間。在三個因素都為1時，其腦力負荷對應的水平為0，當三個因素都為3時，腦力負荷水平為100。其他情況下的腦力負荷的確定方法為：用27張卡片分別代表27種情況，操作人員首先對這27張卡片根據(jù)自己的主觀觀點進行排序，然后研究人員根據(jù)數(shù)學中的合成分析方法把這27種情況分別與0～100之間的某一點對應起來，如(1，1，1)對應于0；(1，2，1)對應于15.2等。操作人員完成某一任務后給出這項任務的時間負荷、努力程度、壓力負荷的程度，根據(jù)這三個指標就可以確定腦力負荷的狀態(tài)，然后根據(jù)前面確定的對應表查出腦力負荷的對應值。11/25/202241人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

（3）NASA-TLX量表

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：認為腦力負荷是一個多維的概念。Hart等對飛行員進行調(diào)查，擬從中找出腦力負荷的影響因素。經(jīng)過大量調(diào)查研究之后，確定了六個影響腦力負荷的因素。分別為：

a.腦力需求b.體力需求c.時間要求d.努力程度e.操作成績f.挫折水平11/25/202242人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法努力程度：在完成這項任務時，你在腦力和體力方面做出了多大的努力？

業(yè)績水平：你認為你完成這項任務是多么成功？你對自己業(yè)績的滿意度如何？

受挫程度：在工作時，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？每個影響因素在腦力負荷形成中的權數(shù)不同，且隨著情境的變化而顯示出差異。11/25/202243人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法3）確定了各個因素的權數(shù)和評估值之后，進行加權平均就可以求出腦力負荷。

（四）主觀評價法的缺陷

（1）評價結果有偏差。

主觀評價是操作人員對某項工作的感覺。這種感覺不一定就是腦力負荷。在執(zhí)行許多任務時，大腦中進行的活動是感覺不到的，我們所感覺到的東西只是我們意識到的東西，而人的信息處理系統(tǒng)中的許多活動是我們意識不到的。

（2）評價結果容易混淆。

1）主觀評定一般反映腦力負荷和生理負荷共同作用的結果，這在測量總負荷時不會導致嚴重的問題，但在評價主觀負荷時卻由于結果混淆而易產(chǎn)生錯誤。11/25/202244人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法

二、主任務測量方法以作業(yè)人員在工作時的業(yè)績指標來判斷這項工作給操作人員帶來的腦力負荷。主任務測量法可以分為兩大類：（一）單指標測量法

單指標測量法就是用一個業(yè)績指標來推斷腦力負荷。在使用單指標測量法時，指標選擇的好壞對腦力負荷的測量成功與否有著決定性的作用。人們已進行過許多用單項業(yè)績指標來測量腦力負荷的研究，在這些研究中主要是用錯誤或時間延遲作為業(yè)績指標。

11/25/202245人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法（二）多指標測量法

1）多指標使用的目的通過多個指標的比較和結合減小測量的誤差，通過多個指標來找出腦力負荷產(chǎn)生的原因，可提高測量的精度。

多指標測量法的結果有成功的，也有失敗的。在有些場合，業(yè)績指標反映不出腦力負荷的變化，而用其他方法得到的指標可以反映腦力負荷的變化。但在另外一些場合，至少某一個業(yè)績指標又能反映腦力負荷的變化。

速度和精確度用來反映腦力負荷的重要指標

11/25/202246人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法三、輔助任務測量法

(一)輔助任務測量法的原理應用輔助任務測量法時，操作人員被要求同時做兩件工作。操作人員把主要精力放在主任務上。當他有多余的能力時，盡量做輔助任務主任務的腦力負荷是通過輔助任務的表現(xiàn)來進行的。主任務腦力負荷越大，剩余資源越少，操作者從事輔助任務的能力就越弱。

（二）用輔助任務法測量腦力負荷步驟步為測量單獨做輔助任務時的業(yè)績指標；第二步則在做主任務的同時，在不影響主任務的情況下盡量做輔助任務。

11/25/202247人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!第二節(jié)腦力負荷的測量(評價)方法四、生理測量法（一）心率變異正常情況下，人的心率是不規(guī)則的。研究發(fā)現(xiàn)，當人承受腦力負荷時（采用每分鐘40個信號和70個信號兩種情況），兩種情況的心率平均值沒有很大的提高，但心率變異明顯下降，而且隨著負荷強度（所處理的信號數(shù)）增加，心率變異越來越小，曲線趨于平直。

（二）大腦誘發(fā)電位大腦誘發(fā)電位的變化對腦力活動的某些成分(知覺/認知負荷)較為敏感。其中，P300（是指刺激呈現(xiàn)后約300ms時出現(xiàn)的一個正向電位波動）尤為敏感。

11/25/202248人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!第三節(jié)腦力負荷預測方法對腦力負荷的預測方法主要采取分析方法，目前的方法有時間壓力模型、波音公司的方法、時間占有率模型以及Aldrich的腦力負荷預測方法。本課程主要介紹3種方法。一、Siegel和Wolf的時間壓力模型Siegel和Wolf開發(fā)了一個以人為中心的人—機計算機模擬系統(tǒng)。在這個模擬系統(tǒng)中，人的負荷情況是影響人一機系統(tǒng)效益的最主要的因素。該方法將影響腦力負荷的各種因素的作用以“壓力”這個變量來表示。壓力可受到下面幾個因素的影響：11/25/202249人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法一、Siegel和Wolf的時間壓力模型在開發(fā)這個計算機模型時，首先用工作分析的方法完成以下工作:(1)把工作任務分解成次級任務(2)給出各個次級任務之間的相互順序及影響關系，各個次級任務的重要性，執(zhí)行各項任務所需要的時間(隨機分布的時間)，完成每項次任務成功的概率，若次完不成這個次級任務后可采取的措施(重做或忽略)等。(3)將上述分析結果輸入計算機。把各個次級任務根據(jù)工作順序和概率連接起來，給出不同的隨機數(shù)值，就可以模擬人的行為，計算機可自動把一些有用的信息記錄下來。11/25/202250人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法二、波音公司的方法從波音737開始，飛機上開始用電子計算機顯示和控制系統(tǒng)，評價飛行系統(tǒng)給人帶來的腦力負荷就成為一個非常現(xiàn)實的問題。波音公司最后主要采用工作任務的時間分析來評價腦力負荷，這種方法與傳統(tǒng)的時間和動作研究有些相似。波音公司的研究人員Hickey首先提出了用時間研究的方法分析人的業(yè)績的可能性問題。接著，Stern等人把這種方法擴展到用操作人員的能力和剩余的能力來估算人的負荷比例。他們在做腦力負荷的估計時，也考慮到同時執(zhí)行兩項以上的任務和體力方面的影響。他們隨意地把80%作為腦力負荷的上限，這樣使操作人員能有一點剩余的能力(時間)，這點能力也可以用來檢查自己的錯誤等等。這種方法產(chǎn)生的結果比較令人滿意。11/25/202251人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!第三節(jié)

腦力負荷預測方法

圖中的實線代表平均負荷，虛線代表腦力負荷的標準(臨界值)。從圖中可看出，操作人員在這段時間內(nèi)的腦力負荷在20%～100%之間變動，這段時間內(nèi)的平均負荷為60%，有13次腦力負荷超過了圖中虛線，但每次超過的時間都非常短。

圖10-3某操作人員腦力負荷隨時間分布情況11/25/202252人因工程學-第10章-腦力工作負荷..共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!第四節(jié)應激一、應激及其產(chǎn)生原因1.應激的含義當操作者面臨超出適應能力范圍的工作負荷時，就會產(chǎn)生所謂“應激”的現(xiàn)象。較為普遍的觀點認為，應激是一種復雜的心理狀態(tài)。每當系統(tǒng)偏離最佳狀況而操作者又無法或不能輕易地校正這種偏離時，操作者呈現(xiàn)的狀態(tài)即為應激。2．應激現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

（1）系統(tǒng)偏離最佳狀況。（2）環(huán)境要求與操作者能力不匹配。（3）動機因素的作用。11/25/202253人因