第10章腦力工作負荷

第十章腦力工作負荷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。第一節(jié)腦力負荷定義及影響因素第二節(jié)腦力負荷的測量方法第三節(jié)腦力負荷預測方法第四節(jié)應激

第五節(jié)腦力疲勞及其消除

第一節(jié)腦力負荷定義及影響因素一、腦力負荷定義mentalworkload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。(1)腦力負荷是人在工作時的信息處理速度。(2)腦力負荷是人在工作時所占用的腦力資源的程度。(3)腦力負荷是人在工作中感受到的工作壓力的大小。(4)腦力負荷是人在工作中的繁忙程度。

第一節(jié)腦力負荷定義及影響因素本書中，將腦力負荷定義為反映工作時人的信息處理系統(tǒng)被使用程度的指標。腦力負荷與人的閑置未用的信息處理能力之和就是人的信息處理能力。人的閑置未用的信息處理系統(tǒng)與人的信息處理能力、工作任務對人的要求、人工作時的努力程度等有關，因而腦力負荷也與這些因素有關。二、腦力負荷的影響因素（1）工作內容。工作內容對腦力負荷有直接影響。在其他條件不變的情況下，工作內容越多，越復雜，操作人員所承受的腦力負荷就越高。（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）人的業(yè)績（績效）。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。許多研究發(fā)現(xiàn)，工作績效與腦力負荷強度存在明顯的依賴關系。

低腦力負荷高

第二節(jié)腦力負荷的測量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）主觀評價法及其特點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。它具有以下特點：（1）直接評價。（2）事后進行，不會對主操作產生干擾。（3）使用統(tǒng)一的評定維度，可相互比較。

（4）使用簡單、省時。

第二節(jié)腦力負荷的測量方法（二）主觀評價法分類

腦力負荷主觀評定技術有多種類型。最常見的有古柏－哈柏(Cooper-Harper)評價法、主觀負荷評價法（SWAT量表）、NASA—TLX量表等。

（三）主觀評價法的缺陷

（1）評價結果有偏差。

（2）評價結果容易混淆。

（3）方法應用存在局限性。（短時記憶消退）（4）方法敏感性存在特異性?！暗筓形”

古柏－哈柏(Cooper-Harper)評價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用考慮1很好，有可忽略缺點腦力負荷不用考慮2不錯，輕度不足需要少量努力3小的，但令人不愉快不足需要一定努力4中度，客觀不足相當努力5明顯但可忍受不足非常大努力6嚴重缺陷最大努力，可控7嚴重缺陷相當大努力8嚴重缺陷非常大努力9嚴重缺陷可能失控10主觀負荷評價法（SWAT量表）維度水平描述時間負荷努力程度壓力負荷1經常有空余，很少沖突干擾很少努力，不需注意力很少慌亂、危險和挫折或焦慮，容易適應2偶爾有空余，經常沖突干擾一定努力或注意力慌亂、挫折和焦慮，中等壓力3從未有空余，沖突不斷十分努力和聚精會神，工作內容十分復雜慌亂、挫折和焦慮，相當高壓力，需要極高自我控制和堅定性NASA—TLX量表腦力負荷影響因素各個因素定義腦力需求需要多少腦力或知覺活動（思考、決策、計算、記憶、尋找）；簡單還是復雜，容易還是要求很高，明確還是容易忘記體力需求需要多少體力活動（拉、推、轉身、控制）；容易還是要求很高，快還是慢、悠閑還是費力時間需求多大時間壓力；快還是慢，悠閑還是緊張操作業(yè)績多么成功；滿意程度努力程度（腦力和體力上）付出多大努力困惑程度工作時，沒有保障還是有保障，很泄氣還是勁頭很足，惱火還是滿意，有壓力還是放松二、主任務測量方法人員在工作時的業(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，一類是單指標測量法，一類是多指標測量法。

（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。（二）多指標測量法

用多個業(yè)績指標來測量腦力負荷是希望通過多個指標的比較和結合減小測量的誤差，另外可以通過多個指標來找出腦力負荷產生的原因，這樣也可提高測量的精度(速度、精確度、反應時間、正確反應率、無反應率）

主任務測量法存在兩個問題。其一，各種操作性質各不相同，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。其二，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。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。

用輔助任務法測量腦力負荷一般分兩步。第一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。(二)輔助任務的種類輔助任務必須滿足這樣幾個條件。第一，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。由于不同的任務使用不同的資源，因而使得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。

第二節(jié)腦力負荷的測量方法四、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。四、生理測量法（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。

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。這里主要介紹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：

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，操作人員也會產生壓力；(4)操作人員不得不等著機器做出反應。

一、Siegel和Wolf的時間壓力模型在開發(fā)這個計算機模型時，他們首先用工作分析的方法把工作任務分解成次級任務，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，若第一次完不成這個次級任務后可采取的措施(重做或忽略)等。通過工作分析，把這些情況都搞清楚，然后輸入到計算機中。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，計算機并可以自動地把一些有用的信息記錄下來。

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。

二、波音公司的方法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。這種方法產生的結果比較令人滿意。

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。

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。人的工作系統(tǒng)分為感覺、認知、反應三個子系統(tǒng)，感覺系統(tǒng)又可分為視覺、聽覺、觸覺等。共5種可以同時工作的子系統(tǒng)。把子系統(tǒng)腦力勞動負荷定為0～7操作人員在工作時的腦負荷就是5個子系統(tǒng)負荷之和Aldrich模型視覺負荷表負荷值描述1.0看到物體3.7區(qū)別看到的物體4.0檢查5.0尋找5.4追蹤視覺目標5.9閱讀7.0不停的觀察

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)。第四節(jié)應激

一、應激及其產生原因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。

責任心、喚醒水平二、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。變量

（2）環(huán)境因素。重要（3）組織、社會因素。人際關系（4）生理節(jié)奏與其他因素。剝奪睡眠

三、應激效應生理和身體的變化心率、心律不齊、氧耗、氧債、皮膚電反應、腦電圖、心電圖、肌肉緊張、血糖、出汗率、呼吸頻率心理和態(tài)度的變化無聊、不滿意、攻擊行為、冷漠、緊張、紊亂、疲勞工作績效的變化工作數(shù)量和質量下降、反應時增長、行動遲緩、缺乏注意、缺勤和離職率增加行為策略和方式的變化擺脫；毫無意義刺激，敲擊手指和腳，唱個不停，坐立不安

四、應激的控制我們可以采取某些行動來控制或減少應激源的強度水平，使它落入到可接受的范圍內。例如，通過改進工作和環(huán)境的設計，或者通過改進組織和人際關系，至少能夠緩和某些應激源產生的效應。

人們可以通過物理或社會環(huán)境等因素的改變來減輕它的不利效應，但不能完全消除它。完全消除應激源也是沒有必要的。研究應激的主要目的是努力將應激效應限制在一個合理的范圍內，從而有利于操作者進入到一個最佳或接近最佳的工作狀態(tài)。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，但由于神經系統(tǒng)緊張程度過高或長時間從事單調、厭煩的工作而引起的第二信號系統(tǒng)活動能力減退，大腦神經活動處于抑制狀態(tài)的現(xiàn)象。

談虎色變腦力疲勞的產生與下列因素有密切關系。（1）高腦力負荷。（2）單調作業(yè)。（3）操作者對工作的態(tài)度、期望、動機及情緒狀態(tài)。終末激發(fā)、勝負雙方

二、腦力疲勞的產生與積累

第五節(jié)腦力疲勞及其消除對腦力疲勞來說，疲勞體驗與操作績效并不一定具有對應關系。如，一個工人可能在工作過程中感到極度的疲勞，主訴“筋疲力盡”，但其操作績效卻沒有明顯的下降。

腦力疲勞與生理疲勞不同，它易受情緒因素的影響。消極的情緒使操作者體驗到更多的疲勞效應，積極的情緒往往降低操作者積累的疲勞。二、腦力疲勞的產生與積累

1.單調作業(yè)作業(yè)過程中出現(xiàn)許多短暫而又高度重復的作業(yè)，稱為單調作業(yè)。單調作業(yè)一般具有以下特點：①作業(yè)簡單、變化少、刺激少，引不起興趣。

②受制約多，缺乏自主性，容易喪失工作熱情。③對作業(yè)者技能、學識等要求不高，易造成作業(yè)者消極情緒。④只完成工作的一小部分，