人因工程学-第10章-脑力工作负荷..7724.pptx

第十章第十章 脑力工作负荷脑力工作负荷3/8/20231第一页，共六十一页。主要内容主要内容 脑力负荷的定义及影响因素脑力负荷的定义及影响因素 脑力负荷评价方法脑力负荷评价方法 脑力负荷预测方法脑力负荷预测方法 应激应激 脑力疲劳及其消除脑力疲劳及其消除 案例：肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点案例：肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点3/8/20232 2第二页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素n脑力负荷研究背景脑力负荷研究背景n现代人机系统现代人机系统 体力劳动体力劳动 脑力劳动：脑力劳动：操作型作业操作型作业 知识型作业知识型作业 劳动力结构：脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大劳动力结构：脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大 研究人在系统中的表现及脑力负荷对人机系统效率的影响具有重要意义。研究人在系统中的表现及脑力负荷对人机系统效率的影响具有重要意义。美国空军要求飞机的设计要符合脑力负荷标准。脑力负荷成为系统设计必须美国空军要求飞机的设计要符合脑力负荷标准。脑力负荷成为系统设计必须考虑的一个重要课题。考虑的一个重要课题。问问 题题 什么是脑力负荷？什么是脑力负荷？如何测量脑力负荷？如何测量脑力负荷？3/8/20233 3第三页，共六十一页。n一、脑力负荷定义一、脑力负荷定义Mental WorkloadMental Workloadn 脑力负荷；心理负荷；精神负荷；脑力负担。脑力负荷；心理负荷；精神负荷；脑力负担。n 1 1最初定义最初定义n 形容人在单位时间人所承受的脑力活开工作量，形容人形容人在单位时间人所承受的脑力活开工作量，形容人在工作中的心理压力，或信息处理能力。在工作中的心理压力，或信息处理能力。n 2 2北大西洋公约组织国家相关学者的定义：北大西洋公约组织国家相关学者的定义：n 1 119761976年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿教授的主持下召开了理工学院谢尔顿教授的主持下召开了“监视行为和控制监视行为和控制 的专题会的专题会议，提出了在新的系统中测量人的脑力负荷的重要性。议，提出了在新的系统中测量人的脑力负荷的重要性。n 第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素3/8/20234 4第四页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素 2 219771977年，北约组织的一些著名学者又召开了年，北约组织的一些著名学者又召开了“脑力负荷的理论和测脑力负荷的理论和测量专题会议，系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。量专题会议，系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。与会者从不同的角度定义脑力负荷，没有得出统一的可被大家接受的定义。与会者从不同的角度定义脑力负荷，没有得出统一的可被大家接受的定义。最后结论为：最后结论为：脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，操作者的能力和努脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，操作者的能力和努力程度，行为表现和其他许多因素。力程度，行为表现和其他许多因素。3/8/20235 5第五页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素 2学者不同角度的定义学者不同角度的定义 1)脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的困困 难程度。工作要求难程度。工作要求 2)脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷 与人在工作时所剩余的能力是负相关的。与人在工作时所剩余的能力是负相关的。资源占用资源占用 3)脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑力负荷脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑力负荷 与工作时感到的压力是相关的。感受压力与工作时感到的压力是相关的。感受压力 4)脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力工脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力工 作时实际有多忙。作时实际有多忙。行为表现行为表现3/8/20236 6第六页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素 3脑力负荷定义归纳教材中的定义脑力负荷定义归纳教材中的定义 脑力负荷：反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷：反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷脑力负荷+人的闲置未用的信息处理能力人的闲置未用的信息处理能力=人的信息处理能力人的信息处理能力 人的闲置未用的信息处理系统与以下因素有关：人的闲置未用的信息处理系统与以下因素有关：人的信息处理能力人的信息处理能力 人的能力水平人的能力水平 工作任务对人的要求工作要求工作任务对人的要求工作要求 人工作时的努力程度努力程度人工作时的努力程度努力程度 因而脑力负荷也与这些因素有关。因而脑力负荷也与这些因素有关。3/8/20237 7第七页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素n二、脑力负荷的影响因素二、脑力负荷的影响因素n 1工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况下，工作内容越多需时间长，越复杂完成困难，不变的情况下，工作内容越多需时间长，越复杂完成困难，操作人员所承受的脑力负荷越高。操作人员所承受的脑力负荷越高。n 工作内容工作内容：时间压力、工作任务的困难程度、工作强度等。：时间压力、工作任务的困难程度、工作强度等。n 2人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存在差异，干同样的工作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小在差异，干同样的工作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小的人脑力负荷的人脑力负荷n 越高。越高。n 3人的努力、认真程度。对脑力负荷影响表现为两个方面，人的努力、认真程度。对脑力负荷影响表现为两个方面，不确定。不确定。3/8/20238 8第八页，共六十一页。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素n人的业绩与脑力负荷的关系。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意人的业绩与脑力负荷的关系。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及平安和健康均有很大的影响。以下图为工作绩效与感以及平安和健康均有很大的影响。以下图为工作绩效与 脑力负荷强度的关系模脑力负荷强度的关系模型。型。TR客观要求，客观要求，TA操作者实际到达操作者实际到达 低低 脑力负荷脑力负荷 高高nTR操作在客观要操作在客观要求的时间求的时间nTA-操作者实际提供的操作者实际提供的时间时间n反映操作要求强度反映操作要求强度3/8/20239 9第九页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n脑力负荷评价研究脑力负荷评价研究文献来源文献来源n 中国学术期刊全文数据库中国学术期刊全文数据库n 中国优秀硕博士论文全文数据库中国优秀硕博士论文全文数据库n Elsevier Science期刊期刊n Springer Link全文数据库全文数据库n Wiley Interscience期刊数据库期刊数据库n ARL全文期刊与报纸数据库全文期刊与报纸数据库n 美国计算机协会美国计算机协会ACM数据库数据库n检索关键词检索关键词 “脑力负荷，脑力负荷，“Mental Workload；脑力劳动，；脑力劳动，“Mental Work3/8/20231010第十页，共六十一页。近近2020年脑力负荷评价研究文献数量年脑力负荷评价研究文献数量脑力负荷研究文献趋势图脑力负荷研究文献趋势图3/8/20231111第十一页，共六十一页。国内外国内外主要期刊和相关学者主要期刊和相关学者n 国内刊物：国内刊物：?人类工效学人类工效学?系统工程学报系统工程学报?工业工程与管理工业工程与管理?工业工程工业工程?心理学报心理学报?研究与开展管理研究与开展管理?中国航空航天医学杂志中国航空航天医学杂志?航天医学与医学工程航天医学与医学工程?航空军医航空军医?中华中华劳动卫生职业病杂志劳动卫生职业病杂志?中国心理卫生杂志中国心理卫生杂志?中国临床心理学杂志中国临床心理学杂志?，以及各大学学报。，以及各大学学报。n 国内学者：廖建桥华中科技大学管理学院、董明清国内学者：廖建桥华中科技大学管理学院、董明清 第四军医大学航空心理学第四军医大学航空心理学、袁修干和柳忠起北京航空航天大学、袁修干和柳忠起北京航空航天大学 、朱祖祥和张智君杭州大学心理系、刘宝、朱祖祥和张智君杭州大学心理系、刘宝善空军航空医学研究所、王东光中国民航飞行学院航行系、苗丹民善空军航空医学研究所、王东光中国民航飞行学院航行系、苗丹民 第四军医大第四军医大学空军医学系、文治洪第四军医大学航空航天医学系、韩东旭航空医学工程研究所学空军医学系、文治洪第四军医大学航空航天医学系、韩东旭航空医学工程研究所、肖元梅四川大学华西公共卫生学院等、肖元梅四川大学华西公共卫生学院等 3/8/20231212第十二页，共六十一页。脑力负荷评价研究相关期刊脑力负荷评价研究相关期刊 国外刊物：国外刊物：?Applied Ergonomics?Applied Ergonomics?、?International?International Journal of Industrial Ergonomics?Journal of Industrial Ergonomics?、?Theoretical?Theoretical Issues in Ergonomics Science?Issues in Ergonomics Science?、?Human Factors?Human Factors?、?International Journal of Human-Computer Studies?International Journal of Human-Computer Studies?、?Aviation,Space and Environmental Medicine?Aviation,Space and Environmental Medicine?、?International Journal of Psychophysiology?International Journal of Psychophysiology?、?International Journal of Neuroscience?International Journal of Neuroscience?、?IEEE?IEEE transactions on systems,man and cybernetics?transactions on systems,man and cybernetics?等等 国外学者：国外学者：Moray NMoray N，T.B.SheridanT.B.Sheridan，Reid GBReid GB，Juergen Juergen SauerSauer，ODonnell RDODonnell RD，Young MS and Stanton NAYoung MS and Stanton NA，Guillermo M(Guillermo M(墨西哥大学墨西哥大学)，Hwa S.Jung Hwa S.Jung，B.S.MoonB.S.Moon，Shinji MiyakeShinji Miyake，Kilseop Ryu Kilseop Ryu 等等3/8/20231313第十三页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法-主观评价法；主观评价法；-主任务测量法；主任务测量法；-辅助任务测量法；辅助任务测量法；-生理测量法。生理测量法。一主观评价法一主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作统操作 者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。3/8/20231414第十四页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法二主观评价法及其特点二主观评价法及其特点 1主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。2主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰。3主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负 荷评价结荷评价结 果可相互比较。果可相互比较。4使用简单、省时。使用简单、省时。数据收集与分析容易。数据收集与分析容易。3/8/20231515第十五页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法三主观评价法分类三主观评价法分类 常见方法：常见方法：古柏一哈柏古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法评价法主观负荷评价法主观负荷评价法SWAT量表量表NASATLX量表等。量表等。3/8/20231616第十六页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n古柏一哈柏古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法，评价法，1969年提出年提出n 1古古柏柏一一哈哈柏柏提提出出主主要要目目的的：用用于于评评价价飞飞机机驾驾驶驶难难易易程程度度的的一一种种方方法法，用于飞机操纵特性的评定。用于飞机操纵特性的评定。n 2建立依据：基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。建立依据：基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。n 3具具体体方方法法：把把飞飞机机驾驾驶驶的的难难易易程程度度分分为为10个个等等级级，飞飞机机驾驾驶驶员员在在驾驾驶驶飞飞机机之之后后，根据自己的感觉，对照各种困难程度的定义，给出自己对这种飞机的评价。根据自己的感觉，对照各种困难程度的定义，给出自己对这种飞机的评价。n 表表10-1为为Cooper-Harper方法的分级方法。方法的分级方法。3/8/20231717第十七页，共六十一页。表表10-1 Cooper-Harper10-1 Cooper-Harper法的分级方法法的分级方法飞机的特性飞机的特性对驾驶员的要求对驾驶员的要求评价等级评价等级优良：人们所希望的优良：人们所希望的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的1很好，有可忽略的缺点很好，有可忽略的缺点脑力负荷不是在驾驶中应考虑的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的2不错，只有轻度的不足不错，只有轻度的不足为驾驶飞机需驾驶员作少量帑力为驾驶飞机需驾驶员作少量帑力3小但令人不愉快的不足小但令人不愉快的不足需要驾驶员一定的努力需要驾驶员一定的努力4 4中度的、客观的不足中度的、客观的不足为了达到要求需要相当的努力为了达到要求需要相当的努力5 5非常明显但可忍的不足非常明显但可忍的不足为达到合格的驾驶需非常大努力为达到合格的驾驶需非常大努力6严重的缺陷严重的缺陷要达到合格的驾驶，需要驾驶员最大要达到合格的驾驶，需要驾驶员最大的努力，的努力，飞机是否可控不是问题飞机是否可控不是问题7严重的缺陷严重的缺陷为控制飞机就需要为控制飞机就需要相当大的努力相当大的努力8严重的缺陷严重的缺陷为了控制飞机为了控制飞机需要非常大的努力需要非常大的努力9 9严重的缺陷严重的缺陷如不改进，飞机驾驶时可能失控如不改进，飞机驾驶时可能失控103/8/20231818第十八页，共六十一页。在在6060年代后期，美国空军用年代后期，美国空军用CooperHarperCooperHarper方法评价新式飞机操作的方法评价新式飞机操作的难易程度取得了很大的成功。难易程度取得了很大的成功。由于飞机操作的难易程度与脑力负荷是极为相关的，后来，人们对由于飞机操作的难易程度与脑力负荷是极为相关的，后来，人们对CooperCooperHarperHarper方法进行了改进，把评价表中的飞机驾驶困难程度改为工作的困难程度，方法进行了改进，把评价表中的飞机驾驶困难程度改为工作的困难程度，使之适合评价一般任务的脑力负荷。使之适合评价一般任务的脑力负荷。(1)(1)单一变量评价方法单一变量评价方法第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法3/8/20231919第十九页，共六十一页。2 2主主观观负负荷荷评评价价法法 Subjective Subjective Workload Workload Assessment Assessment TechniqueTechnique SWAT SWAT法法 SWAT SWAT法是美国空军开发的，由法是美国空军开发的，由ReidReid等人建立。等人建立。1 1主要考虑因素主要考虑因素 ReidReid等等人人对对脑脑力力负负荷荷的的影影响响因因素素进进行行了了系系统统的的调调查查，经经过过必必要要的的归归纳纳和和整整理理，认认为为脑脑力力负负荷荷可可以以看看作作是是时时间间负负荷荷、压压力力负负荷荷和和努努力力程程度度等等3 3个个要要素素的的结结合合。每每个个因因素素又又被被分分为为1 1、2 2、3 3三三级级，SWATSWAT描描述述的的变变量及水平如表量及水平如表10-210-2所示。所示。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法3/8/20232020第二十页，共六十一页。表表10-2 SWAT10-2 SWAT描述的变量及水平描述的变量及水平维度水平维度水平描述描述时间负荷时间负荷努力程度努力程度 压力负荷压力负荷1 1经经常常有有空空余余时时间间，各各项项活活动动之之间间很很少少有冲突或相互干扰有冲突或相互干扰很很少少意意识识到到心心理理努努力力，活活动动几几乎乎是是自自动动的的，很少或不需注意力很少或不需注意力很很少少出出现现慌慌乱乱、危危险险、挫挫折折或或焦焦虑虑，工工作作易易容易适应。容易适应。2偶偶尔尔有有空空余余时时间间，各各项项活活动动之之间间经经常常出出现现冲冲突突或或相相互互干干扰扰 需需要要一一定定的的努努力力或或集集中中注注意意力力。由由于于不不确确定定性性，不不可可预预见见性性或或对对工工作作任任务务不不熟熟悉悉，工作中有些复杂工作中有些复杂由由于于慌慌乱乱、挫挫折折和和焦焦虑虑而而产产生生中中等等程程度度的的压压力力，增增加加了了负负荷荷。为为了了保保持持适适当当的的业业绩绩，需要相当的努力需要相当的努力3几几乎乎从从未未有有空空余余时时间间，各各项项活活动动之之间间冲突不断冲突不断 需需要要十十分分努努力力和和聚聚精精会会神神。工工作作内内容容十十分分复复杂杂，要要求求集集中中注注意意力力由由于于慌慌乱乱、挫挫折折和和焦焦虑虑而而产产生生相相当当高高的的压压力力，需需要要极极高高的的自自我我控制能力和坚定性控制能力和坚定性3/8/20232121第二十一页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n2 2使用方法使用方法n三三个个因因素素及及每每个个因因素素的的三三个个状状态态，共共形形成成333=27333=27个个脑脑力力负负荷荷水水平平。这这2727个脑力负荷水平被定义为在个脑力负荷水平被定义为在0 0100100之间。之间。n在在三三个个因因素素都都为为1 1时时，其其脑脑力力负负荷荷对对应应的的水水平平为为0 0，当当三三个个因因素素都都为为3 3时，脑力负荷水平为时，脑力负荷水平为100100。n其其他他情情况况下下的的脑脑力力负负荷荷确确实实定定方方法法为为：用用2727张张卡卡片片分分别别代代表表2727种种情情况况，操操作作人人员员首首先先对对这这2727张张卡卡片片根根据据自自己己的的主主观观观观点点进进行行排排序序，然然后后研研究究人人员员根根据据数数学学中中的的合合成成分分析析方方法法把把这这2727种种情情况况分分别别与与0 0100100之之间间的的某某一一点点对对应应起起来来，如如(1(1，1 1，1)1)对对应应于于 0 0；(1(1，2 2，1)1)对应于对应于15.215.2等。等。n操操作作人人员员完完成成某某一一任任务务后后给给出出这这项项任任务务的的时时间间负负荷荷、努努力力程程度度、压压力力负负荷荷的的程程度度，根根据据这这三三个个指指标标就就可可以以确确定定脑脑力力负负荷荷的的状状态态，然后根据前面确定的对应表查出脑力负荷的对应值。然后根据前面确定的对应表查出脑力负荷的对应值。3/8/20232222第二十二页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n3 3SWATSWAT的优缺点的优缺点n优点优点n 运运用用了了数数学学分分析析方方法法对对操操作作人人员员给给出出的的2727种种情情况况的的排排序序数数据据进进行行了了数数学学处处理理，这这样样使使得得到到的的数数据据比比简简单单的的把把2727个个点点平平均地确定在均地确定在0 0100100之间更可靠些。之间更可靠些。n缺点缺点n 对对2727种种情情况况进进行行排排序序，不不仅仅需需要要相相当当的的时时间间，而而且且排排序序的的准准确确性性也也很难保证。因此应用起来较难。很难保证。因此应用起来较难。3/8/20232323第二十三页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n3 3NASA-TLXNASA-TLX量表量表n 美国航空和宇宙航行局下属美国航空和宇宙航行局下属 AMES AMES研究中心的研究中心的HartHart等人建立起等人建立起来的。来的。n 1 1主要观点：认为脑力负荷是一个多维的概念。主要观点：认为脑力负荷是一个多维的概念。n Hart Hart等对飞行员进行调查，拟从中找出脑力负荷的影响等对飞行员进行调查，拟从中找出脑力负荷的影响因素。经过大量调查研究之后，确定了六个影响脑力负荷的因因素。经过大量调查研究之后，确定了六个影响脑力负荷的因素。分别为：素。分别为：n a.a.脑力需求脑力需求n b.b.体力需求体力需求n c.c.时间要求时间要求n d.d.努力程度努力程度n e.e.操作成绩操作成绩n f.f.挫折水平挫折水平3/8/20232424第二十四页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法nNASA-TLXNASA-TLX量表：量表：n脑力需求：这项工作是简单还是复杂，容易还是要求很高？完成脑力需求：这项工作是简单还是复杂，容易还是要求很高？完成工作需要多少脑力或知觉方面的活动如：思考、决策、计算、工作需要多少脑力或知觉方面的活动如：思考、决策、计算、记忆、寻找等？记忆、寻找等？n体力需求：需要多少体力类型的活动推、拉、转身、控制活体力需求：需要多少体力类型的活动推、拉、转身、控制活动等？这项工作是容易还是要求很高，是快还是慢？悠闲还动等？这项工作是容易还是要求很高，是快还是慢？悠闲还是费力？是费力？n时间需求：工作速度使你感到多大的时间压力？工作任务中的时间需求：工作速度使你感到多大的时间压力？工作任务中的速度是快还是慢，悠闲还是紧张？速度是快还是慢，悠闲还是紧张？3/8/20232525第二十五页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法努力程度努力程度：在完成这项任务时，你在脑力和体力方面做出了多大的努力？在完成这项任务时，你在脑力和体力方面做出了多大的努力？业绩水平业绩水平：你认为你完成这项任务是多么成功？你对自己业绩的满意度如何？你认为你完成这项任务是多么成功？你对自己业绩的满意度如何？受挫程度受挫程度：在工作时，你感到是没有保障还是有保障，很泄气还是劲头十足，恼火在工作时，你感到是没有保障还是有保障，很泄气还是劲头十足，恼火还是满意，有压力还是放松？还是满意，有压力还是放松？每个影响因素在脑力负荷形成中的权数不同，且随着情境的变化而显示出差异。每个影响因素在脑力负荷形成中的权数不同，且随着情境的变化而显示出差异。3/8/20232626第二十六页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法NASATLXNASATLX法的使用过程分三步：法的使用过程分三步：1 1确定因素权重确定因素权重 采用两两比较法，对每个因素在脑力负荷形成中的相对重要性进采用两两比较法，对每个因素在脑力负荷形成中的相对重要性进行评定。六个因素的权数之和等于行评定。六个因素的权数之和等于l l。在对权数进行评估时，自相。在对权数进行评估时，自相矛盾的评估矛盾的评估(即即A A比比B B重要，重要，B B比比C C重要，重要，C C比比A A重要重要)是允许的，这种是允许的，这种情况出现时，说明被评估的因素的重要性非常接近。情况出现时，说明被评估的因素的重要性非常接近。2 2针对实际操作情境，对六个因素的状况分别进行评定针对实际操作情境，对六个因素的状况分别进行评定 NASATLX NASATLX主观评价方法要求操作人员在完成了某一项任务主观评价方法要求操作人员在完成了某一项任务之后，根据脑力负荷的六个因素在之后，根据脑力负荷的六个因素在O O100100之间给出自已的评价。之间给出自已的评价。除业绩这一因素之外，其他五个因素都是感觉越高，给分值也除业绩这一因素之外，其他五个因素都是感觉越高，给分值也越高，而对业绩，感觉到自己的业绩越好，那么所给的分值越越高，而对业绩，感觉到自己的业绩越好，那么所给的分值越低。低。3/8/20232727第二十七页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n3 3确定了各个因素的权数和评估值之后，进行加权平均就可以求出脑力负荷。确定了各个因素的权数和评估值之后，进行加权平均就可以求出脑力负荷。n 四主观评价法的缺陷四主观评价法的缺陷 n 1 1评价结果有偏差。评价结果有偏差。n 主主观观评评价价是是操操作作人人员员对对某某项项工工作作的的感感觉觉。这这种种感感觉觉不不一一定定就就是是脑脑力力负负荷荷。在在执执行行许许多多任任务务时时，大大脑脑中中进进行行的的活活动动是是感感觉觉不不到到的的，我我们们所所感感觉觉到到的的东东西西只只是是我我们们意意识识到到的的东东西西，而而人人的的信信息息处处理理系系统统中中的的许许多多活活动动是是我我们们意意识不到的。识不到的。n 2 2评价结果容易混淆。评价结果容易混淆。n 1 1主观评定一般反映脑力负荷和生理负荷共同作用的结果，这主观评定一般反映脑力负荷和生理负荷共同作用的结果，这n 在测量总负荷时不会导致严重的问题，但在评价主观负荷时在测量总负荷时不会导致严重的问题，但在评价主观负荷时n 却由于结果混淆而易产生错误。却由于结果混淆而易产生错误。3/8/20232828第二十八页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法 2评价定者一般较难将外部需要与实际努力分开，往往以“应该而不 是以“实际经历的工作要求作为评定根底，因此可能出现高估或 低估工作负荷的倾向；3主观评价技术的理论假设是，能量消耗的增加伴随主观努力体验的 增加，但实际上两者可能出现脱节，而操作者又往往不能将实际能 量消耗与主观努力体验区分开来，因而容易出现评价偏差。3方法应用存在局限性。1主观评价方法的应用受短时记忆消退的严重局限。如果要求操作者 同时作几项评定，且操作与评价间存在较长的时滞，那么很可能出现 评定偏差。需操作后立即测试才好 2主观评价法一般不适用于主操作有记忆要求的场合。3/8/20232929第二十九页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法 二、主任务测量方法二、主任务测量方法以作业人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带以作业人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑力负荷。主任务测量法可以分为两大类：来的脑力负荷。主任务测量法可以分为两大类：一单指标测量法一单指标测量法 单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有单指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决定性的作用。着决定性的作用。人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在这些研人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在这些研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。3/8/20233030第三十页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法例：例：1 1DormanDorman和和GoldsteinGoldstein研究在监视类任务中信息显示速度的影响研究在监视类任务中信息显示速度的影响 结论：显示速度增加之后，人的正确反响率明显地降低了。结论：显示速度增加之后，人的正确反响率明显地降低了。2 2PercivalPercival用反响时间检查了在搜索性任务中两种不同类型的目标、背景目标用反响时间检查了在搜索性任务中两种不同类型的目标、背景目标的数量、眼睛在目标上的停留时间的影响，的数量、眼睛在目标上的停留时间的影响，结论：发现目标的类型和背景因素对反响时间有显著影响，而眼睛的停留时间结论：发现目标的类型和背景因素对反响时间有显著影响，而眼睛的停留时间那么没有什么影响。那么没有什么影响。实验结果说明：认真选取的单个业绩指标能够反映脑力负荷的变化。实验结果说明：认真选取的单个业绩指标能够反映脑力负荷的变化。3/8/20233131第三十一页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法二多指标测量法二多指标测量法 1多指标使用的目的多指标使用的目的 通通过过多多个个指指标标的的比比较较和和结结合合减减小小测测量量的的误误差差，通通过过多多个个指指标标来来找出脑力负荷产生的原因，可提高测量的精度。找出脑力负荷产生的原因，可提高测量的精度。多多指指标标测测量量法法的的结结果果有有成成功功的的，也也有有失失败败的的。在在有有些些场场合合，业业绩绩指指标标反反映映不不出出脑脑力力负负荷荷的的变变化化，而而用用其其他他方方法法得得到到的的指指标标可可以以反反映映脑脑力力负负荷荷的的变变化化。但但在在另另外外一一些些场场合合，至至少少某某一一个业绩指标又能反映脑力负荷的变化。个业绩指标又能反映脑力负荷的变化。速度和精确度用来反映脑力负荷的重要指标速度和精确度用来反映脑力负荷的重要指标 3/8/20233232第三十二页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法 三主任务测量法存在的问题三主任务测量法存在的问题 1各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况无法进行比较。之间的脑力负荷状况无法进行比较。2根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力时，虽然工作负荷的增加会引起剩余根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力时，虽然工作负荷的增加会引起剩余资源的减少，但主任务绩效由于得到充足资源的供给而并不出现下降，在这种情况下主资源的减少，但主任务绩效由于得到充足资源的供给而并不出现下降，在这种情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。任务绩效对工作负荷的变化不敏感。3/8/20233333第三十三页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法三、辅助任务测量法三、辅助任务测量法 (一一)辅助任务测量法的原理辅助任务测量法的原理 应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作。操作人员应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作。操作人员 把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时，尽量做辅助把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时，尽量做辅助任务任务 主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任务脑力主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任务脑力负荷负荷 越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。二用辅助任务法测量脑力负荷步骤二用辅助任务法测量脑力负荷步骤 第一步为测量单独做辅助任务时的业绩指标；第一步为测量单独做辅助任务时的业绩指标；第二步那么在做主任务的同时，在不影响主任务的情况下尽第二步那么在做主任务的同时，在不影响主任务的情况下尽量做辅助任量做辅助任 务。务。3/8/20233434第三十四页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法(三三)辅助任务的种类辅助任务的种类 辅助任务必须满足这样几个条件：辅助任务必须满足这样几个条件：第一，它必须是可以细分的；第一，它必须是可以细分的；第二，它必须与主任务使用相同的资源第二，它必须与主任务使用相同的资源 第三，必须对主任务没有干扰或干扰很小。第三，必须对主任务没有干扰或干扰很小。不不同同的的任任务务使使用用不不同同的的资资源源，因因而而使使可可使使用用的的辅辅助助任任务务也也有有很很大大的的不不同同，下面是常用的辅助任务。下面是常用的辅助任务。(1)(1)选择反响。选择反响。(2)(2)追踪。追踪。(3)(3)监视。监视。(4)(4)记忆。记忆。(5)(5)脑力计算。脑力计算。(6)(6)复述。复述。(7)(7)简单反响。简单反响。3/8/20233535第三十五页，共六十一页。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法四、生理测量法四、生理测量法一心率变异一心率变异 正常情况下，人的心率是不规那么的。研究发现，当人承受正常情况下，人的心率是不规那么的。研究发现，当人承受脑力负荷时采用每分钟脑力负荷时采用每分钟40个信号和个信号和70个信号两种情况，个信号两种情况，两种情况的心率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下两种情况的心率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下降，而且随着负荷强度所处理的信号数增加，心率变异降，而且随着负荷强度所处理的信号数增加，心率变异越来越小，曲线趋于平直。越来越小，曲线趋于平直。二大脑诱发电位二大脑诱发电位 大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分(知觉知觉/认知负荷认知负荷)较为敏感。其中，较为敏感。其中，P300是指刺激呈现后约是指刺激呈现后约300ms时出时出现的一个正向电位波动尤为敏感。现的一个正向电位波动尤为敏感。3/8/20233636第三十六页，共六十一页。生理测量法的局限：生理测量法的局限：1.生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某些生理指标的变化，但是其他许多生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某些生理指标的变化，但是其他许多与脑力负荷无关的因素也可能引起这些变化；与脑力负荷无关的因素也可能引起这些变化；2.不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理反响。一项生理指不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理反响。一项生理指标对某一类工作适用，对另一类工作那么不适用。标对某一类工作适用，对另一类工作那么不适用。第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法3/8/20233737第三十七页，共六十一页。第三节第三节 脑力负荷预测方法脑力负荷预测方法n对脑力负荷的预测方法主要采取分析方法，目前的方法有时间压力模型、波音公对脑力负荷的预测方法主要采取分析方法，目前的方法有时间压力模型、波音公司的方法、时间占有率模型以及司的方法、时间占有率模型以及Aldrich的脑力负荷预测方法。本课程主要介绍的脑力负荷预测方法。本课程主要介绍3种方法。种方法。n一、一、Si