1、應(yīng)用心理學(xué)Chinese Journal of 1997年第3卷第2期,27-31Applied Psycholog y1997,Vol.3,No.2,27-31追蹤作業(yè)中幾種心理負(fù)荷評估指標(biāo)敏感性的研究X張智君朱祖祥(杭州大學(xué)心理系摘要本研究在模擬追蹤作業(yè)情境下,對主任務(wù)績效測定、主觀評定和若干生理測量在心理負(fù)荷評估中的敏感性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用重復(fù)測量的被試者內(nèi)設(shè)計(jì),20名被試(男女各半在六檔負(fù)荷下分別從事五分鐘追蹤作業(yè)。所選用的指標(biāo)有追蹤作業(yè)平均誤差距離、追蹤警告次數(shù)、主觀負(fù)荷評定、心率、心率變異和血壓。結(jié)果發(fā)現(xiàn):主任務(wù)績效在評估追蹤作業(yè)心理負(fù)荷中具有最高的敏感性,主觀評定次之,心率變化

2、率和心率變異變化率也隨負(fù)荷變化,血壓指標(biāo)隨負(fù)荷變化的趨勢不明顯;除血壓指標(biāo)外,其余各指標(biāo)之間均存在明顯的相關(guān),這提示它們在評估追蹤作業(yè)心理負(fù)荷中具有較大的可靠性。關(guān)鍵詞心理負(fù)荷追蹤作業(yè)評估敏感性1引言心理負(fù)荷是影響追蹤作業(yè)績效的一個(gè)重要因素。對追蹤作業(yè)心理負(fù)荷加以準(zhǔn)確評估,有利于對追蹤系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)1-3。目前,用于心理負(fù)荷評估的技術(shù)有主任務(wù)績效測定、次任務(wù)績效測定、主觀評定和生理生化測定等4,5。次任務(wù)測定由于存在較大的干擾性而僅適用于特定情境6。本實(shí)驗(yàn)從主任務(wù)績效、主觀評定和生理功能變化等方面,選用多種指標(biāo),比較其在評估追蹤作業(yè)心理負(fù)荷中的作用,探討不同評估方法的敏感性及其相關(guān)性,為實(shí)際

3、情境的心理負(fù)荷評估提供依據(jù)。2方法2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)為追蹤負(fù)荷作業(yè),要求被試用右手操縱控制桿對目標(biāo)作尾隨追蹤。追蹤負(fù)荷按目標(biāo)移動(dòng)速度快慢分A、B、C、D、E、F六檔,A速度最慢,F速度最快。目標(biāo)隨機(jī)移動(dòng),其兩維坐標(biāo)分別由三個(gè)不同振幅的正弦函數(shù)疊加而成,即:x坐標(biāo)=75sin H+50sin(5H+25sin(13Hy坐標(biāo)=60sin(3H+40sin(7H+20sin(9H其中,H等于“(T0+tT(D-6”,T0、T(T 0為常數(shù),t為時(shí)間,D反映追蹤難度,負(fù)荷A 時(shí)D為1,負(fù)荷F時(shí)D為6。追蹤作業(yè)績效的第一項(xiàng)指標(biāo)為“平均追蹤誤差距離”,即目標(biāo)與瞄準(zhǔn)器的距離平均值。當(dāng)追蹤誤差超過特定限值時(shí)

4、,作業(yè)系統(tǒng)將以“嘟、嘟”聲予以警告,警告總次數(shù)為追蹤作業(yè)績效的第二項(xiàng)指標(biāo)。主觀指標(biāo)為“一般心理負(fù)荷”評定,要求被試回答如下問題:如果日常放松狀態(tài)下的心理負(fù)荷評定為“0”,最高心理負(fù)荷為“100”,則剛才實(shí)驗(yàn)中的心理負(fù)荷應(yīng)為多大?生理測定項(xiàng)目包括心率、心率變異和血X本研究得到浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目395174資助。與本文有關(guān)信件請寄杭州大學(xué)心理學(xué)系,310028,張智君。壓。實(shí)驗(yàn)采用重復(fù)測量的被試者內(nèi)設(shè)計(jì)。2.2實(shí)驗(yàn)裝置模擬追蹤作業(yè)在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)為一紅色“O”,它在14英寸彩色顯示屏(640350象素上以一定規(guī)則移動(dòng);瞄準(zhǔn)器為一藍(lán)色“+”,被試控制產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳至計(jì)算機(jī),據(jù)

5、此決定瞄準(zhǔn)器的位置。整個(gè)追蹤面尺寸為:495349象素面積。目標(biāo)移動(dòng)范圍不超過300240象素面積。為增加情境逼真度,在顯示面左側(cè)設(shè)置了多個(gè)模擬儀表。心電信號(hào)由日產(chǎn)ECG-6511心電儀描記,其輸出被放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳至另一臺(tái)計(jì)算機(jī)作分析處理。整個(gè)心電變化過程通過日產(chǎn)COS-5021示波器監(jiān)視。血壓由日產(chǎn)H EM-601數(shù)字血壓計(jì)記錄。2.3實(shí)驗(yàn)過程與被試整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程描述如下:1.主試呈現(xiàn)指導(dǎo)語,被試進(jìn)行追蹤作業(yè)練習(xí);2.連接傳感器及電極,靜坐十分鐘,測定安靜心電圖和血壓,心電采用肢體導(dǎo)聯(lián);3.六種負(fù)荷下分別追蹤五分鐘,其間各休息二十分鐘,負(fù)荷順序隨機(jī)確定;4.各作業(yè)的第3分鐘起開始記錄心電圖

6、,持續(xù)九十秒,同時(shí)測定血壓;5.各次作業(yè)后,被試進(jìn)行“一般心理負(fù)荷”主觀評定。20名18至24歲的本科生或研究生(男女各半?yún)⑴c實(shí)驗(yàn),他們視覺正常,優(yōu)勢手均為右手。3結(jié)果分析與討論3.1作業(yè)績效分析追蹤作業(yè)平均誤差距離、警告次數(shù)隨負(fù)荷變化的情況如圖1、圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn),平均追蹤誤差、警告次數(shù)在六種負(fù)荷之間均存在著差異。方差分析揭示,追蹤負(fù)荷對平均追蹤誤差的影響為F(5,95=202.38(p0.01,對警告次數(shù)的影響為F(5,95=227.89(p0.01?！癉uncan”檢驗(yàn)得出,除A、B之間無差異外,其余各對負(fù)荷之間均有0.01的顯著差異。這表明, 追蹤作業(yè)績效對追蹤負(fù)荷極其敏感。圖1平均

7、追蹤誤差距離(象素與追蹤負(fù)荷的 關(guān)系圖2 追蹤警告次數(shù)與追蹤負(fù)荷的關(guān)系圖3主觀評定值與追蹤負(fù)荷的關(guān)系3.2主觀評定結(jié)果分析圖3描述了心理負(fù)荷主觀評定值隨追蹤負(fù)荷變化的關(guān)系。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),隨著追蹤負(fù)荷的增加,主觀評定值也明顯增加,差異的顯著性達(dá)0.01水平(F(5,95=25.73。其中,除D 與C、C與B、C與A、B與A無顯著差異及F 與E、E與D有0.05的差異外,其余各對負(fù)荷之間的差異均達(dá)到0.01的顯著性水平。這說明,主觀評定在評估追蹤作業(yè)負(fù)荷中比較敏感。3.3生理測量結(jié)果分析六種追蹤負(fù)荷下測得的心率變化率、心率變異變化率和血壓變化率平均值及其變化如28應(yīng)用心理學(xué)1997年第3卷第2期表1

8、所示。其中,心率與心率變異均取自心電圖上中間1分鐘的測定結(jié)果,心率以R-R間期的平均數(shù)為計(jì)算依據(jù),心率變異以R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差為指標(biāo);兩項(xiàng)血壓值分別與收縮壓、舒張壓相對應(yīng)。各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算公式如下:心率變化率(%=負(fù)荷心率-安靜心率安靜心率100%心率變異變化率(%=負(fù)荷心率變異安靜心率變異100%血壓變化率(%=負(fù)荷血壓-安靜血壓安靜血壓100%對表1數(shù)據(jù)檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),心率變化率對追蹤負(fù)荷變化的敏感性達(dá)到0.01水平(F(5,95=3.32,p0.01,心率變異變化率的F值更高,為6.63。兩項(xiàng)血壓指標(biāo)的顯著性小于0.05水平。心率變化率和心率變異變化率對評估心理負(fù)荷是有價(jià)值的。表1六種追蹤負(fù)荷

9、下被試的心率變化率、心率變異變化率、收縮壓變化率和舒張壓變化率測定結(jié)果指標(biāo)負(fù)荷A負(fù)荷B負(fù)荷C負(fù)荷D負(fù)荷E負(fù)荷F 心率變化率 5.87 6.03 6.067.4710.9711.82心率變異變化率82.8377.9373.7770.5361.9960.04收縮壓變化率 4.247.00 6.857.9310.0812.51舒張壓變化率8.5911.8913.3613.3313.7415.753.4各指標(biāo)間的相關(guān)分析追蹤作業(yè)平均誤差距離(ER、警告次數(shù)(WN、主觀評定(WT、心率變化率(HRR、心率變異變化率(HRVR、收縮壓變化率(SBPR、舒張壓變化率(DBP R之間的相關(guān)值如表2所示。對該相

10、關(guān)矩陣進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn):作業(yè)績效(ER、WN、主觀評定(W T和心率變化率(HRR、心率變異變化率(HRVR之間存在顯著相關(guān);兩作業(yè)績效(ER、WN的評定結(jié)果十分一致,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.97,心電指標(biāo)(HRR、HRVR之間和血壓指標(biāo)(SBPR、DBP R之間也存在顯著相關(guān);血壓指標(biāo)與其余指標(biāo)之間沒有顯示出明顯的隨變關(guān)系。表2追蹤作業(yè)心理負(fù)荷各評估指標(biāo)之間的相關(guān)(N=120ER WN WT HRR HRVR SBP R WN0.97*WT0.49*0.50*HRR0.36*0.37*0.17HRVR-0.33*-0.37*-0.48*-0.33*SBPR0.170.200.080.16-0.14DB

11、P R0.080.100.110.14-0.040.64*4討論對主任務(wù)績效在心理負(fù)荷評估中的敏感性常有相互矛盾的報(bào)導(dǎo)7。支持的觀點(diǎn)認(rèn)為,主任務(wù)績效存在顯著的心理負(fù)荷評估價(jià)值,反對的觀點(diǎn)則指出,許多情境下主任務(wù)績效難以顯示出理想的敏感性。我們認(rèn)為,合理選擇主任務(wù)績效指標(biāo)是評估敏感性的重要因素。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在追蹤作業(yè)中,平均追蹤誤差距離和警告次數(shù)能顯著反映心理負(fù)荷的變化,從而證實(shí)了我們的上述看法。只要不影響主任務(wù)的正常進(jìn)行,主任務(wù)績效測定應(yīng)成為實(shí)際評估的一種重要選擇手段。許多研究者對主觀評定一般持肯定的態(tài)度,本實(shí)驗(yàn)再次說明了這一點(diǎn)8。以往對心理負(fù)荷的生理測定方法爭論最多。經(jīng)典的心率、心率變異

12、和血壓等測量已被多次應(yīng)用,但結(jié)果不太一致9,10。綜合各方面資料,支持心率變異的研究相對較多,而支持血壓敏感性的材料較少。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在所使用的生理測定中,心率變異變化率的心理負(fù)荷評29追蹤作業(yè)中幾種心理負(fù)荷評估指標(biāo)敏感性的研究/張智君朱祖祥估敏感性最高,心率變化率的敏感性較低,但仍有一定的評估價(jià)值,血壓指標(biāo)的敏感性無統(tǒng)計(jì)意義。因此,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也基本反映上述傾向。5結(jié)論本實(shí)驗(yàn)在模擬情境下,對主任務(wù)績效測定、主觀評定和心電、血壓等生理測定技術(shù)用于追蹤作業(yè)心理負(fù)荷評估的敏感性問題進(jìn)行了分析探討。獲得如下結(jié)論:1.主任務(wù)績效(平均追蹤誤差距離、警告次數(shù)在評估追蹤作業(yè)負(fù)荷中具有極其顯著的敏感性;2.心

13、理負(fù)荷主觀評定也顯示出比較大的評估敏感性;3.心率變化率和心率變異變化率隨追蹤作業(yè)負(fù)荷變化,而血壓指標(biāo)隨負(fù)荷變化的趨勢不明顯;4.除血壓指標(biāo)外,本實(shí)驗(yàn)其余各項(xiàng)指標(biāo)之間顯示出明顯的相關(guān),這表明這些指標(biāo)在評估追蹤作業(yè)心理負(fù)荷中有較大的可靠性。參考文獻(xiàn)1Gaw ron,V.J.,Schflett,S.G.,&M iller,J. C.,M easures o f in-f lightw orkload.In:Jensen,R.S.,ed.A v ia-tion Psy chology.Gow er T echnical,1989:240-287.2W ierw ille,W.W.,P hy siol

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18、 PerformanceZhang Zhijun and Zhu Zuxiang(Depar tm ent of Psy cholo gy,Hang zhou University,310028AbstractThis study evaluated the sensitivity of primary task perform ance,subjective rating and some physiologi-cal index es in assessing tracking m ental w orkload. Tw enty subjects(10males and10fem alesjoined the exper im ent,and each subject w as required to take a5minutes tr acking task under six w or klo ad levels.Tr acking error,w arning num ber,subjective rating,hear t rate,heart rate variance and bloo d pr essure w ere recorded.T w o results found in the ex-periment w ere:1Prim ar y task p