第10章：脑力负荷与脑力工作绩效提升

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第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升
脑力负荷概述 脑力负荷的测量方法 脑力负荷的预测方法 脑力工作效率提升
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10.3 脑力负荷的预测方法
脑力负荷的测量方法的应用重点是在人机系统设计后的 使用阶段的脑力负荷评价。在很多情况下，我们更多的 需要考虑在系统设计之前的脑力负荷评估。这就涉及导 对脑力负荷的预测问题。 对脑力负荷的预测主要采用分析的方法。本节就介绍几 个有代表性的预测模型。
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10.1 脑力负荷概述
脑力负荷与工作绩效的关系
“三阶段”模式
区域 高
低 低 需求 高
图 10－1 脑力负荷与工作绩效的三阶段模型
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10.1 脑力负荷概述
脑力负荷与工作绩效的关系
“倒U型”模式
脑力负荷 工作绩效 高
低
需求
区域
图 10－2 脑力负荷与工作绩效的“倒 U”型模式
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2、生理测量法—脑活动测量法
脑电活动测量法：主要有ERP和EBM两种。
脑事件相关电位测量法（Event-related Potential，ERP） 与脑的认知活动密切相关，是近年来比较新的脑力负荷评价 指标。 脑活动特别是其中的晚发正波成份P300与认知活动关系最为 密切，被认为是脑认知活动的窗口，可反映任务的脑力负荷， 其波幅可以反映诱发其产生的刺激任务的脑力资源的多少。 脑地形图（Electrical Brain Mapping，EBM）。 脑地形图是利用头皮电极和微机技术研究脑诱发电位的时间 和空间变化的一种方法。 由于作业的种类和难度的不同，头部电活动类型和脑诱发电 位成分有明显的差异，我们可以运用这种差异研制功能性脑 地图集，并预示可以运用这种地图集确定各种认知作业间的 认知功能的相似处和差异，进而探讨作业脑力负荷。
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3、主观测量法—CH量表
CH量表是由Cooper和Harper在1969年提出的用于评 价飞机驾驶难易程度的一种图表式主观方法。
该方法把飞机驾驶 的难易程度分为10 个等级，飞行员在 驾驶飞机后，根据 自己的经验和感觉， 对照各种困难程度 的定义，作出对该 种飞机的评价。
Siegel和Wolf的时间压力模型 波音公司的脑力负荷预测方法 Aldrich的脑力负荷预测方法
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1、 Siegel和Wolf的时间压力模型
20世纪60年代，Siegel和Wolf开发了一个以人为中心 的人－机计算机模拟系统，在这个计算机模拟中，人的 负荷情况是影响人一机系统效率的最主要的因素。 脑力负荷可以用“压力”这个变量来表示。压力主要受 以下四个方面的影响
副任务测量法
副任务测量也可称次任 务测量法。 采用这种方法的前提是 ：人是有限能力的单通道 信息处理器 它通过测量人们完成副 任务的表现间接反映主任 务的脑力负荷大小。 它是反映操作人员做主 任务时剩余能力的Team of Prof. Sun L. Y.
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2、生理测量法
生理测量法就是通过测量操作者的某些生理指 标的变化来反映其脑力负荷水平的改变。 生理测量法的最大优点是客观性和实时性，并 且不影响工作任务执行的情况下进行连续的监 测。 常用的生理测量法有三类：心电活动相关指标、 眼活动相关指标以及脑活动相关指标。
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3、主观测量法--SWAT量表
SWAT量表是由美国空军某基地航空医学研究所开发的 一个多维脑力负荷评价量表。
该量表由三个维度组成，即时间负荷、努力负荷和心理 紧张负荷。
Human Factors lab, Management School, Xi’an Jiaotong University, China
人因工程
西安交通大学管理学院
孙林岩教授
篇章总汇
总论 第1章 人因工程概述 第8章 应用篇 作业空间设计

第2章
人因工程的研究方法与工具


第9章
第10章 第11章
例如Wilson研究了飞行训练 中工作负荷与多种生理指标的 关系，发现心率和心率变异性 在不同的飞行阶段变化非常显 著，脑力负荷加重时心率加快， 而心率变异性则减少。
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2、生理测量法—心电活动测量法
心电活动测量法
心电活动测量法一般采用心电监护仪、多导生理仪 等仪器记录心电图，将信号放大后分析心电活动变 化，其中以心率及心率变异性与脑力负荷的关系研 究较多。
10.1 脑力负荷概述
脑力负荷的定义
脑力负荷（mental workload）是体力负荷相对应，也可称为 心理负荷、精神负荷、脑负荷、脑力负担等； 脑力负荷表示人在工作中的心理压力。 目前对脑力负荷的定义没用严格统一的描述，以下几种是比 较有代表性的模式： 脑力负荷是人在工作时的信息处理速度。 脑力负荷是工作者用于执行特定任务时使用的那部分信息处 理能力。 脑力负荷不仅与任务有关，也与个体有关。 脑力负荷是为人们为满足客观和主观的业绩标准而付出的注 意力大小，它与任务需求、社会支持和个体的经历有关。 脑力负荷是衡量人的信息处理系统工作时被使用情况的一个 指标，并与人的闲置未用的信息处理能力成反比。
其中：TP是时间压力，TD是完成任务需要的时间，TA是给出的完成任务的时 间）
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2、波音公司的脑力负荷预测方法
从波音737开始，飞机上开始用电子计算机显示和控制 系统，波音公司提出了用时间研究的方法分析人的业绩 的可能性问题。 Stern等人把这种方法扩展到用操作人员的能力和剩余 的能力，来估算人的负荷比例。。
操作人员的工作速度；
工作同伴带来的工作压力； 重复工作带来的工作压力；
被迫等到机器作出反应带来的烦躁和压力。
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1、 Siegel和Wolf的时间压力模型 （续）
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3、主观测量法
主观测量法是最简单也是最流行的脑力负荷评定方法。 主观测量法的理论基础是操作者脑力资源的占用与个人 的努力程度是相关的，并且这种努力程度能够由操作者 准确表达出来。 主观评价法操作简单，使用方便，容易为操作人员所接 受，对任务也没什么干扰， 使用统一的维度进行评定，可以对不同任务的负荷结果 进行比较，它不仅能区分超负荷与非超负荷，且对中、 低负荷的变化也较敏感。 用于脑力负荷评价的主观测量方法很多，主要分为多因 素评价法和单因素评价法两类。
1、工作测量法
工作测量法
以工作者在执行工作时的表现作为脑力 负荷的衡量指标，反映了操作者在模拟或 实际操作环境中执行任务的能力
主任务测量法
假设操作者在工作中同 时要做两个任务，但只将 其主要精力放在其中一个 任务上 。 常用的主任务测量法主 要是对速度和准确度的测 量。 主任务测量法通过测量 操作人员执行主任务的表 现来反映主任务脑力负荷 的轻重。
时间压力模型最基本的假定是人对还剩有多少时间可以 用来完成任务的判断。这个判断的结果就是时间压力。 时间压力影响到操作人员的操作速度。 Siegel和Wolf的模型的主要目的是预测人能否完成他 被赋予的在系统中的使命。
Siegel和Wolf认为时间压力可以被定量的描述。他们 把时间压力定义为完成任务所需要的时间与给定的完成 任务之比即： TP=TD/TA
2、生理测量法—眼电活动测量法
眼电活动测量法
研究脑力负荷和眼电活动的关系时，一般通过眼动 仪等仪器记录眼电图信号，然后通过电脑将信号放 大，分析不同脑力负荷下眨眼信号的变化。
眨眼是人的一种正常的保 护性生理反应，人们在自然 情况下也可发生眨眼现象。 但眨眼率可随所执行的任务 而发生变化，提高任务要求 可使眨眼率降低。 有研究表明随工作任务难 度的增加，相邻两次眨眼间 隔时间延长，眨眼率会下降。