第10章腦力工作負(fù)荷

第十章腦力工作負(fù)荷腦力負(fù)荷是一個(gè)多維概念，它涉及到工作要求，時(shí)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(fù)荷定義及影響因素第二節(jié)腦力負(fù)荷的測量方法第三節(jié)腦力負(fù)荷預(yù)測方法第四節(jié)應(yīng)激

第五節(jié)腦力疲勞及其消除

第一節(jié)腦力負(fù)荷定義及影響因素一、腦力負(fù)荷定義mentalworkload腦力負(fù)荷是一個(gè)多維概念，它涉及到工作要求，時(shí)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(fù)荷是人在工作時(shí)的信息處理速度。(2)腦力負(fù)荷是人在工作時(shí)所占用的腦力資源的程度。(3)腦力負(fù)荷是人在工作中感受到的工作壓力的大小。(4)腦力負(fù)荷是人在工作中的繁忙程度。

第一節(jié)腦力負(fù)荷定義及影響因素本書中，將腦力負(fù)荷定義為反映工作時(shí)人的信息處理系統(tǒng)被使用程度的指標(biāo)。腦力負(fù)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(wù)對(duì)人的要求、人工作時(shí)的努力程度等有關(guān)，因而腦力負(fù)荷也與這些因素有關(guān)。二、腦力負(fù)荷的影響因素（1）工作內(nèi)容。工作內(nèi)容對(duì)腦力負(fù)荷有直接影響。在其他條件不變的情況下，工作內(nèi)容越多，越復(fù)雜，操作人員所承受的腦力負(fù)荷就越高。（2）人的能力。在腦力勞動(dòng)中，個(gè)體之間的腦力勞動(dòng)能力存在差異，干同樣的工作，能力越大的人腦力負(fù)荷越低，能力越小的人腦力負(fù)荷越高。

（3）人的業(yè)績（績效）。腦力負(fù)荷的適當(dāng)與否對(duì)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(fù)荷強(qiáng)度存在明顯的依賴關(guān)系。

低腦力負(fù)荷高

第二節(jié)腦力負(fù)荷的測量方法主觀評(píng)價(jià)法主任務(wù)測量法輔助任務(wù)測量法生理測量法

（一）主觀評(píng)價(jià)法及其特點(diǎn)主觀評(píng)價(jià)法是最流行也是最簡單的腦力負(fù)荷評(píng)價(jià)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(fù)荷體驗(yàn)，或根據(jù)腦力負(fù)荷體驗(yàn)對(duì)操作活動(dòng)進(jìn)行難度順序的排列。它具有以下特點(diǎn)：（1）直接評(píng)價(jià)。（2）事后進(jìn)行，不會(huì)對(duì)主操作產(chǎn)生干擾。（3）使用統(tǒng)一的評(píng)定維度，可相互比較。

（4）使用簡單、省時(shí)。

第二節(jié)腦力負(fù)荷的測量方法（二）主觀評(píng)價(jià)法分類

腦力負(fù)荷主觀評(píng)定技術(shù)有多種類型。最常見的有古柏－哈柏(Cooper-Harper)評(píng)價(jià)法、主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)法（SWAT量表）、NASA—TLX量表等。

（三）主觀評(píng)價(jià)法的缺陷

（1）評(píng)價(jià)結(jié)果有偏差。

（2）評(píng)價(jià)結(jié)果容易混淆。

（3）方法應(yīng)用存在局限性。（短時(shí)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(píng)價(jià)法飛機(jī)的特性對(duì)駕駛員的要求評(píng)價(jià)等級(jí)優(yōu)良，人們所希望的腦力負(fù)荷不用考慮1很好，有可忽略缺點(diǎn)腦力負(fù)荷不用考慮2不錯(cuò)，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(dāng)努力5明顯但可忍受不足非常大努力6嚴(yán)重缺陷最大努力，可控7嚴(yán)重缺陷相當(dāng)大努力8嚴(yán)重缺陷非常大努力9嚴(yán)重缺陷可能失控10主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)法（SWAT量表）維度水平描述時(shí)間負(fù)荷努力程度壓力負(fù)荷1經(jīng)常有空余，很少?zèng)_突干擾很少努力，不需注意力很少慌亂、危險(xiǎn)和挫折或焦慮，容易適應(yīng)2偶爾有空余，經(jīng)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(huì)神，工作內(nèi)容十分復(fù)雜慌亂、挫折和焦慮，相當(dāng)高壓力，需要極高自我控制和堅(jiān)定性NASA—TLX量表腦力負(fù)荷影響因素各個(gè)因素定義腦力需求需要多少腦力或知覺活動(dòng)（思考、決策、計(jì)算、記憶、尋找）；簡單還是復(fù)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(dòng)（拉、推、轉(zhuǎn)身、控制）；容易還是要求很高，快還是慢、悠閑還是費(fèi)力時(shí)間需求多大時(shí)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(shí)，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(wù)測量方法人員在工作時(shí)的業(yè)績指標(biāo)來判斷這項(xiàng)工作給操作人員帶來的腦力負(fù)荷。主任務(wù)測量法可以分為兩大類，一類是單指標(biāo)測量法，一類是多指標(biāo)測量法。

（一）單指標(biāo)測量法

單指標(biāo)測量法就是用一個(gè)業(yè)績指標(biāo)來推斷腦力負(fù)荷。在使用單指標(biāo)測量法時(shí)，指標(biāo)選擇的好壞對(duì)腦力負(fù)荷的測量成功與否有著決定性的作用。人們已進(jìn)行過許多用單項(xiàng)業(yè)績指標(biāo)來測量腦力負(fù)荷的研究，在這些研究中主要是用錯(cuò)誤或時(shí)間延遲作為業(yè)績指標(biāo)。（二）多指標(biāo)測量法

用多個(gè)業(yè)績指標(biāo)來測量腦力負(fù)荷是希望通過多個(gè)指標(biāo)的比較和結(jié)合減小測量的誤差，另外可以通過多個(gè)指標(biāo)來找出腦力負(fù)荷產(chǎn)生的原因，這樣也可提高測量的精度(速度、精確度、反應(yīng)時(shí)間、正確反應(yīng)率、無反應(yīng)率）

主任務(wù)測量法存在兩個(gè)問題。其一，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(fù)荷狀況無法進(jìn)行比較。其二，根據(jù)資源理論，當(dāng)操作要求資源小于操作能力時(shí)，雖然工作負(fù)荷的增加會(huì)引起剩余資源的減少，但主任務(wù)績效由于得到充足資源的供應(yīng)而并不出現(xiàn)下降，在這種情況下主任務(wù)績效對(duì)工作負(fù)荷的變化不敏感。三、輔助任務(wù)測量法

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

用輔助任務(wù)法測量腦力負(fù)荷一般分兩步。第一步為測量單獨(dú)做輔助任務(wù)時(shí)的業(yè)績指標(biāo)；第二步則在做主任務(wù)的同時(shí)，在不影響主任務(wù)的情況下盡量做輔助任務(wù)。(二)輔助任務(wù)的種類輔助任務(wù)必須滿足這樣幾個(gè)條件。第一，它必須是可以細(xì)分的；第二，它必須與主任務(wù)使用相同的資源；第三，必須對(duì)主任務(wù)沒有干擾或干擾很小。由于不同的任務(wù)使用不同的資源，因而使得可使用的輔助任務(wù)也有很大的不同，下面是常用的輔助任務(wù)。（1)選擇反應(yīng)。(2)追蹤。(3)監(jiān)視。(4)記憶。(5)腦力計(jì)算。(6)復(fù)述。(7)簡單反應(yīng)。

第二節(jié)腦力負(fù)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(dāng)人承受腦力負(fù)荷時(shí)（采用每分鐘40個(gè)信號(hào)和70個(gè)信號(hào)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(fù)荷強(qiáng)度（所處理的信號(hào)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(duì)腦力活動(dòng)的某些成分(知覺/認(rèn)知負(fù)荷)較為敏感。其中，P300（是指刺激呈現(xiàn)后約300ms時(shí)出現(xiàn)的一個(gè)正向電位波動(dòng)）尤為敏感。

生理測量法的局限：1.生理測量法假定腦力負(fù)荷的變化會(huì)引起某些生理指標(biāo)的變化，但是其他許多與腦力負(fù)荷無關(guān)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(huì)產(chǎn)不同的生理反應(yīng)。一項(xiàng)生理指標(biāo)對(duì)某一類工作適用，對(duì)另一類工作則不適用。

第三節(jié)

腦力負(fù)荷預(yù)測方法對(duì)腦力負(fù)荷的預(yù)測方法主要采取分析方法，目前的方法有時(shí)間壓力模型、波音公司的方法、時(shí)間占有率模型以及Aldrich的腦力負(fù)荷預(yù)測方法。這里主要介紹3種方法。

一、Siegel和Wolf的時(shí)間壓力模型Siegel和Wolf開發(fā)了一個(gè)以人為中心的人—機(jī)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)。在這個(gè)模擬系統(tǒng)中，人的負(fù)荷情況是影響人一機(jī)系統(tǒng)效益的最主要的因素。該方法將影響腦力負(fù)荷的各種因素的作用以“壓力”這個(gè)變量來表示。壓力可受到下面幾個(gè)因素的影響：

第三節(jié)

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

(2)一起完成某項(xiàng)工作的合作者工作不正常時(shí)，會(huì)使自己產(chǎn)生壓力；

(3)首次執(zhí)行某項(xiàng)工作失敗后，不得不重復(fù)一次或幾次，在重復(fù)做這項(xiàng)工作時(shí)，操作人員也會(huì)產(chǎn)生壓力；(4)操作人員不得不等著機(jī)器做出反應(yīng)。

一、Siegel和Wolf的時(shí)間壓力模型在開發(fā)這個(gè)計(jì)算機(jī)模型時(shí)，他們首先用工作分析的方法把工作任務(wù)分解成次級(jí)任務(wù)，給出各個(gè)次級(jí)任務(wù)之間的相互順序及影響關(guān)系，各個(gè)次級(jí)任務(wù)的重要性，執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)所需要的時(shí)間(隨機(jī)分布的時(shí)間)，完成每項(xiàng)次任務(wù)成功的概率，若第一次完不成這個(gè)次級(jí)任務(wù)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(jì)算機(jī)中。把各個(gè)次級(jí)任務(wù)根據(jù)工作順序和概率連接起來，給出不同的隨機(jī)數(shù)值，就可以模擬人的行為，計(jì)算機(jī)并可以自動(dòng)地把一些有用的信息記錄下來。

在這個(gè)模擬中的一個(gè)最基本的假定是人對(duì)還剩有多少時(shí)間可以用來完成任務(wù)的判斷。這個(gè)判斷的結(jié)果就是時(shí)間壓力。時(shí)間壓力影響到操作人員的操作速度。

Siegel和Wolf把時(shí)間壓力定義為完成任務(wù)所需要的時(shí)間與給定的完成任務(wù)時(shí)間之比，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這樣定義的時(shí)間壓力，對(duì)正常人時(shí)間壓力的臨界值在2．3左右，即當(dāng)完成任務(wù)所需要的時(shí)間超出給定時(shí)間一半以上以后，操作員的行為才受到破壞性干擾。時(shí)間壓力模型用于模擬飛機(jī)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(dǎo)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(shí)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(kuò)展到用操作人員的能力和剩余的能力來估算人的負(fù)荷比例。他們?cè)谧瞿X力負(fù)荷的估計(jì)時(shí)，也考慮到同時(shí)執(zhí)行兩項(xiàng)以上的任務(wù)和體力方面的影響。他們隨意地把80%作為腦力負(fù)荷的上限，這樣使操作人員能有一點(diǎn)剩余的能力(時(shí)間)，這點(diǎn)能力也可以用來檢查自己的錯(cuò)誤等等。這種方法產(chǎn)生的結(jié)果比較令人滿意。

在與上面的研究人員同時(shí)進(jìn)行的研究中，波音公司的Smith提出用時(shí)間占有率作為負(fù)荷比例。Smith在完善他的模型時(shí)，又考慮了認(rèn)知性的任務(wù)。圖10-3是按這種方法計(jì)算出來的當(dāng)使用電子計(jì)算機(jī)之后，在執(zhí)行10多分鐘的任務(wù)時(shí)某操作人員的腦力負(fù)荷隨時(shí)間的分布。

三、Aldrich的腦力負(fù)荷預(yù)測方法Aldrich等人開發(fā)的腦力負(fù)荷預(yù)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(jì)每項(xiàng)任務(wù)所需時(shí)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(rèn)知、反應(yīng)三個(gè)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(shí)工作的子系統(tǒng)。把子系統(tǒng)腦力勞動(dòng)負(fù)荷定為0～7操作人員在工作時(shí)的腦負(fù)荷就是5個(gè)子系統(tǒng)負(fù)荷之和Aldrich模型視覺負(fù)荷表負(fù)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(biāo)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(shí)踐檢驗(yàn)，系統(tǒng)的負(fù)荷值為專家的主觀值，在一定程度上影響了結(jié)果的客觀性，另外，負(fù)荷的計(jì)算是各子系統(tǒng)負(fù)荷系數(shù)的簡單相加，把8確定為腦力負(fù)荷過度的判斷標(biāo)準(zhǔn)還缺乏科學(xué)的根據(jù)。第四節(jié)應(yīng)激

一、應(yīng)激及其產(chǎn)生原因1．應(yīng)激的含義

當(dāng)操作者面臨超出適應(yīng)能力范圍的工作負(fù)荷時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生所謂“應(yīng)激”的現(xiàn)象。較為普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，應(yīng)激是一種復(fù)雜的心理狀態(tài)。每當(dāng)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(shí)，操作者呈現(xiàn)的狀態(tài)即為應(yīng)激。

2．應(yīng)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(dòng)機(jī)因素的作用。

責(zé)任心、喚醒水平二、應(yīng)激源能引起應(yīng)激現(xiàn)象的因素稱為應(yīng)激源。主要應(yīng)激源如下：（1）工作因素。變量

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

三、應(yīng)激效應(yīng)生理和身體的變化心率、心律不齊、氧耗、氧債、皮膚電反應(yīng)、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(zhì)量下降、反應(yīng)時(shí)增長、行動(dòng)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(gè)不停，坐立不安

四、應(yīng)激的控制我們可以采取某些行動(dòng)來控制或減少應(yīng)激源的強(qiáng)度水平，使它落入到可接受的范圍內(nèi)。例如，通過改進(jìn)工作和環(huán)境的設(shè)計(jì)，或者通過改進(jìn)組織和人際關(guān)系，至少能夠緩和某些應(yīng)激源產(chǎn)生的效應(yīng)。

人們可以通過物理或社會(huì)環(huán)境等因素的改變來減輕它的不利效應(yīng)，但不能完全消除它。完全消除應(yīng)激源也是沒有必要的。研究應(yīng)激的主要目的是努力將應(yīng)激效應(yīng)限制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，從而有利于操作者進(jìn)入到一個(gè)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(qiáng)度不大，但由于神經(jīng)系統(tǒng)緊張程度過高或長時(shí)間從事單調(diào)、厭煩的工作而引起的第二信號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)能力減退，大腦神經(jīng)活動(dòng)處于抑制狀態(tài)的現(xiàn)象。

談虎色變腦力疲勞的產(chǎn)生與下列因素有密切關(guān)系。（1）高腦力負(fù)荷。（2）單調(diào)作業(yè)。（3）操作者對(duì)工作的態(tài)度、期望、動(dòng)機(jī)及情緒狀態(tài)。終末激發(fā)、勝負(fù)雙方

二、腦力疲勞的產(chǎn)生與積累

第五節(jié)腦力疲勞及其消除對(duì)腦力疲勞來說，疲勞體驗(yàn)與操作績效并不一定具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。如，一個(gè)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(yàn)到更多的疲勞效應(yīng)，積極的情緒往往降低操作者積累的疲勞。二、腦力疲勞的產(chǎn)生與積累

1.單調(diào)作業(yè)作業(yè)過程中出現(xiàn)許多短暫而又高度重復(fù)的作業(yè)，稱為單調(diào)作業(yè)。單調(diào)作業(yè)一般具有以下特點(diǎn)：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(duì)作業(yè)者技能、學(xué)識(shí)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，