脑力负荷课件

1、人机工程学航空学院 栾义春 2012年10月28日篇章总汇总论 第1章 人机工程学概论应用篇第5章 人机系统第6章 工作研究（肌肉骨骼失调及预防）第7章 作业空间设计 第8章 人与环境的界面设计基础篇 第2章 人体生理特征第3章 人体测量与数据应用 第4章 人的心理认知特征扩展篇第9章 人因安全第10章 可用性第11章 脑力负荷11.1 脑力负荷概述11.2 脑力负荷的测量方法11.3 脑力负荷的预测方法11.4 脑力工作效率提升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

2、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。脑力负荷与工作绩效的关系“三阶段”模式“倒U型”模式11.2 脑力负荷的测量方法工作测量法 主任务测量法 副任务测量法 生理测量法 心电活动测量法 眼电活动测量法 脑活动测量法 磁共振成像技术 主观测量法 库柏一哈柏量表、主观负荷评估法等 生理测量法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。 优点是客观性和实时性，并且不影响工作任务

3、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。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。生理测量法磁共振成像技术 （MRI）MRI在脑力负荷的研究中有着广泛的应用前景。 各种认知活动在功能上都有高灵敏度的显示成像工作方式，我们可以检

4、测到作业前后信号强度变化的大小和速度，通过“差图法”或“信号强度时间”关系曲线，可以直观描述信号强度的变化规律，分析认知作业的种类和脑力负荷。主观测量法是最简单也是最流行的脑力负荷评定方法。 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。 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。 主要分为多因素评价法和单因素评价法两类。主观测量法CH量表由Cooper和Harper在1969年提出的用于评价飞机驾驶难易程

5、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。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。 时间负荷反映了人们执行任务过程中可用的空闲时间的多少； 努力负荷反映了执行任务需要付出多大的努力； 心理紧张负荷测量的是执行任务过程中产生的焦虑、不称心等心理状态表现的程度。 采用SWAT量表进行脑力负荷评价分两个步骤 量表开发阶段 评分阶段 主观测量法NASA-TLX(美国国家航

6、空航天局任务负荷指数)由美国航空航天局开发的一个多维脑力负荷评价量表。量表由六个维度组成条目名称两端表示条目说明脑力需求低/高指完成工作过程中需付出多大的脑力活动（如思考、下决定、计算、记忆、观察、搜查等）？该工作从脑力方面对你而言是容易还是困难？是简单还是复杂？要求严格还是不严格？体力需求低/高指完成工作过程需付出多大的体力（如推、拉、转身、动作控制、进行活动的程度等）？该任务从体力方面对你而言是容易还是困难？是缓慢还是快速？肌肉感到松弛还是紧张？动作轻松还是费力？时间需求慢/快指工作运行速率或节奏，其节奏是缓慢并使人感到从容不迫，还是快速而令人感到慌乱呢？努力程度小/大指完成您的工作需付出

7、的努力是小还是大呢？（脑力及体力）业绩水平好/差指对完成任务取得的成绩怎么样？对取得的成绩，您的满意程度有多大？受挫程度小/大指在工作中，你感到沮丧感、烦恼程度是小还是大？主观度量量表由Tsang和Velazquez基于脑力多资源模型，提出的主观度量量表（workload profile, WP）,包含四个脑力工作的阶段，每个阶段占用两种脑力资源。任务阶段占用脑力资源得分（01）总得分负荷维度信息处理概念/中枢处理响应编码处理空间编码语言编码输入视觉接收听觉接收输出操作输出语言输出11.3脑力负荷的预测方法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

8、荷预测方法 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。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 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）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。Smith提出用时间占有率作为负荷比例。时间占有率是完成任务所需要的时间与给出的完成任务时间之比。11.4 脑力工作效率提升脑力工作者的特征 工作具有很强的知识性，要求脑力工作者必须有一定的专业知识储备和技能训练，而且知识要不断进行更新； 工作过程中人与信息系统需要持续不断地交互以便对信息进行处理、整合； 需要运用隐性和显性知识频繁进行判断、推理、决策、计划和协调过程具有