醫(yī)學專題-《第10章-腦力工作負荷》人因工程教材

第十章腦力工作(gōngzuò)負荷第一頁，共三十頁。編輯課件

第一節(jié)腦力負荷定義及影響(yǐngxiǎng)因素一、腦力負荷(fùhè)定義腦力(nǎolì)負荷是一個多維概念，它涉及到工作要求，時間壓力，操作者的能力和努力程度，行為表現(xiàn)和其他許多因素。下面是幾種具有代表性的定義。

(1)腦力負荷是人在工作時的信息處理速度，即決策速度和決策的困難程度。(2)腦力負荷是人在工作時所占用的腦力資源的程度，即腦力負荷與人在工作時所剩余的能力是負相關的。

(3)腦力負荷是人在工作中感受到的工作壓力的大小，即腦力負荷與工作時感到的壓力是相關的。(4)腦力負荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人員在執(zhí)行腦力工作時實際有多忙。

第二頁，共三十頁。編輯課件

第一節(jié)腦力負荷定義(dìngyì)及影響因素一、腦力負荷(fùhè)定義本書中，將腦力負荷定義為反映工作時人的信息處理系統(tǒng)被使用程度的指標。腦力負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(rènwu)對人的要求、人工作時的努力程度等有關，因而腦力負荷也與這些因素有關。

二、腦力負荷的影響因素工作內(nèi)容、人的能力及人的業(yè)績對腦力負荷的測量有著十分重要的影響。

（1）工作內(nèi)容。工作內(nèi)容對腦力負荷有直接影響。在其他條件不變的情況下，工作內(nèi)容越多，越復雜，操作人員所承受的腦力負荷就越高。

第三頁，共三十頁。編輯課件

第一節(jié)腦力負荷定義(dìngyì)及影響因素

二、腦力負荷的影響(yǐngxiǎng)因素（2）人的能力。在腦力勞動中，個體之間的腦力勞動能力存在差異，干同樣的王作，能力越大的人腦力負荷越低，能力越小的人腦力負荷越高。

（3）人的業(yè)績(yèjì)（績效）。腦力負荷的適當與否對系統(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)，工作績效與腦力負荷強度存在明顯的依賴關系，圖10-2為工作績效與腦力負荷強度的關系模型。

低腦力負荷高第四頁，共三十頁。編輯課件

第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法腦力負荷(fùhè)測量方法，按其特點和使用范圍可分為四類，即主觀評價法；主任務測量法；輔助任務測量法；生理測量法。

一、主觀(zhǔguān)評價法（一）主觀評價法及其特點

主觀評價法是最流行也是最簡單的腦力負荷評價方法。該方法要求系統(tǒng)操作者陳述特定操作過程中的腦力負荷體驗，或根據(jù)腦力負荷體驗對操作活動進行難度順序的排列。它具有以下特點：（1）主觀評價是腦力負荷評價中唯一的直接評價方法。

（2）主觀評價一般在事后進行，不會對主操作產(chǎn)生干擾。（3）主觀評價一般使用統(tǒng)一的評定維度，不同情境的負荷評價結(jié)果可相互比較。

（4）使用簡單、省時。

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第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法一、主觀(zhǔguān)評價法（二）主觀評價法分類(fēnlèi)

腦力負荷主觀評定技術有多種類型。最常見的有古柏一哈柏(Cooper-Harper)評價法、主觀負荷評價法（SWAT量表）、NASA—TLX量表等。

（三）主觀評價法的缺陷

（1）評價結(jié)果有偏差。

（2）評價結(jié)果容易混淆。

（3）方法應用存在局限性。（4）方法敏感性存在特異性。

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第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法二、主任務(rènwu)測量方法人員在工作時的業(yè)績指標(zhǐbiāo)來判斷這項工作給操作人員帶來的腦力負荷。主任務測量法可以分為兩大類，一類是單指標(zhǐbiāo)測量法，一類是多指標(zhǐbiāo)測量法。

（一）單指標測量法

單指標測量法就是用一個業(yè)績指標來推斷腦力負荷。在使用單指標測量法時，指標選擇的好壞對腦力負荷的測量成功與否有著決定性的作用。人們已進行過許多用單項業(yè)績指標來測量腦力負荷的研究，在這些研究中主要是用錯誤或時間延遲作為業(yè)績指標。第七頁，共三十頁。編輯課件

第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法二、主任務(rènwu)測量方法（二）多指標測量法

用多個業(yè)績指標來測量腦力(nǎolì)負荷是希望通過多個指標的比較和結(jié)合減小測量的誤差，另外可以通過多個指標來找出腦力(nǎolì)負荷產(chǎn)生的原因，這樣也可提高測量的精度。

主任務測量法存在兩個問題。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荷狀況無法進行比較。其二，根據(jù)資源理論，當操作要求資源小于操作能力時，雖然工作負荷的增加會引起剩余資源的減少，但主任務績效由于得到充足資源的供應而并不出現(xiàn)下降，在這種情況下主任務績效對工作負荷的變化不敏感。第八頁，共三十頁。編輯課件

第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法三、輔助(fǔzhù)任務測量法

(一)輔助任務測量法的原理

應用輔助任務測量法時，操作人員被要求同時做兩件工作。操作人員把主要精力放在主任務上。當他有多余的能力時，盡量做輔助任務。主任務的腦力負荷(fùhè)是通過輔助任務的表現(xiàn)來進行的。主任務腦力負荷(fùhè)越大，剩余資源越少，操作者從事輔助任務的能力就越弱。

用輔助任務法測量腦力負荷一般分兩步。第一步為測量單獨做輔助任務時的業(yè)績指標；第二步則在做主任務的同時，在不影響主任務的情況下盡量做輔助任務。

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第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法三、輔助(fǔzhù)任務測量法

(二)輔助任務的種類輔助任務必須滿足這樣幾個條件。第一，它必須是可以細分的；第二，它必須與主任務使用相同的資源；第三，必須對主任務沒有(méiyǒu)干擾或干擾很小。由于不同的任務使用不同的資源，因而使得可使用的輔助任務也有很大的不同，下面是常用的輔助任務。

（1）選擇反應。(2)追蹤。(3)監(jiān)視。(4)記憶。(5)腦力計算。(6)復述。(7)簡單反應。第十頁，共三十頁。編輯課件

第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法四、生理(shēnglǐ)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)，當人承受腦力負荷(fùhè)時（采用每分鐘40個信號和70個信號兩種情況），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，而且隨著負荷(fùhè)強度（所處理的信號數(shù)）增加，心率變異越來越小，曲線趨于平直。

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第二節(jié)腦力(nǎolì)負荷的測量方法四、生理(shēnglǐ)測量法（二）大腦誘發(fā)電位大腦誘發(fā)電位的變化對腦力活動的某些成分(知覺/認知負荷)較為敏感。其中(qízhōng)，P300（是指刺激呈現(xiàn)后約300ms時出現(xiàn)的一個正向電位波動）尤為敏感。

生理測量法的局限：1.生理測量法假定腦力負荷的變化會引起某些生理指標的變化，但是其他許多與腦力負荷無關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，因而會產(chǎn)不同的生理反應。一項生理指標對某一類工作適用，對另一類工作則不適用。

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第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法對腦力負荷的預測方法主要采取分析方法，目前的方法有時間(shíjiān)壓力模型、波音公司的方法、時間(shíjiān)占有率模型以及Aldrich的腦力負荷預測方法。這里主要介紹3種方法。

一、Siegel和Wolf的時間(shíjiān)壓力模型Siegel和Wolf開發(fā)了一個以人為中心的人—機計算機模擬系統(tǒng)。在這個模擬系統(tǒng)中，人的負荷情況是影響人一機系統(tǒng)效益的最主要的因素。該方法將影響腦力負荷的各種因素的作用以“壓力”這個變量來表示。壓力可受到下面幾個因素的影響：第十三頁，共三十頁。編輯課件

第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法一、Siegel和Wolf的時間(shíjiān)壓力模型（1）操作人員的工作速度。

(2)一起完成某項工作的合作者工作不正常時，會使自己產(chǎn)生壓力；

(3)首次執(zhí)行(zhíxíng)某項工作失敗后，不得不重復一次或幾次，在重復做這項工作時，操作人員也會產(chǎn)生壓力；(4)操作人員不得不等著機器做出反應。

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第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法一、Siegel和Wolf的時間(shíjiān)壓力模型在開發(fā)這個計算機模型時，他們首先用工作分析的方法把工作任務分解成次級任務，給出各個次級任務之間的相互順序及影響關系(guānxì)，各個次級任務的重要性，執(zhí)行各項任務所需要的時間(隨機分布的時間)，完成每項次任務成功的概率，若第一次完不成這個次級任務后可采取的措施(重做或忽略)等。通過工作分析，把這些情況都搞清楚，然后輸入到計算機中。把各個次級任務根據(jù)工作順序和概率連接起來，給出不同的隨機數(shù)值，就可以模擬人的行為，計算機并可以自動地把一些有用的信息記錄下來。第十五頁，共三十頁。編輯課件

第三節(jié)

腦力負荷(fùhè)預測方法一、Siegel和Wolf的時間(shíjiān)壓力模型

在這個模擬中的一個最基本的假定是人對還剩有多少時間可以用來完成任務的判斷。這個判斷的結(jié)果就是(jiùshì)時間壓力。時間壓力影響到操作人員的操作速度。Siegel和Wolf把時間壓力定義為完成任務所需要的時間與給定的完成任務時間之比，通過試驗發(fā)現(xiàn)，這樣定義的時間壓力，對正常人時間壓力的臨界值在2．3左右，即當完成任務所需要的時間超出給定時間一半以上以后，操作員的行為才受到破壞性干擾。時間壓力模型用于模擬飛機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)射導彈、空中加油、空中攔截等。

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第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法二、波音公司的方法(fāngfǎ)

從波音737開始，飛機上開始用電子計算機顯示和控制系統(tǒng)，評價飛行系統(tǒng)給人帶來的腦力負荷就成為一個非?，F(xiàn)實的問題。波音公司最后主要采用工作任務的時間分析來評價腦力負荷，這種方法與傳統(tǒng)的時間和動作(dòngzuò)研究有些相似。

波音公司的研究人員Hickey首先提出了用時間研究的方法分析人的業(yè)績的可能性問題。接著，Stern等人把這種方法擴展到用操作人員的能力和剩余的能力來估算人的負荷比例。他們在做腦力負荷的估計時，也考慮到同時執(zhí)行兩項以上的任務和體力方面的影響。他們隨意地把80%作為腦力負荷的上限，這樣使操作人員能有一點剩余的能力(時間)，這點能力也可以用來檢查自己的錯誤等等。這種方法產(chǎn)生的結(jié)果比較令人滿意。第十七頁，共三十頁。編輯課件

第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法二、波音公司的方法(fāngfǎ)

在與上面的研究人員(rényuán)同時進行的研究中，波音公司的Smith提出用時間占有率作為負荷比例。Smith在完善他的模型時，又考慮了認知性的任務。圖10-3是按這種方法計算出來的當使用電子計算機之后，在執(zhí)行10多分鐘的任務時某操作人員的腦力負荷隨時間的分布。

圖10-3某操作人員腦力負荷隨時間分布情況第十八頁，共三十頁。編輯課件

第三節(jié)

腦力負荷預測(yùcè)方法二、波音公司的方法(fāngfǎ)

圖中的實線代表平均負荷，而虛線則代表腦力負荷的標準(臨界值)。從圖中可以看出，操作人員在這段時間內(nèi)的腦力負荷在20%～100%之間變動，這段時間內(nèi)的平均負荷為60%，有13次腦力負荷超過了圖中虛線，但每次超過的時間都非常(fēicháng)短。通過計算機的幫助，還可以知道這13次腦力負荷超過標準的原因，以及計算出人的各個部位的負荷情況。

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第三節(jié)

腦力負荷(fùhè)預測方法三、Aldrich的腦力負荷(fùhè)預測方法Aldrich等人開發(fā)的腦力負荷預測方法與前面前面提出的方法有些相似(xiānɡsì)，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）估計每項任務所需時間。（3）確定人的各部位被占用情況。

Aldrich模型也存在一定的問題，該模型還沒有接受實踐檢驗，系統(tǒng)的負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，負荷的計算是各子系統(tǒng)負荷系數(shù)的簡單相加，把8確定為腦力負荷過度的判斷標準還缺乏科學的根據(jù)。第二十頁，共三十頁。編輯課件第四節(jié)應激

一、應激及其產(chǎn)生(chǎnshēng)原因1．應激的含義當操作者面臨超出適應能力范圍的工作負荷時，就會產(chǎn)生所謂“應激”的現(xiàn)象。較為普遍的觀點認為，應激是一種復雜的心理狀態(tài)。每當系統(tǒng)偏離(piānlí)最佳狀況而操作者又無法或不能輕易地校正這種偏離(piānlí)時，操作者呈現(xiàn)的狀態(tài)即為應激。

2．應激現(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）動機因素(yīnsù)的作用。

第二十一頁，共三十頁。編輯課件第四節(jié)應激

二、應激源能引起應激現(xiàn)象的因素(yīnsù)稱為應激源。主要應激源如下：（1）工作因素。（2）環(huán)境因素。（3）組織、社會因素。（4）生理節(jié)奏與其他因素。

三、應激效應(xiàoyìng)在應激狀態(tài)下，操作者的身心會發(fā)生一系列變化。這種變化是應激引起的效應，表現(xiàn)為以下四類：(1)生理和身體的變化。(2)心理(xīnlǐ)和態(tài)度的變化。(3)工作績效的變化。(4)行為策略和方式的變化。第二十二頁，共三十頁。編輯課件第四節(jié)應激

四、應激的控制(kòngzhì)我們可以采取某些行動來控制或減少應激源的強度水平，使它落入到可接受的范圍內(nèi)。例如，通過改進工作和環(huán)境的設計(shèjì)，或者通過改進組織和人際關系，至少能夠緩和某些應激源產(chǎn)生的效應。

人們可以(kěyǐ)通過物理或社會環(huán)境等因素的改變來減輕它的不利效應，但不能完全消除它。完全消除應激源也是沒有必要的。研究應激的主要目的是努力將應激效應限制在一個合理的范圍內(nèi)，從而有利于操作者進入到一個最佳或接近最佳的工作狀態(tài)。第二十三頁，共三十頁。編輯課件第五節(jié)腦力疲勞(píláo)及其消除一、腦力(nǎolì)疲勞的含義腦力疲勞一般指人體肌肉工作強度不大，但由于神經(jīng)系統(tǒng)緊張程度過高或長時間從事單調(diào)、厭煩的工作而引起的第二信號系統(tǒng)活動(huódòng)能力減退，大腦神經(jīng)活動(huódòng)處于抑制狀態(tài)的現(xiàn)象。

腦力疲勞的產(chǎn)生與下列因素有密切關系。（1）高腦力負荷。（2）單調(diào)作業(yè)。（3）操作者對工作的態(tài)度、期望、動機及情緒狀態(tài)。二、腦力疲勞的產(chǎn)生與積累

第二十四頁，共三十頁。編輯課件第五節(jié)腦力(nǎolì)疲勞及其消除對腦力疲勞來說，疲勞體驗與操作績效并不一定具有對應關系。如，一個工人可能在工作過程(guòchéng)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到更多的疲勞效應，積極的情緒往往降低操作者積累的疲勞。二、腦力(nǎolì)疲勞的產(chǎn)生與積累

第二十五頁，共三十頁。編輯課件第五節(jié)腦力疲勞(píláo)及其消除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(chóngfù)的作業(yè)，稱為單調(diào)作業(yè)。

三、單調(diào)(dāndiào)作業(yè)及單調(diào)(dāndiào)感覺單調(diào)作業(yè)一般具有以下特點：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對作業(yè)者技能、學識等要求不高，易造成作業(yè)者消極情緒。④只完成工作的一小部分，對整個工作的目的、意義體驗不到。⑤能量消耗不多，卻容易引起疲勞。第二十六頁，共三十頁。編輯課件第五節(jié)腦力疲勞(píláo)及其消除2.單調(diào)感覺單調(diào)作業(yè)使操作者知覺到的對系統(tǒng)的“控制