人因工程学第10章脑力工作负荷课件

第十章脑力工作负荷12/12/20221第十章脑力工作负荷12/10/20221主要内容脑力负荷的定义及影响因素脑力负荷评价方法脑力负荷预测方法应激脑力疲劳及其消除案例：肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点12/12/20222主要内容脑力负荷的定义及影响因素12/10/20222第一节脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷研究背景现代人机系统

–体力劳动脑力劳动：操作型作业知识型作业

–劳动力结构：脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大

–研究人在系统中的表现及脑力负荷对人机系统效率的影响具有重要意义。美国空军要求飞机的设计要符合脑力负荷标准。脑力负荷成为系统设计必须考虑的一个重要课题。

问题–什么是脑力负荷？

–如何测量脑力负荷？12/12/20223第一节脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷研究背景12/10/一、脑力负荷定义（MentalWorkload）脑力负荷；心理负荷；精神负荷；脑力负担。

（1）最初定义形容人在单位时间人所承受的脑力活动工作量，形容人在工作中的心理压力，或信息处理能力。

（2）北大西洋公约组织国家相关学者的定义：1）1976年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿教授的主持下召开了“监视行为和控制”

的专题会议，提出了在新的系统中测量人的脑力负荷的重要性。

第一节脑力负荷定义及其影响因素12/12/20224一、脑力负荷定义（MentalWorkload）第一节脑第一节脑力负荷定义及其影响因素

2）1977年，北约组织的一些著名学者又召开了“脑力负荷的理论和测量”专题会议，系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。与会者从不同的角度定义脑力负荷，没有得出统一的可被大家接受的定义。最后结论为：

脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，操作者的能力和努力程度，行为表现和其他许多因素。12/12/20225第一节脑力负荷定义及其影响因素2）1977年，第一节脑力负荷定义及其影响因素

（2）学者不同角度的定义

1)脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的困难程度。（工作要求）2)脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷与人在工作时所剩余的能力是负相关的。

（资源占用）

3)脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑力负荷与工作时感到的压力是相关的。（感受压力）4)脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力工作时实际有多忙。

（行为表现）12/12/20226第一节脑力负荷定义及其影响因素（2）学者不同角度的定第一节脑力负荷定义及其影响因素

（3）脑力负荷定义归纳（教材中的定义）脑力负荷：反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷+人的闲置未用的信息处理能力=人的信息处理能力

人的闲置未用的信息处理系统与下列因素有关：人的信息处理能力（人的能力水平）工作任务对人的要求（工作要求）人工作时的努力程度（努力程度）

因而脑力负荷也与这些因素有关。12/12/20227第一节脑力负荷定义及其影响因素（3）脑力负荷定义归纳第一节脑力负荷定义及其影响因素二、脑力负荷的影响因素（1）工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况下，工作内容越多（需时间长），越复杂（完成困难），操作人员所承受的脑力负荷越高。

工作内容：时间压力、工作任务的困难程度、工作强度等。（2）人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存在差异，干同样的工作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小的人脑力负荷越高。（3）人的努力、认真程度。对脑力负荷影响表现为两个方面，不确定。12/12/20228第一节脑力负荷定义及其影响因素二、脑力负荷的影响因素12/第一节脑力负荷定义及其影响因素人的业绩与脑力负荷的关系。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及安全和健康均有很大的影响。下图为工作绩效与脑力负荷强度的关系模型。（TR—客观要求，TA操作者实际达到）

低脑力负荷高（TR—操作在客观要求的时间TA--操作者实际提供的时间）反映操作要求强度12/12/20229第一节脑力负荷定义及其影响因素人的业绩与脑力负荷的关系。脑第二节脑力负荷的测量(评价)方法脑力负荷评价研究文献来源

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中国学术期刊全文数据库–

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美国计算机协会ACM数据库检索关键词–“脑力负荷”，“MentalWorkload”；脑力劳动，“MentalWork”12/12/202210第二节脑力负荷的测量(评价)方法脑力负荷评价研究文献来源近20年脑力负荷评价研究文献数量脑力负荷研究文献趋势图12/12/202211近20年脑力负荷评价研究文献数量脑力负荷研究文献趋势图12/

国内外主要期刊和相关学者

–国内刊物：《人类工效学》《系统工程学报》《工业工程与管理》《工业工程》《心理学报》《研究与发展管理》《中国航空航天医学杂志》《航天医学与医学工程》《航空军医》《中华劳动卫生职业病杂志》《中国心理卫生杂志》《中国临床心理学杂志》，以及各大学学报。

–国内学者：廖建桥（华中科技大学管理学院）、董明清（第四军医大学航空心理学）、袁修干和柳忠起（北京航空航天大学）

、朱祖祥和张智君（杭州大学心理系）、刘宝善（空军航空医学研究所）、王东光（中国民航飞行学院航行系）、苗丹民

（第四军医大学空军医学系）、文治洪（第四军医大学航空航天医学系）、韩东旭（航空医学工程研究所）、肖元梅（四川大学华西公共卫生学院）等

12/12/202212

国内外主要期刊和相关学者

–国内刊物：《人类工效学》《系脑力负荷评价研究相关期刊

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国外刊物：《AppliedErgonomics

》、《InternationalJournalofIndustrialErgonomics》、《TheoreticalIssuesinErgonomicsScience

》、《HumanFactors

》、《InternationalJournalofHuman-ComputerStudies》、《Aviation,SpaceandEnvironmentalMedicine》、《InternationalJournalofPsychophysiology》、《InternationalJournalofNeuroscience》、《IEEEtransactionsonsystems,manandcybernetics》等

–

国外学者：MorayN，T.B.Sheridan，ReidGB，JuergenSauer，O‘DonnellRD，YoungMSandStantonNA，GuillermoM(墨西哥大学)，HwaS.Jung，B.S.Moon，ShinjiMiyake，KilseopRyu等12/12/202213脑力负荷评价研究相关期刊–国外刊物：《Applied第二节脑力负荷的测量(评价)方法-----主观评价法；----主任务测量法；----辅助任务测量法；----生理测量法。（一）主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。

12/12/202214第二节脑力负荷的测量(评价)方法-----主观评价法；（一第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）主观评价法及其特点

（1）主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。

（2）主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰。（3）主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价结果可相互比较。

（4）使用简单、省时。

数据收集与分析容易。12/12/202215第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）主观评价法及其特点第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主观评价法分类

常见方法：古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法主观负荷评价法（SWAT量表）NASA—TLX量表等。

12/12/202216第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主观评价法分类12第二节脑力负荷的测量(评价)方法古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法，1969年提出

（1）古柏一哈柏提出主要目的：用于评价飞机驾驶难易程度的一种方法，用于飞机操纵特性的评定。（2）建立依据：基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。

（3）具体方法：把飞机驾驶的难易程度分为10个等级，飞机驾驶员在驾驶飞机之后，根据自己的感觉，对照各种困难程度的定义，给出自己对这种飞机的评价。表10-1为Cooper-Harper方法的分级方法。12/12/202217第二节脑力负荷的测量(评价)方法古柏一哈柏(Cooper表10-1Cooper-Harper法的分级方法飞机的特性对驾驶员的要求评价等级优良：人们所希望的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的1很好，有可忽略的缺点脑力负荷不是在驾驶中应考虑的2不错，只有轻度的不足为驾驶飞机需驾驶员作少量帑力3小但令人不愉快的不足需要驾驶员一定的努力4中度的、客观的不足为了达到要求需要相当的努力5非常明显但可忍的不足为达到合格的驾驶需非常大努力6严重的缺陷要达到合格的驾驶，需要驾驶员最大的努力，飞机是否可控不是问题7严重的缺陷为控制飞机就需要相当大的努力8严重的缺陷为了控制飞机需要非常大的努力9严重的缺陷如不改进，飞机驾驶时可能失控1012/12/202218表10-1Cooper-Harper法的分级方法飞机的特在60年代后期，美国空军用Cooper—Harper方法评价新式飞机操作的难易程度取得了很大的成功。由于飞机操作的难易程度与脑力负荷是极为相关的，后来，人们对Cooper—Harper方法进行了改进，把评价表中的飞机驾驶困难程度改为工作的困难程度，使之适合评价一般任务的脑力负荷。

(1)单一变量评价方法第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202219在60年代后期，美国空军用Cooper—Harper方法评价（2）主观负荷评价法（SubjectiveWorkloadAssessmentTechnique）——SWAT法

SWAT法是美国空军开发的，由Reid等人建立。1）主要考虑因素Reid等人对脑力负荷的影响因素进行了系统的调查，经过必要的归纳和整理，认为脑力负荷可以看作是时间负荷、压力负荷和努力程度等3个要素的结合。每个因素又被分为1、2、3三级，SWAT描述的变量及水平如表10-2所示。第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202220（2）主观负荷评价法（SubjectiveWorkloa表10-2SWAT描述的变量及水平维度水平描述时间负荷努力程度压力负荷1经常有空余时间，各项活动之间很少有冲突或相互干扰很少意识到心理努力，活动几乎是自动的，很少或不需注意力很少出现慌乱、危险、挫折或焦虑，工作易容易适应。2偶尔有空余时间，各项活动之间经常出现冲突或相互干扰

需要一定的努力或集中注意力。由于不确定性，不可预见性或对工作任务不熟悉，工作中有些复杂由于慌乱、挫折和焦虑而产生中等程度的压力，增加了负荷。为了保持适当的业绩，需要相当的努力3几乎从未有空余时间，各项活动之间冲突不断

需要十分努力和聚精会神。工作内容十分复杂，要求集中注意力由于慌乱、挫折和焦虑而产生相当高的压力，需要极高的自我控制能力和坚定性12/12/202221表10-2SWAT描述的变量及水平维度水平时间负荷努力程第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）使用方法三个因素及每个因素的三个状态，共形成3×3×3=27个脑力负荷水平。这27个脑力负荷水平被定义为在0～100之间。在三个因素都为1时，其脑力负荷对应的水平为0，当三个因素都为3时，脑力负荷水平为100。其他情况下的脑力负荷的确定方法为：用27张卡片分别代表27种情况，操作人员首先对这27张卡片根据自己的主观观点进行排序，然后研究人员根据数学中的合成分析方法把这27种情况分别与0～100之间的某一点对应起来，如(1，1，1)对应于0；(1，2，1)对应于15.2等。操作人员完成某一任务后给出这项任务的时间负荷、努力程度、压力负荷的程度，根据这三个指标就可以确定脑力负荷的状态，然后根据前面确定的对应表查出脑力负荷的对应值。12/12/202222第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）使用方法12/10第二节脑力负荷的测量(评价)方法

3）SWAT的优缺点优点运用了数学分析方法对操作人员给出的27种情况的排序数据进行了数学处理，这样使得到的数据比简单的把27个点平均地确定在0～100之间更可靠些。缺点对27种情况进行排序，不仅需要相当的时间，而且排序的准确性也很难保证。因此应用起来较难。12/12/202223第二节脑力负荷的测量(评价)方法

3）SWAT的优缺点1第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（3）NASA-TLX量表

美国航空和宇宙航行局下属AMES研究中心的Hart等人建立起来的。1）主要观点：认为脑力负荷是一个多维的概念。Hart等对飞行员进行调查，拟从中找出脑力负荷的影响因素。经过大量调查研究之后，确定了六个影响脑力负荷的因素。分别为：

a.脑力需求b.体力需求c.时间要求d.努力程度e.操作成绩f.挫折水平12/12/202224第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（3）NASA-TLX第二节脑力负荷的测量(评价)方法

NASA-TLX量表：脑力需求：这项工作是简单还是复杂，容易还是要求很高？完成工作需要多少脑力或知觉方面的活动（如：思考、决策、计算、记忆、寻找等）？

体力需求：需要多少体力类型的活动（推、拉、转身、控制活动等）？这项工作是容易还是要求很高，是快还是慢？悠闲还是费力？时间需求：工作速度使你感到多大的时间压力？工作任务中的速度是快还是慢，悠闲还是紧张？12/12/202225第二节脑力负荷的测量(评价)方法

NASA-TLX量表：1第二节脑力负荷的测量(评价)方法努力程度：在完成这项任务时，你在脑力和体力方面做出了多大的努力？

业绩水平：你认为你完成这项任务是多么成功？你对自己业绩的满意度如何？

受挫程度：在工作时，你感到是没有保障还是有保障，很泄气还是劲头十足，恼火还是满意，有压力还是放松？每个影响因素在脑力负荷形成中的权数不同，且随着情境的变化而显示出差异。12/12/202226第二节脑力负荷的测量(评价)方法努力程度：在完成这项任务时第二节脑力负荷的测量(评价)方法NASA—TLX法的使用过程分三步：1）确定因素权重采用两两比较法，对每个因素在脑力负荷形成中的相对重要性进行评定。六个因素的权数之和等于l。在对权数进行评估时，自相矛盾的评估(即A比B重要，B比C重要，C比A重要)是允许的，这种情况出现时，说明被评估的因素的重要性非常接近。2）针对实际操作情境，对六个因素的状况分别进行评定

NASA—TLX主观评价方法要求操作人员在完成了某一项任务之后，根据脑力负荷的六个因素在O～100之间给出自已的评价。除业绩这一因素之外，其他五个因素都是感觉越高，给分值也越高，而对业绩，感觉到自己的业绩越好，则所给的分值越低。12/12/202227第二节脑力负荷的测量(评价)方法NASA—TLX法的使用过第二节脑力负荷的测量(评价)方法3）确定了各个因素的权数和评估值之后，进行加权平均就可以求出脑力负荷。

（四）主观评价法的缺陷

（1）评价结果有偏差。

主观评价是操作人员对某项工作的感觉。这种感觉不一定就是脑力负荷。在执行许多任务时，大脑中进行的活动是感觉不到的，我们所感觉到的东西只是我们意识到的东西，而人的信息处理系统中的许多活动是我们意识不到的。

（2）评价结果容易混淆。

1）主观评定一般反映脑力负荷和生理负荷共同作用的结果，这在测量总负荷时不会导致严重的问题，但在评价主观负荷时却由于结果混淆而易产生错误。12/12/202228第二节脑力负荷的测量(评价)方法3）确定了各个因素的权数和第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）评价定者一般较难将外部需要与实际努力分开，往往以“应该”而不是以“实际经历”的工作要求作为评定基础，因此可能出现高估或低估工作负荷的倾向；3）主观评价技术的理论假设是，能量消耗的增加伴随主观努力体验的增加，但实际上两者可能出现脱节，而操作者又往往不能将实际能量消耗与主观努力体验区分开来，因而容易出现评价偏差。（3）方法应用存在局限性。1）主观评价方法的应用受短时记忆消退的严重局限。如果要求操作者同时作几项评定，且操作与评价间存在较长的时滞，则很可能出现评定偏差。（需操作后立即测试才好）2）主观评价法一般不适用于主操作有记忆要求的场合。

12/12/202229第二节脑力负荷的测量(评价)方法2）评价定者一般较难第二节脑力负荷的测量(评价)方法

二、主任务测量方法以作业人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑力负荷。主任务测量法可以分为两大类：（一）单指标测量法

单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决定性的作用。人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在这些研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。

12/12/202230第二节脑力负荷的测量(评价)方法二、主任务测第二节脑力负荷的测量(评价)方法例：1）Dorman和Goldstein研究在监视类任务中信息显示速度的影响

结论：显示速度增加之后，人的正确反应率明显地降低了。2）Percival用反应时间检查了在搜索性任务中两种不同类型的目标、背景目标的数量、眼睛在目标上的停留时间的影响，

结论：发现目标的类型和背景因素对反应时间有显著影响，而眼睛的停留时间则没有什么影响。

实验结果说明：认真选取的单个业绩指标能够反映脑力负荷的变化。12/12/202231第二节脑力负荷的测量(评价)方法例：1）Dorman和Go第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）多指标测量法

1）多指标使用的目的通过多个指标的比较和结合减小测量的误差，通过多个指标来找出脑力负荷产生的原因，可提高测量的精度。

多指标测量法的结果有成功的，也有失败的。在有些场合，业绩指标反映不出脑力负荷的变化，而用其他方法得到的指标可以反映脑力负荷的变化。但在另外一些场合，至少某一个业绩指标又能反映脑力负荷的变化。

速度和精确度用来反映脑力负荷的重要指标

12/12/202232第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）多指标测量法第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（三）主任务测量法存在的问题（1）各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况无法进行比较。（2）根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力时，虽然工作负荷的增加会引起剩余资源的减少，但主任务绩效由于得到充足资源的供应而并不出现下降，在这种情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。12/12/202233第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主任务测量法第二节脑力负荷的测量(评价)方法三、辅助任务测量法

(一)辅助任务测量法的原理应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作。操作人员把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时，尽量做辅助任务主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任务脑力负荷越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。

（二）用辅助任务法测量脑力负荷步骤第一步为测量单独做辅助任务时的业绩指标；第二步则在做主任务的同时，在不影响主任务的情况下尽量做辅助任务。

12/12/202234第二节脑力负荷的测量(评价)方法三、辅助任务测量法12/第二节脑力负荷的测量(评价)方法(三)辅助任务的种类

辅助任务必须满足这样几个条件：第一，它必须是可以细分的；第二，它必须与主任务使用相同的资源第三，必须对主任务没有干扰或干扰很小。不同的任务使用不同的资源，因而使可使用的辅助任务也有很大的不同，下面是常用的辅助任务。

(1)选择反应。(2)追踪。(3)监视。(4)记忆。(5)脑力计算。(6)复述。(7)简单反应。12/12/202235第二节脑力负荷的测量(评价)方法(三)辅助任务的种类12第二节脑力负荷的测量(评价)方法四、生理测量法（一）心率变异正常情况下，人的心率是不规则的。研究发现，当人承受脑力负荷时（采用每分钟40个信号和70个信号两种情况），两种情况的心率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下降，而且随着负荷强度（所处理的信号数）增加，心率变异越来越小，曲线趋于平直。

（二）大脑诱发电位大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分(知觉/认知负荷)较为敏感。其中，P300（是指刺激呈现后约300ms时出现的一个正向电位波动）尤为敏感。

12/12/202236第二节脑力负荷的测量(评价)方法四、生理测量法12/10/

生理测量法的局限：

1.生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某些生理指标的变化，但是其他许多与脑力负荷无关的因素也可能引起这些变化；

2.不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理反应。一项生理指标对某一类工作适用，对另一类工作则不适用。

第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202237生理测量法的局限：第二节脑力负荷的测量(评价第三节脑力负荷预测方法对脑力负荷的预测方法主要采取分析方法，目前的方法有时间压力模型、波音公司的方法、时间占有率模型以及Aldrich的脑力负荷预测方法。本课程主要介绍3种方法。一、Siegel和Wolf的时间压力模型Siegel和Wolf开发了一个以人为中心的人—机计算机模拟系统。在这个模拟系统中，人的负荷情况是影响人一机系统效益的最主要的因素。该方法将影响脑力负荷的各种因素的作用以“压力”这个变量来表示。压力可受到下面几个因素的影响：12/12/202238第三节脑力负荷预测方法对脑力负荷的预测方法主要采取第三节

脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的时间压力模型(1)操作人员的工作速度。

(2)一起完成某项工作的合作者工作不正常时，会使自己产生压力(3)首次执行某项工作失败后，不得不重复一次或几次，在重复做这项工作时，操作人员也会产生压力；(4)操作人员不得不等着机器做出反应。12/12/202239第三节脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的第三节

脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的时间压力模型在开发这个计算机模型时，首先用工作分析的方法完成以下工作:(1)把工作任务分解成次级任务(2)给出各个次级任务之间的相互顺序及影响关系，各个次级任务的重要性，执行各项任务所需要的时间(随机分布的时间)，完成每项次任务成功的概率，若第一次完不成这个次级任务后可采取的措施(重做或忽略)等。(3)将上述分析结果输入计算机。把各个次级任务根据工作顺序和概率连接起来，给出不同的随机数值，就可以模拟人的行为，计算机可自动把一些有用的信息记录下来。12/12/202240第三节脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的第三节

脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的时间压力模型在这个模拟中的一个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时间之比，通过试验发现，这样定义的时间压力，对正常人时间压力的临界值在2.3左右，即当完成任务所需要的时间超出给定时间一半以上以后，操作员的行为才受到破坏性干扰。时间压力模型用于模拟飞机驾驶员在航空母舰上的着陆问题。该模型也用来模拟其他类型的工作，如发射导弹、空中加油、空中拦截等。12/12/202241第三节脑力负荷预测方法一、Siegel和Wolf的第三节

脑力负荷预测方法二、波音公司的方法从波音737开始，飞机上开始用电子计算机显示和控制系统，评价飞行系统给人带来的脑力负荷就成为一个非常现实的问题。波音公司最后主要采用工作任务的时间分析来评价脑力负荷，这种方法与传统的时间和动作研究有些相似。波音公司的研究人员Hickey首先提出了用时间研究的方法分析人的业绩的可能性问题。接着，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。他们在做脑力负荷的估计时，也考虑到同时执行两项以上的任务和体力方面的影响。他们随意地把80%作为脑力负荷的上限，这样使操作人员能有一点剩余的能力(时间)，这点能力也可以用来检查自己的错误等等。这种方法产生的结果比较令人满意。12/12/202242第三节脑力负荷预测方法二、波音公司的方法12/10第三节

脑力负荷预测方法二、波音公司的方法

在与上面的研究人员同时进行的研究中，波音公司的Smith提出用时间占有率作为负荷比例。Smith在完善他的模型时，又考虑了认知性的任务。图10-3是按这种方法计算出来的当使用电子计算机之后，在执行10多分钟的任务时某操作人员的脑力负荷随时间的分布。12/12/202243第三节脑力负荷预测方法二、波音公司的方法12/10第三节

脑力负荷预测方法

图中的实线代表平均负荷，虚线代表脑力负荷的标准(临界值)。从图中可看出，操作人员在这段时间内的脑力负荷在20%～100%之间变动，这段时间内的平均负荷为60%，有13次脑力负荷超过了图中虚线，但每次超过的时间都非常短。

图10-3某操作人员脑力负荷随时间分布情况12/12/202244第三节脑力负荷预测方法图10-3某操作人员第三节

脑力负荷预测方法三、Aldrich的脑力负荷预测方法Aldrich等人开发的脑力负荷预测方法与前面前面提出的方法有些相似，但又增加了新内容。该种方法开发分为如下阶段。

（1）工作分析阶段。（2）估计每项任务所需时间。（3）确定人的各部位被占用情况。Aldrich模型也存在一定的问题，该模型还没有接受实践检验，系统的负荷值为专家的主观值，在一定程度上影响了结果的客观性，另外，负荷的计算是各子系统负荷系数的简单相加，把8确定为脑力负荷过度的判断标准还缺乏科学的根据。12/12/202245第三节脑力负荷预测方法三、Aldrich的脑力负荷第四节应激一、应激及其产生原因1.应激的含义当操作者面临超出适应能力范围的工作负荷时，就会产生所谓“应激”的现象。较为普遍的观点认为，应激是一种复杂的心理状态。每当系统偏离最佳状况而操作者又无法或不能轻易地校正这种偏离时，操作者呈现的状态即为应激。2．应激现象产生的原因

（1）系统偏离最佳状况。（2）环境要求与操作者能力不匹配。（3）动机因素的作用。12/12/202246第四节应激一、应激及其产生原因12/10/2022第四节应激二、应激源能引起应激现象的因素称为应激源。主要应激源如下：（1）工作因素。（2）环境因素。（3）组织、社会因素。（4）生理节奏与其他因素。三、应激效应在应激状态下，操作者的身心会发生一系列变化。这种变化是应激引起的效应，表现为以下四类：(1)生理和身体的变化。(2)心理和态度的变化。(3)工作绩效的变化。(4)行为策略和方式的变化。12/12/202247第四节应激二、应激源12/10/202247第四节应激四、应激的控制

(1)采取某些行动来控制或减少应激源的强度水平，使它落入到可接受的范围内。例如，通过改进工作和环境的设计，或者通过改进组织和人际关系，至少能够缓和某些应激源产生的效应。(2)人们可以通过物理或社会环境等因素的改变来减轻它的不利效应，但不能完全消除它。完全消除应激源也是没有必要的。研究应激的主要目的是努力将应激效应限制在一个合理的范围内，从而有利于操作者进入到一个最佳或接近最佳的工作状态。12/12/202248第四节应激四、应激的控制12/10/202248第五节脑力疲劳及其消除一、脑力疲劳的含义

脑力疲劳一般指人体肌肉工作强度不大，但由于神经系统紧张程度过高或长时间从事单调、厌烦的工作而引起的第二信号系统活动能力减退，大脑神经活动处于抑制状态的现象。

二、脑力疲劳的产生与积累脑力疲劳的产生与下列因素有密切关系。（1）高脑力负荷。（2）单调作业。（3）操作者对工作的态度、期望、动机及情绪状态。12/12/202249第五节脑力疲劳及其消除一、脑力疲劳的含义12/1第五节脑力疲劳及其消除三、单调作业及单调感觉1.单调作业作业过程中出现许多短暂而又高度重复的作业，称为单调作业。单调作业一般具有以下特点：①作业简单、变化少、刺激少，引不起兴趣。②受制约多，缺乏自主性，容易丧失工作热情。③对作业者技能、学识等要求不高，易造成作业者消极情绪。④只完成工作的一部分，对整个工作的目的、意义体验不到。⑤能量消耗不多，却容易引起疲劳。12/12/202250第五节脑力疲劳及其消除三、单调作业及单调感觉12/第五节脑力疲劳及其消除三、单调作业及单调感觉2.单调感觉单调作业使操作者知觉到的对系统的“控制”程度减至最低水平，因而产生不愉快，枯燥、缺乏兴趣和挑战、压抑以及觉得工作永无止境等消极情绪，这种由单调诱发的消极情绪称为单调感。

单调感对人的影响可从下列方面反应出来：（1）在作业过程中，变更作业或操作细节，改变作业节奏。（2）工作质量下降，错误率增加。（3）使作业能力动态曲线发生变化。（4）对工作无兴趣，情绪不佳，注意力不集中，作业很难坚持下去。12/12/202251第五节脑力疲劳及其消除三、单调作业及单调感觉12/1第五节脑力疲劳及其消除3.单调作业引起疲劳的原因单调作业虽然不需要消耗很大的体力，但千篇一律重复出现的刺激，使人的兴奋始终集中于局部区域，而其周围很快会产生抑制状态，并在大脑皮质中扩散，经过一段时间，就会出现疲劳现象。

四、避免单调的措施（1）操作再设计。（2）操作变换。（3）突出工作的目的性。（4）动态报告作业完成情况。（5）推行弹性工作法。（6）利用音乐消除单调感觉12/12/202252第五节脑力疲劳及其消除3.单调作业引起疲劳的原因12案例1.对象与方法2.结果与分析3.讨论肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点12/12/202253案例1.对象与方法肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点12/1.对象与方法1.1对象选择安徽省2个城市5所中学，对所有初一、初二年级以及高一、高二年级的学生目测超重及肥胖者，向其介绍本次研究的目的和内容后，愿意参加者共120人，其中男生78人，女生42人。以体脂百分比(PBF)作为肥胖的判定标准，最终确定肥胖男生62人，肥胖女生20人1.2方法1.2.1体成分的测定与肥胖判定

运用生物电阻抗体成分测定仪(美国DYNAMICS公司)，对250名目测对象测定体成分。案例12/12/2022541.对象与方法案例12/10/2022541.2方法1.2.2脑力负荷内容和时间使用韦氏儿童智力量表中国修订本(C-WLSC)(小于16岁)或韦氏成人智力量表中国修订本(WAIS一CR)(17岁以上)中的数字广度测验、木块图测验、算术测验、填图测验以及瑞文标准推理测验1.2.3注意能力测试使用数字划消测验和视觉追踪测验评价被试注意力的稳定性，2项测试均在脑力负荷前、后各测定1次。1.2.4统计分析采用SPSS软件包进行统计处理，计算体成分、阅读速度、错误率、大脑工作能力、所用时间和正确数等各指标的均值、标准差等，各指标组间差异采用配对t检验分析。案例12/12/2022551.2方法案例12/10/2022552.结果与分析2.1肥胖组和对照组青少年体成分比较（表1）案例表1.肥胖组和对照组WHR（腰臀比值）和PBF（体脂百分比）比较组别人数WHRPBF/%肥胖组820.912±0.05830.761±4.257对照组820.822±0.05917.294±6.501t值8.72713.864p值0.0000.00012/12/2022562.结果与分析案例表1.肥胖组和对照组WHR（腰臀比值）和P2.2脑力作业负荷前、后注意能力测试指标的组间比较(表2、表3)案例表2肥胖和对照组脑力作业负荷前后划消试验各指标比较组别个数脑力作业负荷前脑力作业负荷后阅读速度（个/min）错误率（％）脑力工作能力指数阅读速度（个/min）错误率（％）脑力工作能力指数肥胖组82428.75±75.333.13±2.27341.69±53.61402.19±81.893.60±2.63311.63±56.04对照组82429.69±79.842.93±2.65344.96±58.56435.00±77.502.58±2.42360.47±57.66t值0.0680.4650.1662.3282.2662.406p值>0.05>0.05>0.05<0.05<0.05<0.0512/12/2022572.2脑力作业负荷前、后注意能力测试指标的组间比较(表2、案例表3肥胖和对照组脑力作业负荷前后视觉追踪测验各指标比较组别人数脑力作业前脑力作业后所用时间正确数所用时间正确数肥胖组8279.52±13.539.31±1.1899.24±19.819.10±1.83对照组8272.33±18.619.27±1.5975.09±16.089.36±1.35t值1.5870.3634.4440.758p值>0.05>0.05<0.05<0.0512/12/202258案例表3肥胖和对照组脑力作业负荷前后视觉追踪测验各指标比较3.讨论3.1肥胖青少年脑力作业后注意能力下降明显一定的脑力负荷造成大脑皮层疲劳时，高级神经功能活动会出现一定障碍，使手眼协调能力下降，表现为完成剂量作业的速度减慢，错误增加3.2可能机制对肥胖青少年脑血流的研究发现，肥胖青少年脑血流速度以及脑血流量均显著低于正常青少年，可能是肥胖青少年由于体脂过多，使大量血液分布于周围组织尤其是内脏组织中，使脑血供减少;同时肥胖青少年常伴有脂质代谢紊乱，即三酞甘油和总胆固醇升高，这些脂质沉积于全身血管内皮，使全血粘度增加，脑血流速度随之降低，从而导致脑血流进一步减少。案例12/12/2022593.讨论案例12/10/202259谢谢！12/12/202260谢谢！12/10/202260第十章脑力工作负荷12/12/202261第十章脑力工作负荷12/10/20221主要内容脑力负荷的定义及影响因素脑力负荷评价方法脑力负荷预测方法应激脑力疲劳及其消除案例：肥胖青少年脑力作业后注意能力变化特点12/12/202262主要内容脑力负荷的定义及影响因素12/10/20222第一节脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷研究背景现代人机系统

–体力劳动脑力劳动：操作型作业知识型作业

–劳动力结构：脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大

–研究人在系统中的表现及脑力负荷对人机系统效率的影响具有重要意义。美国空军要求飞机的设计要符合脑力负荷标准。脑力负荷成为系统设计必须考虑的一个重要课题。

问题–什么是脑力负荷？

–如何测量脑力负荷？12/12/202263第一节脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷研究背景12/10/一、脑力负荷定义（MentalWorkload）脑力负荷；心理负荷；精神负荷；脑力负担。

（1）最初定义形容人在单位时间人所承受的脑力活动工作量，形容人在工作中的心理压力，或信息处理能力。

（2）北大西洋公约组织国家相关学者的定义：1）1976年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿教授的主持下召开了“监视行为和控制”

的专题会议，提出了在新的系统中测量人的脑力负荷的重要性。

第一节脑力负荷定义及其影响因素12/12/202264一、脑力负荷定义（MentalWorkload）第一节脑第一节脑力负荷定义及其影响因素

2）1977年，北约组织的一些著名学者又召开了“脑力负荷的理论和测量”专题会议，系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。与会者从不同的角度定义脑力负荷，没有得出统一的可被大家接受的定义。最后结论为：

脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，操作者的能力和努力程度，行为表现和其他许多因素。12/12/202265第一节脑力负荷定义及其影响因素2）1977年，第一节脑力负荷定义及其影响因素

（2）学者不同角度的定义

1)脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的困难程度。（工作要求）2)脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷与人在工作时所剩余的能力是负相关的。

（资源占用）

3)脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑力负荷与工作时感到的压力是相关的。（感受压力）4)脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力工作时实际有多忙。

（行为表现）12/12/202266第一节脑力负荷定义及其影响因素（2）学者不同角度的定第一节脑力负荷定义及其影响因素

（3）脑力负荷定义归纳（教材中的定义）脑力负荷：反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷+人的闲置未用的信息处理能力=人的信息处理能力

人的闲置未用的信息处理系统与下列因素有关：人的信息处理能力（人的能力水平）工作任务对人的要求（工作要求）人工作时的努力程度（努力程度）

因而脑力负荷也与这些因素有关。12/12/202267第一节脑力负荷定义及其影响因素（3）脑力负荷定义归纳第一节脑力负荷定义及其影响因素二、脑力负荷的影响因素（1）工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况下，工作内容越多（需时间长），越复杂（完成困难），操作人员所承受的脑力负荷越高。

工作内容：时间压力、工作任务的困难程度、工作强度等。（2）人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存在差异，干同样的工作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小的人脑力负荷越高。（3）人的努力、认真程度。对脑力负荷影响表现为两个方面，不确定。12/12/202268第一节脑力负荷定义及其影响因素二、脑力负荷的影响因素12/第一节脑力负荷定义及其影响因素人的业绩与脑力负荷的关系。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及安全和健康均有很大的影响。下图为工作绩效与脑力负荷强度的关系模型。（TR—客观要求，TA操作者实际达到）

低脑力负荷高（TR—操作在客观要求的时间TA--操作者实际提供的时间）反映操作要求强度12/12/202269第一节脑力负荷定义及其影响因素人的业绩与脑力负荷的关系。脑第二节脑力负荷的测量(评价)方法脑力负荷评价研究文献来源

–

中国学术期刊全文数据库–

中国优秀硕博士论文全文数据库–

ElsevierScience期刊–

SpringerLink全文数据库–

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ARL全文期刊与报纸数据库–

美国计算机协会ACM数据库检索关键词–“脑力负荷”，“MentalWorkload”；脑力劳动，“MentalWork”12/12/202270第二节脑力负荷的测量(评价)方法脑力负荷评价研究文献来源近20年脑力负荷评价研究文献数量脑力负荷研究文献趋势图12/12/202271近20年脑力负荷评价研究文献数量脑力负荷研究文献趋势图12/

国内外主要期刊和相关学者

–国内刊物：《人类工效学》《系统工程学报》《工业工程与管理》《工业工程》《心理学报》《研究与发展管理》《中国航空航天医学杂志》《航天医学与医学工程》《航空军医》《中华劳动卫生职业病杂志》《中国心理卫生杂志》《中国临床心理学杂志》，以及各大学学报。

–国内学者：廖建桥（华中科技大学管理学院）、董明清（第四军医大学航空心理学）、袁修干和柳忠起（北京航空航天大学）

、朱祖祥和张智君（杭州大学心理系）、刘宝善（空军航空医学研究所）、王东光（中国民航飞行学院航行系）、苗丹民

（第四军医大学空军医学系）、文治洪（第四军医大学航空航天医学系）、韩东旭（航空医学工程研究所）、肖元梅（四川大学华西公共卫生学院）等

12/12/202272

国内外主要期刊和相关学者

–国内刊物：《人类工效学》《系脑力负荷评价研究相关期刊

–

国外刊物：《AppliedErgonomics

》、《InternationalJournalofIndustrialErgonomics》、《TheoreticalIssuesinErgonomicsScience

》、《HumanFactors

》、《InternationalJournalofHuman-ComputerStudies》、《Aviation,SpaceandEnvironmentalMedicine》、《InternationalJournalofPsychophysiology》、《InternationalJournalofNeuroscience》、《IEEEtransactionsonsystems,manandcybernetics》等

–

国外学者：MorayN，T.B.Sheridan，ReidGB，JuergenSauer，O‘DonnellRD，YoungMSandStantonNA，GuillermoM(墨西哥大学)，HwaS.Jung，B.S.Moon，ShinjiMiyake，KilseopRyu等12/12/202273脑力负荷评价研究相关期刊–国外刊物：《Applied第二节脑力负荷的测量(评价)方法-----主观评价法；----主任务测量法；----辅助任务测量法；----生理测量法。（一）主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。

12/12/202274第二节脑力负荷的测量(评价)方法-----主观评价法；（一第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）主观评价法及其特点

（1）主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。

（2）主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰。（3）主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价结果可相互比较。

（4）使用简单、省时。

数据收集与分析容易。12/12/202275第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）主观评价法及其特点第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主观评价法分类

常见方法：古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法主观负荷评价法（SWAT量表）NASA—TLX量表等。

12/12/202276第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主观评价法分类12第二节脑力负荷的测量(评价)方法古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法，1969年提出

（1）古柏一哈柏提出主要目的：用于评价飞机驾驶难易程度的一种方法，用于飞机操纵特性的评定。（2）建立依据：基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。

（3）具体方法：把飞机驾驶的难易程度分为10个等级，飞机驾驶员在驾驶飞机之后，根据自己的感觉，对照各种困难程度的定义，给出自己对这种飞机的评价。表10-1为Cooper-Harper方法的分级方法。12/12/202277第二节脑力负荷的测量(评价)方法古柏一哈柏(Cooper表10-1Cooper-Harper法的分级方法飞机的特性对驾驶员的要求评价等级优良：人们所希望的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的1很好，有可忽略的缺点脑力负荷不是在驾驶中应考虑的2不错，只有轻度的不足为驾驶飞机需驾驶员作少量帑力3小但令人不愉快的不足需要驾驶员一定的努力4中度的、客观的不足为了达到要求需要相当的努力5非常明显但可忍的不足为达到合格的驾驶需非常大努力6严重的缺陷要达到合格的驾驶，需要驾驶员最大的努力，飞机是否可控不是问题7严重的缺陷为控制飞机就需要相当大的努力8严重的缺陷为了控制飞机需要非常大的努力9严重的缺陷如不改进，飞机驾驶时可能失控1012/12/202278表10-1Cooper-Harper法的分级方法飞机的特在60年代后期，美国空军用Cooper—Harper方法评价新式飞机操作的难易程度取得了很大的成功。由于飞机操作的难易程度与脑力负荷是极为相关的，后来，人们对Cooper—Harper方法进行了改进，把评价表中的飞机驾驶困难程度改为工作的困难程度，使之适合评价一般任务的脑力负荷。

(1)单一变量评价方法第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202279在60年代后期，美国空军用Cooper—Harper方法评价（2）主观负荷评价法（SubjectiveWorkloadAssessmentTechnique）——SWAT法

SWAT法是美国空军开发的，由Reid等人建立。1）主要考虑因素Reid等人对脑力负荷的影响因素进行了系统的调查，经过必要的归纳和整理，认为脑力负荷可以看作是时间负荷、压力负荷和努力程度等3个要素的结合。每个因素又被分为1、2、3三级，SWAT描述的变量及水平如表10-2所示。第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202280（2）主观负荷评价法（SubjectiveWorkloa表10-2SWAT描述的变量及水平维度水平描述时间负荷努力程度压力负荷1经常有空余时间，各项活动之间很少有冲突或相互干扰很少意识到心理努力，活动几乎是自动的，很少或不需注意力很少出现慌乱、危险、挫折或焦虑，工作易容易适应。2偶尔有空余时间，各项活动之间经常出现冲突或相互干扰

需要一定的努力或集中注意力。由于不确定性，不可预见性或对工作任务不熟悉，工作中有些复杂由于慌乱、挫折和焦虑而产生中等程度的压力，增加了负荷。为了保持适当的业绩，需要相当的努力3几乎从未有空余时间，各项活动之间冲突不断

需要十分努力和聚精会神。工作内容十分复杂，要求集中注意力由于慌乱、挫折和焦虑而产生相当高的压力，需要极高的自我控制能力和坚定性12/12/202281表10-2SWAT描述的变量及水平维度水平时间负荷努力程第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）使用方法三个因素及每个因素的三个状态，共形成3×3×3=27个脑力负荷水平。这27个脑力负荷水平被定义为在0～100之间。在三个因素都为1时，其脑力负荷对应的水平为0，当三个因素都为3时，脑力负荷水平为100。其他情况下的脑力负荷的确定方法为：用27张卡片分别代表27种情况，操作人员首先对这27张卡片根据自己的主观观点进行排序，然后研究人员根据数学中的合成分析方法把这27种情况分别与0～100之间的某一点对应起来，如(1，1，1)对应于0；(1，2，1)对应于15.2等。操作人员完成某一任务后给出这项任务的时间负荷、努力程度、压力负荷的程度，根据这三个指标就可以确定脑力负荷的状态，然后根据前面确定的对应表查出脑力负荷的对应值。12/12/202282第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）使用方法12/10第二节脑力负荷的测量(评价)方法

3）SWAT的优缺点优点运用了数学分析方法对操作人员给出的27种情况的排序数据进行了数学处理，这样使得到的数据比简单的把27个点平均地确定在0～100之间更可靠些。缺点对27种情况进行排序，不仅需要相当的时间，而且排序的准确性也很难保证。因此应用起来较难。12/12/202283第二节脑力负荷的测量(评价)方法

3）SWAT的优缺点1第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（3）NASA-TLX量表

美国航空和宇宙航行局下属AMES研究中心的Hart等人建立起来的。1）主要观点：认为脑力负荷是一个多维的概念。Hart等对飞行员进行调查，拟从中找出脑力负荷的影响因素。经过大量调查研究之后，确定了六个影响脑力负荷的因素。分别为：

a.脑力需求b.体力需求c.时间要求d.努力程度e.操作成绩f.挫折水平12/12/202284第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（3）NASA-TLX第二节脑力负荷的测量(评价)方法

NASA-TLX量表：脑力需求：这项工作是简单还是复杂，容易还是要求很高？完成工作需要多少脑力或知觉方面的活动（如：思考、决策、计算、记忆、寻找等）？

体力需求：需要多少体力类型的活动（推、拉、转身、控制活动等）？这项工作是容易还是要求很高，是快还是慢？悠闲还是费力？时间需求：工作速度使你感到多大的时间压力？工作任务中的速度是快还是慢，悠闲还是紧张？12/12/202285第二节脑力负荷的测量(评价)方法

NASA-TLX量表：1第二节脑力负荷的测量(评价)方法努力程度：在完成这项任务时，你在脑力和体力方面做出了多大的努力？

业绩水平：你认为你完成这项任务是多么成功？你对自己业绩的满意度如何？

受挫程度：在工作时，你感到是没有保障还是有保障，很泄气还是劲头十足，恼火还是满意，有压力还是放松？每个影响因素在脑力负荷形成中的权数不同，且随着情境的变化而显示出差异。12/12/202286第二节脑力负荷的测量(评价)方法努力程度：在完成这项任务时第二节脑力负荷的测量(评价)方法NASA—TLX法的使用过程分三步：1）确定因素权重采用两两比较法，对每个因素在脑力负荷形成中的相对重要性进行评定。六个因素的权数之和等于l。在对权数进行评估时，自相矛盾的评估(即A比B重要，B比C重要，C比A重要)是允许的，这种情况出现时，说明被评估的因素的重要性非常接近。2）针对实际操作情境，对六个因素的状况分别进行评定

NASA—TLX主观评价方法要求操作人员在完成了某一项任务之后，根据脑力负荷的六个因素在O～100之间给出自已的评价。除业绩这一因素之外，其他五个因素都是感觉越高，给分值也越高，而对业绩，感觉到自己的业绩越好，则所给的分值越低。12/12/202287第二节脑力负荷的测量(评价)方法NASA—TLX法的使用过第二节脑力负荷的测量(评价)方法3）确定了各个因素的权数和评估值之后，进行加权平均就可以求出脑力负荷。

（四）主观评价法的缺陷

（1）评价结果有偏差。

主观评价是操作人员对某项工作的感觉。这种感觉不一定就是脑力负荷。在执行许多任务时，大脑中进行的活动是感觉不到的，我们所感觉到的东西只是我们意识到的东西，而人的信息处理系统中的许多活动是我们意识不到的。

（2）评价结果容易混淆。

1）主观评定一般反映脑力负荷和生理负荷共同作用的结果，这在测量总负荷时不会导致严重的问题，但在评价主观负荷时却由于结果混淆而易产生错误。12/12/202288第二节脑力负荷的测量(评价)方法3）确定了各个因素的权数和第二节脑力负荷的测量(评价)方法

2）评价定者一般较难将外部需要与实际努力分开，往往以“应该”而不是以“实际经历”的工作要求作为评定基础，因此可能出现高估或低估工作负荷的倾向；3）主观评价技术的理论假设是，能量消耗的增加伴随主观努力体验的增加，但实际上两者可能出现脱节，而操作者又往往不能将实际能量消耗与主观努力体验区分开来，因而容易出现评价偏差。（3）方法应用存在局限性。1）主观评价方法的应用受短时记忆消退的严重局限。如果要求操作者同时作几项评定，且操作与评价间存在较长的时滞，则很可能出现评定偏差。（需操作后立即测试才好）2）主观评价法一般不适用于主操作有记忆要求的场合。

12/12/202289第二节脑力负荷的测量(评价)方法2）评价定者一般较难第二节脑力负荷的测量(评价)方法

二、主任务测量方法以作业人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑力负荷。主任务测量法可以分为两大类：（一）单指标测量法

单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决定性的作用。人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在这些研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。

12/12/202290第二节脑力负荷的测量(评价)方法二、主任务测第二节脑力负荷的测量(评价)方法例：1）Dorman和Goldstein研究在监视类任务中信息显示速度的影响

结论：显示速度增加之后，人的正确反应率明显地降低了。2）Percival用反应时间检查了在搜索性任务中两种不同类型的目标、背景目标的数量、眼睛在目标上的停留时间的影响，

结论：发现目标的类型和背景因素对反应时间有显著影响，而眼睛的停留时间则没有什么影响。

实验结果说明：认真选取的单个业绩指标能够反映脑力负荷的变化。12/12/202291第二节脑力负荷的测量(评价)方法例：1）Dorman和Go第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）多指标测量法

1）多指标使用的目的通过多个指标的比较和结合减小测量的误差，通过多个指标来找出脑力负荷产生的原因，可提高测量的精度。

多指标测量法的结果有成功的，也有失败的。在有些场合，业绩指标反映不出脑力负荷的变化，而用其他方法得到的指标可以反映脑力负荷的变化。但在另外一些场合，至少某一个业绩指标又能反映脑力负荷的变化。

速度和精确度用来反映脑力负荷的重要指标

12/12/202292第二节脑力负荷的测量(评价)方法（二）多指标测量法第二节脑力负荷的测量(评价)方法

（三）主任务测量法存在的问题（1）各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况无法进行比较。（2）根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力时，虽然工作负荷的增加会引起剩余资源的减少，但主任务绩效由于得到充足资源的供应而并不出现下降，在这种情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。12/12/202293第二节脑力负荷的测量(评价)方法（三）主任务测量法第二节脑力负荷的测量(评价)方法三、辅助任务测量法

(一)辅助任务测量法的原理应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作。操作人员把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时，尽量做辅助任务主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任务脑力负荷越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。

（二）用辅助任务法测量脑力负荷步骤第一步为测量单独做辅助任务时的业绩指标；第二步则在做主任务的同时，在不影响主任务的情况下尽量做辅助任务。

12/12/202294第二节脑力负荷的测量(评价)方法三、辅助任务测量法12/第二节脑力负荷的测量(评价)方法(三)辅助任务的种类

辅助任务必须满足这样几个条件：第一，它必须是可以细分的；第二，它必须与主任务使用相同的资源第三，必须对主任务没有干扰或干扰很小。不同的任务使用不同的资源，因而使可使用的辅助任务也有很大的不同，下面是常用的辅助任务。

(1)选择反应。(2)追踪。(3)监视。(4)记忆。(5)脑力计算。(6)复述。(7)简单反应。12/12/202295第二节脑力负荷的测量(评价)方法(三)辅助任务的种类12第二节脑力负荷的测量(评价)方法四、生理测量法（一）心率变异正常情况下，人的心率是不规则的。研究发现，当人承受脑力负荷时（采用每分钟40个信号和70个信号两种情况），两种情况的心率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下降，而且随着负荷强度（所处理的信号数）增加，心率变异越来越小，曲线趋于平直。

（二）大脑诱发电位大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分(知觉/认知负荷)较为敏感。其中，P300（是指刺激呈现后约300ms时出现的一个正向电位波动）尤为敏感。

12/12/202296第二节脑力负荷的测量(评价)方法四、生理测量法12/10/

生理测量法的局限：

1.生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某些生理指标的变化，但是其他许多与脑力负荷无关的因素也可能引起这些变化；

2.不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理反应。一项生理指标对某一类工作适用，对另一类工作则不适用。

第二节脑力负荷的测量(评价)方法12/12/202297生理测量法的局限：第二节脑力负荷的测量(评价