结构限制和信息干扰对双重作业绩效的影响，本文主要内容关键词为：作业论文,绩效论文,干扰论文,结构论文,信息论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 B842
1 引言
随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的进步，人－机系统越来越趋于复杂。在复杂的人－机系统中，双重任务操作是人－机系统操作者的基本活动方式之一。为了探讨双重任务操作的规律，最终提高双重作业的绩效，心理学家、人类工效学家提出了许多理论来解释双重任务操作中出现的各种现象，这些代表性的理论主要有结构理论、资源理论、结果冲突理论和双因素假设[1-3]。Craik等人提出的结构理论认为，人的信息加工是由一些具有不同功能的结构单元连续操作完成的，这些结构单元组成了信息加工的特殊通道。因而双重任务操作绩效的变化可由信息加工的结构限制来解释[1]。Wickens等人为代表的资源理论认为有限的信息加工资源的供求不平衡导致的资源竞争是造成双重任务操作绩效下降的主要原因[2]。Navon等人提出的结果冲突理论认为：双重任务操作绩效的下降是由于两种任务同时操作的信息相互干扰所致[3]。90年代以后，仍有许多研究在上述3种理论的基础上研究了双重任务操作绩效下降的影响因素。例如，1998年戴艳[4]、1999年Schubert[5]研究了结构限制对双重任务操作绩效的影响；1997年，Foley和Berch[6]研究了资源竞争对双重任务操作绩效的影响；1999年Tazume[7]、1997年Caroselli等人[8]研究了信息干扰对双重任务操作绩效的影响。
我们认为：结构理论、资源理论和结果冲突假设从各自的出发点出发，对双重任务操作绩效下降的原因作了解释，每种理论只涉及了问题的某一个方面，因而如果能考虑多重因素对双重任务操作绩效的影响，就可以更好地解释双重任务操作绩效下降的原因。从1995年起，葛列众、朱祖祥等人完成了一系列的实验，探讨了结果冲突与作业难度对双重任务操作绩效的影响，证明双重任务操作绩效的下降有信息干扰和资源竞争两个原因[9-12]。本实验拟在以往研究的基础上，进一步探讨结构限制和信息干扰这两个因素对双重任务操作绩效的影响。
2 实验方法
2.1 实验视标和作业间间隔时间
如表1所示，实验中的作业1和作业2的刺激视标均由方向词视标（上、下、左、右）、数量词视标（1、2、3、4）和笔划词视标（横、竖、撇、捺）组成。其中，作业1的目标视标为方向词视标，非目标视标为数量词视标和笔划词视标；作业2的目标视标为数量词视标，非目标视标为方向词视标和笔划词视标。由于方向词视标和数量词视标在两个作业中起着不同的作用，在一个作业中为目标视标，而在另一个作业中为非目标视标，因此由方向词视标和数量词视标组成的非目标视标被统称为关联视标，以表示它和另一个作业中的目标视标在语义上存在一致的关系。笔划词视标在作业1和作业2中均为非目标视标，因此由笔划词视标组成的非目标视标被称为中性视标，以表示它和两个作业中的目标视标在语义上均无关。
表1 实验视标的组成
非目标视标
目标视标
关联视标
中性视标
作业1方向词
数量词 笔划词
上、下、左、右
1、2、3、4横、竖、撇、捺
数量词方向词笔划词
作业2
1、2、3、4上、下、左、右
横、竖、撇、捺
实验中，作业1和作业2的视标显示在计算机显示屏中央的6度视野范围内的左、右两边，每边每次只呈现一个视标。作业1和作业2同时呈现的视标有以下6种不同的组合关系：(1)“关－关”组合，即作业1和作业2均显示关联视标；(2)“关－目”组合，即作业1和作业2中一个作业显示关联视标，另一个作业显示目标视标；(3)“关－中”组合，即两个作业中一个作业显示关联视标，另一个作业显示中性视标；(4)“目－目”组合，即作业1和作业2均显示目标视标；(5)“中－目”组合，即两个作业中一个作业显示中性视标，另一个作业显示目标视标；(6)“中－中”组合，即作业1和作业2均显示中性视标。
实验中，作业1和作业2呈现之间的间隔时间(SOA,stimulus onsetasynchrony)分0毫秒、300毫秒和500毫秒3种情况。
2.2 实验装置和被试作业
实验在486计算机上进行，被试反应时由计算机记录。实验中，被试双眼位置与显示屏中心成水平，观察距离（双眼距显示屏的距离）为50cm。显示屏呈现的视标为黑底白视标；视标亮度为24.5cd/m[2]，背景亮度为0.97cd/m[2]；视标高度为8mm，宽度为6mm。计算机键盘水平照度为751x。
实验中，被试在标准的QWERTY计算机键盘上作双手按键反应。左手反应时，左手的中指和食指分别放在键盘左侧的"a"、"z"两个健对左边作业作反应；一半的被试实验中，当左边呈现目标视标按"a"键，呈现非目标视标按"z"键，另一半被试则相反。右手反应时，右手的中指和食指分别放在键盘右侧的“；”、“。”两个键对右边作业作反应；一半的被试实验中，当右边呈现目标视标，按“；”键，呈现非目标视标按“。”键，另一半被试则相反。
2.3 实验程序
实验采用被试内设计，每个被试均参加0、300和500毫秒3种SOA条件下的双重作业实验。每种SOA条件下，6种组合的视标各呈现32次，每个被试共参加576次实验。实验中，一半被试实验时，计算机屏幕左边呈现作业一，右边呈现作业二，另一半被试相反。各SOA条件下，一半被试计算机屏幕左边先呈现视标，右边后呈现视标，另一半被试相反。
正式实验开始前，主试通过计算机显示屏向被试演示实验的详细内容和要求，帮助被试理解，并对每个被试进行训练。训练结束时，要求被试的反应正确率达到90%。
正式实验时，先在显示屏中央呈现一个白色"*"形注视点，同时计算机发出2000Hz的声响，持续约500毫秒，作为预备信号。要求被试将手指放在相应的反应键上，双眼水平注视显示屏中心的白色"*"形注视点。预备信号消失后，按实验要求在计算机屏幕上左右同时或先后呈现视标，要求被试在反应正确的前提下，尽可能快地按实验要求作出相应的按键反应。计算机记录被试按键反应的反应时和反应的正误。从视标一开始呈现到被试按下反应键这段时间为目标视标搜索反应时。被试作出反应后，计算机向被试呈现被试的反应时间以及反应的正误情况。
被试参加3种SOA条件下的实验顺序采用拉丁方设计，以抵消实验误差。每完成一种SOA条件的实验，被试休息5分钟。
2.4 实验被试
实验共有16名被试，男女各半，均为浙江大学学生，年龄为20-23岁，视为或矫正视力正常，优势手均为右手。
3 实验结果
实验中每名被试的反应正确率均为90%左右。各实验条件下被试正确率之间无显著差异(p＞0.05)。在下面的各作业绩效差异的讨论中，将着重分析被试的平均反应时结果。计算平均反应时中删除了被试反应错误或由于反应中出现偶然疏忽的反应时异常值（反应时数值大于平均反应时两倍以上的反应时）。
3.1 作业呈现间隔时间对双重任务操作绩效的影响
表2以被试在3种SOA条件下的平均反应时为指标，比较了双作业操作中两种作业呈现的不同SOA对双重任务操作绩效的影响。由表2可见，随着两个作业间SOA的增加，双作业操作的反应时逐步下降，且3种SOA条件下反应时之间的差异显著，F(2,45)=9.25，p＜0.001。多重平均数的Duncan检验结果表明：3种SOA条件下的反应时两两之间有显著差异(p＜0.05)。这说明，两种作业的SOA对双重任务操作绩效有明显的影响，双重任务操作中，两种作业呈现的间隔时间相差越大，被试的作业绩效越高。
表2 3种SOA(ms)条件下双重任务操作反应时m(ms)
SOA
0
300 500 F检验值
反应时
905(272)
745(252)
700(235)
9.25[***]
注："***"表示p＜0.001，括号内为标准差。
3.2 信息干扰对双重任务操作绩效的影响
实验中，作业1和作业2同时呈现的目标视标、关联视标和中性视标有6种不同的组合关系。实验中这6种不同的视标组合的平均反应时结果如表3所示。
表3 6种不同视标组合呈现时双重任务操作的反应时(ms)
注：****表示p小于0.0001，括号内为标准差。
由表3可知，双重任务操作时，6种不同视标组合的反应时差异非常显著，F(5,90)=7.95，p＜0.0001。多重平均数的Duncan检验结果表明：“关－关”和“关－目”组合视标的反应时均显著大于其他4组的视标组合的反应时(p＜0.05)；而“关－中”、“目－目”和“中－目”组合的反应时又明显大于“中－中”组合的反应时(p＜0.05)。可见，两种作业信息加工活动之间的相互干扰会明显影响双作业的操作绩效，且干扰越大，双作业操作绩效下降越明显。这一实验结果验证了Navon和葛列众等人提出的“信息干扰”的假设[3,9]。
3.3 作业间SOA对信息干扰效应的影响
在3种作业间SOA条件下，6种视标组合的反应时如表4所示。从表4的结果可见：3种SOA条件下被试的反应时趋势基本相同，六种不同视标组合双作业反应时之间的差异非常显著（p均小于0.05）。多重平均数的Duncan检验结果表明：“关－关”组和“关－目”组的双作业反应时明显大于其他四种组合(p＜0.05)；“关－中”组、“目－目”组和“中－目”组的双作业反应时明显大于“中－中”组合的反应时(p＜0.05)。F检验表明：作业间SOA与信息干扰之间交互作用不显著，F(10,270)=1.11，p＞0.1。这些结果表明，两个作业间SOA的不同没有影响信息干扰对双重任务操作绩效的作用。
表4 不同SOA(ms)条件下6种视标组合的双重任务操作反应时(ms)
SOA
视标组合F(5,90)检验值
关－关 关－目 关－中 目－目 中－目 中－中
0 1007995 925 896 923 699
8.03[****]
(324)
(265)(262)
(258)
(196)
(174)
300
818817 751 743 744 609 3.25[**]
(260)
(282)(244)
(230)
(246)
(187)
500
791740 708 693 673 600 3.05[*]
(247)
(275)(227)
(211)
(204)
(197)
注："****"表示p＜0.0001，"**"表示p＜0.01，"*"表示p＜0.05；括号内为标准差。
4 讨论
4.1 结构限制效应
我们的实验结果表明：两个作业之间的SOA对双重任务操作绩效有着明显的影响，两个作业之间的SOA越大，双重任务的操作绩效越好。根据结构理论，人的信息加工存在着瓶颈加工现象，即人的信息加工的结构单元中有的结构单元在某一时刻只能对一种输入信息进行加工。在双重任务操作中，若一种作业的瓶颈加工尚未完成时，另一种作业的信息加工只能等到瓶颈加工完成后才能开始，因此，在SOA较长时，两种作业的信息加工就会因为减少了等待时间而提高双重任务操作的绩效；而在SOA为0毫秒即两种任务同时呈现时，被试的操作就会因为等待而降低作业的绩效。我们的实验数据证明了结构理论的假设。结构限制是影响双重任务操作的一个因素。
4.2 信息干扰效应
与我们以往的实验结果相同，本实验结果证明了信息干扰对双作业操作绩效的干扰作用，而且这种干扰作用取决于双重任务的两个作业信息之间的语义相关性[9]。无论是结构理论，还是单资源或双资源理论都无法解释这种干扰作用。信息干扰是影响双重任务操作的一个因素。
4.3 结构效应和信息干扰效应
如表4所见，两个作业间SOA的减少并没有影响信息干扰对双重任务绩效的影响。3种SOA条件下被试的反应时趋势基本相同，6种不同视标组合下双作业反应时之间的差异非常显著（p均小于0.05）。F检验表明：SOA与作业难度之间无交互作用(F(10,270)=1.11,p＞0.1)。根据这一结果，我们认为，结构限制和信息干扰是影响双重任务操作绩效的两个独立的原因。由瓶颈加工表现出来的结构限制作用和双重任务操作中的信息干扰作用都会使双重任务操作的绩效下降。
在我们以往的研究中，我们曾提出过双因素假设来解释双重任务绩效下降的原因。该假设认为：双重任务操作绩效下降有资源竞争和信息干扰两个原因。但本研究的实验数据却证明了结构限制是影响双重任务操作绩效的一个独立因素。因此，我们认为有必要对双因素假设进行修改，把双重任务绩效下降的原因归结为资源竞争、信息干扰和结构限制三个原因。信息干扰考虑了双重任务信息加工活动的特点方面的因素，资源竞争考虑了双重任务操作者信息加工能力方面的因素，而结构限制则考虑了双重任务信息加工通道方面的因素。我们把这一假设称为三因素假设。
从三因素假设出发，实际设计双重任务时应遵照以下原则：(1)顺序设计原则：操作者操作两种作业时，如有可能应尽量避免同时呈现两种作业，而是先后依次呈现两种作业。(2)异类设计原则：操作者同时操作的两种作业的信息输入应采用不同性质类型的材料进行编码。(3)难度适宜原则：操作者同时操作的两种作业的任务难度应该与操作者的操作能力相当。
5 小结
根据以往的研究和本实验结果，我们得出以下结论：造成双重任务操作绩效下降的原因有三个互相独立的因素：结构限制、信息干扰和资源竞争。双作业间SOA越小，结构限制越大，双重任务的操作绩效越差。双作业之间信息干扰越大，双重任务操作绩效越差。