注意力测评:操作任务中的注意控制与范式测量

注意是心理活动对一定对象的指向和集中,是心理活动的重要组成部分。随着科技的不断进步,人与机器的交互作用日益增强,人类在人-机系统中的作用和地位不断变化,由以往的实际操作者变成了观察者、监控者或警戒者,工作人员的主要任务是监控相关仪器设备上偶然出现的异常信号,并对异常信号或目标做出相应的反应,如驾驶人员、空中管理指挥人员、雷达监测人员、高铁与地铁的调度人员等,该类操作人员的注意能力是员工任职的基本要求。

例如2011年9月27日上海地铁10号线追尾等事故,是由于操作人员持续性注意力问题引发的人因失误。同样,裁判在执裁一场篮球比赛中如果注意力不集中会容易造成判罚失误,影响运动员发挥甚至影响比赛的结果。因此,对人员的注意力能力进行测评与研究具有重要的意义。

1. 注意力概述

注意(attention)是心理活动或意识对一定对象的指向与集中。注意的基本功能是对信息进行选择,即注意的指向性。注意指向并集中在一定对象之后,会保持一定时间的延续,维持心理活动的持续进行。这时被选定的对象或信息居于意识的中心,非常清晰,人们容易对它作进一步的加工和处理。注意的常见类别包括:

01选择性注意(selective attention)

是个体在同时呈现的两种或两种以上的刺激中选择一种进行注意,而忽略另外的刺激。关于选择性注意的理论有过滤器理论、衰减理论、后期选择理论和多阶段选择理论,可通过双耳分听实验进行考察;

02持续性注意(sustained attention)

是指注意在一定时间内保持在某个认识的客体或活动上,也叫注意的稳定性,是衡量注意品质的一个重要指标。持续性注意通常用警戒作业来测量;

03分配性注意(divided attention)

是个体在同一时间对两种或两种以上的刺激进行注意,或将注意分配到不同活动中,如司机在驾驶汽车时手扶方向盘,脚踩油门,眼睛还要注意路标和行人等多任务的注意资源分配情况。研究分配性注意最常用的方法是双作业操作。

2. 注意力的测量范式

目前,对注意力的研究主要集中在,注意广度测量、注意的持续性、注意的灵活性等。关于注意力测评的形式有很多,从最早利用观察法、调查法等传统的测评方式,到后来编制测试量表进行施测,再到后来利用眼动仪、计算机系统,注意力测评向更加客观、准确、科学的测量方向趋近。本节将对经典注意力测评方法进行介绍,以下测试任务来源于ErgoLAB主观测评系统的标准模型库内容。

01 点位跳跃测验

也称为时钟实验,是由Mackworth设计,该实验在现代心理学的领域中开创了注意警觉研究的新途径。实验流程是在黑色屏幕上呈现一个由60个白点组成的图形,像一个时钟表盘。一个红色亮点从0点处开始连续不停的跳动,每次跳动一个格,即从一个白点跳到相邻的白点上,速率为1格/秒。当跳动格数为2格时,即发生了跳跃现象,被试需要进行快速按键反馈。

【参考文献】Sebastian Canisius,Thomas Penzel. Vigilance monitoring -- review and practical aspects[J]. Biomedizinische Technik,2007,52(1).

02 目标计数测验

本实验是测量注意广度的经典实验范式。任务流程是在固定尺寸的显示区域内,随机呈现若干架飞机或其它目标刺激材料,目标刺激材料数目从5个到12个不等,刺激材料快速呈现后,要求被试输入刚刚呈现的刺激数量。实验统计被试对不同水平刺激数量的正确反应的百分数,采用直线内插法,计算50%试次正确反应的圆点数作为被试的注意广度值。

【参考文献】张开冉. 低驾龄驾驶人典型驾驶心理---行为特性研究[D].西南交通大学,2008.

03 精神运动警觉任务

精神运动警觉性任务(Psychomotor Vigilance Task,简称 PVT) 是一种广泛应用于测量被试注意状态、唤醒水平、警觉变化的行为测试任务,该测试主要通过对突显信号的及时响应的检测,评估持续注意能力。通过考察其不同指标变化,可以从生理和心理的不同维度反映疲劳对行为的影响。已广泛应用于如驾驶安全领域驾驶疲劳测评与监测;航空航天领域高认知负荷、作业疲劳以及警觉能力评估等。PVT 任务具有操作简单,学习效应小,受个体差异影响小,能够很好地减少甚至消除被试间被试内差异等优点。测试的信效度高,注意忽视的重测信度的组内相关系数高达0.89。

【参考文献】Honn, Kimberly A.,Riedy, Samantha M.,Grant, Devon A.. Validation of a Portable, Touch-Screen Psychomotor Vigilance Test[J]. Aerospace Medicine and Human Performance,2015,86(5).

04 划消实验

该测验通过比较不同个体在完成工作/任务的速度和准确性的差异,测评操作个体的注意力集中程度、视觉分辨能力以及疲劳状态等。在划消测验中,事先规定了某种符号作为划消目标,实验中给被试呈现出一张排列着各种符号的表格,要求被试按照顺序快速、准确的找到其中的规定符号并划去,并记录其反应时与正确率。划消用的材料多是简单的符号、英文字母、几何图形、数字等。

【参考文献】Military and Defense; Studies Conducted at University of South Africa on Military and Defense Recently Published (Standardising the single and double letter cancellation test for South African military personnel)[J]. Defense & Aerospace Week,2020.

3. 其他测量内容

我国开展注意品质的测查最早可追溯至南朝刘勰在《新论·专学》中提及的"使左手划方右手划圆,无一俱成"。国外自1871年W.S.耶文斯撒豆子实验以来,也开展了大量有关注意能力测试的研究工作,纵观目前心理学常用的注意品质测试方法,可大致归纳如下:

注意集中性的测量:规定时限内简单算术题运算的作业成绩;规定时限内目标刺激的识别效率;伴随干扰刺激(如节拍器、霓虹灯)的四则运算成绩;

**注意广度的测量:**对快速呈现的不规则排列的圆点、数字、字母进行数量判断;聚焦范围测试;

**注意稳定性的测量:**完成简单而单调的加法运算;字母、图形、数字的划消测验;

**注意转移的测量:**用两种方法交替进行加法运算、多任务实验范式;

**注意搜索品质的测量:**紊乱线条的终端搜索、视觉搜索综合能力评估;

**注意分配的测量:**双手协调器测试、双手同时对显示器左右呈现刺激按键反应、同时对声音和刺激进行反应。

推荐阅读

Effects of Natural Between-Days Variation in Sleep on Elite Athletes' Psychomotor Vigilance and Sport-Specific Measures of Performance

作者:Knufinke, M;Nieuwenhuys, A ;Maase, K等

期刊:JOURNAL OF SPORTS SCIENCE AND MEDICINE

摘要:运动员的表现取决于从过去练习中恢复的能力。有研究表明,睡眠剥夺会导致运动员成绩下降,但目前尚不清楚睡眠的变化在多大程度上影响运动员成绩。本实验中,研究人员对98名运动员的睡眠质量和睡眠时间进行了3个非连续晚上的评估,并且在评估的第二天上午进行了运动表现测试。测试内容包括PVT-10(10分钟的精神运动警觉性任务)、精细运动技能测试和肌动技能测试。采用混合效应模型评估睡眠量(总睡眠时间(TST)、睡眠潜伏期(SOL)、睡眠开始后苏醒时间、睡眠效率)和睡眠阶段长短(浅、深、REM)对运动表现的影响。

研究结果表明,运动员的总睡眠时间为7.5±1.05小时,睡眠总时间与精神运动警觉性任务的反应时呈显著负相关(p=0.04)。总睡眠时间、睡眠潜伏期、睡眠阶段长短对肌动技能的影响较小,对精细运动技能没有显著影响。

因此得出结论,睡眠质量对精神运动警觉性任务的影响大于对运动成绩的影响。一个晚上的睡眠不足可能不会立即造成问题,但长时间的睡眠不足会对运动员的运动表现产生重要影响。

关键词:Athletic performance;sleep quantity;sleep architecture;psychomotor vigilance;elite sports

关于注意力的研究,还可以进一步结合眼动追踪测量设备,测量个体实时的眼动数据,计算注视、眼跳、眨眼状态,分析视觉搜索轨迹以及注意力集中位置。同时,还可以结合机器学习技术,对操作人员的注意力、分心、疲劳等状态进行实时的评估与预警。

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