心理负荷与量测量的基本方法：走跑出健康

（一）心理负荷及其影响

心理负荷是指个体在参与某一活动时，在参与前、参与中以及参与后，这一客观活动对个体心理产生的刺激，这种刺激可以通过参与活动的个体的表情、肢体动作、活动中的行为表现以及一系列生理变化反映出来。

心理负荷（mental workload）是工程心理学的一个具体研究领域。由于心理负荷是一个多维的概念，其应用领域比较广，对于它的定义至今没有统一的认识。实际上，心理负荷不一定与某种工作有直接联系，而是由于各种工作和活动给人的注意、情绪或反应带来压力。在复杂的人际系统中，作业人员往往需要在较短的时间内处理大量的信息并快速做出反应与决策，容易出现心理负荷过高，甚至超负荷现象。众所周知，过高的心理负荷将会影响人的工作效率和身心健康，进而影响整个人际系统的效率和可靠性。因此，心理负荷无疑已成为人际系统评价的主要指标之一。

健身走、健身跑运动也会对参与运动者的心理产生刺激，对参与者造成一定的心理负荷，不过适宜的心理负荷可提高运动者对运动项目的适应性，激发运动者的运动激情。而心理负荷过大则会造成负面的影响，影响参与者的运动积极性，严重的会损害运动者的身心健康。

（二）心理负荷的特殊性

心理负荷具有特殊性，具体表现为心理负荷的产生与生理负荷的不一致性。心理负荷的产生可以是运动前的条件性心理反射或者是运动者在运动前的焦虑造成的，也可能是运动中生理负荷过大导致的，还有可能是运动后产生的，对于心理负荷难以进行精确的定量描述；心理负荷的性质常常难以用生理指标确定，虽然目前常用的测量指标有脉搏、血压、肌电图等，但是仍然难以准确界定心理负荷的性质。

（三）心理负荷评估方法

心理负荷评估方法研究是心理负荷研究的重要组成部分。数十年来，不少领域的研究者从各自的角度出发，利用所掌握的手段或方法，对心理负荷评估方法进行了许多研究与探讨。所涉及的理论或方法包括叠加理论、信息理论、排队理论、信号探测理论及控制理论等。所采用的现代技术有计算机采样、信号放大与叠加、频谱与幅谱分析、多元相关与回归分析，以及多维度量表等。通过这些理论提出了大量具体的心理负荷评估方法。然而，无论依据何种理论，也不管借鉴何类技术，心理负荷评估方法一般均可划分为四个范畴：主任务分析、次任务测定、主观评定及生理生化测定。许多研究者相信，任何一种方法都有它的特点，也存在各自的局限和适用范围。因此，比较、研究各种评估方法的敏感性、适用性及影响因素对于设计心理负荷评估方法有重要意义，同时，也有利于心理负荷有关理论的发展。

比较、选择心理负荷评估方法涉及甄别标准的问题，即心理负荷评估方法应满足什么样的基本条件。对此，虽然有许多不同表述，但本质差异不大。综合许多报道，心理负荷评估方法应符合下述基本要求：

（1）敏感性（sesniitvity）。心理负荷评估对任务难度或心理资源需求的变化敏感，而对外界环境中与心理负荷无关的因素不敏感。

（2）诊断性（Diagnoisiticyt）。心理负荷评估方法不仅能反映负荷的一般水平或变化情况，而且能说明造成这种变化的原因。

（3）非干扰性（Non－intrusiveness）。心理负荷评估方法在实施时应没有或很少对负荷作业产生干扰，以避免主任务的中断或污染。

（4）可靠性（Rielabiilyt）。心理负荷评估方法应有较好的重复性。另外，如果对心理负荷的评估能在一个随时间变化的环境中进行的话，则评估方法应保证能迅速地测定出随时间变化的情况。

（5）有效性（valiidyt）。心理负荷评估方法应具有高的效度，包括表面效度、结构效度、内容效度和预测效度。

（6）操作者可接受性（OePartor AccePtan）。心理负荷评估方法应为实验者接受，易于配合。

（四）各类评估方法的特点及比较

1.主任务分析技术

主任务分析是心理负荷评估方法中最客观的技术。它的基本依据是通道容量有限理论。一般包括两方面：主任务难度、复杂性、时间要求等的分析及主任务绩效测定。其中以主任务绩效测定为更常用。前者又可分为时线分析、动时研究等。一般来说，主任务绩效测定的项目随实际情境的变化而显示出很大的差异。这种方法的主要特点是无干扰、操作者可接受性好，但它的敏感性、诊断性及效度随情境变化，而且常常与其他方法评估结果不一致。很多研究表明，在低负荷或高负荷下，主任务绩效测定敏感性及效度均不理想。另外，找寻一种一致的可供相互比较的绩效指标也相当困难。

2.次任务测定技术

次任务测定技术建立在资源理论的“资源竞争”概念基础上，是针对测定主任务剩余资源提出的。这种技术在研究注意分配、双任务干扰及探测心理负荷维度结构等方面得到了广泛的应用。次任务测定技术最主要的特点是特异性，即具有相同结构或维度的作业之间才会发生竞争。由此，研究者们提出了许多结构特异、可用于不同情境下评估的次任务，其中最典型的有节奏敲击、sternbegr记忆搜寻、临界不稳定追踪、时间产生或时间估计、心理计算、呈现随机数以及监控和警诫等。对次任务测定技术批评最多的是它的干扰性，如何使次任务的干扰程度落入可容忍的界限内而又保证其评估的敏感性与效度，这是次任务测定技术研究中经常遇到的问题。(www.chuimin.cn)

3.主观评定技术

主观评定是一种应用最广、最直接、操作者接受程度高而且又比较敏感的心理负荷评估技术，现在已经为许多研究者所推崇。它的主要特点有以下几个方面：（1）表面效度高，对主任务干扰程度轻；（2）使用简易，并且可以使用统一的评定单位。其中，主观评定后一特点使得不同心理负荷情境的评估结果之间可以互相比较，同时也使各种心理负荷评估技术的敏感性和效度有可能在相同的负荷情境中进行分析。心理负荷主观评定技术常以量表的形式加以应用。最早且又较典型的心理负荷评定技术为“Cooper－harper量表（CH）”，该量表以后被修改（称之为MCH），并得到广泛应用。目前较常用的主观评定量表有G.B.Ried等人建立的主观工作负荷评定技术量表（SWAT），以及s.G.Hart建立的｀美国航空和宇宙航行局一任务负荷指数（NASA－TLX）。心理负荷主观评定技术存在的主要问题是个体差异较大和诊断性不强。一般认为，主观评定仅反映总的心理负荷状况。

4.生理生化测定技术

生理生化测定技术是指测定、监视人机系统作业过程中操作者的各类生理生化变化，把这些作为心理负荷评估的依据。综合各类资料，研究者用于评估心理负荷的生理生化项目主要包括EEG、ECP、EKG、EOG、GSR、EMG以及血压、呼吸、眼动和体液分析等。其中最为研究者看好的生理指标是大脑诱发电位（P300）、心率变异、瞳孔尺寸、视觉扫描和居留时间等，生化指标有肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺及精氨酸加压素等。生理生化测定技术的主要特点是客观性强，但不足的是诊断性随所测项目变化。例如，研究发现，心率变异、瞳孔直径一般反映总心理负荷状况，而P300则只反映知觉／认知负荷。对该技术的批评主要集中在结果混淆和干扰主任务等几个方面。尤其对前者，研究者提出了不同的观念：许多生理生化变化是生理负荷与心理负荷共同作用的结果。另外，对心理负荷与生理生化之间联系的内在机制也提出不同的观点。有人认为它们是以应激为中介变量的，也有人认为是以觉醒为中介变量的，而又有人将其归结为中枢神经系统作用的结果。改善测量手段以及探讨将心理负荷效应从其他影响效应中区分出来的方法，这个观点将是生理生化测定技术发展的关键。

总之，四类心理负荷评估技术既有各自的优势，又有不同的局限。主任务的优势在于分析无干扰、直接，但评估敏感性随心理负荷水平变化；次任务测定应用较广，效度明显，但不足之处在于对主任务有干扰，特异性高；主观评定可接受性高，使用简易，但诊断能力弱；生理生化测定客观性强，但评估诊断性随所使用的指标有变化，结果容易混淆，且测定复杂，需要一定的设备与技术。

（五）心理负荷的测量方法

心理负荷的测量方法一直处于不断发展中。到目前为止，常用的测量心理负荷的方法主要分为三大类：（1）主观测量法；（2）双任务测量法；（3）生理测量法和多指标综合评估方法。

1.主观测量法

主观测量法就是根据作业人员在作业过程中产生的主观感受与体验来评估心理负荷，其理论基础是作业人员心理资源的占用与努力程度、任务难度相关，并且后者能被精确报告出来。主观测量法一般采用Likert7点或9点量表，如果使用不同的测量工具则所使用的指标也会有所不同，例如SWAT量表采用的指标包括时间负荷、努力负荷和心理紧张负荷；NASA－TLX评价量表采用的指标包括心理需求、体力需求、时间需求、努力程度、业绩水平以及受挫程度；WP量表采用的是完成某个任务占用的心理资源评估，如中央处理、空间编码、语言编码、听觉通道视觉通道、手工操作与语言输出等。近些年来，一些研究者尝试采用时距估计率（主观时距与客观时距的比值）作为评估心理负荷的指标。研究者认为，当一个人专注于难的或需要注意的任务时（高负荷），会觉得时间过得快，而专注于容易的或不太需要注意的任务时（低负荷），则感觉时间过得慢。研究表明，以时距估计率为指标，是测量心理负荷的一种可靠、有效的方式。

主观测量法也存在着一定的局限性。主观测量其实就是作业人员对某项作业的一种主观感觉，这种感觉可能和真实的心理负荷之间有一定出入，如有时低努力投入可能是任务过难，个体减少心理努力造成的结果。作业人员虽然能评估出特定任务中投入心理努力或需求的变化，但很难比较不同类型任务的心理负荷差异。另外，主观测量法容易产生与自陈量表相似的问题，如社会赞许效应，从而导致测量结果的信效度受到质疑。当然，对于作业人员主观评价的差异问题，可以通过加大样本量来平衡作业人员之间的差异。虽然主观测量法存有上述明显的缺陷，但是到目前为止，相对于其他测量心理负荷的方法，它仍然是一种较为可靠、使用较多的方法。

2.双任务测量法

早年采用的主任务测量法属于单任务测量法，主要是通过作业人员在完成单一任务中的成绩来推算作业人员的心理负荷。单任务测量由于明显的缺陷，在实践中的应用有限，近些年发展较为缓慢，往往只是作为心理负荷其他测量指标的补充，目前运用比较多的是双任务测量法。该法要求作业人员在一定的时间内同时完成两项任务，即除执行主任务外再完成一项额外的次任务。采用双任务测量心理负荷的基本假设是：人的工作记忆信息加工能力是有限的，若主任务的心理负荷很高，人们就没有能力完成次任务，若主任务心理负荷低，剩下的心理资源便可以用来完成次任务。因此，在双任务范式测量心理负荷中，次任务的成绩被假定是由主任务导致的心理负荷等级的一个直接表现，常用的指标有次任务准确率、次任务反应时等。实验中常用的次任务主要有心算任务、记忆搜索任务、时距判断任务、节奏性敲击任务等。

双任务测量心理负荷有着明显的优势，它是在个体学习或完成任务过程中对心理负荷进行的直接而客观的测量，从而能保证测量的准确性，而其他方法，比如主观测量法，只能用在学习或任务完成之后来测量，这在一定程度上会影响测量的准确性。次任务的成绩是完成主任务中剩余心理资源的一个很好的客观指标，对心理负荷起直接预测的作用。局限性在于，双任务测量虽然较为直接，但与任务性质相关，不便比较；两种任务之间还可能产生交互作用，这会对测量结果产生影响。

3.生理测量法

生理测量法是通过测定作业人员在任务完成过程中出现的生理反应来间接地评估心理负荷的测量法，其前提基础是，假定心理负荷的变化会引起某些生理指标的变化。生理测量法所使用的指标主要有三大类，即心脏活动分析指标、眼动分析指标和脑电分析指标。根据研究设备的可行性，早期的心理负荷研究一般采用心率（HR）及心率变异性（HRV）等指标。研究者采用心电仪记录心电图，将信号放大后分析心电活动变化，结果发现心率及心率变异性与心理负荷的关系密切。Veltman（2002）对飞行员的生理反应指标进行分析，发现随着负荷增加，心率增加而心率变异性降低。与眼活动相关的指标包括瞳孔扩张、眨眼及眨眼率、眨眼间隔、注视次数、注视时间等。Lamberts等人（2000）的研究发现，瞳孔扩张是显示心理负荷的有效指标，而且该指标对测量年轻人的心理负荷比测量年老人的更为有效。研究还发现，眨眼率与所要完成的学习任务密切相关，随着任务难度增加，眨眼率逐渐降低。眨眼间隔是相邻两次眨眼的时间，人在注意力高度集中时，眨眼间隔会延长，所以眨眼间隔也是预测心理负荷的指标之一。Ryu和Myung（2005）等人在一项研究中，以3项生理指标的测量结果来预测被试者主观评定的负荷状况（NASA－TLX指数），结果发现，眨眼间隔是预测主观负荷最为重要的变量，标准回归系数为0.37（P﹤0.01），而心理变异性和脑波α波律分别是0.27和0.26（P﹤0.01）。

4.多指标综合评估方法

该领域的很多研究者都指出，单一的测量指标也许不能给评估心理负荷提供足够的预测信息。近年来，一些学者尝试采用多指标综合评估方法来测量心理负荷，进行了一些有价值的探索性研究。Pass等人（2003）发现，单个的任务绩效与主观心理努力指标不一定能反映出作业人员的真实心理负荷。如针对同一作业，作业人员A的成绩很高，自我报告投入的心理努力很大，另一位作业人员B的成绩很低，自我报告投入的心理努力很小。那么，A和B的心理负荷谁高谁低呢？不好说，无论怎么回答都可能犯错误。于是，他们提出把主观心理努力指标与客观成绩指标联合起来，形成一个综合指标，才可能揭示真实的心理负荷。计算公式为：

公式中E代表心理负荷综合指数，Zperformance代表成绩的标准分数，Zmental Effort代表自我报告的心理努力程度的标准分数。因为成绩和自我评定分数的单位不同，所以用它们的Z分数进行比较。根据这个公式，如果E值是正数，即Zperformance＞Zmental effort，E值越大则心理负荷越小，E值越小则心理负荷越大；如果E值是负数，即Zperformance＜Zmental Effort，E的绝对值越大则心理负荷越大，越小则心理负荷越小。这种综合指数考虑了两项指标，比单个指标更有说服力。