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来确定阁限或被试能够正确辨认缺口位置的最小缺口尺寸。缺口的
尺寸是第二个自变量。每次实验进行时，常常是以一个较大的缺口
开始的。如果接下来的反应正确，那么缺口的尺寸将会减小。这种
做法一直持续到出现不正确的反应为止。然后，缺口的尺寸再随测
试的进行而逐渐增大。如此重复多次。当被试对给定的缺口第二次
作出错误判断时，相应条件下进行的测试便停止了。阈限就是或前
或后与之毗邻的那个较大缺口。
另一个重要的自变量是观察者眼睛的适应水平。夜间观察时，
视觉被视杆细胞所控制，称为暗视觉。在明亮的光线下，视觉被视锥
细胞所控制，叫明视觉。视杆细胞和视锥细胞对波长或颜色有不同
的敏感性。即使视杆细胞无法辨别确定颜色，它们仍然舍对各种不
同的波长以不同的敏感性作出反应。所以，在暗视觉下，研究波长
的效应是明智的，因为在这种情况下，视杆细胞的作用占主导地位；
而在明视觉条件下则相反，视锥细胞支配着视觉，占主导地位。在本
研究中，用夜晚观察条件来产生暗视觉，而用白天观察条件来产生明
视觉。
最后，我们将要讨论的第四个也是最后一个的自变量是目标的
移动速度。根据早期研究中使用的值，以及在选择速度范围时人们
考虑到的目标移动对视敏度的不利影响，本实验中选择了角速度的
三个值。
朗和加维（1988）分别检验了两个被试者的数据资料，因为小样
本研究不能在不同被试间计算平均数。他们发现，随着目标速度的
增加，闰限（缺口尺寸）也会增加。速度越快越难以知觉到。在夜晚
的观察条件（暗视觉）下，蓝色目标物有较低的闽限，比其他颜色的物
体如白色、黄色或红色易于被知觉到；而在白天的观察条件（明视觉）
下却不然。
这些实验结果在实践中是很有意义的。例如，红色照明通常用
于保持人们的暗适应（即使一个人的眼睛在黑暗中能够看到东西）。
朗和加维的研究表明，蓝色照明而不是红色照明易于使人的视觉识
别黑暗中移动的物体。
15。2 实验主题与研究范例 455
主题因变量的选择
范例飞行员的心理负荷
东方航空401航班即将飞抵迈阿密国际机场时，飞行员突然
发现前轮指示灯还没亮。机组人员试图确定这一问题是信号灯本
身的原因还是前轮没能落下或锁定在着陆时的位置，而与此同时，
飞行员只得转向并且从低空飞过了埃弗格拉兹。尽管一个前轮失
灵的着陆滑行并不是很危险，但假如信号灯事先早已正确显示前
轮失灵的信号的话，那么，机组人员自然就会用人工的方法放下
前轮了。
此时飞机在自动飞行仪的控制下继续飞行，与此同时，三个机
组人员都在竭力察看是否灯泡出了问题，并试着前轮能否放下来。
然而．令机组人员意想不到的是，自动驾驶仪突然失灵了，飞机开
始缓缓地下滑。机组人员的注意力完全集中在信号灯上，过了很
长时间副驾驶员才注意到高度测量表。在离飞机坠毁还有8秒钟
时，机组人员技能采取任何措施拉高飞机。导致这次99人死亡的
机械故障仅仅是一个烧坏了的灯泡。这次灾难的心理原因是注意
的心理过程。机组人员费尽心机、全神贯注地试图解决信号蚵的
问题，以至于没有人去注意飞机驾驶和飞行高度监控等更为重要
的问题。
关于注意力分配和集中的基础研究所提供的模型和资料就直接
与这类实际问题有关（见第8章）。但是这类研究的实际效用不能在
实验室中得到评估。因此需要现场研究去验证在大学实验室所作出
的研究成果是否在现实的世界里也起作用。就航空学来讲，在飞行
中的飞机上进行这种现场研究其代价是很昂贵的，并且也是很危险
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的。因此，大部分的现场研究是在飞机模拟器中进行的。这些模拟
器是那样的逼真，以至于联邦航空公司用它进行职业飞行员的培训
和鉴定工作。在航空学中，模拟飞行器为精心控制的实验室研究与
真正的航行之间建起了桥梁。我们先回顾一下在加利福尼亚的国家
航空和宇宙航行局（ National AeronautIcs and Space Adminisrra…
tion，简称NASA）的艾姆斯研究中心（AmeS Res earch Cenrer）飞行
模拟器上进行过的系列研究，然后再结合位于艾姆斯的飞行隙望台
处进行的现场研究得出结论。我们的目的是说明如何测量和评估飞
行中所需要的注意力，即工作负荷对飞行员控制飞行模拟器能力方
面的影响。
国家航空和宇宙航行局的GAT实验：在飞行模拟器里测量工
作负荷
自1983年开始，在国家航空和宇宙航行局（NASA）的航空训练
总部（General Aviation Trair7er，简称GAT）进衍了一系列的飞行实
验。这是一种相对不太昂贵的模拟飞行器，在这里训练飞行员驾驶
单一引擎的飞机飞行。模拟飞行器安置在一个可以使飞机座舱随飞
行员而活动的底座上。座舱的窗户通常被覆盖着，所以飞行员必须
依靠仪表上的读数来操作。
一般而言，这种研究的目的就是提供心理负荷测量的客观方法， 456
尤其当使用次要任务法时。所滑次要任务就是在执行重要任务（被
称为首要任务）过程中临时插入的一项无关任务。通常，完成次要任
务的成绩可看作是完成首要任务所需要的注意力的指标。如果次要
任务的成绩不好，那么对首要任务而言这可能意味着需要很强的注
意力或者心理负荷。问题是如何运用已完成的大量注意力研究成果
来帮助解决飞行现场的实际困境。
实验心理学家在实验室里完成的许多注意力研究方面的成果
表明，次要任务是研究注意力负荷的有用指标。当前所面临的挑
战是对基础研究知识的运用，因为绝大部分基础研究知识并不是
为了解决不远的将来真实世界中发生的任何实际问题而诞生的。
GAT环境是介于严格控制的实验室和真实的飞机之间的合理
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第十五章人的因素／
折衷。
飞行员工作负荷的现场研究既使用了主观的因变量也使用了
客观的因变量。客观测量包括诸如反应时和正确率等这些很容易
被实验人员核对的变量。主观测量就是一种在等级量表上给出的
言语报告，比如，要求飞行员在从l…IO的量表上判断其工作负荷。
主观评定未必能被实验人员核实。但是，在20世纪80年代的早
期，在飞行模拟器里研究工作负荷的研究人员（心理学家），在寻找
满意的客观测量手段方面遇到了一些麻烦。这类研究要做许多
主、客观方面的测量。通常是找到能产生显著变化的主观变量，但
是有用的客观测量却很少。研究表明，在找到的大量测量中，如果
有一项研究能提供可靠的统计结果就很不错了。所以，研究者们
喜欢主观测量手段胜过客观测量手段。这种偏好是易于理解的。
因为没有人想浪费精力去做役有意义的事情，即无法满足统计需
要的事情。
理论假设
航空中人的因素的主要问题是缺乏有意义的理论框架以帮助指
导研究和实践。大多数的心理学文献似乎跟实际工作者毫不相干；
所以，以前的大多数关于心理负荷的研究也并没有以任何理论观点
为依据。于是人们采纳了一种宽松的工程学方法，该方法的使用是
墓于这样的一个前提，即如果有足够的客观测量被研究，那么研究人
员就会发现飞行员心理负荷影响所产生的效用。尽管研究者们在复
制注意的实验室研究方法方面做了一些思考和尝试，但有关这些方
法的理论启示却几乎没有人费力地去理解过。
一个常用的次要任务是选择反应任务。在选择反应任务中，
可能会使用几个刺激（如，不同频率的音）；每个刺激均有它自己的
独一无二的反应。因为选择反应需要一定的注意力，所以它总是
存在干扰首要任务的危险。如果这种情况发生＋首要任务的操作457
将会受到损害，并且我们也将无法得出首要任务的注意力需要方
面的任何结论。幸运的是，飞行员都受到过相当好的训练。他们
已经学过无论发生什么意外的事情，他们的第一责任都是驾驶飞
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机。回想前面说过的401次航班就是没有遵守这一规则以至机毁
人亡。
实验
在模拟器里人们通常用选择反应任务测试飞行员。这种实验的
主要目的是（l）发现选择反应的次要任务是否对首要飞行任务不产
生干扰；如果干扰不存在，那么（2）看一看它是否可以充当测量飞行
员心理负荷的一个合适的因变量。在这里，我们并不打算讨论所有
的结论；有兴趣的读者可以看坎特威茨、哈特和博特卢西（1983）发表
的研究报告。
本研究所使用的次要任务由两种或者四种音调组成。（两选和
四选任务同时使用的理由与相应的一些理论问题有关，该理论问题
超出了本章所涉及的范围，参见Kantowitz和Knight，1976。）飞行
员通过按压其左侧拇指处的转换器来对声音作出反应，反应的合
适与否依赖于音调的变化。在模拟飞行器里每22秒钟出现一个
声调。
每一个飞行员在模拟飞行过程中的路程都是难易相间的，每
次飞行持续22分钟。情景（路况）的设计是以光前的等级数据为
基础的，每个模拟情景飞行三次；一次是只有首要任务，作为控制
条件；一次是附带一个两选的次要任务I另一次是附带一个四选的
次要任务。
图15…3表明，飞行任务的错误率是次要任务水平的函数。就
像预期的那样；难度高的飞行情景显示出了较大的错误率。最重
要的是次要任务效应。适宜的统计分析显示出，图15…3两条曲线
基本上是平缓的。在没有次要任务条件和有一个两选或四选次要
任务的条件之间没有什么统计上的显著差异。因此，关于飞行员
首先驾驶好飞机不让次要任务干扰主要飞行任务的关键假设被证
实了。
图15…4表明了次要音调任务上的成绩是飞行片段的函数。纵
轴表示每秒钟所传递的信息，以比特（ bits）为单位。这是一种既要
考虑速度同时叉要考虑反应准确度的测量。高分代表着高的操作水
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第十五章人的因素／
扶要任务的水平
田15…3作为次要任务水平函数的首要任务（飞行）的出错率
图15…4飞行过程中扶簧任务的信息传递与飞行片段间的函教美幕 458
平。图15…4上每个点之间确实存在可靠的统计差异。尤其是飞行
的最后片段得到的最低分数。这意味着在飞行的这一片段注意力和
心理负荷均最大。相对而言，在本飞行片段中对次要任务中的注意
确实是较少的，所以每秒的比特数很低。这一结果飞行员也能直觉
地感受到，因为飞行员们相信在着陆的过程中心理负荷是最高的。
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／实验心理学
然而，他们的观点带有主观性，图15…4中的客观结果井水足以此为
依据的。
简短的实验描述表明r理论的确是实践的工具。在GAT模拟
器中，尽管实验情景比产生理论的实验室环境要少一些控制，但我们
仍然能够通过使用选择反应而得出飞行员工作负荷的客观测量。我
们也发现，飞行员就他们的心理负荷所作的主观报告或观点与客观
的选择反应测量一致，即两者会聚r。主观与客观测量的会聚使我
们更加确信降落引起高心理负荷这一结果了。
测量空中飞行员的心理负荷
图15…5是NASA凯珀（Kuiper）机载嘹望台。它是一个“飞行
的望远镜”，可以使宇航员到达40，ooo英尺以上的地球大气层，大约
85％的地球气体在脚下，因此能获得较理想的天体事件的图像资料。
与天文台的定期观察相一致，心理负荷的研究者们能够从四个方面
继续检测飞行员的心理负荷：通讯分析、对心理负荷的主观等级评
定、对与心理负荷相关的额外因素的主观等级评定及心律（ Hart。
Hauser和Lester 1984）。
图l5…。 NASA凯珀帆载晾望台 459
由于心理负荷的研究不能干扰正常的飞行程序，所以研究人
员在研究方案的设计上不得不受些限制。例如，为了安全起见，在
芸芸视频水久联系方式㈣：747883097 TL：028 8104 2202网址：http：i17478
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第十五章人的因素／
起飞和降落时除心律外不能做其他测量。另外通过引进次要任务
来获得客观资料也不现实。虽然如此，一些有用的信息仍可得到。
最有趣的结果是飞行员和副驾驶员在平均心律上存在差异。飞行
员，由于对飞机的安全飞行负责，比副驾驶员的心律高得多，因为
副驾驶员只负责航行和通讯。这个差异并不能归结为训练上的不
同，因为所有的飞行员都是很优秀的；实际上，一个人在这次飞行
中是副驾驶员而在另一次飞行中可能是飞行员。然而，实际飞行
安排上的这些难题就会给完整的实验设计带来障碍，因为机上所
有的飞行员既在正、叉在负驾驶员的位置上均能被检测是有很多
困难的。同样，要获得飞行员未飞行前的基线心律资料也是不可
能的。飞行员的心律（每分钟从72到87）有很大的差别；对副驾驶
员而言，则没有这么大的螬幅变化。然而，从心理负荷的主观估计
看，尽管整个飞行片段间情况明显地不同，但是在正、负驾驶员之
间却没有什么差异。
就像大多数对飞行员心理负荷的研究一样，对这些结果的解
释并不像实验室或模拟器里的研究那么容易。心律对内体上付出
的努力是很敏感的：对飞行员而言，较高的心律更可能反映生理活
动而不是心理活动。心律的变化被用来测量心理负荷，而心理负
荷却较少受到肉体努力的影响，但是研究人员并没有报告变化的
结果。最理想的方法看起来就是在实验室和模拟器两种情况中把
客观的、主观的和生理的测量方珐结合起来。客观测量结果能用
来校正那些更适合其他的飞行中的测量结果。在测量飞行员心理
负荷方面，未来的进步取决于现有结果与注意理论的连接，而这并460
不是一个容易完成的任务，它需要基础研究者和应用研究者之间
的更好合作。
载重车司机的工作负荷
用于测量飞行员心理负荷的方法已经成功地应用于职业卡车司
机心理负荷的测量上了。正如上面提到过的，测量心理负荷的主要
假设是次要任务的插入不会改变首要任务的操作成绩（见图15…6）。
尽管这个假设对职业飞行员而言确实是真实的，因为他们在取得职
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业资格证书之前进行过大量的专门化训练，但是这并不能保证它对
卡车司机也适用。
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