軍事飛行員在模擬定向任務(wù)中的視覺(jué)搜索特征的研究.pdf

1、視覺(jué)是人類獲取信息的重要渠道,眼動(dòng)指標(biāo)可以直接反映人們的心理過(guò)程,飛行員的視覺(jué)特征一直是飛行研究的焦點(diǎn)。飛行員更好的完成飛行和作戰(zhàn)任務(wù)都和高效的視覺(jué)搜索策略緊密相關(guān)。近十年來(lái),眼動(dòng)測(cè)量方法較多的被用在飛行員的視覺(jué)行為研究上,眼動(dòng)儀是基于紅外線記錄角膜反射光,以便能對(duì)實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前情境中的眼睛運(yùn)動(dòng)。記錄完成后對(duì)其眼動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析則可獲得整個(gè)飛行過(guò)程中飛行員的注意力分配和認(rèn)知負(fù)荷等信息。
　　為了深入探討軍事飛行員的視覺(jué)搜索特征,以了解

2、其注意分配規(guī)律和視覺(jué)信息加工情況。本研究采用專家-新手范式,由于飛行員的特殊專業(yè)性質(zhì),為了更好的獲得優(yōu)秀組的視覺(jué)搜索特征,實(shí)驗(yàn)中采取了專家-一般-新手的范式。由于實(shí)驗(yàn)中采取的模擬器為初級(jí)模擬器,操作難度易,為了分析和比較專業(yè)飛行員的兩組被試間及專業(yè)飛行員和無(wú)經(jīng)驗(yàn)者飛行員在視覺(jué)模式上究竟存在哪些差異,新手組采用了毫無(wú)飛行經(jīng)驗(yàn)的地勤人員。實(shí)驗(yàn)分別通過(guò)儀表閃現(xiàn)及堅(jiān)信儀表訓(xùn)練,收集被試的行為指標(biāo)和眼動(dòng)指標(biāo),分析和比較了不同水平飛行員對(duì)儀表讀數(shù)判

3、斷的反應(yīng)時(shí)、準(zhǔn)確率,以及在“堅(jiān)信儀表”科目的飛行過(guò)程中三組不同水平被試的眼動(dòng)指標(biāo)間差異和不同興趣區(qū)的注意力分配情況。以此了解和探討不同水平飛行員在不同認(rèn)知負(fù)荷下的認(rèn)知模式、視覺(jué)搜索模式的差異和特點(diǎn),研究結(jié)果為新手飛行員的培訓(xùn)及飛行績(jī)效的評(píng)價(jià)提供借鑒。
　　本研究共包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：
　　實(shí)驗(yàn)一:選取儀表空間定向訓(xùn)練模擬器中的“儀表閃現(xiàn)”系列訓(xùn)練,該訓(xùn)練是讓被試觀看儀表閃現(xiàn),然后對(duì)該儀表閃現(xiàn)的讀數(shù)進(jìn)行判斷,并同時(shí)測(cè)量和記錄其讀數(shù)過(guò)

4、程的反應(yīng)時(shí)。該實(shí)驗(yàn)可考察不同水平的被試在不同儀表呈現(xiàn)時(shí)間下對(duì)儀表讀數(shù)判斷的反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率的差異,并探討其對(duì)認(rèn)知加工能力和視覺(jué)策略的影響。采用3×3×2混合設(shè)計(jì),自變量為被試水平(優(yōu)秀,一般,新手):優(yōu)秀組,飛行時(shí)間在1500h以上(含1500h),一般組,飛行時(shí)間在800h以下(含800h),新手組選取無(wú)飛行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的地勤戰(zhàn)士;儀表類型(速度表,高度表,羅盤(pán))和儀表呈現(xiàn)時(shí)間(500ms,1000ms)。其中被試水平屬于組間因素,其余均為

5、組內(nèi)因素。因變量是被試判斷讀數(shù)的反應(yīng)時(shí)和正確率。
　　實(shí)驗(yàn)二:采用儀表空間定向訓(xùn)練模擬器中的“堅(jiān)信儀表”飛行科目,該科目是模擬無(wú)外景只有通過(guò)座艙儀表收集信息的情況下,保持飛機(jī)飛行姿態(tài)并完成任務(wù)。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)中給被試佩戴眼動(dòng)儀觀測(cè)和記錄整個(gè)飛行過(guò)程中被試的眼動(dòng)情況,考察不同水平被試在不同認(rèn)知負(fù)荷下的眼動(dòng)規(guī)律及完成任務(wù)情況的差異。采用3×2混合設(shè)計(jì),自變量為被試水平,分為優(yōu)秀、一般、新手這三組,其中優(yōu)秀組飛行時(shí)間在1500h及以上,

6、一般組飛行時(shí)間在800h及以下,而新手組選取無(wú)飛行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的地勤戰(zhàn)士;任務(wù)種類分為任務(wù)一和任務(wù)二,其中任務(wù)一為基礎(chǔ)任務(wù),即保持飛機(jī)原始狀態(tài)的飛行,任務(wù)二是在任務(wù)一的基礎(chǔ)上,還需多完成一個(gè)附加任務(wù)。其中被試水平屬于組間因素,其余均為組內(nèi)因素。因變量為被試完成任務(wù)的成績(jī)。
　　主要研究結(jié)果：
　　實(shí)驗(yàn)一:對(duì)儀表判斷正確率的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示:(1)不同儀表類型間正確率差異顯著(F=4.108,P=0.023),經(jīng)進(jìn)一步LSD檢驗(yàn)表

7、明:速度表的正確率(P=0.81±0.02)和羅盤(pán)的正確率(P=0.82±0.02)顯著大于高度表的正確率(0.77±0.01),而速度表和羅盤(pán)的正確率則差異不顯著;(2)不同呈現(xiàn)時(shí)間下正確率差異高度顯著(F=47.713,P=0.000),經(jīng)進(jìn)一步LSD檢驗(yàn)表明:500ms下的正確率(0.75±0.01)明顯低于1000ms下的正確率(0.86±0.02);(3)不同被試水平間正確率高度顯著(F=18.870,P=0.000),經(jīng)進(jìn)一

8、步LSD檢驗(yàn)表明:優(yōu)秀組的正確率(0.88±0.20)明顯高于一般組(0.81±0.02)和新手組(0.73±0.02),而后兩者間也存在顯著差異。(4)被試水平與呈現(xiàn)時(shí)間及儀表類型間交互作用均不顯著。對(duì)儀表判斷反應(yīng)時(shí):(1)不同儀表類型反應(yīng)時(shí)差異高度顯著(F=22.881,P=0.000),經(jīng)進(jìn)一步LSD檢驗(yàn)表明:速度表的反應(yīng)時(shí)(2724.74±80.33ms)和羅盤(pán)的反應(yīng)時(shí)(2741.61±110.10ms)顯著短于高度表的反應(yīng)時(shí)(

9、3343.70±133.22ms),而速度表和羅盤(pán)的正確率則差異不顯著;(2)不同呈現(xiàn)時(shí)間反應(yīng)時(shí)差異高度顯著(F=24.750,P=0.000),經(jīng)進(jìn)一步LSD檢驗(yàn)表明:500ms下的反應(yīng)時(shí)(3136.91±118.64ms)明顯長(zhǎng)于1000ms下的反應(yīng)時(shí)(2736.46±79.12ms);(3)不同被試水平反應(yīng)時(shí)差異高度顯著(F=20.090,P=0.000),經(jīng)進(jìn)一步LSD檢驗(yàn)表明:優(yōu)秀組的反應(yīng)時(shí)(2530.99±171.51ms)

10、和一般組(2577.36±162.30ms)明顯高于新手組(3701.69±134.54ms),而前兩者則無(wú)顯著差異。(4)被試水平與呈現(xiàn)時(shí)間及儀表類型間交互作用均不顯著。
　　實(shí)驗(yàn)二:結(jié)果顯示:(1)任務(wù)成績(jī):儀表類型主效應(yīng)高度顯著(F=358.990,P=0.000),任務(wù)水平主效應(yīng)高度顯著(F=614.140,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.697,P=0.004);(2)瞳孔尺寸:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(

11、F=18.776,P=0.005),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.804,P=0.000),被試水平與任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=62.410,P=0.000);(3)注視頻率:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=104.610,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=33.530,P=0.000);(4)平均注視時(shí)間:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=28.070,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=6.120,P=0.007

12、);(5)眼跳頻率:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=109.010,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=4..210,P=0.000),被試水平與任務(wù)水平間交互作用顯著(F=4.450,P=0.020);(6)平均眼跳時(shí)間:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=49.160,P=0.000),被試水平主效應(yīng)不顯著(F=1.820,P=0.180),(3)被試水平與任務(wù)類型間交互作用不顯著(P>0.05);(7)平均眼跳幅度:任務(wù)類型主效應(yīng)高

13、度顯著(F=34.300,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=7.825,P=0.002);(8)平均眼跳速度:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=25.880,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.131,P=0.002);(9)注視時(shí)間百分比:興趣區(qū)主效應(yīng)高度顯著(F=111.130,P=0.000),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=22.100,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=37.

14、470,P=0.000);(10)注視點(diǎn)百分比:興趣區(qū)主效應(yīng)高度顯著(F=72.776,P=0.000),被試水平主效應(yīng)不顯著(F=2.552,P=0.090),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=39.130,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=13.760,P=0.000),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=22.100,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=37.470,P=0.

15、000)。
　　研究結(jié)論如下：
　　1.專家飛行員在任務(wù)過(guò)程中,善于利用自身經(jīng)驗(yàn),信息加工模塊化,決策能力也較強(qiáng)。
　　2.專家和新手采取了不同的視覺(jué)搜索策略,且專家的認(rèn)知技能更強(qiáng)。
　　3.專家具有較高效的視覺(jué)搜索模式及策略,該研究初步對(duì)其進(jìn)行歸納和總結(jié)如下:專家飛行員在實(shí)驗(yàn)中的瞳孔變化率較小,注視時(shí)間較短,眼跳頻率、眼跳幅度和注視頻率較大,眼跳幅度較大。
　　4.專家能根據(jù)儀表重要性和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化注意力的分