相对到达时间任务中飞行员对客体特征与运动特征的分离*

2015-02-06

心理学报 2015年2期

(陕西师范大学心理学院暨陕西省行为与认知神经科学重点实验室,西安,710062)

1 引言

1.1 飞行员的空间能力及动态空间能力

在航空心理学研究领域,视觉空间能力对飞行技能的高预测效度一直受到关注,飞行员良好的空间认知技能和其成功率密切相关。良好的视觉空间能力不但是飞行员飞行、巡航或者作战需要,也使飞行员节省了心理能量而用于其他作业,降低了心理工作负荷和失误的危险性。多年来,研究者寻求发现对飞行职业非常重要的空间能力因子,用于飞行员选拔测验和飞行训练(Dore,Kosslyn,&Waag,1993;游旭群,晏碧华,2004)。

空间能力的传统研究领域证明了3个空间因素的存在：定向(orientation)、视觉化(visualization)和空间关系(spatial relations)。定向是对视觉刺激模式的元素排列的理解,以及在呈现的空间构形中能够在方向改变时保持正确判断的能力。定向能力是飞行技能中最核心的因素之一(游旭群等,1994)。视觉化是指表象性地控制、折叠、反转二维或三维图画的能力,主要表现为一种表象性控制能力。空间关系能力是指想象一个物体经过空间转换后如何显现的能力。以往研究均发现了飞行员在这些复杂的视觉空间任务上的加工优势(另见综述,晏碧华,游旭群,杨仕云,2012)。不过,这些传统的有关视觉空间认知和空间操作能力的测试大都通过纸笔测试来进行,或者通过计算机呈现刺激,但是刺激或者客体是静止的,这是静态空间能力(static spatial ability)(Hunt,Pellegrino,Frick,Farr,&Alderton,1988)。

动态空间能力(dynamic spatial ability,DSA)是指个体判断运动的客体要到哪里去以及何时到达目的地的能力,也就是客体以某种速度按照固定路径运动,个体估计时间或速度以及不同运动路径的交叉(Hunt et al.,1988)。Hunt等指出动态空间能力和静态空间能力完全不同。动态空间能力着重考察个体对运动元素的反应和处理(Pellegrino &Hunt,1989)。D’Oliverira(2004)对九种传统的纸笔测验和一个运动客体测验的结果进行因素分析,结果支持了动态空间能力作为视觉空间能力的独立因素地位。动态空间能力测试比静止空间能力测试更接近真实运动场景,更注重个体在变换情境中的实时处理能力,其研究集中于动态空间能力任务开发、个体差异研究、动态空间任务解决策略研究等领域(晏碧华等,2012)。其中在动态空间能力任务开发上取得了较为丰富的成果,例如相对到达时间任务(Relative Arrival Time Tasks,RAT)、拦截判断任务(Intercept Judgment Tasks,IJT)(Pellegrino &Hunt,1991)、空间定向动态测试(Spatial Orientation Dynamic Test,SODT)和空间视觉化动态测试(Spatial Visualization Dynamic Test,SVDT)等(Contreras,Santacreu,&Shih,1998;Santacreu,1999)。

运动客体判断是多个职业所需求的,如空中交通管制员、航线飞行员等。飞行员在动态空间能力上的加工特性研究很少,国内研究分别发现飞行员在动态距离判断、简单运动客体的相对到达时间判断上的优势(杨仕云,晏碧华,游旭群,2009),以及飞行员采用整体策略形成运动整体表征时具有优势(戴琨,晏碧华,杨仕云,游旭群,2010)。可见,有必要深入探讨飞行员在各类动态空间能力任务上的加工特性和加工机制。

1.2 相对运动任务

本研究拟采用相对到达时间判断任务(RAT)的变式来考察飞行员对运动客体的加工和处理。

对运动时间估计研究较多的是对碰触时间(time to collision,TTC)的估计,分别有客体中心和自我中心的碰撞时间估计(DeLucia,2004,2013),并有研究者(Baurès,Oberfeld,&Hecht,2010)对两个客体的TTC加工进行了研究。在这些TTC任务判断中,其基本任务是对一个客体或两个客体中的每个客体进行碰触时间估计。这是相对简单的运动任务。从运动复杂性看,有不同种类的运动模式,近年研究中最具创意的是运动的多阶分类(Burr &Thompson,2011)。一阶运动(first-order motion)通常是指客体的绝对运动,关注客体刺激本身的特性如颜色、形状、大小、纹理对运动的影响。二阶运动是指运动背景改变、对比度改变引起的运动,也包括客体之间的相对运动,总体上是指一种相对运动。一阶运动和二阶运动是按照运动空间的物理学特征进行分类的,而三阶运动是依据人的心理特征来进行定义的,即人类视觉系统会注意“突出的”、“会引起注意的”运动刺激,比如构成突出运动轨迹的运动。

显然,从运动复杂性看,TTC属于一阶运动,而本文拟采用的 RAT任务是二阶运动模式。RAT是判断两个运动的客体哪个先到达指定目标,这不是一个单纯的到达时间任务,而是对经过一段时间变换后由相对距离改变合并相对速度对相对运动时间做出判断。Hunt等(1988)认为,单个运动客体的时间与速度判断是个体自动感知的运动判断任务,而两个客体的相对运动注重相对时间差,任务复杂,要求精确,空间是“动态”变换的,并需要中央系统加工功能利用有限的资源进行比较与判断。

对 RAT的研究集中在任务解决策略上,其策略运用分为直接策略和认知协商策略。直接策略是运用视网膜距离的变化作为区分两个客体的直接线索(Tresilian,1995)。但是,个体对运动物体的判断并不是简单凭借生理感光机制,对运动客体的运动三要素(速度、距离、时间)都有自己的主观估计和处理策略,因此认知协商策略更具有说服力。认知协商策略中最具有代表性的是距离-速度权衡策略。Law等(1993)对RAT任务中相对速度和相对距离的水平进行了区分设计并发现,相对距离和相对速度的判断绩效能预测相对到达时间的判断绩效,被试在判断中会整合相对速度和相对距离信息,并且这种整合能力存在个体差异。这被称之为距离速度权衡策略(d/v权衡策略)。他们还发现被试在判断时会过度依赖相关距离信息,称之为距离偏见(distance bias)。距离偏见来源于同时加工相对速度和距离信息的资源限制,距离判断更为直接、方便,这是一种捷径策略,尤其是低空间能力的个体有距离加工优先倾向,即更多依赖距离信息而不是速度。

RAT任务研究还较少,有关客体特征与其运动特性的相互关系还没有展开。虽然有研究得到飞行员相对到达时间判断比飞行学员、普通被试整体上要好(杨仕云等,2009),但是并没有深入探讨这种优势的具体表现。客体特征包括客体大小、形状、颜色和纹理特征等,而客体运动特征有速度、方向、距离和位置变化等。那么这些客体特征和运动特征的变化是如何影响相对到达时间的判断呢？这正是本研究要关注的。

1.3 客体特征与运动特征对 RAT判断的影响-研究必要性分析

为什么要设置客体特征与运动特性两类变量来考察它们对RAT判断的影响？

首先,设计构思来自于客体特征与空间特征的加工分离和两条视觉神经通路的一般组织原则。在视觉运动和运动空间判断研究上,在20世纪80年代中期以前就已经积累了相当的研究成果,如“模式”(pattern)与“运动”(motion)两种视觉功能和两条视觉神经通路理论(Burr et al.,2011)。不过,大量研究围绕客体识别(object recognition)与空间认知(spatial cognition)任务进行了探讨,均证实了客体属性和空间属性的分离性加工(综述见,Pickering,Gathercole,Hall,&Lloyd,2001)。两条解剖上不同的神经通路和皮层通路分别对客体本身以及客体的空间属性进行加工(Mishkin,Ungerleider,&Macko,1983;Goodale &Milner,1992)。但是,两条通路尤其是顶通路(where通路)的功能并不局限于此。顶通路不仅负责客体定位,对物体在空间中的相对位置关系和视野各成分的向量和发生总体反应,还能产生物体运动知觉。Mishkin等(1983)认为顶通路的许多区域包含具有很强方向选择性的神经元,对于运动分析和空间知觉起到重要作用。

那么,个体在对运动客体判断时是如何协调运动客体属性、运动空间属性(方向)以及运动线索特征(距离、速度与时间)的？前已述运动空间判断和静止空间能力是相对独立的,那么在运动客体中会不会出现运动特征优先加工的现象？这正是本研究要关注的。虽然行为研究并不能找到两条通路在加工运动客体时的具体激活特点与分工,但还是可以为两条通路在加工运动客体时的功能差异研究带来一定启示。

其次,研究构思来自于运动客体加工的影响变量。视觉变量和经验变量都影响着运动判断,个体会采用直接策略或认知协商策略来进行判断。在简单运动判断如 TTC判断中,碰触时间的估计受到两类信息源的影响(DeLucia,2004)。一类是视觉不变量(optical invariants,such as tau),这决定于感官过程的限制并提供可靠的 TTC信息,一类是经验的变量如相对大小、背景等,决定于认知过程的限制。大小到达效应(the size-arrival effect,ERS)说明在进行 TTC 判断时个体倾向于判断大客体先碰上目标(DeLucia &Warren,1994)。背景依赖性说明TTC的判断受到运动背景的影响(Calabro,Beardsley,&Vaina,2011)。在复杂运动中也是如此,通常物体的位置变化会在视网膜上留下轨迹,这是探讨运动知觉产生的生理感官因素,但视觉系统会利用外部信息进行判断。例如新近的一项研究表明(Furman&Gur,2012),在眼睛跟随运动客体时,人类视觉系统会利用外部信息补偿眼睛运动,这样眼睛就可准确捕获运动画面和实现运动表象的转换。

那么,对复杂运动客体个体是如何协调视觉变量和经验变量的？复杂运动中也有大小到达效应、背景效应吗？这也是本研究要关注的。

1.4 研究目的与设计

本文的基本假设是：在加工运动客体时,不同动态空间能力的个体在客体特征和运动特征上会有认知加工差异。文章拟通过设置 RAT任务的变式,考察运动客体大小、颜色的变换、空间构型背景的改变对相对到达时间判断的影响,同时在运动特征上考察不同运动方向、速率大小对判断的影响。通过设置对照研究将飞行员与普通被试进行对比,寻求发现两组对客体特征和运动特征及其相互关系的处理差异。由于国内航线飞行员的选拔并没有引入动态空间能力测试,研究可为飞行员选拔和飞行训练中引入动态空间能力测试提供参考。

2 实验1

2.1 目的

考察两个客体的颜色、运动方向、速率大小对RAT任务判断的影响,并同时探讨民航飞行员在这些影响因素上的加工优势。

2.2 方法

2.2.1 被试

35名现役民航飞行员,平均年龄为 26.80岁(23～34岁),大学文化程度,平均飞行时间1820小时(360～5500小时)。所有被试均为男性,身体健康并通过民航总局体检标准。控制组为 31名普通成年男性,身份有职员、医师、学生等,他们在性别、年龄(平均 25.7,分布在 22～35岁)和文化程度上均与飞行员相匹配。采用MW-U秩和检验法对两组年龄进行均衡性检验,两组无显著差异,

=–1.656,

=0.098。所有被试视力或矫正视力正常,无色盲或色弱现象,且均未参加过类似实验。

2.2.2 实验设备和实验材料

实验过程在两台笔记本电脑上进行,分辨率1366×768,刷新频率60 Hz。测验在安静的环境下被试自行按指导语的提示完成所有任务,所有相关结果均由计算机自动记录。实验程序采用VC语言编制。

实验基本刺激：

两个圆点在显示器屏幕上同时出现,一上一下以不同速度但同方向的水平匀速运动,各自向对面的目标线(竖直线)前行,在运动一段时间后消失(未达到目标线),见图1。基本设置为白色背景上的彩色圆点,圆点直径为 0.5 cm(0.6°视角),两个圆点分别为红、绿两种颜色。竖直目标线(wall line) 0.2 cm ×3 cm(0.24°×3.6°视角),两条竖直目标线均为黑色,圆点到目标线的垂直点为目标线中点,两中点相距7 cm,两条竖直线连接起来可成为一条直线。两个圆点从出现到消失经过的时间为3 s。在速度上,圆点匀速运动的速度有3个水平：4.0 cm/s、4.5 cm/s、5.0 cm/s。在运动方向上,两个圆点有从左到右(西→东)和从右到左(东→西)两个水平,且与X轴无方向偏差。在消失点与目标线距离上,设置两个水平：速度快的圆点离目标线远,先到达;速度快的圆点离目标线远,后到达,在起始点进行了距离控制,不设置速度快圆点距离目标线近和两个圆点同时到达的情况,以保证任务的相对难度。这样,一共有6(速度不重复设置结合：4.0-4.5,4.0-5.0,4.5-4.0,4.5-5.0,5.0-4.0,5.0-4.5)×2(圆点颜色)×2(运动方向)×2(相对快速消失点距离)共 48种不同的刺激形式。就相对速度比率(velocity ratio)来看,一共有3种速率：1.25:1、1.125:1、1.111:1,第一种速度差最大,在刺激形式中有 1/3,余下两种比率非常接近,归为一种。在速率水平设计上,以往研究难度通常区分1.5:1和 2:1速率水平且某一客体固定速度(Law et al.,1993),比较而言本实验难度更大。

图1 实验1实验材料截屏图

2.2.3 实验任务

两个彩色圆点同时在显示器一侧出现,向着“对面”各自的目标线运动,而后消失。被试需要判断哪一个圆点先到达自己的目标线(假定其消失后以原来的速度继续前进),若是红色圆点,则左手指按“D”键进行按键反应,若是绿色圆点,则用右手指按“K”键。记录下反应时和反应正确性,计时从圆点消失开始,到按键结束。要求被试既快又准确地反应。

2.2.4 实验程序

第一阶段为按键练习阶段,设置6个练习测试,使被试熟练掌握反应方式,6个练习测试可循环使用。第二阶段为正式实验阶段。被试通过空格键控制每一个测试的出现,对 48个随机呈现的刺激形式进行判断,1.25:1速率的每个刺激均判断2次,这样保证了大小速率各占一半,因此正式实验共有64个测试。

2.2.5 实验设计

实验目的在于探讨客体颜色、运动特征即运动方向与速率大小对实验结果的影响,同时探讨飞行员的认知加工优势,因此实验为 2(被试)×2(颜色)×2(运动方向)×2(速率大小)混合设计。其中颜色水平的区分以客体颜色与运动相对速度的结合划分为两个水平：红色–较快速度,绿色–较快速度。

所用计算工具为SPSS 16.0。

2.3 结果与分析

统观反应时,从经验上讲,由于要对运动着的两个客体进行对比,因此判断时间比通常单一客体的知觉反应时间要长。本研究反应时处理标准是：剔除错误反应的反应时,以及3个标准差以外的正确反应时。本实验中,两组的错误反应次数平均为5.48±1.27,反应时在3个标准差外的正确反应次数为 0.57±0.80,剔除上述无效次数后反应时总有效率为 90.54%±2.36。反应时和正确率实验结果分别见图2和图3。

图2 不同客体运动方向、颜色、速率条件下飞行员与控制组的反应时

图3 不同客体运动方向、颜色、速率条件下飞行员与控制组的正确率

对被试的所有同类运动模式(同方向同颜色同速率)的平均反应时间和正确率进行相关分析,没有发现显著正相关,说明不存在反应速度-准确性权衡现象。

2.4 讨论

从主效应可知,颜色特征对 RAT判断没有影响,而运动方向和客体的速率大小影响着反应判断,被试对从左到右运动客体的判断更快更准,对速度差异较大的大速率运动也是反应更快准确性更高,即使是运动判断经验丰富的飞行员,从左到右任务和大速率任务准确性也更高。和控制组比,飞行员反应快正确率高。在反应时中,飞行员的快速加工优势集中体现在从右到左运动以及小速率的相对运动客体判断上。在正确率上,飞行员的准确反应全面表现在两种方向及两种速率的运动任务上。此外,飞行员在两个运动方向和两种相对运动速率上的反应时均无差异,说明飞行员对相对运动的运动特征掌握更为精确。

3 实验2

3.1 目的

考察客体大小因素与视线方向对 RAT判断的影响,并同时探讨飞行员在这些影响因素上的加工优势。视线方向变量的含义是运动往返方向是否与通常水平视线一致。

3.2 方法

3.2.1 被试

同实验1。

图4 实验2实验材料截屏图

3.2.2 实验材料

基本刺激同实验1是相似的,两个圆点在显示器屏幕上同时出现,一上一下以不同速度但同方向匀速运动,各自向对面的目标线前行,在运动3s后消失。不同的地方有,基本设置为白色背景上的黑色圆点,两圆点直径分别为0.5 cm(0.6°视角)和1 cm(1.2°视角),即小圆点和大圆点。在速度上,圆点匀速运动的速度只有两个水平：4 cm/s、5 cm/s。在运动视线方向上有：水平运动方向、与水平视线有45°夹角的运动方向,且两种方向都设置了往返情况,即在水平视线上设置了从左到右(西→东)和从右到左(东→西),在 45°视线上有从西南向东北方向和由东北往西南方向,见图4。这样,一共有2(大小圆点与速度不重复设置)×2(大小圆点上下位置)×2(运动往返方向)×2(视线方向)×2(相对快速消失点距离)共32种不同的刺激形式。

3.2.3 实验任务、程序和设计

每个刺激形式呈现两次,随机呈现 64个刺激,被试需要判断哪一个圆点先到达自己的目标线,分别按“D”键和“K”键对小、大圆点进行反应。要求被试两眼视线与显示器上下边框平行,尤其在进行45°方向判断时,不能有偏头等动作。

设置六个练习测试和64次正式试验。

本实验拟探讨视线方向和客体大小对判断的影响,实验设计为 2(被试间)×2(被试内：客体大小)×2(被试内：视线方向)设计。其中客体大小水平的区分是以客体大小与运动速度的结合划分为两个水平：大客体–快速,小客体–快速。

3.3 结果与分析

本实验中,两组的错误反应次数为 5.66±1.39,反应时在3个标准差外的正确反应次数为0.56±0.88,剔除上述无效次数后反应时总有效率为 90.28%±2.43。反应时和正确率结果分别见图5和图6。

图5 飞行员与控制组完成大小客体不同视线方向任务的反应时

图6 飞行员与控制组完成大小客体不同视线方向任务的正确率

对被试的所有同类运动模式的平均反应时和正确率进行相关分析,没有发现二者正相关显著,说明不存在反应速度-准确性权衡现象。

3.4 讨论

本实验发现客体大小影响普通被试的相对到达时间判断,出现了 RAT任务的“大小到达效应”,即大客体快速行驶而小客体低速行驶时他们的相对到达时间更易区分,而当小客体快速行驶且与之对比的是低速的大客体时,小客体的优势表现不明显。此外,实验证明了与两眼视线方向不一致的运动方向会使相对运动时间判断更难。与控制组比较,客体相对大小和客体运动方向对飞行员的相对运动时间判断的影响大为降低,反应时和反应准确性均显示飞行员对两个运动客体相对到达时间的判断已经能够脱离客体大小的影响,没有表现出“大小到达效应”。且飞行员能准确把控运动方向,这种优势尤表现在与两眼视线方向不一致的运动客体的反应正确性上。

4 实验3

4.1 目的

探讨有可能影响运动距离表征和运动客体空间构型的背景因素对相对到达时间判断任务的影响,并同时探讨飞行员的加工优势。背景因素是一种非运动特征。

4.2 方法

4.2.1 被试

同实验1。

4.2.2 实验材料

基本刺激同实验1是一致的。不同的是,两条目标线与水平运动轨迹形成了135°夹角,且两条目标线一条长3 cm,一条长5 cm,如图7。运动方向只有从左到右(西→东)。这样,一共有 6(速度不重复设置结合)×2(圆点颜色)×2(目标线长短)×2(相对快速消失点远近距离)共48种不同的刺激形式。

相对于实验1圆点到直线的垂直距离,本实验中不同长度的倾斜目标线设置虽然并没有真正改变圆点到目标线中点的位置,但对圆点与目标线之间的距离知觉造成了干扰。

4.2.3 实验任务、程序和设计

正式试验开始后,被试需要判断哪一个圆点首先到达自己的目标线中点,同样分别操作“D”键和“K”键对红、绿圆点进行反应。

图7 实验3实验材料截屏图

同样设置6个练习测试和大速率任务加倍后64个正式测试。

本实验将引入实验1同方向的32个测试进行比较,关注两组被试差异和不同目标线的影响作用,实验为2(被试间)×2(被试内：目标线特征)设计。

4.3 结果与分析

本实验中,两组的错误反应次数平均为6.89±2.59,反应时在3个标准差外的正确反应次数为 0.68±0.84,剔除上述无效次数后反应时总有效率为 88.24%±4.47。反应时和正确率实验结果分别见图8和图9。为了考察目标线特征对判断的影响,本实验将实验1中的相对到达时间判断同方向结果作为“基准实验”引入本实验中进行方差分析。

图8 飞行员与控制组在两种目标线条件下的反应时

图9 飞行员与控制组在两种目标线条件下的正确率

4.4 讨论

在通常情况下,人们对客体的形状识别及其运动状态的观察是在各种视觉噪音下完成的,有背景变化和视觉噪音的运动更接近于现实环境中的物体运动。目标线特征改变使运动背景发生改变,这种改变非一般性干扰(如可视条件的改变),它在一定程度上已经改变了客体与目标之间的关系,影响到了被试对客体之间的位置关系和距离关系的知觉。本实验发现飞行员对相对运动客体的判断并没有受到目标线特征改变的影响,与控制组比较,飞行员易于从视觉干扰条件下提取目标客体的运动信息,较少受到背景信息干扰。

5 总讨论

5.1 RAT任务中客体特征与运动特性反应特点

人们对运动时间的判断存在于每天的思维和决策中。相对到达时间的判断不仅依赖于对距离的评估,还需要被试对客体运动相对速度进行权衡,这是一个对客体多种运动特征协同判断的复杂过程。RAT任务是两个客体的竞争运动,实验结果显示,普通被试的相对到达时间判断容易受到客体特征、运动方向和背景特征的影响。在客体特征中,颜色对运动客体的相对时间判断没有影响,而客体大小会影响相对到达时间判断,有“大小到达效应”,即大客体快速行驶而小客体低速行驶时它们的相对到达时间更易区分。在运动特征中,本研究发现作为计算机化的 RAT测试任务其两个客体的运动方向、视线方向和速率大小影响时间判断。此外,目标线运动背景的改变对普通被试的判断有影响。

在 RAT任务中,知觉到的速度和距离信息可用来估计时间,需要在相对速度和相对距离之间进行权衡(d/v权衡策略)。从生动性讲,相对速度和距离加大都有利于相对到达时间判断,相对距离和相对速度引起的到达时间差异很小时就难以判断。但是这种权衡不一定是真实存在的,因为在相对运动估计中既有真实的视网膜距离与速度这种视觉变量的变化,还有混合运动后关于速度、距离和时间的主观估计。当两个客体共同运动时,客体特征和运动特征都会对相对速度、相对距离造成影响从而影响判断。例如,客体大小既会影响相对速率估计,也会影响两个客体的位置关系判断;运动方向,尤其是与视线方向不一致的方向也会影响对相对速度的估计,从而影响时间判断;而背景特征则会对相对距离判断产生较大的影响。因此,方向和距离表征成为了两个较为核心的影响因素。

为什么运动方向会影响时间判断？由于是计算机化任务,个体常用的从左至右的书写与阅读习惯使该方向的判断相对容易。而与视线方向一致的运动较易判断,对变化的运动空间判断较难,则是与我们通常的视觉经验都是在比较规则的空间进行有关。在日常生活中,即使有不规则运动的客体,我们也会让身体运动(如偏头)以保持和运动方向的平行。当不能保证平行时,判断就会出现困难。那为什么距离表征会影响判断呢？Law等(1993)认为相对运动中被试判断时有“距离偏见”,或认为距离信息更为“眼见为实”(Fischer,Hickey,Pellegrino,Law,1994),平行轨迹的相对运动时间判断的发展特点是从距离依赖到时间依赖有阶段性发展(Keshavarz et al.,2010)。可见,距离表征是影响运动时间判断的基本因素,在判断中更容易被优先作为线索使用。本研究中,由于大客体本身就占据相应的“距离”特征,因此同等速率下大客体快速会更容易判断。此外,目标线背景由于干扰了距离表征也影响了判断。

5.2 飞行员在相对到达时间判断任务上的加工优势

本研究希望找到动态空间能力中飞行员具有加工优势的核心空间能力因子,为提高当前的航线飞行员选拔与训练效益提供实证参考。在未来的航线飞行员选拔和训练中,把极富生态性的动态空间能力测试引入,任务越具有核心价值和代表性,就越能够在选拔之初解决经过系统训练才能解决的问题,从而提高选拔效率,此外,设置综合性核心动态空间任务训练还可以极大提高训练效率。

与控制组比,飞行员或反应快或正确率高或二者兼具,飞行员对相对运动的判断在一定程度上已经脱离了客体方向的影响,能对速率较小任务进行精确分辨,并不受视线方向改变的影响和目标背景的干扰作用。即,飞行员相对于控制组能对时间任务中相对速度和相对距离的水平加以良好区分,并能通过相对距离和相对速度预测相对到达时间,在判断中整合相对速度和相对距离信息的优势明显。飞行员时间到达任务上的加工优势实际就是对运动客体的运动状态掌握的优势。虽然个体对运动客体的运动状态的判断会受到客体特征和背景特征的干扰,但是这种干扰对飞行员的判断影响不大。需要进一步说明的是,运动方向作为运动空间属性并没有对飞行员的 RAT判断有所影响,飞行员只对运动线索特征(距离与速度)这些视觉流变量做出反应,体现了“运动优先”加工特征,即在飞行员身上体现了客体属性和空间属性加工让位于运动属性加工的现象。这样的加工特点证明了运动和静止客体的空间属性加工可能是不同的。当然,这还需要进一步验证。

在认知方式上,游旭群和于立身(2000)发现飞行员具有较强的场独立性特征,这种场独立性特征与其较高水平的视觉空间认知能力相关。和场依存性比较,具有场独立性特征的个体在问题表征上更少受先导组织结构特点的制约(Davis &Cochran,1989),其优势主要表现在其具有成熟的元认知技能,包括较强的注意监控技能以及信息的提取和组织能力。在动态空间的相对运动的时间判断中,飞行员较少受到客体变化特征和背景特征的干扰,再次证明了其较高的场独立性认知特征。此外,多个研究发现DSA有练习效应(Law et al.,1993;Shayne,Andrew,&Michael,2007),而飞行实践是飞行员练习效应获得的最佳途径。因此,飞行员在RAT任务上表现出优势。

5.3 飞行员对RAT任务特征分离的可能解释

从视觉通路功能来看,复杂的视觉认知任务是what通路与where通路共同作用的结果,不仅包括了对客体特性与表征进行确认,也包括对经过视觉操作后的客体特性的重新判断。该研究领域的扩展必将带动认知神经科学对两条通路功能的全新探索。Goodale和Milner(1992)认为what通路确定客体是什么,where通路的机能本质是视觉导向(visual guidance),其神经机制适应于指导视觉行为的运动分析。由于对运动物体的知觉与判断依赖于物体表征区和运动加工区的交互,由两条通路协同作用,在加工运动客体时,控制组对运动特征的判断更容易受到客体特征的影响,两种属性加工更易发生关联。对于有良好动态空间能力和飞行实践的飞行员来讲,两类特征的加工较少发生关联,因而能对运动特征进行精确控制而较少受客体特征的影响,显示飞行训练可能增强了运动加工区的功能。

本文研究结果更适宜从加工特性分析,从结果看,运动特征加工经过飞行训练后更容易形成自动加工,对客体属性的加工难于形成自动加工。与静止客体相比,运动客体整合了客体特征、空间特征和运动特征,控制组对运动特征的加工由于少了熟练性使其受到了客体特征和空间特征的影响。随学习和实践而不断提高的加工过程是熟练技能的重要基础,飞行员由于飞行实践的长期影响对运动特征的自动化加工程度较高,视觉自动操作(visuomotor processing)水平较高,视觉变量判断精确,较少受经验变量的影响,就可以分离运动客体的客体特征与运动特征。当然,飞行员还能分离运动空间属性对运动线索特征的影响,体现了更高的“运动优先”加工水平。总之,本研究证实了运动客体特征、运动空间属性和运动线索特征的加工存在个体差异,这些个体差异可为特殊人员选拔和技能训练提供实证参考。

有关运动知觉和运动空间判断等动态空间能力的研究还较少。未来对动态空间能力的研究,尤其是对多个客体和多路径运动的动态空间的探索,必将极大扩展视觉空间认知研究领域。

致谢：

研究过程得到中国南方航空公司航空卫生管理部体检队及广西分公司航医室鼎力支持,在此谨表诚挚谢意！Baurès,R.,Oberfeld,D.,&Hecht,H.(2010).Judging the contact-times of multiple objects:Evidence for asymmetric interference.

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