认知能力与社会存在条件对视觉搜索绩效的影响

2022-05-25王喆诚于瑞峰

人类工效学 2022年1期

王喆诚，于瑞峰

(清华大学工业工程系，北京 100084)

1 引言

社会存在，指个体在某种作业情况下能感知到的有社会属性的其他机体[1-2]。在当今社会背景下，很多工程任务都非单一个体可以独立完成，有社会存在环境下的群体共同作业[3]已经成为当前最常见的工作组织形式。这里的群体共同作业主要指共同作业者处在较近的空间位置上，在能够对彼此的工作状态有所感知的情况下完成相同或相似的工作任务[4]。在社会助长理论中，我们了解到当有共同作业者在场时，个体可能会将注意力更多地投至工作者上或是任务本身上，这种矛盾冲突会导致个体注意力分配差异，同时又因为任务难度差异而引发社会助长效应或社会抑制效应[5]，提高或降低任务的绩效。这种差异的存在与人的认知有关[6]。

视觉搜索任务是一种非常具有普遍性的任务，也是一种基本的认知过程。在完成视觉搜索任务时，人所能利用的注意力资源和认知资源是有限的[7]，也可能会受到社会助长效应的影响[8]。目前已经有一些研究得出个体的认知能力在一定程度上与视觉搜索能力相关。如：认知策略与视觉搜索效率相关[9]，不同年龄阶段的人视觉搜索绩效存在差异[10]，飞行学员与普通大学生的视觉搜索能力存在差异[11]等。我们认为对于不同难度的视觉搜索任务，不同认知能力的人在不同社会存在环境中会有相对有差异的绩效表现，值得进行研究。

目前来说，将社会助长效应与认知能力结合起来探索对视觉搜索绩效影响的研究还比较少。通过研究单独作业与群体作业条件下，不同认知能力水平的个体对于不同难度的视觉搜索任务的绩效水平的差异，一方面能进一步完善社会助长的相关理论，另一方面能为工作组织形式提供参考，通过研究出来的规律来进行更科学的工作分配。

2 方法

2.1 被试

本次实验共招募了56名被试参加实验，其中32名被试在清华大学招募，24名被试在中国标准化研究院(昌平)招募，年龄18-40岁，平均年龄23.78岁，其中男性被试28人，女性被试28人，视力或矫正视力正常，无色盲或色弱，实验结束后给予报酬。

2.2 实验设备

实验设备为联想C560一体机，实验材料呈现在23英寸的电脑屏幕上，分辨率为1920×1080。实验过程中被试全程使用鼠标与键盘进行点击或输入操作。实验程序为在.NET框架下自行编制的视觉搜索测试软件。

2.3 实验材料

实验采用目标物搜索的视觉搜索任务，被试需要在屏幕中呈现的大量圆环(干扰物)中搜索右开口的兰道环(目标物)并判断目标物是否存在，若判断存在需指出其在屏幕的上方或是下方。

实验所呈现的视觉搜索任务区域大小为560 mm×280 mm，区域能够完全显示在电脑屏幕中央且中心与屏幕中心相重合。任务区域中每个干扰物或目标物圆环所占区域相同，大小为16像素×16像素。搜索任务的难度根据搜索界面中干扰物的数量决定，当任务难度为简单时，圆环之间上下左右间距为40毫米，目标物和干扰物总数量为91个，共13列7行；当任务难度为困难时，圆环之间上下左右间距为20毫米，目标物和干扰物总数量为364个，共26列14行。圆环的排列并非正好对齐，每一行之间错开16像素(即一个圆环宽)的距离。简单与困难视觉搜索任务的示意图如图1和图2所示：

图1 简单视觉搜索任务界面示意图

图2 困难视觉搜索任务界面示意图

实验呈现的屏幕背景颜色为黑色RGB(0,0,0)，圆环与兰道环的颜色均为白色RGB(256,256,256)。

2.4 实验任务

在每组视觉搜索实验任务中，被试需要完成50次搜索任务，其中目标物出现的概率为50%(每次目标物是否出现和出现的位置均随机，但目标物存在的次数和不存在的次数一定分别为25次)。在每次搜索任务间，被试需要操控鼠标点击屏幕正中间的准心以校准视线，在搜索完毕后被试需使用鼠标确定判断目标物的存在与位置。

根据任务难度和社会存在的组合，被试一共需要完成2组简单的搜索任务和2组困难的搜索任务，共计200次搜索任务。

2.5 实验设计

本实验采用2×2×2的混合实验设计，组间自变量为被试的认知能力，组内自变量为社会存在与任务难度。

认知能力分为2个水平，由被试参加的线上认知能力测试的综合分数加以区分。综合分数满分为100分，分数在80分以上的被认为认知能力高，60分以下的被认为认知能力低。

社会存在分为两个水平，分别是单独作业和群体作业。单独作业时被试单独在实验室完成实验任务，群体作业时被试两人一组在实验室内完成实验任务，进行测试时主试均不出现在实验现场。

任务难度分为两个水平，分别是简单和困难。

因变量为搜索时间和正确率。搜索时间指被试从进入搜索界面搜索目标物到做出判断之间的时间差值。正确率指的是被试完成视觉搜索任务的正确率，具体来说是目标物存在时，被试正确判断目标物位置以及目标物不存在时，被试正确拒绝的次数占实验总次数的比值，由于单组实验次数为50次，因此每组实验的正确率一般为N%(N为偶数)。

2.6 实验流程

在正式实验前，所有被试被要求参与认知能力测试以将被试区分认知能力强弱。用以测试的测验为才储公司(APESK)提供的APESK逻辑测验32题版(v3.14)。

主试向被试介绍实验流程以及具体实验任务，进行短暂的练习后主试录入被试的基本信息并开始实验。被试需要先在单独实验的条件下依次完成先简单后困难或先困难后简单的两组实验任务，共100次搜索任务，两组间有1 min的休息时间。随后，主试将被试带到群体实验室，被试再次完成同样难度顺序的两组实验任务。

单次搜索任务流程如图3所示。首先，电脑屏幕会出现视觉校准界面，被试注视中心十字1000ms后，即可点击鼠标左键，屏幕跳转到搜索界面。被试实验前被告知目标物可能存在也可能不存在，若存在则仅有一个。被试再次点击鼠标左键即可做出判断，目标不存在或目标存在于屏幕上侧或下侧。判断完成后即完成了一次搜索任务，如此循环往复50次搜索任务即为一组。

图3 单次搜索任务流程

3 结果

实验数据通过Minitab 19进行统计分析。

3.1 社会存在和任务难度对视觉搜索任务绩效的影响

首先对所有被试的视觉搜索任务绩效进行描述性统计分析，见表1。通过方差分析，发现对于搜索时间，任务难度因素主效应显著(F(1,223)=33.40,P<0.001)，社会存在主效应显著(F(1,223)=33.48,P<0.001)；对于正确率，任务难度因素主效应显著(F(1,223)=82.75,P<0.001)，社会存在主效应显著(F(1,223)=9.42,P<0.001)。

表1 视觉搜索绩效水平的描述性统计

分别对困难任务组和简单任务组的视觉搜索正确率和搜索时间进行回归分析，结果显示，对于困难任务组，视觉搜索正确率与搜索时间呈正相关(F(1,111)=42.37,P<0.001)，对于简单任务组，视觉搜索正确率与搜索时间呈正相关(F(1,111)=45.80,P<0.001)。

3.2 认知能力对视觉搜索任务绩效的影响

本次认知测试中，认知能力由五个维度构成，分别为逻辑推理能力、观察能力、判断力、图形推理能力和空间能力。将所有视觉搜索任务组的搜索时间与正确率对这五个维度进行回归分析，结果显示，仅空间能力一项对搜索时间(F(1,223)=9.37,P=0.002)和正确率(F(1,223)=4.24,P=0.041)均显著。且空间能力越强，平均搜索时间更长，正确率越高。

为区分认知能力高低，我们人为将认知测试(满分100)得分80分以上的被试标为认知能力较高，共17人，得分60分以下的被试标为认知能力较低，共17人，介于两者之间的被试标为中等，共22人。对认知能力为高和低的两组人进行分析。方差分析显示，认知能力高低组之间的视觉搜索任务绩效的差异并不显著。描述性统计结果和相关P-value(<0.05意味着差异显著)见表2：

表2 视觉搜索绩效水平的描述性统计及方差分析P-value

4 讨论

4.1 社会助长与任务难度对视觉搜索绩效的影响

从任务难度角度来看，个体完成简单任务时的正确率显著高于困难任务时的正确率，简单任务时的搜索时间也显著少于困难任务时的反应时间，说明任务难度的设置有一定的区分度，对于个体完成实验任务的正确率和反应时间有显著影响。

在群体作业条件下，两种难度的视觉搜索任务的正确率均比单独作业时低，同时搜索时间也均比单独作业时短。我们发现搜索时间与正确率呈正相关关系，也就是说搜索时间越长发现目标物的可能性越大。

从社会助长理论的角度看，我们认为在群体作业时，共同作业者的存在导致了个体注意力的分散，从而导致搜索时长变短，视觉搜索任务的正确率下降。这一视觉搜索任务需要比较多的注意资源，而共作者的存在引起了个体注意力冲突，从而降低任务中的表现水平。本研究中的结果显示，无论对于简单任务组还是困难任务组，群体作业均降低了正确率、减少了反应时间，这并不符合一般的社会助长效应对于任务难度的体现。我们认为问题可能在于本研究中设置的任务对于参试者来说都属于比较简单的任务，在一定程度上增加搜索目标密度仅延长了搜索需要的时间而并未对任务难度造成影响。