不同时间压力条件下飞行学员的情绪稳定性对决策绩效的影响

王燕青， 周士琦， 李瑞

(中国民航大学安全科学与工程学院， 天津 300300)

近年来，在由人的因素导致的飞行事故原因中，心理因素占比近70%，且大多数与飞行员的情绪有关[1]。外界的刺激容易使飞行员的情绪受到影响，进而使得飞行员做出不安全的驾驶行为[2-3]。时间是飞行中重要的资源之一，当飞行学员对时间管理出现异常时会导致其进入高应激状态而产生时间压力，对心理和情绪产生严重影响进而危及飞行安全[4]。英雄机长刘传健在处理驾驶舱前挡风玻璃脱落特殊险情时，在高空冷气流吹袭和飞机驾驶舱内大量仪表设施被破坏的情况下，冷静果断地处理该突发险情，最终平安落地保全了飞机以及数百名乘客的生命安全。倘若机长在紧急情况下情绪不能稳定下来，发生相对较大波动，其后果是不可预料的。在时间压力较大的飞行任务中，飞行员的情绪稳定性对于飞行安全来说是相当重要的，这需要从飞行学员阶段就开始训练，降低不稳定情绪对飞行安全的影响需要从提高飞行学员的情绪稳定性开始，因此研究飞行学员情绪稳定性是如何影响飞行安全对提高飞行安全具有重要意义。

对于情绪稳定性的研究，国外的研究人员较早集中于从人格、气质等角度去评价[5-6]。Judge等[7]发现情绪稳定性可以作为员工对工作的满意程度以及绩效的倾向性预测因子。苗丹民等[8]使用结构方程模型对情绪稳定性的定性评价模型进行研究，将其分为3部分：飞行操作稳定性、飞行前紧张和一般外显情绪。杜醒[9]认为情绪稳定性影响飞行学员的决策，进而影响飞行安全。然而很少有学者对情绪稳定性如何对飞行学员的驾驶决策进行深入研究。在飞行训练中情绪不稳定会分散飞行学员的视觉注意力，使其无法集中精力专注驾驶或过度集中某个仪表，而忽略其他信息导致做出错误的决策。有研究表明，眼动信息可以反映人的心理变化[10]，在决策领域中眼动技术也有着广泛的应用，众多学者通过眼动技术发现信息的呈现位置、决策难度、时间压力等关键因素是如何影响决策中的眼动模式，进而对决策行为产生影响[11-13]。

飞行中的特情往往是突发的、紧急的，这就需要飞行员必须在一定时限内完成对风险的识别并做出决策，而这样的时间限制易产生时间压力，造成心理上的情绪不稳定[14]。因此现模拟不同时间压力条件下的进近着陆实验，通过眼动追踪技术，探究飞行学员的情绪稳定性对其驾驶决策的影响机制。

1 研究假设

时间压力是指个体在时间限制下感知到的相应的情绪体验和心理状态[15]。有学者认为时间压力被认为是决策的重要影响因素，决策被认为是耗时的加工过程，因此时间成为影响决策结果的重要因素之一[16]。许多学者发现时间压力对决策质量的产生负向作用，如Dambacher等[16]通过实验发现时间压力对决策产生消极影响，Ariely等[17]研究认为时间压力对决策的影响主要体现在决策信息搜索和加工，有效的信息提取和选择等因素上，而注视时间和注视次数能够反映个体的信息加工程度。因此提出如下假设：①H1，时间压力对飞行学员的注视方式有显著影响；②H2，时间压力对飞行学员的决策绩效有显著影响。

在飞行学员情绪稳定性的研究中，王智敏等[18]通过结构方程模型验证了情绪稳定性对安全绩效存在显著相关。Bubi等[19]研究发现情绪稳定性好的飞行学员在遇到特情时的表现比情绪稳定性差的飞行学员好。遇到特情时，情绪稳定差的飞行学员的注意力出会出现波动，王燕青等[20]通过模拟飞行学员进近着陆实验发现，在特情下对驾驶舱内外景不合理的注意力分配会显著降低飞行学员的安全绩效。王大伟等[21]利用眼动仪分析了自我-他人危机决策的信息加工过程，发现注视时间和注视次数等眼动指标与决策结果有显著相关，且决策者对信息的注视在一定程度上影响决策结果。因此提出如下假设：①H3，飞行学员情绪稳定性对其注视方式有显著影响；②H4，飞行学员情绪稳定性对其决策绩效有显著影响；③H5，飞行学员的注视方式在情绪稳定性对其决策绩效起中介作用。

综合上述假设，提出时间压力下飞行学员情绪稳定性对其决策绩效的影响机制概念模型，如图1所示。

图1 飞行学员决策绩效理论模型Fig.1 Theory model of student pilots decision-making performance

2 实验方法

2.1 被试

被试为中国民航大学飞行分校的处于飞行训练阶段的飞行学员，根据情绪稳性量表测量结果筛选出情绪稳定性高分组和低分组各20人，共40人参加本次实验。被试全部为年龄在18～21岁的男性，身体健康，无视力障碍问题。

2.2 实验材料和工具

2.2.1 卡特尔16PF人格因素量表

卡特尔人格因素测量量表(16 personality factor questionnaire，16PF)是由美国伊利诺州立大学卡特尔教授编制，通过因素分析法归纳总结出16种因素的人格特质理论，该问卷具有较高的信效度。问卷中C因素为情绪稳定性，C因素高分者情绪较为稳定，不易产生激烈的情绪反应，对情绪的把控能力较强；C因素低分者则容易产生内心紧张急躁、忧虑烦恼、情绪反应激动等现象。该因素包含13个测量题目，采取Likert 3点计分，将所有测试题目的得分相加得到被试的情绪稳定性得分。

2.2.2 注视方式的测量

采用Tobii-X2-30眼动仪对实验过程中被试的眼动指标进行测量和追踪，采用软件 ErgoLAB对其进行收集和处理。实验中以眼动指标平均注视时间和注视次数反映被试的注视方式。

2.2.3 决策绩效的测量

采用Flight Simulator模拟飞行软件作为实验平台，选择进近着陆阶段作为模拟飞行任务，可以通过参数设置来模拟不同时间压力下的实验飞行条件。该软件能够通过对被试操作过程中的任务完成程度和特情处置情况的成绩进行打分，满分100分。

2.3 实验设计

采用2(情绪稳定性：高分组和低分组)×2(时间压力：有时间压力和无时间压力)的两因素被试间实验设计。其中，以正常进近着陆环境为无时间压力条件，以单发失效特情环境下的进近着陆为有时间压力条件；因变量为飞行学员的注视方式和驾驶决策结果。

2.4 实验程序

实验开始前对被试说明相关要求，并要求被试在整个实验过程中尽量将自己的状态调整至实际飞行过程中的心理状态，以确保实验数据的可靠性。被试以最舒服的状态端坐于模拟实验平台前，并对被试进行瞳孔校准，完成校准后让其保证头部不动，随后在被试的注视模式下开启模拟飞行软件Flight Simulator，并设置不同的模拟飞行环境，待飞行任务设置完成后，被试正式开始进行模拟无时间压力和有时间压力飞行条件下的近进着陆实验。实验结束后，保存被试的飞行操作数据及眼动数据。

3 实验数据分析与讨论

3.1 情绪稳定性分组合理性验证

将被试16PF-C问卷的分从高到低依次排列，将得分前27%的被试作为高分组，得分后27%的被试作为低分组[22-23]，最终选取高、低分组被试各20名。采用Shapiro-Wilk检验方法对分组数据进行正态检验，结果表明被试所做的16PF-C问卷的得分符合正态分布(P>0.05)；进行Levene方差齐性检验，结果表明16PF-C问卷的得分符合方差齐性(F=0.355，P=0.555>0.05)，因此可以采用独立样本t检验方法对情绪稳定性分组进行合理性验证，其结果如表1所示。

表1 16PF-C量表得分数据及独立样本t检验结果Table 1 16PF-C size table score data and independent sample t-test results

由表1中的独立样本t检验结果可知，将被试按照16PF-C问卷得分分为情绪稳定性低分组和高分组是合理的(t=-9.413，P<0.05)。

3.2 不同时间压力下飞行学员的情绪稳定性对其注视方式的影响分析

将整个模拟飞行界面进行划分为内景仪表区和外景区域及无关区域。在进近着陆过程中，飞行学员需要通过观察驾驶舱外界的环境，如地形、跑道标志线、精密进近航道指示器(precision approach path indicator，PAPI)灯以建立目视参考，因此将外景区域作为兴趣区进行分析。以飞行学员的平均注视时间和注视次数反映飞行学员的注视方式，其描述性统计分析结果如图2和图3所示。

为探究不同时间压力下飞行学员的情绪稳定性对其注视方式的影响，以时间压力和情绪稳定性为自变量，飞行学员的注视方式为因变量，进行有交互作用的双因素方差分析。结果表明，时间压力对飞行学员平均注视时间没有显著影响(F=0.377，P=0.541>0.05)，但对注视次数有显著影响(F=4.317，P=0.041<0.05)，假设H1没有得到验证；情绪稳定性对飞行学员平均注视时间、注视次数均有显著影响(F=16.116，P=0.000<0.001；F=18.786，P=0.000<0.001)，假设H3得初步到验证。情绪稳定性和时间压力在飞行学员平均注视时间、注视次数的影响均不存在交互作用(F=0.046，P=0.830>0.05；F=1.260，P=0.265>0.05)。

图2 飞行学员的平均注视时间Fig.2 Mean of average fixation time of student pilots

图3 飞行学员的注视次数Fig.3 Fixation counts of student pilots

上述分析表明，时间压力对注视方式没有显著的影响，说明飞行学员在有无时间压力下对决策过程中信息的提取方式没有显著变化。而情绪稳定性对注视方式则有显著影响，即情绪稳定性高的个体相比于情绪稳定性低的个体在飞行决策时的平均注视时间较长，注视次数较少。

3.3 不同时间压力下的飞行学员的情绪稳定性对其决策绩效的影响分析

在不同时间压力下，高、低情绪稳定性的飞行学员的决策绩效如图4所示。

为探究不同时间压力下飞行学员的情绪稳定性对其决策绩效的影响，以时间压力和情绪稳定性为自变量，飞行学员的决策绩效为因变量，进行有交互作用的双因素方差分析。 结果表明，时间压力对飞行学员的决策绩效有显著影响(F=5.699，P=0.020<0.05)，假设H2得到验证；情绪稳定性对飞行学员的决策绩效有显著影响(F=8.845，P=0.004<0.05)，假设H4得到验证。情绪稳定性和时间压力在飞行学员的决策绩效的影响上不存在交互作用(F=0.542，P=0.464>0.05)。

结合时间压力对飞行学员决策中注视方式和决策绩效的结果表明，时间压力对决策绩效有显著的负相关关系，对注视次数有显著影响。基于以往时间压力对决策的研究发现，时间压力对飞行决策产生负面影响，尤其对于新手飞行员在动态任务中进行的飞行决策[24]。有学者也发现时间压力对飞行决策直接产生影响，Klein[25]认为在时间压力下个体需要快速决策，可能采用“认知爆发”策略将现实的情境与记忆中相匹配，随后检索已存储的解决方案选择与实际情景相符的适当方案进行决策，决策者会选择当下最满意的解决方案，而非最优解决方案，这对决策绩效产生了一定的负向影响。情绪稳定性对决策绩效分析结果表明，飞行学员的情绪稳定性越好，其决策绩效越高，这与前人研究结果相同。

图4 飞行学员决策绩效均值Fig.4 Mean of decision-making performance of student pilots

3.4 飞行学员的注视方式在情绪稳定性对决策绩效影响的中介效应分析

以情绪稳定性为自变量，分别以平均注视时间和注视次数为中介变量，决策绩效为因变量，采用Hayes所提出的Bootstrap方法进行中介效应检验，设定5 000个抽取的样本，采用95%的置信区间，若置信区间不含0，则表明对应的效果显著，其结果如表2和表3 所示。

由表2可知，飞行学员情绪稳定性对平均注视时间有显著的正向影响(β=0.039 0，t=7.520 7，P<0.05)，对注视次数有显著负向影响(β=-8.894 9，t=-6.076 4，P<0.05)，即飞行学员情绪稳定性对注视方式有显著影响，假设H3进一步得到验证；飞行学员情绪稳定性对决策绩效有显著正向影响(β=0.736 7，t=4.585 2，P<0.05)，假设H4进一步得到验证。

由表3可知，在95%的置信区间下，平均注视时间的中介效应显著(β=0.391 1，SE=0.100 3，95%置信区间=[0.204 5, 0.600 8])，注视次数的中介效应也显著(β=-0.241 3，SE=0.103 0，95%置信区间=[-0.479 0, -0.069 4])。此外，在控制了中介变量注视时间后，自变量情绪稳定性对因变量决策绩效的直接效应不显著(β=-0.129 6，SE=0.178 6，95%置信区间=[-0.485 8, 0.226 7]),这一结果反映了平均注视时间在情绪稳定性对决策绩效的影响中具有完全中介作用。但控制了中介变量注视次数后，自变量情绪稳定性对因变量决策绩效的直接效应显著(β=0.736 7，SE=0.160 7，95%置信区间=[0.416 8, 1.056 6])，这一结果反映了注视次数在情绪稳定性对决策绩效的影响中具有部分中介作用。以上结果表明，反映了决策信息加工过程的注视方式指标在情绪稳定性对决策绩效的影响中发挥中介作用。H5得到了验证。

表2 分别以平均注视时间和注视次数为中介变量的回归分析结果Table 2 The results of regression analysis with average fixation time and fixation times as intermediary variables

表3 飞行学员的注视方式的中介效应分析结果Table 3 Results of mediating effect analysis of gaze style of flying cadets

基于上述分析，情绪稳定性对决策绩效的影响的中介效应模型如图5所示。

括号内的数据为平均注视时间为中介变量的路径系数；不在括号内的数据为注视次数为中介变量的路径系数；**P<0.05图5 飞行学员情绪稳定性对决策绩效影响机制的中介效应模型Fig.5 Intermediary effect model of student pilots emotional stability on making-decision performance

4 结论

(1)时间压力对飞行学员的决策绩效有显著的负向影响。

(2)情绪稳定性对飞行学员的决绩效有显著的正向影响，对平均注视时间有显著的正向影响，对注视次数有显著的负向影响。

(3)飞行学员的平均注视时间在其情绪稳定性对决策绩效影响中起完全中介作用，飞行学员注视次数在其情绪稳定性对决策绩效影响中起部分中介作用。