监控作业中人的认知负荷问题

二、以往关于认知负荷的研究大多集中于学习和问题解决等领域，较少涉及其他领域的认知负荷问题

认知负荷理论把工作记忆容量有限看做是学习的主要障碍，认为通过学习材料设计降低外在认知负荷的水平，可以使工作记忆的容量更多地集中于将要学习的材料中，从而促进学习。由于这种理论同时考虑到信息的构成和学习者内部允许其处理这些信息的认知结构，因此在这种理论的指导下，我们有可能进行更有效的学习材料设计。Sweller等人在大量研究的基础上提出了基于认知负荷理论的两条重要学习材料设计原则，即“自由目标效应”和“样例效应”。“自由目标效应”和“样例效应”主要是针对“手段—目标”分析策略提出的。“手段—目标”分析策略的特征是建立在减少问题的当前状态和目标状态的差距的原理之上。由于这种策略要求注意同时指向问题的当前状态、目标状态、两种状态之间的差异、减少这些差异的方法以及任何可能导致问题解决的子目标上，还包括了学习过程中的试误学习，因而产生了高水平的认知负荷^[158]。“自由目标效应”通过降低学习材料中任务目标的明确性或者设置了多个目标，学习时需要进行目标搜索，然后学习者自己确定目标以完成任务，从而部分消解了“手段—目标”分析策略的前提。“样例效应”则是从具有详细解答步骤的实例中归纳出隐含的抽象知识来解决问题。可使学习者不进行或少进行试误学习，只需注意样例中与图式获取有关的问题，故可减轻认知负荷，样例的变异性也可促进规则的自动化。Sweller认为，上述两条材料设计原则可以有效地引导学习者对工作记忆进行正确的资源分配。当进行问题解决时，运用自由目标问题或降低目标明确性，以及采用样例学习，可将学习中的多种信息资源整合于一体，剔除学习材料中的冗余信息，这些都有助于促进学习效率的提高。在此基础上，其他的学者们还在研究中观察到了许多可能影响到认知负荷和学习效果的因素。如注意分散效应、冗余效应等^{[159][160][161]}。

除了学习和问题解决方面，在其他的复杂信息加工作业中也同样存在大量的认知负荷问题。例如，随着计算机技术的发展，出现了大量的计算机化作业，在人机交互过程中，工作记忆负荷过高(或过低)是产生操作错误的重要原因。因而在人机界面设计中，必须使工作记忆负荷与用户的水平相适应。近年来，国外一些学者通过模拟实验，对复杂人机系统中监控作业认知负荷问题也开展了研究。监控作业不同于一般的作业，其主要特点为:体力负荷低、对注意和决策的要求高、伴有较高的认知负荷。随着现代人机系统复杂程度的提高，监控作业中人的认知负荷问题也显得越来越突出，特别是在国防、航空航天、核能、电力等领域的复杂人机系统的监控作业中，作业人员往往需要在短时间内处理大量的信息并快速作出反应与决策，因而容易出现认知负荷过高，甚至超负荷现象。研究和探讨此类作业认知负荷的测评方法及影响负荷水平的主要因素，对增进人机系统的效率和可靠性、提高操作者的满意感以及科学地选拔操作人员均具有十分重要的意义。但这方面的研究还没有引起足够的重视，相关的研究甚少。