认知负荷的影响因素与评估指标

四、认知负荷的影响因素与评估指标

影响认知负荷的因素包括任务特征和个体特征两个方面。鉴于大学生对网络搜索和心算问题均已比较熟悉，而且关于网络搜索的先前知识经验也比较丰富。本研究重点考察任务特征中任务复杂性与时间压力两个因素以及个体特征中作业自我效能、成就目标定向、认知风格和状态元认知四个因素对认知负荷的影响。认知负荷的评估指标分主观评估、绩效测量和生理测量三类。

(一)任务特征因素

主任务复杂性。主任务复杂性是通过在每次试验中目标项占所有搜索结果中的比例来控制。即在搜索结果页中包含的目标项数目越多，搜索任务的复杂性也越大。主任务复杂性水平分成三个层次:低(5个搜索结果中有1个目标项)、中等(5个搜索结果中有2个目标项)和高(5个搜索结果中有4个目标项)。

完成任务的时间压力。时间压力通过搜索结果页呈现的时间来控制，分呈现时间16秒和30秒两种。

(二)个体特征因素

成就目标定向。Vande Walle根据自己提出的成就目标定向三因素结构理论模型，开发了一套成就目标定向量表，这个量表共有13个项目，分别测量个体的学习目标定向和成绩目标定向(证实定向和逃避定向)。量表采用6点评分法，即如果某个项目所描述的情况和被试的情况非常符合为6分，比较符合为5分，依此类推，非常不符合为1分。经检验，学习目标定向子量表的内在一致性系数为0.89，证实定向子量表为0.85，回避定向为0.88^[5]。本研究参考我国学者王雁飞等人(2002)^[6]针对企业员工成就目标定向编制的量表，对Vande Walle量表进行修订，并在实验开始前，对被试的成就目标定向进行书面问卷调查。

认知风格。Riding和Cheema(1991)^[7]根据自己提出的认知风格整体—分析和言语—表象两个基本维度构成理论，研制开发出相应的测评工具，即认知风格分析系统(CSA)。国内学者李力红(2005)^[8]和陈铮(2001)^[9]等对其进行了修订并建立了中国大学生常模。测评工具由3个分测验构成，通过计算机来呈现。第一个分测验通过判断陈述句的正误来测评言语—表象维度。共包括12个陈述，每一个陈述呈现一定的时间，要求被试判断“正”或“误”。其中一半的陈述内容包括概念分类的信息，其余的陈述包含每个项目表达的形象信息。每类陈述中有一半是正确的。它假设表象型的个体将对关于形象信息的陈述作出较快的反应，因为其能够用心理表象来稳定地表征，其中的信息能够被直接、快速地从心理表象中得到;关于概念分类的项目则假设言语型的个体需要较少的反应时间，因为语义概念分类的关系在性质上是抽象的，不能以视觉或表象的形式加以表征。E-prime编制的程序记录了每个陈述的反应时间，并计算言语/表象比率。较低的比率是言语型，高比率表示表象型，处于中间的位置被描述为双极型(Bimodal)。后面的两个分测验用于评估整体—分析维度，其中第一个分测验的项目包含着成对的复杂几何图形，要求被试判断这对图形是否一样。因为这个任务涉及判断两个图形在整体上的相似性，它假设如果被试在这个任务上的反应时短，表示是整体型的个体。第二个分测验的项目都包含一个简单的几何图形(例如正方形或长方形)和一个复杂几何图形，要求被试指出简单图形是否包含在复杂图形中。它假设分析型的个体在这个测验上的反应时较短。E-prime编制的程序同样记录反应时，计算整体加工和分析加工的比率，低比率反映了整体型加工倾向，高比率反映了分析型加工倾向，界于二者之间的比率为中间型。经验证，整体—分析维度的内在一致性系数为0.935，言语—表象维度的内在一致性系数为0.958。两个认知维度之间的相关不显著(r=0.06)^[10][11]。本研究在实验开始之前，由被试完成CSA的测评，并据此判断被试的认知风格类型。

作业自我效能。Bandua(1997)^[12]认为，由于不同活动领域之间的差异性，所需要的能力、技能也千差万别。一个人在不同的领域中，其自我效能感是不同的。因此，任何时候讨论自我效能感，都是指与特定领域相联系的自我效能感，即自我效能感会随情景、任务的变化而变化，应采用微观分析法。Flad(2002)^[13]设计了单项目的自我效能问卷，通过被试对完成具体任务自信水平的回答来评估自我效能感强度。本研究采用该问卷，在每种实验条件的正式试验开始前，被试先进行一次同类型任务复杂性和时间压力的网络搜索和心算试验，试验后呈现一个11点的自我效能项目，项目将自信程度分成从0(绝对不能完成)到10(绝对能完成)共11个等级，要求被试对完成接下来要进行的8次相类似正式试验的自信程度进行打分，其结果就作为被试的作业自我效能水平。

状态元认知。O'Neil，Abedi(1996)^[14]认为认知和情绪一样，元认知也可以分为状态元认知和特征元认知，其中状态元认知具有情景特殊性，被定义为个体在任务过程中强度变化和随时间变化的一种瞬间状态，并据此开发出了状态元认知量表，量表包括计划(Planning)、自我检查(Self-checking)、认知策略(Cognitive strategies)、知觉(Awareness)4个方面共20个项目，每个分量表各包括5个项目。经检验，量表具有较高的信度(4个分量表的内在一致性系数均高于0.70)，而且有较高的结构效度(因素分析表明，4个分量表都只涉及一个因素)。鉴于认知负荷的动态性，本研究以此量表为基础，结合实验任务特点，对项目进行修订，形成20个项目的问卷。在每种实验条件试验结束后，通过计算机呈现问卷，对被试的状态元认知进行调查。

(三)作业绩效指标

主任务正确率。网络搜索过程中的绩效反映了工作记忆容量和工作记忆负荷水平，可以通过被试对目标项信息的回忆来估计。在每次试验后，以搜索项目的名称和两个指定的特征(如产品形状和价格范围)为线索，要求被试尽可能多地报告出目标项的两个相关特征(如品牌和具体价格)，准确地报出任何一个特征就计为一个正确回答，在8次搜索试验中正确回答的特征数占所有正确特征数中的比例就作为主任务正确率指标。

主任务反应时。利用E-prime编制的程序自动记录每次试验中从搜索项页面呈现到被试按键的时间，计算被试每种实验条件下完成8次试验的平均时间，其值就作为该实验条件下的主任务反应时。

次任务正确反应时变化。在开始网络搜索主任务之前，被试先进行8次单任务的心算试验。在心算试验开始时，在计算机屏幕的下半部呈现一个心算问题，例如:3与8的和能否被3整除?要求被试尽可能快地用左手的食指作按键反应，E-prime编制的程序自动记录每次试验的反应时，计算每个被试8次心算试验反应时的平均值。这个平均值称为被试的心算反应时基础测量值(Baseline Measure，BM)。在每次正式的双任务作业期间，在搜索结果页的下方(屏幕的下半部)会呈现类似单任务心算作业时的心算问题，要求被试尽快作出是与否的按键反应。为防止被试对次任务的出现时间作出提前的预测反应，在计算机编程时对心算问题的呈现时间进行了随机化的控制，即心算问题的呈现时间控制在搜索结果页呈现后的1～10秒之间。在双任务条件下测得的心算反应时间称为被试双任务心算反应时测量值(Dual Task Measure，DTM)。将双任务作业过程中心算反应正确的双任务心算反应时测量值减去单任务心算反应时基础测量值，即CWR=DTM－BM，每种试验条件中CWR值的平均就是次任务正确反应时变化。

(四)主观评估指标

心理努力和任务主观难度。主观评定包括对心理努力和任务主观难度的评估。让被试对多任务作业的难度和自己在试验过程中投入的心理努力进行评价，目的是测量被试在作业过程中的认知负荷的大小。心理努力问卷采用Paas等人(1994)^[15]开发的问卷，经Paas验证，该问卷的信度系数为0.90。由于“心理努力”是一个专业术语，对被试来说，可能不容易理解，为此，我们在正式实验的量表中采用“完成任务的努力程度”来表示心理努力。量表为7级评分制，要求被试根据自己的感受从1～7中选择一个合适的数字，从1～7努力程度依次递增，1表示非常轻松，4表示中度努力，7表示非常努力。任务主观难度采用Kalyuga等人(1999)^[16]制订的量表，同样采用7级评分制，从1～7任务难度依次递增，1表示非常容易，4表示中等难度，7表示非常困难。研究表明，该问卷能够较准确地测查出不同认知负荷水平导致的结果之间的差异。在每组实验结束后，立即呈现问卷，要求被试对心理努力和任务主观难度作出评估，这两个评估值就作为认知负荷的主观评估值。

(五)生理测量指标

本研究采用ASL504眼动仪对认知作业过程中的眼动状况进行了研究。眼动指标的选择有一定的灵活性，不同的研究可以根据实验的特点进行选择，本研究选择注视时间、注视次数、眼跳距离和瞳孔直径共4个指标。

注视表现在被观察目标上的停留。眼睛如果在较短的时间(100ms)稳定在相对的空间阈限范围内(1°)，速度低于某个阈限(每秒15～100°)记为一个注视点。注视点的数量就是注视次数。每个注视点停留的平均时间就是注视时间。

眼跳是从一个注视点到另一个注视点的运动。从当前注视点位置到下一个注视点位置之间的间隔长度称为眼跳距离。

瞳孔直径是每次注视时瞳孔的平均大小。其大小是反映个体在作业过程中心理负荷的定量化指标。