勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)

摘 要 通過應(yīng)用增量和比率方法，較好地協(xié)調(diào)勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和疲勞理論的矛盾，對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提出合理化建議。

關(guān)鍵詞 人機(jī)工程；勞動(dòng)強(qiáng)度；疲勞測(cè)定；反應(yīng)時(shí)

中圖分類號(hào) TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1671-489X（2008）014-0068-02

1 引言

“勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)”是人機(jī)工程學(xué)課程的重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一，其目的是了解勞動(dòng)過程中，勞動(dòng)強(qiáng)度、能量消耗、生理反應(yīng)以及心理反應(yīng)的關(guān)系，熟悉測(cè)定勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞的方法。對(duì)于疲勞現(xiàn)象的解釋在學(xué)術(shù)界未能達(dá)成共識(shí)，疲勞測(cè)定問題，也一直是人機(jī)工程學(xué)研究的對(duì)象。迄今為止，人們無法清楚地解釋疲勞的本質(zhì)，還沒有一種方法能夠直接測(cè)定疲勞，只能通過對(duì)勞動(dòng)者的生理、心理等指標(biāo)間接測(cè)定來判斷疲勞的程度。“勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)”也正是應(yīng)用被測(cè)試者的生理、心理等指標(biāo)間接測(cè)定來判斷疲勞的程度。一般情況下，隨著人體的作業(yè)強(qiáng)度增加，疲勞程度也會(huì)增加，人的工作有效率、速度和準(zhǔn)確度都要降低，如反應(yīng)時(shí)間要增加，作業(yè)的錯(cuò)誤次數(shù)也要增加。人體的神經(jīng)機(jī)能隨著人體的作業(yè)強(qiáng)度、疲勞程度的增加也要相應(yīng)地下降，如兩點(diǎn)辨別閾值增大、閃光融合值升高。 然而“勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果卻正好相反。為了解決理論與實(shí)踐的矛盾，通過對(duì)歷次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，排除實(shí)驗(yàn)過程中的干擾因素并應(yīng)用增量數(shù)據(jù)處理等方法，使實(shí)驗(yàn)獲得一個(gè)滿意的結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

“勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞測(cè)定實(shí)驗(yàn)”教學(xué)實(shí)驗(yàn)4人為一個(gè)小組，各實(shí)驗(yàn)小組自行選擇測(cè)試對(duì)象，并制定測(cè)試方案。本次實(shí)例選擇心率、反應(yīng)時(shí)、劃銷實(shí)驗(yàn)作為指標(biāo)組合，實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備有電動(dòng)跑步機(jī)、JGW—B型心理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程分別以1 km/h、3 km/h、5 km/h、7 km/h、9 km/h的負(fù)載，延續(xù)跑步5分鐘，記錄反應(yīng)時(shí)、劃銷實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每次測(cè)定之后，休息一段時(shí)間（約5分鐘），直到心率恢復(fù)常態(tài)，再做下一次實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)過程中的測(cè)試對(duì)象主要為大學(xué)4年級(jí)學(xué)生，具有較好的身體素質(zhì)和體能。先后通過對(duì)歷屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，季節(jié)、性別對(duì)實(shí)驗(yàn)的矛盾結(jié)果沒有直接影響。本實(shí)例在冬季，室溫約18攝氏度，相對(duì)濕度約30％。

3.1 心理指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)分析心理指標(biāo)測(cè)試為每個(gè)實(shí)驗(yàn)均測(cè)量2次，即未運(yùn)動(dòng)前測(cè)量一次，在每次運(yùn)動(dòng)以后再測(cè)量一次。限于篇幅，下面僅列出每次運(yùn)動(dòng)后的測(cè)試數(shù)據(jù)。

1）簡單反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析。心理指標(biāo)測(cè)試實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如圖1所示。

2）劃銷實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析。劃銷實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得數(shù)據(jù)如圖2所示。

根據(jù)相關(guān)作業(yè)強(qiáng)度和疲勞的結(jié)論，隨著人體的作業(yè)強(qiáng)度增加，疲勞程度也會(huì)增加，人的工作有效率、速度和準(zhǔn)確度都要降低，反應(yīng)時(shí)間要增加。然而，圖1、圖2的結(jié)果顯示，在運(yùn)動(dòng)量增加，人的疲勞度增加的情況下，人的操作有效度、速度和準(zhǔn)確度不是減低，而是都有所提高。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和理論上有著很大矛盾，即人體在運(yùn)動(dòng)疲勞之后，人的作業(yè)效能沒有減低反而升高了。進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)時(shí)、劃銷實(shí)驗(yàn)過程中，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，產(chǎn)生明顯的學(xué)習(xí)效應(yīng)。學(xué)習(xí)效應(yīng)的存在，極大地抵消了疲勞程度增加時(shí)人的工作有效度、速度和準(zhǔn)確度都要降低，反應(yīng)時(shí)間要增加的負(fù)效應(yīng)。

3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的增量分析

1）簡單反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)次數(shù)與學(xué)習(xí)增量：學(xué)習(xí)增量=（最大反應(yīng)時(shí)間-最小反應(yīng)時(shí)間）/實(shí)驗(yàn)次數(shù)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出“實(shí)驗(yàn)次數(shù)—學(xué)習(xí)增量”圖表（圖3）。

從上面學(xué)習(xí)增量數(shù)據(jù)和圖可以知道，從直接測(cè)量的數(shù)據(jù)來看，似乎不符合疲勞對(duì)人的工作影響規(guī)律，但是從上面的數(shù)據(jù)可知，疲勞對(duì)工作的影響已經(jīng)從人的學(xué)習(xí)特性方面表現(xiàn)出來：隨著疲勞強(qiáng)度的增加，人的學(xué)習(xí)能力呈下降趨勢(shì)。因此，隨著作業(yè)強(qiáng)度的增加，疲勞也會(huì)隨之增加，并且最終對(duì)作業(yè)效能帶來負(fù)面影響。

2）劃銷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。劃銷實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)和學(xué)習(xí)比率：學(xué)習(xí)比值=正確數(shù)/時(shí)間。通過以上數(shù)據(jù)作出“疲勞—實(shí)驗(yàn)次數(shù)—學(xué)習(xí)率”圖（圖4）。

由于在實(shí)驗(yàn)過程中，所使用的劃銷實(shí)驗(yàn)?zāi)０迨且粯拥模瑢?shí)驗(yàn)設(shè)備只提供了一塊印制電路板，所以在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效應(yīng)十分明顯。從上面每次實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)比率可以看到，學(xué)習(xí)比率一直呈上升趨勢(shì)。從整個(gè)學(xué)習(xí)比率上升情況看，極差值并不是很大，極差值：△S=0.81-0.46=0.35。因此，隨著作業(yè)強(qiáng)度的增加，疲勞程度也會(huì)相應(yīng)增加，最終使人的整體工作效能降低。

4 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

從以上實(shí)驗(yàn)中可以看出，由于作業(yè)過程中存在學(xué)習(xí)效應(yīng)，當(dāng)疲勞強(qiáng)度并不大，疲勞積累量不夠大時(shí)，因?yàn)槠谒鸬墓ぷ髡w效能降低的效應(yīng)小于學(xué)習(xí)效果所帶來的工作整體效能的提高；另一方面，由于初期的運(yùn)動(dòng)量較小，達(dá)不到疲勞的效果，反而使人體得以舒展和興奮，也帶來工作整體效能的提高，兩種效果的疊加從而導(dǎo)致理論與實(shí)踐的矛盾。要克服心理參數(shù)測(cè)試的不利影響，需要合理的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并利用現(xiàn)代科技手段改進(jìn)這些項(xiàng)目的測(cè)試方式。筆者認(rèn)為可以從實(shí)驗(yàn)組織和心理學(xué)參數(shù)測(cè)試設(shè)備兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

1）實(shí)驗(yàn)組織方面，在測(cè)試對(duì)象體能范圍內(nèi)增加疲勞程度，延長每單元的測(cè)試時(shí)間，在5個(gè)測(cè)試單元的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加2～3個(gè)測(cè)試單元。

2）心理學(xué)參數(shù)測(cè)試設(shè)備方面，首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件隨機(jī)模擬，避免學(xué)習(xí)效應(yīng)，如劃銷實(shí)驗(yàn)，可以計(jì)算機(jī)隨機(jī)布點(diǎn)的形式，回避學(xué)習(xí)效應(yīng)。

3）實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行必要的心理學(xué)參數(shù)測(cè)試練習(xí)，待練習(xí)水平穩(wěn)定后開始實(shí)驗(yàn)，回避設(shè)備帶來的學(xué)習(xí)效應(yīng)的負(fù)面影響。