基于認(rèn)知能力的民航飛行員陸空通話績(jī)效研究

王燕青，李 甲，王 宇

(中國(guó)民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院，天津300300)

航空器與空中交通服務(wù)單位之間進(jìn)行語(yǔ)音通信的方式是無(wú)線電陸空通話(以下簡(jiǎn)稱陸空通話)[1]。為保證陸空通話的準(zhǔn)確有效，當(dāng)管制員發(fā)出指令后，飛行員需要復(fù)誦指令。然而，在復(fù)誦過(guò)程中，由于飛行員認(rèn)知能力方面的影響，會(huì)導(dǎo)致陸空通話差錯(cuò)的發(fā)生。航空科學(xué)第27次國(guó)際會(huì)議統(tǒng)計(jì)指出，有80%的飛行員陸空通話中含有一個(gè)甚至多個(gè)錯(cuò)誤信息，其中30%的不安全事件、40%的跑道侵入事件均是由陸空通話差錯(cuò)引起的[2]，因此，有必要深入分析飛行員復(fù)誦產(chǎn)生差錯(cuò)的根本原因，以提高航空安全水平。

目前，中外學(xué)者對(duì)陸空通話開展了相關(guān)研究。Molesworth等[3]通過(guò)模擬不同管制信息數(shù)量情境下的陸空通話，認(rèn)為管制信息的數(shù)量會(huì)影響飛行員的陸空通話績(jī)效；Morron等[4]基于認(rèn)知能力首次指出飛行員的記憶能力的差異會(huì)造成其對(duì)管制員指令記憶出現(xiàn)偏差，最終導(dǎo)致飛行事故；Prinzo等[5-6]研究發(fā)現(xiàn)管制信息中數(shù)字信息的長(zhǎng)度和格式會(huì)影響通航飛行員的復(fù)誦績(jī)效；Benthem等[7]通過(guò)對(duì)54名不同年齡的通航飛行員進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)年齡會(huì)影響飛行員的認(rèn)知能力，進(jìn)而影響飛行員工作績(jī)效；2011年，石瑞芳等[8]首次基于管制員的認(rèn)知過(guò)程對(duì)陸空通話錯(cuò)誤原因進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)每一個(gè)認(rèn)知階段中都存在因管制員認(rèn)知能力的不足而導(dǎo)致陸空通話出錯(cuò)的可能；韓佳佳等[9]在陸空通話的教學(xué)研究中運(yùn)用能力導(dǎo)向理念，將這種教學(xué)方法與陸空通話語(yǔ)言能力的培養(yǎng)相關(guān)性進(jìn)行了分析。

綜上所述，盡管已有學(xué)者從記憶能力[10-11]、語(yǔ)言能力[12]、文化[13]、年齡差異[14]等方面對(duì)飛行員的陸空通話差錯(cuò)的影響開展研究，但很少?gòu)娘w行員陸空通話時(shí)的綜合認(rèn)知能力分析其復(fù)誦差錯(cuò)。因此，基于Wickens的信息加工模型，構(gòu)建飛行員陸空通話認(rèn)知模型，并基于此，設(shè)計(jì)開展模擬實(shí)驗(yàn)，從飛行員的多個(gè)認(rèn)知能力全面分析其復(fù)誦產(chǎn)生差錯(cuò)的根本原因，進(jìn)而構(gòu)建飛行員陸空通話綜合認(rèn)知能力模型，以期幫助提高飛行員陸空通話績(jī)效，減少飛行事故的發(fā)生。

1 飛行員陸空通話認(rèn)知模型

信息加工理論認(rèn)為人的認(rèn)知過(guò)程與計(jì)算機(jī)的信息加工過(guò)程一樣，也包含“輸入”“處理”“輸出”3個(gè)階段。李敬強(qiáng)等[15]基于信息加工過(guò)程對(duì)管制人因差錯(cuò)概率量化方法進(jìn)行了研究，對(duì)管制員的選拔、評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)具有指導(dǎo)意見。結(jié)合飛行員陸空通話特點(diǎn)，采用Wickens的信息加工模型，構(gòu)建飛行員陸空通話認(rèn)知模型，如圖1所示。

圖1 飛行員陸空通話認(rèn)知模型Fig.1 Pilots’ radiotelephony communication cognitive model

在信息輸入階段，飛行員將通過(guò)信息感知和感覺記憶來(lái)獲取管制員發(fā)出的指令，因此，此時(shí)飛行員需要感知、記憶等認(rèn)知能力；在信息處理階段，飛行員需要對(duì)管制員發(fā)出的指令進(jìn)行加工并記憶，所以飛行員需要記憶、思維等認(rèn)知能力；在信息輸出階段，飛行員將復(fù)誦管制員的指令并作出決策，飛行員需要決策等認(rèn)知能力。另外，在整個(gè)陸空通話過(guò)程中，都需要飛行員有良好的注意力和較強(qiáng)的語(yǔ)言能力，因此擬通過(guò)飛行員的注意力、短時(shí)記憶能力、思維能力、語(yǔ)言能力4項(xiàng)指標(biāo)來(lái)分析其陸空通話認(rèn)知能力。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 被試

實(shí)驗(yàn)選取20名男性飛行學(xué)員作為被試，視力、聽力正常，均通過(guò)飛行人員英語(yǔ)等級(jí)三級(jí)考試，且獲得飛行私照。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

采用飛行模擬器模擬實(shí)際飛行任務(wù)中的駕駛艙環(huán)境。實(shí)驗(yàn)中部分陸空通話指令如圖2、圖3所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)研究飛行員的認(rèn)知能力(注意力、短時(shí)記憶力、思維能力、語(yǔ)言能力)對(duì)其陸空通話績(jī)效的影響，擬采用2×2×2×2的組內(nèi)設(shè)計(jì)。自變量如下。

(1)干擾。在陸空通話任務(wù)中，因?yàn)槭艿酵话l(fā)事件的干擾而注意資源分配不合理，常常導(dǎo)致飛行員陸空通話差錯(cuò)。因此實(shí)驗(yàn)設(shè)置干擾(在正常飛行任務(wù)中還要做一項(xiàng)干擾任務(wù))、無(wú)干擾組，比較有、無(wú)干擾情況下飛行員的陸空通話情況，進(jìn)而分析注意力對(duì)飛行員陸空通話績(jī)效的影響。

(2)指令長(zhǎng)度。在陸空通話任務(wù)中，飛行員基于其短時(shí)記憶力，對(duì)長(zhǎng)度不同的指令獲取與加工的效率也不同，也會(huì)影響到陸空通話績(jī)效。因此通過(guò)改變陸空通話指令中數(shù)字組合的個(gè)數(shù)，使得指令長(zhǎng)度不同，比較指令長(zhǎng)度不同情況下飛行員的陸空通話情況，進(jìn)而分析短時(shí)記憶力對(duì)飛行員陸空通話的影響。

圖2 陸空通話英文指令Fig.2 English instructions of radiotelephony communication

圖3 陸空通話中文指令Fig.3 Chinese in structions of radiotelephony communication

(3)錯(cuò)誤指令。在陸空通話任務(wù)中，如果飛行員沒有識(shí)別錯(cuò)誤指令而執(zhí)行管制員的指令，將導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故，而思維能力在飛行員接收到指令后，會(huì)幫助飛行員對(duì)指令進(jìn)行分析、判斷和推理，識(shí)別出錯(cuò)誤指令。因此，實(shí)驗(yàn)中在一些指令中加入錯(cuò)誤指令，通過(guò)比較在有、無(wú)錯(cuò)誤指令情況下飛行員陸空通話的情況，進(jìn)而分析思維能力對(duì)飛行員陸空通話的影響。

(4)語(yǔ)言。在陸空通話任務(wù)中，因?yàn)檎Z(yǔ)言語(yǔ)法的差異導(dǎo)致飛行員陸空通話中聽錯(cuò)、遺漏指令的事件時(shí)有發(fā)生。因此實(shí)驗(yàn)中設(shè)置中英文情況下的陸空通話，通過(guò)比較中、英文情況下飛行員的陸空通話情況，進(jìn)而分析語(yǔ)言能力對(duì)飛行員陸空通話的影響。

圖4 陸空通話實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Fig.4 experimental design of radiotelephony communication

因變量為反映陸空通話質(zhì)量的2項(xiàng)績(jī)效指標(biāo)，即被試復(fù)誦指令的錯(cuò)誤次數(shù)和要求管制員重復(fù)指令的次數(shù)。

控制變量：為減少其他變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，實(shí)驗(yàn)指令都由一位男性管制員負(fù)責(zé)，保證語(yǔ)速和音量一致，被試均無(wú)疲勞反應(yīng)且身體狀況正常，均采用相同的進(jìn)近方式，在相同的飛行環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)實(shí)際陸空通話，制定實(shí)驗(yàn)中的指令長(zhǎng)短，指令形式單一。由于干擾和錯(cuò)誤指令兩個(gè)自變量的出現(xiàn)順序可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此采用拉丁方設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)4個(gè)子實(shí)驗(yàn)來(lái)平衡這一影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖4所示。依據(jù)實(shí)際情況，干擾和錯(cuò)誤指令兩項(xiàng)極少同時(shí)出現(xiàn)，因此實(shí)驗(yàn)不包含兩項(xiàng)同時(shí)出現(xiàn)的情況。

圖4中，括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示被試的數(shù)量。根據(jù)拉丁方設(shè)計(jì)完成①②③④ 4個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)由5名被試完成，圖中每個(gè)子實(shí)驗(yàn)里方框的數(shù)量代表管制員向飛行員發(fā)送指令的次數(shù)，方框中“通信建立”“管制移交”分別表示管制員與飛行員之間取得聯(lián)系和移交通話的例行溝通模式，方框中的數(shù)字表示發(fā)送指令時(shí)，指令當(dāng)中包含的數(shù)字組合的個(gè)數(shù)，背景由斜線填充的方框，表示本次發(fā)送的指令中有一條錯(cuò)誤指令，背景由圓點(diǎn)填充的方框，表示飛行員在聽到指令時(shí)還需要完成一項(xiàng)干擾任務(wù)。

2.4 實(shí)驗(yàn)程序

(1)將20名被試分為4組完成4個(gè)子實(shí)驗(yàn)。

(2)實(shí)驗(yàn)前，被試試聽語(yǔ)音材料(與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無(wú)關(guān))，并調(diào)節(jié)適合自己的音量，熟悉管制員發(fā)出指令的語(yǔ)速。

(3)被試需先在模擬機(jī)進(jìn)行練習(xí)，確保飛行模擬器的正常運(yùn)行。

(4)設(shè)置本次實(shí)驗(yàn)的飛行模擬參數(shù)準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始后，被試駕駛航空器從2 400 m的高空下降，注意聽管制員發(fā)出的指令，收到指令后復(fù)誦接收到的指令，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于管制指令中數(shù)字指令的個(gè)數(shù)為2或3，需對(duì)其通話績(jī)效進(jìn)行如下的預(yù)處理：

(1)

3.2 飛行員陸空通話時(shí)的認(rèn)知能力分析

3.2.1 注意分配能力

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算得到有、無(wú)干擾情境下被試的平均陸空通話績(jī)效，如表1所示。

表1 有、無(wú)干擾條件下子實(shí)驗(yàn)中被試平均陸空通話績(jī)效Table 1 The average radiotelephony communication performance of the participants in each sub-experiment with and without interference

從表1可知，在無(wú)干擾情境下，被試要求管制員的平均重復(fù)次數(shù)、被試復(fù)誦指令的平均錯(cuò)誤次數(shù)均要少于有干擾的情境下的平均次數(shù)。

對(duì)被試要求管制員重復(fù)指令的次數(shù)作有、無(wú)干擾情境下的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。在干擾情境下被試要求管制員重復(fù)次數(shù)顯著高于無(wú)干擾的情境下(t=-4.436,P=0.000<0.01)，說(shuō)明有干擾的情境下被試在復(fù)誦管制指令時(shí)，由于注意資源被干擾占用，要求管制員更多次地重復(fù)指令來(lái)記憶。

對(duì)被試復(fù)誦錯(cuò)誤次數(shù)作有、無(wú)干擾情境下的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。有干擾的情境下被試復(fù)誦指令時(shí)的錯(cuò)誤次數(shù)顯著高于無(wú)干擾的情境下(t=-3.236,P=0.004<0.01)，表明此時(shí)被試的注意力被分散，更容易在復(fù)誦過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)。

3.2.2 短時(shí)記憶力

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算得到指令長(zhǎng)度不同時(shí)被試的平均陸空通話績(jī)效，如表2所示。

表2 指令長(zhǎng)度不同時(shí)各子實(shí)驗(yàn)被試的平均陸空通話績(jī)效Table 2 Average radiotelephony communication performance of participants in each sub-experiment when the length of the instruction is different

由表2可知，當(dāng)指令中包含2個(gè)數(shù)字指令時(shí)，被試要求管制員重復(fù)指令的平均次數(shù)、被試復(fù)誦指令的平均錯(cuò)誤次數(shù)均要少于指令中包含3個(gè)數(shù)字指令時(shí)的平均次數(shù)。

對(duì)被試要求管制員重復(fù)次數(shù)進(jìn)行不同數(shù)字指令個(gè)數(shù)的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。數(shù)字指令個(gè)數(shù)為3個(gè)時(shí)，被試要求管制員重復(fù)次數(shù)顯著高于數(shù)字指令個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)的次數(shù)(t=-7.471,P=0.000<0.01)，表明被試的短時(shí)記憶力更容易記憶較短的指令，當(dāng)指令較長(zhǎng)時(shí)，被試會(huì)要求管制員多次重復(fù)來(lái)加強(qiáng)對(duì)指令的記憶。

對(duì)被試復(fù)誦錯(cuò)誤次數(shù)進(jìn)行不同數(shù)字指令個(gè)數(shù)的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。數(shù)字指令個(gè)數(shù)為3個(gè)時(shí)，被試復(fù)誦指令的錯(cuò)誤次數(shù)顯著高于數(shù)字指令個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)的次數(shù)(t=-4.467,P=0.000<0.01)，表明被試的短時(shí)記憶力更容易記憶信息量較少的指令，當(dāng)指令較長(zhǎng)、內(nèi)容較為復(fù)雜的情況下，被試在復(fù)誦時(shí)更容易出錯(cuò)。與Morrow等[4]的結(jié)論一樣，較長(zhǎng)的指令會(huì)導(dǎo)致飛行員記憶指令不準(zhǔn)確，最后影響復(fù)誦績(jī)效。

3.2.3 思維能力

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算得到含有正確、錯(cuò)誤指令情況下被試對(duì)指令的識(shí)別率以及平均陸空通話績(jī)效，如表3所示。

表3 正確、錯(cuò)誤指令下各子實(shí)驗(yàn)中的平均識(shí)別率Table 3 Average recognition rate in each sub-experiment under correct and incorrect instructions

從表3中可以看出，所有被試都識(shí)別出了正確指令，但對(duì)錯(cuò)誤指令的識(shí)別卻明顯不高。

對(duì)指令識(shí)別率作有、無(wú)錯(cuò)誤指令的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。有錯(cuò)誤指令情境下，被試對(duì)指令的識(shí)別率顯著低于沒有錯(cuò)誤指令時(shí)的識(shí)別率(t=-6.990,P=0.000<0.01)，即被試的思維能力顯著影響著其對(duì)指令的識(shí)別，且錯(cuò)誤指令的識(shí)別對(duì)被試的思維能力要求很高。進(jìn)一步分析被試對(duì)錯(cuò)誤指令的識(shí)別率不同的情況下，對(duì)其陸空通話績(jī)效的影響。圖5所示為被試的錯(cuò)誤指令識(shí)別率不同時(shí)，其陸空通話績(jī)效的平均值。

圖5 錯(cuò)誤指令識(shí)別率不同時(shí)的平均績(jī)效Fig.5 Average performance with different error instructions recognition rates

由圖5可得，錯(cuò)誤指令的識(shí)別率在0～0.5時(shí)，被試要求管制員重復(fù)指令的次數(shù)呈下降趨勢(shì)，而在0.5～1重復(fù)指令的次數(shù)又有上升趨勢(shì)，對(duì)指令重復(fù)次數(shù)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，得到P=0.402>0.05，滿足方差齊性檢驗(yàn)，進(jìn)一步作重復(fù)次數(shù)的單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤指令的識(shí)別率不同時(shí)，重復(fù)指令的次數(shù)(F=0.096,P=0.909>0.05)無(wú)顯著性差異；錯(cuò)誤指令的識(shí)別率在0～0.5時(shí)，被試復(fù)誦指令的錯(cuò)誤次數(shù)有下降趨勢(shì)，但在0.5～1其復(fù)誦錯(cuò)誤次數(shù)有上升趨勢(shì)，對(duì)復(fù)誦錯(cuò)誤次數(shù)作方差齊性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)P=0.786>0.05，滿足方差齊性檢驗(yàn)，進(jìn)一步作錯(cuò)誤次數(shù)的單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤指令識(shí)別率不同時(shí)，錯(cuò)誤次數(shù)沒有顯著差異(F=1.104,P=0.354>0.05)，表明被試的思維能力對(duì)陸空通話中的錯(cuò)誤次數(shù)和重復(fù)次數(shù)影響不大。這與游旭群等[16]的結(jié)論一樣，即飛行員的判斷決策力與其飛行業(yè)績(jī)考核呈顯著正相關(guān)。

3.2.4 語(yǔ)言能力

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算得到中、英文環(huán)境下被試的平均陸空通話績(jī)效，如表4所示。

表4 中、英文環(huán)境下子實(shí)驗(yàn)中被試的平均陸空通話績(jī)效Table 4 Average radiotelephony communication performance of participants in each sub-experiment in Chinese and English

從表4可知，在英文情境下，被試要求管制員的重復(fù)次數(shù)顯然多于在中文情境下重復(fù)次數(shù)，但中、英文情境下被試復(fù)誦指令時(shí)錯(cuò)誤次數(shù)并沒有顯著變化。

在中、英文陸空通話情境下，對(duì)被試要求管制員重復(fù)指令次數(shù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。在中文情境下被試要求管制員重復(fù)指令的次數(shù)顯著少于英文情境下的次數(shù)(t=-3.647,P=0.002<0.05)，說(shuō)明被試在中文情境下其陸空通話更容易獲取到指令。

在中、英文陸空通話情境下，對(duì)被試復(fù)誦指令的錯(cuò)誤次數(shù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。在中、英文情境下，錯(cuò)誤次數(shù)沒有顯著差異(t=0.000,P=1.000>0.05)。與Mirkovic等[12]的結(jié)論一樣，語(yǔ)言能力的差異導(dǎo)致的缺乏溝通甚至是誤解，嚴(yán)重阻礙了對(duì)安全至關(guān)重要的信息的流通，影響著航空安全。

4 綜合認(rèn)知對(duì)陸空通話差錯(cuò)影響模型

4.1 認(rèn)知能力與陸空通話績(jī)效的相關(guān)性分析

經(jīng)前文研究，飛行員的注意分配能力、短時(shí)記憶力、思維能力和語(yǔ)言能力會(huì)一定程度上影響其陸空通話績(jī)效。但通過(guò)此4項(xiàng)認(rèn)知能力難以直觀看出飛行員認(rèn)知能力與其陸空通話績(jī)效的關(guān)系，因此，需要綜合4項(xiàng)認(rèn)知能力指標(biāo)，構(gòu)造反映飛行員認(rèn)知能力的綜合模型，進(jìn)一步探究飛行員認(rèn)知能力與陸空通話績(jī)效的相關(guān)關(guān)系。

結(jié)合被試在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。提出認(rèn)知能力指數(shù)i來(lái)度量被試的認(rèn)知能力，計(jì)算公式為

(2)

式(2)中：ijp表示第j個(gè)被試的第p項(xiàng)認(rèn)知能力，j=1，2，…，20；p=1，2，3，4，且p=1表示注意力，p=2表示短時(shí)記憶力，p=3表示思維能力，p=4表示語(yǔ)言能力。Zp1q表示第p項(xiàng)認(rèn)知能力在第1個(gè)水平下的第q項(xiàng)績(jī)效(無(wú)干擾、數(shù)字指令個(gè)數(shù)為2、無(wú)錯(cuò)誤指令、中文語(yǔ)言環(huán)境下)，p=1，2，4；q=1，2，且p=1表示注意力，p=2表示短時(shí)記憶力，p=4表示語(yǔ)言能力；q=1表示重復(fù)次數(shù)，q=2表示錯(cuò)誤次數(shù)。Zp2q表示第p項(xiàng)認(rèn)知能力在第2個(gè)水平下的第q項(xiàng)績(jī)效(有干擾、數(shù)字指令個(gè)數(shù)為3、有錯(cuò)誤指令、英文語(yǔ)言環(huán)境下)，p=1，2，4；q=1，2，且p=1表示注意力，p=2表示短時(shí)記憶力，p=4表示語(yǔ)言能力；q=1表示重復(fù)次數(shù)，q=2表示錯(cuò)誤次數(shù)。Sj1表示第j個(gè)被試在無(wú)錯(cuò)誤指令下對(duì)指令的識(shí)別率，j=1，2，…，20；Sj2表示第j個(gè)被試在有錯(cuò)誤指令下對(duì)指令的的識(shí)別率j=1，2，…，20。

結(jié)合式(2)，計(jì)算出20名被試的各項(xiàng)綜合認(rèn)知能力值，并與陸空通話績(jī)效作Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

由表5可知:被試的注意力與重復(fù)次數(shù)呈強(qiáng)相關(guān)，與錯(cuò)誤次數(shù)呈強(qiáng)相關(guān)；短時(shí)記憶力與重復(fù)次數(shù)呈強(qiáng)相關(guān)，與錯(cuò)誤次數(shù)呈弱相關(guān)；思維能力與重復(fù)次數(shù)呈弱相關(guān)，與錯(cuò)誤次數(shù)呈弱相關(guān)；語(yǔ)言能力與重復(fù)次數(shù)呈強(qiáng)相關(guān)，與錯(cuò)誤次數(shù)呈弱相關(guān)。

表5 各認(rèn)知能力與陸空通話績(jī)效的相關(guān)指數(shù)Table 5 Correlation index of cognitive ability and radiotelephony communication performance

注：*表示P<0.05，**表示P<0.0.1。

4.2 綜合認(rèn)知能力模型

綜合上述相關(guān)性進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)與專家討論，將各項(xiàng)認(rèn)知能力賦予權(quán)重，提出一個(gè)無(wú)量綱指數(shù)I，以I來(lái)綜合度量飛行員的注意力、短時(shí)記憶力、思維能力和語(yǔ)言能力這4項(xiàng)認(rèn)知能力，I的計(jì)算公式為

Ij=[1-(0.31Ij+0.31Ij+0.07Ij+0.31Ij)]×100

(3)

式(3)中：Ij表示第j個(gè)被試的綜合認(rèn)知能力值，j=1，2，…，20。

Ijp表示第j個(gè)被試的第p項(xiàng)認(rèn)知能力的歸一化數(shù)值，j=1，2，…，20；p=1，2，3，4，且p=1表示注意力，p=2表示短時(shí)記憶力，p=3表示思維能力，p=4表示語(yǔ)言能力。Ijp的計(jì)算公式為

(4)

式(4)中：ijp表示第j個(gè)被試的第p項(xiàng)認(rèn)知能力，j=1，2，…，20；p=1，2，3，4，且p=1表示注意力，p=2表示短時(shí)記憶力，p=3表示思維能力，p=4表示語(yǔ)言能力。

結(jié)合式(2)、式(3)、式(4)計(jì)算出20名被試的I，并將其與被試的陸空通話績(jī)效作Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)，得I與重復(fù)次數(shù)的相關(guān)系數(shù)r=-0.873**，I與錯(cuò)誤次數(shù)的相關(guān)系數(shù)r=-0.506*。表明I與被試的陸空通話績(jī)效存在較強(qiáng)相關(guān)性，可以在一定程度上反映被試的陸空通話績(jī)效。且I越大，表明被試綜合認(rèn)知能力越強(qiáng)，陸空通話績(jī)效越好，相應(yīng)的重復(fù)和錯(cuò)誤次數(shù)越少。

I可綜合衡量飛行員在陸空通話中的注意力、短時(shí)記憶力、思維能力和語(yǔ)言能力4項(xiàng)認(rèn)知能力，反映其陸空通話績(jī)效的優(yōu)劣，并可根據(jù)I的大小對(duì)其后期的陸空通話績(jī)效作出預(yù)測(cè)。

5 結(jié)論

通過(guò)模擬飛行員與管制員之間的陸空通話實(shí)驗(yàn)，采集被試在不同認(rèn)知能力不同水平下的陸空通話績(jī)效指標(biāo)，綜合考量不同認(rèn)知能力對(duì)陸空通話績(jī)效的影響，建立認(rèn)知能力與陸空通話績(jī)效的預(yù)測(cè)模型，為飛行員選拔、培訓(xùn)提供指導(dǎo)依據(jù)。研究結(jié)論如下。

(1)飛行員注意力分配和短時(shí)記憶能力對(duì)其陸空通話績(jī)效影響顯著。在飛行員與管制員的陸空通話過(guò)程中，注意資源受到干擾，很容易造成飛行員對(duì)指令識(shí)別不全或識(shí)別出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響飛行安全。當(dāng)飛行員接收到較短的指令時(shí)，更容易對(duì)其識(shí)別與加工，而較長(zhǎng)的指令則更容易導(dǎo)致飛行員的錯(cuò)、忘、漏。

(2)飛行員的思維能力對(duì)其陸空通話過(guò)程中的指令識(shí)別率影響顯著，較高的思維能力可以幫助飛行員準(zhǔn)確地識(shí)別管制員指令。飛行員的語(yǔ)言能力對(duì)其陸空通話過(guò)程中要求管制員重復(fù)指令的次數(shù)有顯著影響，較高的語(yǔ)言能力可以幫助飛行員較為容易地識(shí)別指令。

(3)構(gòu)建反映飛行員綜合認(rèn)知能力的模型，通過(guò)該模型可以對(duì)飛行員綜合認(rèn)知能力進(jìn)行評(píng)測(cè)，進(jìn)而在一定程度上反映飛行員陸空通話績(jī)效的優(yōu)劣。