認(rèn)知能力與社會(huì)存在條件對(duì)視覺搜索績效的影響

王喆誠，于瑞峰

(清華大學(xué) 工業(yè)工程系，北京 100084)

1 引言

社會(huì)存在，指個(gè)體在某種作業(yè)情況下能感知到的有社會(huì)屬性的其他機(jī)體[1-2]。在當(dāng)今社會(huì)背景下，很多工程任務(wù)都非單一個(gè)體可以獨(dú)立完成，有社會(huì)存在環(huán)境下的群體共同作業(yè)[3]已經(jīng)成為當(dāng)前最常見的工作組織形式。這里的群體共同作業(yè)主要指共同作業(yè)者處在較近的空間位置上，在能夠?qū)Ρ舜说墓ぷ鳡顟B(tài)有所感知的情況下完成相同或相似的工作任務(wù)[4]。在社會(huì)助長理論中，我們了解到當(dāng)有共同作業(yè)者在場時(shí)，個(gè)體可能會(huì)將注意力更多地投至工作者上或是任務(wù)本身上，這種矛盾沖突會(huì)導(dǎo)致個(gè)體注意力分配差異，同時(shí)又因?yàn)槿蝿?wù)難度差異而引發(fā)社會(huì)助長效應(yīng)或社會(huì)抑制效應(yīng)[5]，提高或降低任務(wù)的績效。這種差異的存在與人的認(rèn)知有關(guān)[6]。

視覺搜索任務(wù)是一種非常具有普遍性的任務(wù)，也是一種基本的認(rèn)知過程。在完成視覺搜索任務(wù)時(shí)，人所能利用的注意力資源和認(rèn)知資源是有限的[7]，也可能會(huì)受到社會(huì)助長效應(yīng)的影響[8]。目前已經(jīng)有一些研究得出個(gè)體的認(rèn)知能力在一定程度上與視覺搜索能力相關(guān)。如：認(rèn)知策略與視覺搜索效率相關(guān)[9]，不同年齡階段的人視覺搜索績效存在差異[10]，飛行學(xué)員與普通大學(xué)生的視覺搜索能力存在差異[11]等。我們認(rèn)為對(duì)于不同難度的視覺搜索任務(wù)，不同認(rèn)知能力的人在不同社會(huì)存在環(huán)境中會(huì)有相對(duì)有差異的績效表現(xiàn)，值得進(jìn)行研究。

目前來說，將社會(huì)助長效應(yīng)與認(rèn)知能力結(jié)合起來探索對(duì)視覺搜索績效影響的研究還比較少。通過研究單獨(dú)作業(yè)與群體作業(yè)條件下，不同認(rèn)知能力水平的個(gè)體對(duì)于不同難度的視覺搜索任務(wù)的績效水平的差異，一方面能進(jìn)一步完善社會(huì)助長的相關(guān)理論，另一方面能為工作組織形式提供參考，通過研究出來的規(guī)律來進(jìn)行更科學(xué)的工作分配。

2 方法

2.1 被試

本次實(shí)驗(yàn)共招募了56名被試參加實(shí)驗(yàn)，其中32名被試在清華大學(xué)招募，24名被試在中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院(昌平)招募，年齡18-40歲，平均年齡23.78歲，其中男性被試28人，女性被試28人，視力或矯正視力正常，無色盲或色弱，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給予報(bào)酬。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備為聯(lián)想C560一體機(jī)，實(shí)驗(yàn)材料呈現(xiàn)在23英寸的電腦屏幕上，分辨率為1920×1080。實(shí)驗(yàn)過程中被試全程使用鼠標(biāo)與鍵盤進(jìn)行點(diǎn)擊或輸入操作。實(shí)驗(yàn)程序?yàn)樵?NET框架下自行編制的視覺搜索測(cè)試軟件。

2.3 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)采用目標(biāo)物搜索的視覺搜索任務(wù)，被試需要在屏幕中呈現(xiàn)的大量圓環(huán)(干擾物)中搜索右開口的蘭道環(huán)(目標(biāo)物)并判斷目標(biāo)物是否存在，若判斷存在需指出其在屏幕的上方或是下方。

實(shí)驗(yàn)所呈現(xiàn)的視覺搜索任務(wù)區(qū)域大小為560 mm×280 mm，區(qū)域能夠完全顯示在電腦屏幕中央且中心與屏幕中心相重合。任務(wù)區(qū)域中每個(gè)干擾物或目標(biāo)物圓環(huán)所占區(qū)域相同，大小為16像素×16像素。搜索任務(wù)的難度根據(jù)搜索界面中干擾物的數(shù)量決定，當(dāng)任務(wù)難度為簡單時(shí)，圓環(huán)之間上下左右間距為40毫米，目標(biāo)物和干擾物總數(shù)量為91個(gè)，共13列7行；當(dāng)任務(wù)難度為困難時(shí)，圓環(huán)之間上下左右間距為20毫米，目標(biāo)物和干擾物總數(shù)量為364個(gè)，共26列14行。圓環(huán)的排列并非正好對(duì)齊，每一行之間錯(cuò)開16像素(即一個(gè)圓環(huán)寬)的距離。簡單與困難視覺搜索任務(wù)的示意圖如圖1和圖2所示：

圖1 簡單視覺搜索任務(wù)界面示意圖

圖2 困難視覺搜索任務(wù)界面示意圖

實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的屏幕背景顏色為黑色RGB(0,0,0)，圓環(huán)與蘭道環(huán)的顏色均為白色RGB(256,256,256)。

2.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

在每組視覺搜索實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，被試需要完成50次搜索任務(wù)，其中目標(biāo)物出現(xiàn)的概率為50%(每次目標(biāo)物是否出現(xiàn)和出現(xiàn)的位置均隨機(jī)，但目標(biāo)物存在的次數(shù)和不存在的次數(shù)一定分別為25次)。在每次搜索任務(wù)間，被試需要操控鼠標(biāo)點(diǎn)擊屏幕正中間的準(zhǔn)心以校準(zhǔn)視線，在搜索完畢后被試需使用鼠標(biāo)確定判斷目標(biāo)物的存在與位置。

根據(jù)任務(wù)難度和社會(huì)存在的組合，被試一共需要完成2組簡單的搜索任務(wù)和2組困難的搜索任務(wù)，共計(jì)200次搜索任務(wù)。

2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用2×2×2的混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，組間自變量為被試的認(rèn)知能力，組內(nèi)自變量為社會(huì)存在與任務(wù)難度。

認(rèn)知能力分為2個(gè)水平，由被試參加的線上認(rèn)知能力測(cè)試的綜合分?jǐn)?shù)加以區(qū)分。綜合分?jǐn)?shù)滿分為100分，分?jǐn)?shù)在80分以上的被認(rèn)為認(rèn)知能力高，60分以下的被認(rèn)為認(rèn)知能力低。

社會(huì)存在分為兩個(gè)水平，分別是單獨(dú)作業(yè)和群體作業(yè)。單獨(dú)作業(yè)時(shí)被試單獨(dú)在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，群體作業(yè)時(shí)被試兩人一組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)行測(cè)試時(shí)主試均不出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。

任務(wù)難度分為兩個(gè)水平，分別是簡單和困難。

因變量為搜索時(shí)間和正確率。搜索時(shí)間指被試從進(jìn)入搜索界面搜索目標(biāo)物到做出判斷之間的時(shí)間差值。正確率指的是被試完成視覺搜索任務(wù)的正確率，具體來說是目標(biāo)物存在時(shí)，被試正確判斷目標(biāo)物位置以及目標(biāo)物不存在時(shí)，被試正確拒絕的次數(shù)占實(shí)驗(yàn)總次數(shù)的比值，由于單組實(shí)驗(yàn)次數(shù)為50次，因此每組實(shí)驗(yàn)的正確率一般為N%(N為偶數(shù))。

2.6 實(shí)驗(yàn)流程

在正式實(shí)驗(yàn)前，所有被試被要求參與認(rèn)知能力測(cè)試以將被試區(qū)分認(rèn)知能力強(qiáng)弱。用以測(cè)試的測(cè)驗(yàn)為才儲(chǔ)公司(APESK)提供的APESK邏輯測(cè)驗(yàn)32題版(v3.14)。

主試向被試介紹實(shí)驗(yàn)流程以及具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)行短暫的練習(xí)后主試錄入被試的基本信息并開始實(shí)驗(yàn)。被試需要先在單獨(dú)實(shí)驗(yàn)的條件下依次完成先簡單后困難或先困難后簡單的兩組實(shí)驗(yàn)任務(wù)，共100次搜索任務(wù)，兩組間有1 min的休息時(shí)間。隨后，主試將被試帶到群體實(shí)驗(yàn)室，被試再次完成同樣難度順序的兩組實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

單次搜索任務(wù)流程如圖3所示。首先，電腦屏幕會(huì)出現(xiàn)視覺校準(zhǔn)界面，被試注視中心十字1000ms后，即可點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，屏幕跳轉(zhuǎn)到搜索界面。被試實(shí)驗(yàn)前被告知目標(biāo)物可能存在也可能不存在，若存在則僅有一個(gè)。被試再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可做出判斷，目標(biāo)不存在或目標(biāo)存在于屏幕上側(cè)或下側(cè)。判斷完成后即完成了一次搜索任務(wù)，如此循環(huán)往復(fù)50次搜索任務(wù)即為一組。

圖3 單次搜索任務(wù)流程

3 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Minitab 19進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 社會(huì)存在和任務(wù)難度對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響

首先對(duì)所有被試的視覺搜索任務(wù)績效進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，見表1。通過方差分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)于搜索時(shí)間，任務(wù)難度因素主效應(yīng)顯著(F(1,223)=33.40,P<0.001)，社會(huì)存在主效應(yīng)顯著(F(1,223)=33.48,P<0.001)；對(duì)于正確率，任務(wù)難度因素主效應(yīng)顯著(F(1,223)=82.75,P<0.001)，社會(huì)存在主效應(yīng)顯著(F(1,223)=9.42,P<0.001)。

表1 視覺搜索績效水平的描述性統(tǒng)計(jì)

分別對(duì)困難任務(wù)組和簡單任務(wù)組的視覺搜索正確率和搜索時(shí)間進(jìn)行回歸分析，結(jié)果顯示，對(duì)于困難任務(wù)組，視覺搜索正確率與搜索時(shí)間呈正相關(guān)(F(1,111)=42.37,P<0.001)，對(duì)于簡單任務(wù)組，視覺搜索正確率與搜索時(shí)間呈正相關(guān)(F(1,111)=45.80,P<0.001)。

3.2 認(rèn)知能力對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響

本次認(rèn)知測(cè)試中，認(rèn)知能力由五個(gè)維度構(gòu)成，分別為邏輯推理能力、觀察能力、判斷力、圖形推理能力和空間能力。將所有視覺搜索任務(wù)組的搜索時(shí)間與正確率對(duì)這五個(gè)維度進(jìn)行回歸分析，結(jié)果顯示，僅空間能力一項(xiàng)對(duì)搜索時(shí)間(F(1,223)=9.37,P=0.002)和正確率(F(1,223)=4.24,P=0.041)均顯著。且空間能力越強(qiáng)，平均搜索時(shí)間更長，正確率越高。

為區(qū)分認(rèn)知能力高低，我們?nèi)藶閷⒄J(rèn)知測(cè)試(滿分100)得分80分以上的被試標(biāo)為認(rèn)知能力較高，共17人，得分60分以下的被試標(biāo)為認(rèn)知能力較低，共17人，介于兩者之間的被試標(biāo)為中等，共22人。對(duì)認(rèn)知能力為高和低的兩組人進(jìn)行分析。方差分析顯示，認(rèn)知能力高低組之間的視覺搜索任務(wù)績效的差異并不顯著。描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果和相關(guān)P-value(<0.05意味著差異顯著)見表2：

表2 視覺搜索績效水平的描述性統(tǒng)計(jì)及方差分析P-value

4 討論

4.1 社會(huì)助長與任務(wù)難度對(duì)視覺搜索績效的影響

從任務(wù)難度角度來看，個(gè)體完成簡單任務(wù)時(shí)的正確率顯著高于困難任務(wù)時(shí)的正確率，簡單任務(wù)時(shí)的搜索時(shí)間也顯著少于困難任務(wù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間，說明任務(wù)難度的設(shè)置有一定的區(qū)分度，對(duì)于個(gè)體完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的正確率和反應(yīng)時(shí)間有顯著影響。

在群體作業(yè)條件下，兩種難度的視覺搜索任務(wù)的正確率均比單獨(dú)作業(yè)時(shí)低，同時(shí)搜索時(shí)間也均比單獨(dú)作業(yè)時(shí)短。我們發(fā)現(xiàn)搜索時(shí)間與正確率呈正相關(guān)關(guān)系，也就是說搜索時(shí)間越長發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物的可能性越大。

從社會(huì)助長理論的角度看，我們認(rèn)為在群體作業(yè)時(shí)，共同作業(yè)者的存在導(dǎo)致了個(gè)體注意力的分散，從而導(dǎo)致搜索時(shí)長變短，視覺搜索任務(wù)的正確率下降。這一視覺搜索任務(wù)需要比較多的注意資源，而共作者的存在引起了個(gè)體注意力沖突，從而降低任務(wù)中的表現(xiàn)水平。本研究中的結(jié)果顯示，無論對(duì)于簡單任務(wù)組還是困難任務(wù)組，群體作業(yè)均降低了正確率、減少了反應(yīng)時(shí)間，這并不符合一般的社會(huì)助長效應(yīng)對(duì)于任務(wù)難度的體現(xiàn)。我們認(rèn)為問題可能在于本研究中設(shè)置的任務(wù)對(duì)于參試者來說都屬于比較簡單的任務(wù)，在一定程度上增加搜索目標(biāo)密度僅延長了搜索需要的時(shí)間而并未對(duì)任務(wù)難度造成影響。

4.2 認(rèn)知能力水平對(duì)視覺搜索績效的影響

研究得出，認(rèn)知能力水平對(duì)視覺搜索任務(wù)相關(guān)的社會(huì)助長效應(yīng)無顯著影響。認(rèn)知能力較高的個(gè)體與認(rèn)知能力較低的個(gè)體在完成該實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)的績效表現(xiàn)差異不明顯。特別地，我們發(fā)現(xiàn)認(rèn)知能力五項(xiàng)維度中的空間能力與視覺搜索績效有一定相關(guān)性，空間能力越強(qiáng)，則視覺搜索任務(wù)績效可能會(huì)越好。

4.3 不足與展望

本研究僅使用了較為簡單的視覺搜索任務(wù)作為素材，任務(wù)類型和性質(zhì)都比較單一，且此類任務(wù)可能對(duì)認(rèn)知能力需求不高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的認(rèn)知能力對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響比較有限。后續(xù)研究擬補(bǔ)充其他如模數(shù)計(jì)算等認(rèn)知任務(wù)，進(jìn)一步對(duì)認(rèn)知能力及社會(huì)助長對(duì)任務(wù)績效的影響進(jìn)行研究。

5 結(jié)論

通過本實(shí)驗(yàn)研究，我們能夠得出以下結(jié)論：

(1)社會(huì)助長效應(yīng)對(duì)視覺搜索任務(wù)的影響存在，對(duì)于較為簡單的視覺搜索任務(wù)，社會(huì)存在減少了任務(wù)的搜索時(shí)間并降低了任務(wù)正確率。視覺搜索任務(wù)的正確率與搜索時(shí)間相關(guān)。

(2)認(rèn)知能力高低對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響有限，且與個(gè)體的空間感知能力相關(guān)性較大。