勞動強度與疲勞測定實驗的分析與改進

摘 要 通過應(yīng)用增量和比率方法，較好地協(xié)調(diào)勞動強度與疲勞測定實驗數(shù)據(jù)和疲勞理論的矛盾，對實驗改進提出合理化建議。

關(guān)鍵詞 人機工程；勞動強度；疲勞測定；反應(yīng)時

中圖分類號 TB47 文獻標識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）014-0068-02

1 引言

“勞動強度與疲勞測定實驗”是人機工程學課程的重要實驗內(nèi)容之一，其目的是了解勞動過程中，勞動強度、能量消耗、生理反應(yīng)以及心理反應(yīng)的關(guān)系，熟悉測定勞動強度與疲勞的方法。對于疲勞現(xiàn)象的解釋在學術(shù)界未能達成共識，疲勞測定問題，也一直是人機工程學研究的對象。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定疲勞，只能通過對勞動者的生理、心理等指標間接測定來判斷疲勞的程度。“勞動強度與疲勞測定實驗”也正是應(yīng)用被測試者的生理、心理等指標間接測定來判斷疲勞的程度。一般情況下，隨著人體的作業(yè)強度增加，疲勞程度也會增加，人的工作有效率、速度和準確度都要降低，如反應(yīng)時間要增加，作業(yè)的錯誤次數(shù)也要增加。人體的神經(jīng)機能隨著人體的作業(yè)強度、疲勞程度的增加也要相應(yīng)地下降，如兩點辨別閾值增大、閃光融合值升高。 然而“勞動強度與疲勞測定實驗”教學過程中獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果卻正好相反。為了解決理論與實踐的矛盾，通過對歷次實驗數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)，排除實驗過程中的干擾因素并應(yīng)用增量數(shù)據(jù)處理等方法，使實驗獲得一個滿意的結(jié)果。

2 實驗?zāi)Ｊ?/p>

“勞動強度與疲勞測定實驗”教學實驗4人為一個小組，各實驗小組自行選擇測試對象，并制定測試方案。本次實例選擇心率、反應(yīng)時、劃銷實驗作為指標組合，實驗主要設(shè)備有電動跑步機、JGW—B型心理實驗臺，測試實驗過程分別以1 km/h、3 km/h、5 km/h、7 km/h、9 km/h的負載，延續(xù)跑步5分鐘，記錄反應(yīng)時、劃銷實驗結(jié)果。每次測定之后，休息一段時間（約5分鐘），直到心率恢復(fù)常態(tài)，再做下一次實驗。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

實驗過程中的測試對象主要為大學4年級學生，具有較好的身體素質(zhì)和體能。先后通過對歷屆學生的實驗結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn)，季節(jié)、性別對實驗的矛盾結(jié)果沒有直接影響。本實例在冬季，室溫約18攝氏度，相對濕度約30％。

3.1 心理指標測試數(shù)據(jù)分析心理指標測試為每個實驗均測量2次，即未運動前測量一次，在每次運動以后再測量一次。限于篇幅，下面僅列出每次運動后的測試數(shù)據(jù)。

1）簡單反應(yīng)時實驗測試分析。心理指標測試實驗所得數(shù)據(jù)如圖1所示。

2）劃銷實驗測試分析。劃銷實驗測試所得數(shù)據(jù)如圖2所示。

根據(jù)相關(guān)作業(yè)強度和疲勞的結(jié)論，隨著人體的作業(yè)強度增加，疲勞程度也會增加，人的工作有效率、速度和準確度都要降低，反應(yīng)時間要增加。然而，圖1、圖2的結(jié)果顯示，在運動量增加，人的疲勞度增加的情況下，人的操作有效度、速度和準確度不是減低，而是都有所提高。實驗的結(jié)果和理論上有著很大矛盾，即人體在運動疲勞之后，人的作業(yè)效能沒有減低反而升高了。進一步分析實驗過程發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)時、劃銷實驗過程中，隨著實驗次數(shù)的增加，產(chǎn)生明顯的學習效應(yīng)。學習效應(yīng)的存在，極大地抵消了疲勞程度增加時人的工作有效度、速度和準確度都要降低，反應(yīng)時間要增加的負效應(yīng)。

3.2 實驗數(shù)據(jù)的增量分析

1）簡單反應(yīng)時實驗數(shù)據(jù)分析。實驗次數(shù)與學習增量：學習增量=（最大反應(yīng)時間-最小反應(yīng)時間）/實驗次數(shù)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出“實驗次數(shù)—學習增量”圖表（圖3）。

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

2）劃銷實驗數(shù)據(jù)分析。劃銷實驗實驗次數(shù)和學習比率：學習比值=正確數(shù)/時間。通過以上數(shù)據(jù)作出“疲勞—實驗次數(shù)—學習率”圖（圖4）。

由于在實驗過程中，所使用的劃銷實驗?zāi)０迨且粯拥模瑢嶒炘O(shè)備只提供了一塊印制電路板，所以在實驗過程中產(chǎn)生的學習效應(yīng)十分明顯。從上面每次實驗所產(chǎn)生的學習比率可以看到，學習比率一直呈上升趨勢。從整個學習比率上升情況看，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)強度的增加，疲勞程度也會相應(yīng)增加，最終使人的整體工作效能降低。

4 實驗的改進

從以上實驗中可以看出，由于作業(yè)過程中存在學習效應(yīng)，當疲勞強度并不大，疲勞積累量不夠大時，因為疲勞所引起的工作整體效能降低的效應(yīng)小于學習效果所帶來的工作整體效能的提高；另一方面，由于初期的運動量較小，達不到疲勞的效果，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)致理論與實踐的矛盾。要克服心理參數(shù)測試的不利影響，需要合理的設(shè)計實驗方案，并利用現(xiàn)代科技手段改進這些項目的測試方式。筆者認為可以從實驗組織和心理學參數(shù)測試設(shè)備兩個方面進行改進。

1）實驗組織方面，在測試對象體能范圍內(nèi)增加疲勞程度，延長每單元的測試時間，在5個測試單元的基礎(chǔ)上適當增加2～3個測試單元。

2）心理學參數(shù)測試設(shè)備方面，首先應(yīng)用計算機軟件隨機模擬，避免學習效應(yīng)，如劃銷實驗，可以計算機隨機布點的形式，回避學習效應(yīng)。

3）實驗前進行必要的心理學參數(shù)測試練習，待練習水平穩(wěn)定后開始實驗，回避設(shè)備帶來的學習效應(yīng)的負面影響。