認知能力與社會存在條件對視覺搜索績效的影響

王喆誠，于瑞峰

(清華大學 工業(yè)工程系，北京 100084)

1 引言

社會存在，指個體在某種作業(yè)情況下能感知到的有社會屬性的其他機體[1-2]。在當今社會背景下，很多工程任務(wù)都非單一個體可以獨立完成，有社會存在環(huán)境下的群體共同作業(yè)[3]已經(jīng)成為當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]。在社會助長理論中，我們了解到當有共同作業(yè)者在場時，個體可能會將注意力更多地投至工作者上或是任務(wù)本身上，這種矛盾沖突會導致個體注意力分配差異，同時又因為任務(wù)難度差異而引發(fā)社會助長效應(yīng)或社會抑制效應(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)，也是一種基本的認知過程。在完成視覺搜索任務(wù)時，人所能利用的注意力資源和認知資源是有限的[7]，也可能會受到社會助長效應(yīng)的影響[8]。目前已經(jīng)有一些研究得出個體的認知能力在一定程度上與視覺搜索能力相關(guān)。如：認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]，飛行學員與普通大學生的視覺搜索能力存在差異[11]等。我們認為對于不同難度的視覺搜索任務(wù)，不同認知能力的人在不同社會存在環(huán)境中會有相對有差異的績效表現(xiàn)，值得進行研究。

目前來說，將社會助長效應(yīng)與認知能力結(jié)合起來探索對視覺搜索績效影響的研究還比較少。通過研究單獨作業(yè)與群體作業(yè)條件下，不同認知能力水平的個體對于不同難度的視覺搜索任務(wù)的績效水平的差異，一方面能進一步完善社會助長的相關(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)律來進行更科學的工作分配。

2 方法

2.1 被試

本次實驗共招募了56名被試參加實驗，其中32名被試在清華大學招募，24名被試在中國標準化研究院(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，實驗結(jié)束后給予報酬。

2.2 實驗設(shè)備

實驗設(shè)備為聯(lián)想C560一體機，實驗材料呈現(xiàn)在23英寸的電腦屏幕上，分辨率為1920×1080。實驗過程中被試全程使用鼠標與鍵盤進行點擊或輸入操作。實驗程序為在.NET框架下自行編制的視覺搜索測試軟件。

2.3 實驗材料

實驗采用目標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)(目標物)并判斷目標物是否存在，若判斷存在需指出其在屏幕的上方或是下方。

實驗所呈現(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)域中每個干擾物或目標物圓環(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，當任務(wù)難度為簡單時，圓環(huán)之間上下左右間距為40毫米，目標物和干擾物總數(shù)量為91個，共13列7行；當任務(wù)難度為困難時，圓環(huán)之間上下左右間距為20毫米，目標物和干擾物總數(shù)量為364個，共26列14行。圓環(huán)的排列并非正好對齊，每一行之間錯開16像素(即一個圓環(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

實驗呈現(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 實驗任務(wù)

在每組視覺搜索實驗任務(wù)中，被試需要完成50次搜索任務(wù)，其中目標物出現(xiàn)的概率為50%(每次目標物是否出現(xiàn)和出現(xiàn)的位置均隨機，但目標物存在的次數(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，被試需要操控鼠標點擊屏幕正中間的準心以校準視線，在搜索完畢后被試需使用鼠標確定判斷目標物的存在與位置。

根據(jù)任務(wù)難度和社會存在的組合，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200次搜索任務(wù)。

2.5 實驗設(shè)計

本實驗采用2×2×2的混合實驗設(shè)計，組間自變量為被試的認知能力，組內(nèi)自變量為社會存在與任務(wù)難度。

認知能力分為2個水平，由被試參加的線上認知能力測試的綜合分數(shù)加以區(qū)分。綜合分數(shù)滿分為100分，分數(shù)在80分以上的被認為認知能力高，60分以下的被認為認知能力低。

社會存在分為兩個水平，分別是單獨作業(yè)和群體作業(yè)。單獨作業(yè)時被試單獨在實驗室完成實驗任務(wù)，群體作業(yè)時被試兩人一組在實驗室內(nèi)完成實驗任務(wù)，進行測試時主試均不出現(xiàn)在實驗現(xiàn)場。

任務(wù)難度分為兩個水平，分別是簡單和困難。

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

2.6 實驗流程

在正式實驗前，所有被試被要求參與認知能力測試以將被試區(qū)分認知能力強弱。用以測試的測驗為才儲公司(APESK)提供的APESK邏輯測驗32題版(v3.14)。

主試向被試介紹實驗流程以及具體實驗任務(wù)，進行短暫的練習后主試錄入被試的基本信息并開始實驗。被試需要先在單獨實驗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驗任務(wù)，共100次搜索任務(wù)，兩組間有1 min的休息時間。隨后，主試將被試帶到群體實驗室，被試再次完成同樣難度順序的兩組實驗任務(wù)。

單次搜索任務(wù)流程如圖3所示。首先，電腦屏幕會出現(xiàn)視覺校準界面，被試注視中心十字1000ms后，即可點擊鼠標左鍵，屏幕跳轉(zhuǎn)到搜索界面。被試實驗前被告知目標物可能存在也可能不存在，若存在則僅有一個。被試再次點擊鼠標左鍵即可做出判斷，目標不存在或目標存在于屏幕上側(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

實驗數(shù)據(jù)通過Minitab 19進行統(tǒng)計分析。

3.1 社會存在和任務(wù)難度對視覺搜索任務(wù)績效的影響

首先對所有被試的視覺搜索任務(wù)績效進行描述性統(tǒng)計分析，見表1。通過方差分析，發(fā)現(xiàn)對于搜索時間，任務(wù)難度因素主效應(yīng)顯著(F(1,223)=33.40,P<0.001)，社會存在主效應(yīng)顯著(F(1,223)=33.48,P<0.001)；對于正確率，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

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

3.2 認知能力對視覺搜索任務(wù)績效的影響

本次認知測試中，認知能力由五個維度構(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)組的搜索時間與正確率對這五個維度進行回歸分析，結(jié)果顯示，僅空間能力一項對搜索時間(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，平均搜索時間更長，正確率越高。

為區(qū)分認知能力高低，我們?nèi)藶閷⒄J知測試(滿分100)得分80分以上的被試標為認知能力較高，共17人，得分60分以下的被試標為認知能力較低，共17人，介于兩者之間的被試標為中等，共22人。對認知能力為高和低的兩組人進行分析。方差分析顯示，認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)計及方差分析P-value

4 討論

4.1 社會助長與任務(wù)難度對視覺搜索績效的影響

從任務(wù)難度角度來看，個體完成簡單任務(wù)時的正確率顯著高于困難任務(wù)時的正確率，簡單任務(wù)時的搜索時間也顯著少于困難任務(wù)時的反應(yīng)時間，說明任務(wù)難度的設(shè)置有一定的區(qū)分度，對于個體完成實驗任務(wù)的正確率和反應(yīng)時間有顯著影響。

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

從社會助長理論的角度看，我們認為在群體作業(yè)時，共同作業(yè)者的存在導致了個體注意力的分散，從而導致搜索時長變短，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)時間，這并不符合一般的社會助長效應(yīng)對于任務(wù)難度的體現(xiàn)。我們認為問題可能在于本研究中設(shè)置的任務(wù)對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密度僅延長了搜索需要的時間而并未對任務(wù)難度造成影響。

4.2 認知能力水平對視覺搜索績效的影響

研究得出，認知能力水平對視覺搜索任務(wù)相關(guān)的社會助長效應(yīng)無顯著影響。認知能力較高的個體與認知能力較低的個體在完成該實驗任務(wù)時的績效表現(xiàn)差異不明顯。特別地，我們發(fā)現(xiàn)認知能力五項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，則視覺搜索任務(wù)績效可能會越好。

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)可能對認知能力需求不高，導致實驗結(jié)果得出的認知能力對視覺搜索任務(wù)績效的影響比較有限。后續(xù)研究擬補充其他如模數(shù)計算等認知任務(wù)，進一步對認知能力及社會助長對任務(wù)績效的影響進行研究。

5 結(jié)論

通過本實驗研究，我們能夠得出以下結(jié)論：

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

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