《Frontiers in Psychology》：German version of subjective methods for measuring activation, mental workload, and attention in control rooms
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本文聚焦能源控制室中因多任务决策导致的心理压力，研究者将Workload Profile (WP) 和Activation–Deactivation Adjective Checklist (AD–ACL)译成德语，并联合Flow Experience问卷，在模拟控制室任务中对96名志愿者进行验证。结果证实工具具有良好的心理测量学特性，并能有效区分任务难度与多任务负荷。这为评估控制室操作员状态、优化辅助系统设计提供了标准化工具。
在现代化能源供应链中，控制室是保障电力与燃气稳定输送的“大脑”。然而，这个大脑的操作员——调度员们，正面临着日益严峻的挑战。根据德国《压力报告2024》显示，能源供应行业是工作相关心理压力增幅第二大的行业，约45%的员工在过去两年压力感加剧。控制室调度员的工作堪称“高压锅”：他们需要在多块屏幕前进行被动监控，应对网络故障等突发状况，处理来自不同渠道的海量信息，这种“多任务处理”成为常态。更复杂的是，智能系统的引入增加了网络故障的隐蔽性和扩散速度，使得潜在风险成倍放大。尽管为调度员配备了辅助系统以维持网络稳定，但学术界和工业界仍然缺乏一套标准化的方法来评估这些系统的有效性，以及更关键地，评估操作员在执行关键决策时所承受的心理负荷。
为了应对这些挑战，一个由德国联邦研究与技术部资助的跨学科研究项目“关键基础设施网络控制室的优化工作设计”应运而生。该项目旨在通过实施辅助系统和模拟器，优化电力与燃气行业控制室操作员的“精神压力”。其中的一个核心工作包，便是对精神负荷进行工效学分析，识别相关的情境因素和用户状态，从而开发多因素评估指标。本研究正是这个工作包的关键成果，其核心目标是为评估控制室的心理负荷，筛选并验证一套主观评估方法。这项研究最终形成了一篇题为“German version of subjective methods for measuring activation, mental workload, and attention in control rooms”的论文，并发表在《Frontiers in Psychology》期刊上。
为了精准测量控制室环境下的心理负荷，研究团队首先对六名德国能源公司的调度员进行了半结构化访谈。访谈揭示，在典型的低活动期，调度员处于被动监控状态，心理激活水平低，容易产生单调感和注意力下降；而突发网络故障等事件则会触发多任务处理和信息过载，导致心理激活升高，并可能引发疲劳或高度情绪化状态（如紧张甚至愤怒）。基于这些发现，研究团队决定超越传统的“心理工作量”概念，采用一个更全面的评估框架，涵盖激活、有限资源池和注意力这三个核心成分。为此，专家小组选定了三套对应的测量工具：1) 用于测量激活/紧张状态的“激活-去激活形容词检查表”，2) 基于Wickens多重资源理论、用于评估认知资源消耗的“工作量剖面”，以及3) 用于评估注意力集中与沉浸体验的“心流体验问卷”。由于前两者尚无令人满意的德文版本，本研究的一项重要工作便是对它们进行翻译和文化适应，并与已有的德文版“心流体验问卷”一同进行心理测量学验证。
本研究采用了随机3×2×2混合设计。96名志愿者被分成三组，分别在10:00、13:00和16:00三个时间点参与实验，以考察昼夜节律效应。所有参与者被随机分配执行高或低难度的任务，并在两种任务条件下（单任务 vs. 多任务）完成实验，任务的顺序进行了平衡。实验在一个受控的实验室环境中进行，使用经过修改的“多属性任务电池”软件模拟控制室的核心任务，包括系统监控、通信和资源管理。整个实验过程持续约2小时，参与者在每次任务前后都需要填写AD-ACL问卷，在任务后填写WP和Flow问卷，最终还提供了人口统计学信息。数据分析使用了探索性和验证性因子分析评估量表结构，计算了Cronbach‘s α评估内部一致性，并采用线性混合效应模型检验了任务条件、难度和时间对各项指标的影响。
4.1 激活与紧张
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因子分析与信度：对德文版AD-ACL进行的探索性和验证性因子分析均支持其双因子结构，包含“激活”和“紧张”两个维度，各项目因子载荷显著，且两个维度内部一致性优异。
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假设检验：假设1（AD-ACL的激活维度会随一天中的时间变化）得到部分支持。研究发现，激活水平在任务前后的变化受时间影响，但这种昼夜效应仅在多任务这种高要求条件下明显。假设2（AD-ACL的紧张维度会因任务条件和难度水平而变化）得到支持。线性混合模型显示，多任务条件能显著提高紧张水平，且在高难度多任务条件下，紧张感在第一次任务后达到最高。
4.2 心理工作量
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信度：德文版WP问卷表现出优异的内部一致性。
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假设检验：假设3（在多任务条件下，WP对所有资源的估计值将高于单任务条件）得到完全支持，所有八项认知资源评分在多任务条件下均显著更高。假设4（在困难任务中，WP对所有使用资源的估计值将高于非困难任务）得到部分支持，仅“视觉”和“手动”资源在高难度任务中消耗显著更高。时间点对WP评分无显著影响。
4.3 心流体验
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因子分析与信度：对Flow问卷的单因子验证性因子分析显示模型拟合良好，除第9项外，其他项目因子载荷较高。总量表内部一致性高。
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假设检验：假设5（心流体验在多任务条件下比在单任务条件下发生频率低）得到支持，多任务显著降低了心流体验。假设6（心流体验在高难度水平比在低难度水平发生频率低）得到部分支持，难度本身的主效应不显著，但其与任务条件存在交互作用：高难度多任务条件下的心流体验显著低于高难度单任务条件。
4.4 任务表现
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假设检验：假设7（多任务条件下的表现将低于单任务条件）得到强烈支持，多任务导致表现显著下降。假设8（高难度水平的表现将低于低难度水平）得到部分支持，整体上难度主效应不显著，但在下午4点的多任务条件下，高难度任务的表现显著低于低难度任务。
4.5 相关性分析
相关性分析揭示了各构念间的理论联系：心流体验与激活呈强正相关，与紧张呈负相关，这符合心流是一种高活力、低紧张状态的理论。WP的八个资源维度之间高度相关，表明它们共同反映了一个整体的心理工作量构念。任务表现与紧张及大部分WP维度呈正相关，由于更高的表现得分代表更差的表现，这意味着随着紧张和认知负荷的增加，任务表现会下降。
本研究成功地将WP和AD-ACL翻译并适应为德文版本，并在控制室模拟环境中验证了它们与Flow问卷的心理测量学特性。所有工具都表现出良好的内部结构、信度和对实验操作的敏感性。具体结论如下：1) 新翻译的德文版AD-ACL能够有效区分“激活”和“紧张”状态，并捕捉到由任务需求（特别是多任务）和一天中时间点（在特定条件下）引起的变化。2) 德文版WP问卷是评估基于多重资源理论的心理工作量的可靠工具，能清晰区分单任务与多任务条件下的资源消耗模式。3) Flow问卷适用于评估控制室式环境中的注意力集中状态，其得分受多任务处理的负面影响，尤其是在高难度条件下。4) 任务表现证实了多任务处理会损害绩效，而高难度在特定情况下（如午后晚些时候）会进一步加剧这种损害。
这些发现具有重要的理论与实践意义。在理论上，本研究响应了文献中对“心理工作量”概念和测量进行更精细区分的呼吁，通过将Longo等人提出的综合性定义（包含激活、有限资源、注意力）操作化，并将其与ISO 10075-1标准中的“精神压力-精神负荷”模型联系起来，为理解复杂工作环境中的认知状态提供了更清晰的框架。在实践上，经过验证的德文版工具为能源控制室及其他高要求、多任务环境（如航空、医疗、工业过程控制）中操作员状态的标准化评估铺平了道路。这些工具可以用于：a) 实时或回顾性监测操作员的认知和情绪状态，预警可能的疲劳或超负荷风险；b) 评估和比较不同工作设计、界面或辅助系统的工效学效果，为优化人机交互提供依据；c) 开展培训，帮助操作员识别和管理自身的压力与负荷状态。最终，这项研究的目标是为设计更具适应性的辅助系统提供科学基础，这些系统能够动态响应用户状态，在减轻操作员负担、维持其情绪健康的同时，保障关键基础设施的安全稳定运行。
