宋春楊，洪 流，楊菁華，劉 翠，王子含，程 珊，叢 林，熊凱文，張?zhí)x，馬 進(jìn)，胡文東

(1空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系醫(yī)學(xué)裝備教研室，陜西 西安710032； 2解放軍第95926部隊衛(wèi)生隊，吉林 長春130103； 3解放軍第95988部隊門診部，吉林 長春 130062； 4空軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部軍事科技英語教研室，陜西 西安 710051)

歷史記錄表明，80%的飛行事故是人為因素導(dǎo)致的[1]，其中飛行員態(tài)勢感知(situation awareness，SA)已經(jīng)成為制約飛行安全提高的重要因素[2]，失去SA可能會造成嚴(yán)重的安全問題[3]。ENDSLEY[4]在1988年將SA定義為“在一定的時間和空間范圍內(nèi)對環(huán)境中的元素的感知，對其意義的理解，以及在不久的將來對其狀態(tài)的預(yù)測”，對于軍事飛行員而言，在駕駛飛機(jī)過程中要實時關(guān)注艙內(nèi)儀表信息和艙外環(huán)境信息，其中艙內(nèi)儀表可以提供速度、高度、飛機(jī)姿態(tài)等關(guān)鍵信息，而飛行中面臨的潛在威脅則主要來源于艙外環(huán)境信息，飛行員需要在艙內(nèi)信息和艙外信息之間不斷轉(zhuǎn)換[5]，因此飛行員若想更加充分地發(fā)現(xiàn)和處理艙外潛在危險信息，提高單位時間內(nèi)處理艙內(nèi)儀表信息的效率將是一個有效的辦法。另外，在復(fù)雜天氣條件下飛行時，艙外信息獲取較困難，甚至?xí)l(fā)生飛行錯覺[6]，從而嚴(yán)重威脅飛行安全。在發(fā)生飛行錯覺時，飛行員需要轉(zhuǎn)入儀表飛行，此時儀表SA水平十分重要[7]。因此，提高儀表SA水平對于飛行安全起著重要的作用，而專門的儀表閃現(xiàn)訓(xùn)練可以提高參訓(xùn)飛行員的儀表認(rèn)讀能力[8]，從而提高儀表SA水平。但前人儀表訓(xùn)練以單儀表閃現(xiàn)訓(xùn)練為主，而飛行過程中飛行員面對的是全部儀表的組合界面，且通過對飛行員的訪談，可知飛行員在飛行過程中多為多儀表掃描的儀表認(rèn)讀模式。針對上述問題，本研究結(jié)合前人訓(xùn)練方法，針對正在進(jìn)行初教機(jī)訓(xùn)練的飛行學(xué)員進(jìn)行訓(xùn)練，旨在比較全儀表界面下多儀表閃現(xiàn)訓(xùn)練和常顯訓(xùn)練的效果差異，為下一步制定訓(xùn)練方案提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象

選取某航校94名飛行學(xué)員，男性，平均年齡(20.2±0.6)歲，均通過篩選飛行，身體健康，均參加過航校開設(shè)的儀表課程。將94名學(xué)員分為3組，其中閃現(xiàn)組30人，常顯組30人，對照組34人。受被試編制及訓(xùn)練任務(wù)限制，采用先整群抽樣再隨機(jī)抽樣的方式對被試進(jìn)行分組。首先根據(jù)編制將被試分為2組，每組47人，隨機(jī)抽取其中一組作為閃現(xiàn)備選組，另外一組自動成為常顯備選組。在閃現(xiàn)備選組內(nèi)隨機(jī)選取30人進(jìn)入閃現(xiàn)組，余17人自動進(jìn)入對照組；在常顯備選組內(nèi)隨機(jī)選取30人進(jìn)入常顯組，余17人自動進(jìn)入對照組。在訓(xùn)練過程中，常顯組1人因突發(fā)疾病中途退出，對照組1人因未按要求完成實驗被剔除，最終完成實驗人數(shù)：閃現(xiàn)組30人，常顯組29人，對照組33人。

1.2 方法

應(yīng)用空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系設(shè)計的飛行人員儀表SA水平訓(xùn)練測試程序進(jìn)行實驗，程序中儀表界面以初教-6型飛機(jī)儀表界面為參照制作。

實驗共分為4個階段：①熟悉階段。參加人員：閃現(xiàn)組、常顯組和對照組。訓(xùn)練內(nèi)容：儀表位置記憶訓(xùn)練(儀表識別、儀表判讀、儀表定位)、閃現(xiàn)模式體驗訓(xùn)練(單儀表閃現(xiàn))、多儀表模式體驗訓(xùn)練(雙儀表常顯和三儀表常顯)，以上訓(xùn)練項目各進(jìn)行1次。訓(xùn)練時機(jī)：訓(xùn)練開始階段。②前測階段。參加人員：閃現(xiàn)組、常顯組和對照組。訓(xùn)練內(nèi)容：3組依次進(jìn)行三儀表閃現(xiàn)(3 500、3 000、2 500 ms)測試和雙儀表閃現(xiàn)(2 000、1 500、1 000 ms)測試，各項測試各進(jìn)行1次。訓(xùn)練時機(jī)：熟悉階段結(jié)束后。③訓(xùn)練階段。參加人員：閃現(xiàn)組和常顯組。訓(xùn)練內(nèi)容：閃現(xiàn)組依次進(jìn)行三儀表閃現(xiàn)(4 000、3 500、3 000、2 500 ms)和雙儀表閃現(xiàn)(3 000、2 500、2 000、1 500 ms)訓(xùn)練，其中，三儀表4 000 ms閃現(xiàn)訓(xùn)練和雙儀表3 000 ms閃現(xiàn)訓(xùn)練各進(jìn)行4次，其他難度訓(xùn)練各進(jìn)行3次；常顯組每次進(jìn)行一組三儀表常顯和雙儀表常顯訓(xùn)練，共計15次；對照組不使用程序進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練時機(jī)：前測階段結(jié)束后。④后測階段。參加人員：閃現(xiàn)組、常顯組和對照組。訓(xùn)練內(nèi)容：3組依次進(jìn)行三儀表閃現(xiàn)(3 500、3 000、2 500 ms)測試和雙儀表閃現(xiàn)(2 000、1 500、1 000 ms)測試。訓(xùn)練時機(jī)：訓(xùn)練階段結(jié)束后。

本實驗主要分析訓(xùn)練及測試的績效指標(biāo)，包括正確率和正確平均反應(yīng)時。正確率=(正確答題數(shù)/總題數(shù))×100%；正確平均反應(yīng)時(s)=總反應(yīng)時(s)/正確答題數(shù)。正確率高及正確平均反應(yīng)時短代表成績更優(yōu)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 24.0分析軟件進(jìn)行分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。前后測結(jié)果采用單因素方差分析進(jìn)行3組間的多重比較，用以分析3組間訓(xùn)練前和訓(xùn)練后的成績差異；應(yīng)用單因素重復(fù)測量方差分析分別對3組前后測成績進(jìn)行對比，用以比較3組各自訓(xùn)練前后的測試成績差異。

2 結(jié)果

2.1 各組三儀表閃現(xiàn)測試正確率和正確平均反應(yīng)時結(jié)果比較

三儀表3 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測均優(yōu)于前測；對照組前后測正確率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，但前測優(yōu)于后測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩兩比較各組兩兩之間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率及正確平均反應(yīng)時均優(yōu)于對照組(表1)。

表1 3組三儀表3 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

三儀表3 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測均優(yōu)于前測；對照組前后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測優(yōu)于前測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，各組兩兩之間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率以及3組兩兩之間后測正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率優(yōu)于對照組，正確平均反應(yīng)時閃現(xiàn)組最優(yōu)，常顯組次之，對照組最差(表2)。

表2 3組三儀表3 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

三儀表2 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測均優(yōu)于前測；對照組前后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測優(yōu)于前測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩兩比較各組兩兩之間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率以及3組兩兩之間后測正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率優(yōu)于對照組，正確平均反應(yīng)時閃現(xiàn)組最優(yōu)，常顯組次之，對照組最差(表3)。

表3 3組三儀表2 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

2.2 各組雙儀表閃現(xiàn)測試正確率和正確平均反應(yīng)時結(jié)果比較

雙儀表2 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測均優(yōu)于前測；對照組前測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測優(yōu)于前測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，各組兩兩之間比較前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率以及3組兩兩之間后測正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率優(yōu)于對照組，正確平均反應(yīng)時閃現(xiàn)組最優(yōu)，常顯組次之，對照組最差(表4)。

表4 3組雙儀表2 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

雙儀表1 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測均優(yōu)于前測；對照組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且正確率前測優(yōu)于后測，正確平均反應(yīng)時后測優(yōu)于前測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩兩比較各組兩兩之間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率以及3組兩兩之間后測正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率優(yōu)于對照組，正確平均反應(yīng)時閃現(xiàn)組最優(yōu)，常顯組次之，對照組最差(表5)。

表5 3組雙儀表1 500 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

雙儀表1 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果顯示，閃現(xiàn)組和常顯組前后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測優(yōu)于前測；對照組前測正確率與后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但正確平均反應(yīng)時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且后測優(yōu)于前測；3組間前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，各組兩兩之間比較前測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間后測正確率及正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，兩兩比較閃現(xiàn)組和常顯組之間后測正確率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，閃現(xiàn)組與對照組、常顯組與對照組之間后測正確率以及3組兩兩之間后測正確平均反應(yīng)時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且閃現(xiàn)組和常顯組正確率優(yōu)于對照組，正確平均反應(yīng)時閃現(xiàn)組最優(yōu)，常顯組次之，對照組最差(表6)。

表6 3組雙儀表1 000 ms閃現(xiàn)測試結(jié)果比較

3 討論

SA一直是航空人為因素研究領(lǐng)域的熱點話題之一[9]，因為在飛行過程中失去或缺少SA與飛行安全息息相關(guān)[10]。本研究基于儀表訓(xùn)練提升飛行人員SA水平主要基于以下三點考慮：首先，飛行人員保持良好的SA可以更好地感知潛在威脅，而影響SA的因素有許多，其中腦力負(fù)荷可以影響飛行人員的注意力分配策略，進(jìn)而降低飛行人員的SA水平[11]， 因此，降低在飛行任務(wù)中的腦力負(fù)荷可以作為提高飛行人員SA水平的有效手段，而對于飛行人員來講，快速識別并處理艙內(nèi)儀表信息可以為飛行員預(yù)留更多時間和精力去處理艙外信息[5]，對于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員來講，這有助于其更快且更加精準(zhǔn)地處理敵機(jī)威脅，對于飛行學(xué)員來講，這有助于其更好地進(jìn)行飛行操作，提高飛行學(xué)習(xí)績效和飛行安全。其次，在發(fā)生飛行錯覺時，飛機(jī)需要轉(zhuǎn)入儀表飛行，此時能夠快速準(zhǔn)確識別儀表信息對于飛行員能夠做出正確操作具有重要意義。最后，在出現(xiàn)特情時，例如尾旋，這是飛機(jī)最復(fù)雜的飛行狀態(tài)，其操作條件和操作方法均與正常飛行完全不同[12]，此時飛行人員在快速旋轉(zhuǎn)中無法判斷艙外信息，因此快速識別儀表信息對于飛行員及時進(jìn)行改出操作具有重要意義。

能夠有效地提取并利用長時記憶中的信息，對于能夠快速理解態(tài)勢并作出及時且正確的處置，這是飛行員具備更好的SA水平的一項關(guān)鍵因素[13]，這也是我們進(jìn)行訓(xùn)練的依據(jù)，通過反復(fù)進(jìn)行儀表認(rèn)讀，使儀表讀數(shù)形成長時記憶存儲于飛行員意識中。儀表SA水平差的飛行員會過多地關(guān)注儀表，進(jìn)而降低個體飛行SA水平[14]，因此，通過訓(xùn)練，使飛行員形成儀表的圖片化記憶，從而縮短飛行員關(guān)注艙內(nèi)儀表信息的時間，降低儀表識別時飛行人員腦力負(fù)荷，這對于提高飛行學(xué)員的個體SA水平具有積極作用。

在飛行中，認(rèn)讀儀表是為飛行操作服務(wù)的，每個飛行儀表的作用只是提供有限的飛行參數(shù)，飛行員需要快速獲取這些參數(shù)并快速整合這些參數(shù)，從而形成準(zhǔn)確高效的SA[15]。上述結(jié)果說明經(jīng)過訓(xùn)練的飛行學(xué)員快速準(zhǔn)確獲取飛行參數(shù)的能力顯著提高，且測試方式采用多儀表閃現(xiàn)的方式，也在一定程度上測試了飛行學(xué)員整合各儀表參數(shù)的能力，說明多儀表閃現(xiàn)測試可以作為一種儀表SA水平的績效測量方式。

從理論上講，若操作者具有良好的SA，也就能更快更準(zhǔn)確對情境中出現(xiàn)的事件進(jìn)行反應(yīng)[16]，同時，高SA與良好的表現(xiàn)息息相關(guān)[17]，因此，如果飛行員可以更快、更準(zhǔn)確地認(rèn)讀儀表，也就可以認(rèn)為飛行員具有較好的儀表SA水平。上述實驗結(jié)果表明，經(jīng)過訓(xùn)練的閃現(xiàn)組和常顯組成績均優(yōu)于未經(jīng)過訓(xùn)練的對照組，說明經(jīng)過訓(xùn)練后飛行學(xué)員可以更快、更準(zhǔn)確地認(rèn)讀儀表，進(jìn)而說明兩種訓(xùn)練方法均可以提高飛行學(xué)員的儀表SA水平。同時，閃現(xiàn)組相比較于常顯組正確平均反應(yīng)時普遍更短，說明閃現(xiàn)訓(xùn)練可以使飛行學(xué)員在認(rèn)讀儀表時較常顯訓(xùn)練更加高效，訓(xùn)練效果更佳。

本研究結(jié)果顯示，3組前測成績差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，可以認(rèn)為3組被試均來自同一總體。閃現(xiàn)組以及常顯組三儀表測試和雙儀表測試的訓(xùn)練后成績均明顯高于訓(xùn)練前成績，同時均高于對照組成績，可以看出閃現(xiàn)訓(xùn)練和常顯訓(xùn)練均可提高被試快速認(rèn)讀儀表的能力，同時快速認(rèn)讀儀表的能力均強(qiáng)于未經(jīng)過訓(xùn)練的對照組。閃現(xiàn)組和對照組訓(xùn)練成績比較結(jié)果表明，無論是雙儀表訓(xùn)練還是三儀表訓(xùn)練，閃現(xiàn)組和常顯組各難度正確率對比均無差異，但除兩組三儀表3 500 ms閃現(xiàn)測試的正確平均反應(yīng)時無差異外，其余測試閃現(xiàn)組正確平均反應(yīng)時均短于常顯組，說明在答題準(zhǔn)確性相同的情況下，閃現(xiàn)組效率較常顯組更高，因此可以認(rèn)為閃現(xiàn)訓(xùn)練效果較常顯訓(xùn)練效果更佳。

本研究初步驗證并對比了閃現(xiàn)訓(xùn)練和常顯訓(xùn)練的訓(xùn)練效果差異，但還存在以下不足：①由于實驗人數(shù)及場所限制，未與單儀表訓(xùn)練進(jìn)行效果比較；②未將訓(xùn)練組與對照組飛行訓(xùn)練成績進(jìn)行比較，能否真正提高飛行成績有待驗證；③受被試編制和訓(xùn)練任務(wù)限制，無法進(jìn)行完全隨機(jī)分組；④三儀表3 500 ms以及雙儀表1 500 ms測試中，對照組前測正確率高于后測正確率，經(jīng)與對照組被試了解得知，該組被試因未參加訓(xùn)練，自認(rèn)為測試成績無所謂，因此對待測試的認(rèn)真程度不夠。