人因工程孙林岩随书使用人因工程课件第05章节=cui

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1、人因工程,西安交通大学管理学院 孙林岩教授,篇章总汇,总论 第1章 人因工程概述 第2章 人因工程的研究方法与工具 基础篇 第3章 人体测量 第4章 人体生理特性 第5章 人的心理认知特征 第6章 人的信息处理 第7章 人的作业环境,应用篇 第8章 作业空间设计 第9章 肌肉骨骼失调及其预防 第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升 第11章 人机界面设计 扩展篇 第12章 可用性 第13章 安全性,第5章 人的心理认知特征,认知心理学概述 记忆和学习 思维、推理与决策 注意和持续警觉 群体认知心理,人类所有有目的的活动总是身体操作与心理认知过程的一种结合，这种心理认知过程包括信息的处理、记忆和学

2、习、决策和计划等。 设计、生产计划、计算机程序、医学诊断、过程控制、航空调度以及设备的故障诊断等都是典型的认知任务。 本章将介绍与人因工程领域密切相关的认知心理学的一些基本知识和概念，并从认知心理学的角度探讨在人机系统中，人所进行的脑力作业与技能作业的特征、方法及其基本规律，从而为提高人机系统的整体效率以及人机系统的设计提供指导和建议。,5.1 认知心理学概述,认知心理学（Cognitive Psychology）是以信息加工为核心的心理学，是研究人与外界交互以及人认知外界的科学。 进入20世纪以后，尤其是在二战期间，随着人因工程的迅速成长，认知心理学有了更快的发展和更广阔的应用。随着信息论的

3、问世，人们开始用信息加工过程来研究和解释人的心理过程和复杂行为，这便是现代认知心理学。 对人的认知行为的研究、测量、分析和建模等也称为认知人机工程学。了解并遵循认知心理学的原理是进行人机界面设计的基础。,5.1.1认知心理学的研究内容,知觉与信息处理过程 记忆和学习 思维与决策 注意和持续警觉 群体心理与群体认知,5.1.2认知心理学常用研究方法,任务绩效度量法 问卷法 心理生理指标法 投射法,5.1.2认知心理学常用研究方法,任务绩效度量法 通过度量人在执行各种认知任务时的绩效来研究人的认知能力和特点。主要研究参数包括：人在执行任务的反应时、正确率以及在一些特定任务中的绩效度量。 任务绩效度

4、量法的优点 发展历史悠久，方法成熟完备。 指标测量简便，数据精确，易于处理，结果清晰。 客观指标，可以避免一些主观或者不可控因素带来的对结果的争议；同时它们也能在很大程度上代表人的认知能力。 很多比较复杂的认知任务，可以对其进行分解和简化，最终转化为可用反应时与正确率来度量的指标体系。,问卷法 在认知心理学中，问卷法的应用历史悠久，地位重要。 问卷法的特点 使用方便，对仪器、度量条件、场所等没有特殊要求。 可以大量发放以进行调查。 对被试无特殊要求、无伤害等。 问卷的设计要考虑信度、效度、被试的接受程度等诸多因素，对研究者的经验和能力要求很高。 问卷发放、回收的有效性易受干扰。,5.1.2认知

5、心理学常用研究方法,5.1.2认知心理学常用研究方法,心理生理指标法 采用人体生理指标的变化来反映心理认知的过程和努力。 近30年以来随着计算机技术的飞速发展和各种新型精密仪器的引入，心理生理指标法在认知心理学领域取得了巨大成就。 常用的生理指标包括：心率及心率变异性、血压、眨眼率、瞳孔大小。 脑事件相关电位、功能性核磁共振成像和正电子断层显像技术是近年兴起的新技术，可以更为深入地用于研究人在各种认知过程中的脑机制 。,5.1.2认知心理学常用研究方法,心理生理指标法研究的结论 心率会随着人的认知过程而变化，但是其敏感度不是很高。 心率变异性对认知过程较为敏感。 血压变化对认知过程不敏感。 人

6、在执行较高强度的认知任务时，眨眼频率会明显降低。 瞳孔会随着人的兴趣和认知难度的增加而变大。 脑事件相关电位对脑力认知任务很敏感。 从脑成像技术获得的结果来看，人的不同大脑皮层脑区域对应不同的认知任务，可认为是不同的任务模块。,5.1.2认知心理学常用研究方法,投射法及其特点 投射法（Projective Technique）是一种极为特殊的心理学研究方法，主要结合人格来研究人的某些特定认知活动。其特点是以间接的方式揭示人们无意识的心理活动，如：欲望、隐性的心理倾向和思维过程等。有一些心理活动是被试自己都无法意识到的，而分析者则可能通过投射技术分析出来。 投射法的主要缺陷是效度很低，在统计学上

7、难以找到强大的支持；不同心理专家对测验结果进行分析得到的结论也缺乏客观性和信度。 投射法主要包括 罗夏墨迹测验 填句测验 自由联想测验 画人测验,内容提要,记忆 遗忘 学习 技能培训,5.2 记忆和学习,5.2 记忆和学习,记忆和学习是人类最基本的认知过程，是各种高级认知活动的基础 。 人们感知过、思考过、体验过、操作过的事物，都可以保留在头脑中，并且在需要的时候，又可以将它们重现出来，这一过程就是记忆。 记忆是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活动和发展个性心理特征的必要条件。 学习是人掌握知识和技能的主要手段。,记忆,两个基本过程：,记：体现为识记（信息的输入和编码过程 ）和保持（信息的

8、贮存 ） 忆：体现为再认和回忆 （信息的提取 ）,记忆三个阶段：,瞬时记忆：外界刺激信息在感觉通道内迅速被登记并保持一瞬间的过程 ，保持时间一般为2s以内，信息容量较大 。 短时记忆：信息呈现后，保持时间在约1min以内的记忆 ，容量很小，对中断高度敏感 。 长时记忆：是记忆发展的高级阶段，它是保持时间1min以上乃至数月、数年，甚至终身不忘的记忆，容量很大。,5.2 记忆和学习,遗忘,19世纪末期，德国心理学家H.艾宾浩斯(H.Ebbinghaus)以其本人为主试和被试，对记忆和遗忘进行了大量系统的实验研究。,表 不同时间间隔的保持成绩,保持与遗忘曲线,5.2 记忆和学习,由该曲线可知，遗忘

9、发展的进程是不均衡的，在识记后的短时间内，遗忘速度很快，以后逐渐缓慢，一定时间后，则处于停滞状态而几乎不再忘记。,图 艾宾浩斯保持和遗忘曲线,记忆保持时间： 动作记忆形象材料和有意义的材料 识记的材料数量越多，识记后保持量越少,5.2 记忆和学习,遗忘的原因,干扰 是产生遗忘的重要原因,前摄干扰（也称前摄抑制），即先前学习的材料对识记和回忆后学材料的干扰。 倒摄干扰（也称倒摄抑制），即后面学习的材料对保持和回忆先学材料的干扰。,对于两种学习材料： 前摄干扰的强度随先学材料的数量以及先后两种材料内容相似程度的增加而增加。 倒摄干扰受先后两种材料相似程度、后学材料的难度以及先学材料保持程度等因素的

10、制约。 对于同种学习材料： 首尾部分容易记住，而中间部分容易遗忘，因为首部无前摄抑制的干扰，尾部无倒摄抑制的干扰，而中间部分则既有前摄干扰又有倒摄干扰。,克服遗忘最好的办法是复习（按照遗忘规律复习）,5.2 记忆和学习,学习,学习程度 学习曲线,表 学习程度对记忆的影响,表示在技能形成过程中练习次数（或练习时间 ）与练习成绩之间的关系的曲线，可用于研究知识和技能形成规律。,5.2 记忆和学习,短期学习曲线,长期学习曲线 高原现象,5.2 记忆和学习,技能培训,技能形成过程,模仿学习阶段 ：视觉观察，指导；反映慢、注意范围窄 提高阶段：反复练习；反应速度加快、动作协调 技能成熟完善阶段：形成动作

11、系统,影响技能形成速度的因素,技能的性质不同，学习者掌握技能的速度也不同 技能结构的复杂程度不同，学习者掌握技能的速度也不同 指导方法对于学习者掌握技能的速度有一定的影响 学习环境的优劣也是影响掌握技能速度的一个因素 人的主观状态，如动机、态度、能力、兴趣、文化程度、已有经验等对掌握技能的速度有明显影响,5.2 记忆和学习,技能提高的标志,工作速度的加快 工作质量的提高 工作失误率下降,技能的迁移和干扰,技能的迁移,引起技能迁移的原因，是新学习的技能与已经掌握的技能之间，在刺激和反应方面存在着共同要素。,技能的干扰,新学习的技能与已掌握的技能之间，刺激相同或极为相似而又要求作出不同的反应时，就

12、会发生干扰。,例 学骑自行车、三轮车,5.2 记忆和学习,技能培训,为了获得良好的培训效果，应采用科学的培训方法，如：,在整个培训过程中，自始至终都必须把培养用正确方法操作、养成良好的操作习惯，作为培训重点。 通常分散培训优于集中培训，这是因为分散培训有较多的时间间隔，可以消除大脑神经过程所产生的抑制。 对于结构复杂的技能培训，应在工作研究的基础上，将操作技能分解为若干个操作动作，利用图片和操作指导书，讲解操作动作，务必使学习者明白其中的道理。 在培训中，应充分利用电化教学手段如幻灯、录像、电影、计算机等 在整个培训过程中，应将学习者的练习结果进行反馈。,5.2 记忆和学习,5.3 思维、推理

13、与决策,思维、推理与决策属于较高级的认知过程，是人类活动的重要组成部分。思维和推理为决策提供依据和前提，决策是思维和推理过程的总结。 思维是一种高级的认知活动，是个体对客观事物本质和规律的认识过程。在日常生活中，人们经常说到的“考虑”、“思考”、“想一想”等，都是思维活动。 推理是指人利用逻辑法则对已掌握的信息进行推演，进而得到新的知识或信息的一种思维过程。推理有两类，即归纳推理和演绎推理。 决策是人确定行动目标、选择行动方案并将方案付诸实施的过程。,5.3.1 思维,思维的特征 间接性和概括性是思维过程的两个重要特征 间接性，是指人在思维中能根据已知的因素，通过中介而达到对未知因素的认识。

14、概括性，是指反映的是同一类事物的共同特征、本质特性或事物间规律性的联系。 思维的分类 根据不同的标准，可以对思维进行不同的分类。按其表征方式，可以分为动作思维、形象思维和抽象思维；根据思维活动的方向性，可以分为聚敛思维和发散思维；按思维方法与其结果的新颖性，可区分为复制性思维和创造性思维。,5.3.1 思维,思维的加工方式 分析与综合：是思维活动最基本的认知加工方式，其他的思维加工方式都是由分析与综合派生出来的。分析就是将事物的心理表征进行分解，以把握事物的基本结构要素、属性和特征。综合是与分析相反的认知加工方式，是将事物的结构要素或个别的属性、特征联合成一个整体。 比较：是将各种事物的心理表

15、征进行对比，以确定它们之间的相异或者相同的关系。 抽象与概括：是更高级的分析与综合活动。抽象就是将事物的本质属性抽取出来，舍弃事物的非本质属性。,5.3.2推理,推理有两类，即归纳推理和演绎推理。 归纳推理类似于分类，它是通过观察许多事实，从而得到一个新事实来描述初始的断言。 演绎推理从断言出发，通过逻辑地验证断言所描述的关系和性质来发现新事实。 人在推理过程中经常使用不严密的逻辑以致结果偏失，但是这也恰恰赋予了人类在面对很多错综复杂和不确定信息时的超强、高效的模糊推理能力。,5.3.3 决策,决策是一种特殊而复杂的思维过程。人的行动是决策的执行，因此决策的优劣直接关系到行动的成败。 决策的一

16、般过程 明确任务 确定行动的目标 分析达到目标的条件 选择行动方案 实施方案,5.3.3 决策,决策存在明显的个体差异 在人机系统的设计中，既要考虑通过选拔和训练提高决策人员的决策能力，同时也要看到人的决策能力的局限性，在具有较高要求的情况下，应为操作人员提供决策辅助工具。 不确定情况下的决策行为 决策者在随机不确定情况下进行决策，需采用好中求好、坏中求好、等概率、乐观系数、后悔最小等决策准则，选择其一作为选取方案的依据。 人们最经常采取的行为模式叫做期望效用模式。在这种模式下，决策者的选择行为满足：优势原则、差异原则。,5.3.3 决策,直觉决策 直觉是人的一种特殊的心理活动，在很多情况下，人们做决策并不是都经过很精确的数学运算进行判决的，而是凭借直觉，拍脑袋决策的。 一般说来，人的直觉判断是非常有用的，它们大大减少了推理过程的复杂性。 直觉判断有时会导致严重的和系统的偏差。 直觉决策相比理性推理具有以下优点：快捷、真实、创造、非清晰。在信息不完全的情况下，人们的决策是以直觉决策为主，推理判断为辅。,5.4 注意和持续警觉,本节内容包括： 注意的概念 注意的种类 注