工程心理学-2014-绪论

第一章绪论第一节研究对象一、什么是工程心理学（Engineeringpsychology）采用心理学研究方法，通过对人-机-环系统中人、机器和环境界面的研究，实现界面优化，从而提高工作绩效，创造舒适环境，防止事故发生。在美国，通常称为人的因素（Humanfactors）；在欧洲，通常称为工效学（Ergonomics）（一）研究对象1、人—机—环系统：由彼此相互作用的人、机器和环境三个要素组成的系统。2、界面研究界面（interface）指的是人、机器和环境三个要素彼此作用的交界面，也称接口，主要有：−人-机界面：人与机器之间的界面−人-环境界面：人与环境之间的界面人—机系统人-机系统（man-machinesystem）指由人和所使用的工具、设备或机器组成，通过人-机双方相互作用和相互配合以实现一定功能的工作系统。人-机系统的性质和作用决定于人和机的特点，而且也取决于人和机之间的关系人-机交互（human-computerinteraction,HCI）指人在特定情景中和机器进行交互的过程、对话或动作的总称。人—机交互的过程人与机器之间信息交换的过程人-机界面是人-机交互的中介面人—机交互的基本模式包含两个方面的信息转换人—机交互人-机匹配（man-machinematch）通常指的是人-机系统中，人机双方在结构和功能特点上的彼此适应，主要表现在人-机界面上信息显示与人的感知过程特点的匹配。–人适应机器：操作人员能够与机器要求相适应——选拔–机器适应人：机器的设计适应人的特点和要求人—机匹配人的分析1、人员组成分析2、人员胜任力模型分析3、人员选拔和训练分析机器和工作环境的分析1、机器的分析2、工作环境的分析可靠性分析1、可靠性（reliability,R）2、准确性(误差)人—机系统分析1、界面优化2、界面优化策略人-机界面优化策略：设计新界面、改进原有界面人-环境界面优化策略：采取防御式界面、改变环境（二）研究目的（三）核心科学问题人体生理心理特点和人的工作能力限度相适应的问题从工程设计的角度对身心因素进行研究人机过程和人机界面设计要求的相关问题为各类显示装置与控制装置的设计提供心理学的原则和人机匹配的参数工作空间设计要求的相关问题如工作空间的大小、显示器与控制器的位置、工作台的高低、座位的尺寸、机具和加工件的排列、工作间的距离等人的绩效和工作负荷的计算建模研究利用计算机技术和数学模型等对人的各种活动进行模拟和预测（一）基础性学科心理学科、生理学科、人体测量学、统计学（二）重叠性学科人机工程学、人—机—环系统工程、工业工程（三）互补性学科设计类学科、制造业学科、计算机学科（四）衍生性学科人—计算机交互、可用性研究二、相关学科第二节工程心理学的发展历史一、早期的人—机界面研究19世纪晚期至20世纪前期，是工程心理学的萌芽期，典型的研究有：–Taylor(1898):用实验方法系统研究了铲子的各种设计和每一铲不同东西的最适应的重量对工作效率的影响。–Gilbreth(1909)：砌砖实验，动作和时间分析。二、工程心理学的诞生和发展（一）兴起阶段第一次世界大战初期至第二次世界大战前，主要关注人适应机器的问题（二）成长阶段20世纪40年代中期至60年代，关注的是机器适应人的问题，研究重点主要在军事工业领域（三）快速发展阶段20世纪60年代后期至今，研究领域和应用范畴有了新的拓展，由原来的复杂的军事工业领域，逐步发展应用到航天、医药、计算机、汽车工业、服务业等三、我国工程心理学的发展和现状20世纪50年代，主要开展操作合理化和技工培训方面的工作20世纪60年代，开始结合航天、航空、铁路和电站建设的要求开展研究（铁路信号，水电站监控室信息显示，飞机驾驶舱照明、信号、仪表显示等）20世纪70年代后期，心理所和杭州大学分别建立以工程心理学研究为主要方向的研究机构。主要开展照明工效、航空工程心理学、环境噪声心理学的研究。80年代中期开始，中国工程心理学进入新的发展时期。人机关系研究向广度和深度发展。1989年，中国人类工效学会成立。第三节工程心理学的研究方法一、基本要求1、客观性2、可检验性二、工程心理学研究方法问卷法、访谈法、观察法、实验法问卷法用来了解操作者对机器操作、工作环境的主观评价和体验，了解产品用户对各种产品设计的主观评价和偏爱，也可以用来获得诸如用户年龄、身高、教育程度等基本数据。问卷法的优缺点？问卷设计问卷实施测验法：对人的智力、能力、成就、个性等心理特征进行测量。通过访谈者与被访者之间的交流来获取研究数据，经常用于研究发掘机器或者系统操作人员和产品用户的主观评价或者体验、动机的深层原因。最重要的特点：互动性访谈法的类型访谈流程：设计访谈提纲、提问、捕捉信息、反馈信息以及信息整理注意要点访谈法用来获得操作者操作机器或者在特定工作环境中的行为特征，也可以用来了解产品用户使用产品的行为特点。观察法的优点与不足？观察法的类型观察法的流程明确研究目的，制定观察计划，准备相应的工具和文档，取样，实施观察和统计观察数据和资料必要时还要进行补充观察观察法实验法是指有目的地控制研究条件或者变量，对各种变量关系进行研究的方法。实验法的优、缺点？实验变量实验设计完全随机设计和随机区组设计被试内设计、被试间设计和混合实验设计单因素设计和多因素设计实验室研究和现场研究以及模拟实验现场研究-准实验设计1、两不等组前测后测设计2、时间序列准实验设计在连续作业过程中，通过比较同一组被试在实施实验处理前后的相等时间内作业效绩的变化来评定实验处理的效果3、等时间取样准实验设计在连续作业过程中，取若干个相等的时间段，通过比较同一组被试在等时间段内有实验处理时间段测量结果和无实验处理时间段测量结果之间的差异来评定实验效应模拟实验（一）检测测量信度的方法1、重测法2、交替形式法（复份法和并行法）3、折半法（二）检测测量效度的方法1、内容效度（逻辑效度）2、准则效度（效标关联效度、实证效度）3、结构效度（理论效度、构想效度）三、工程心理学研究的评价（三）实验的研究效度内部效度外部效度（四）研究抽样随机抽样机械抽样分类抽样整体抽样EEG信号：可反映认知负荷的增加和心理努力的分配的改变；其波谱成分显示了响应心理要求或警戒状态变化的特有改变；ERP反映了脑对特定的感觉、运动与认知事件的神经反应（如P300、LRP）。fMRIPETMEG三、研究方法进展第四节人的信息加工信息输入：感知觉信息处理：记忆、思维、问题解决、决策信息输出：人的行为和言语反应Norman(1993):•Experiential:perceive,act,andreacttoeventsaroundus•Reflective:thinking,comparing,anddecision-makingCumulativeknowledgeandprogressinhumanfactorsProctorR.W.&VuK.P.L.Annu.Rev.Psychol.2010,61:623-51AnnualReviewofPsychology的文章(1)FittsPM.1958.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.9:267-94包含了人-机系统部分和自动化操作部分，但集中关注了涉及基本的人类绩效的主题，包括知觉-运动技能、刺激-反应相容性以及显示和控制设计的核心人因领域。(2)MeltonAW,BriggsGE.1960.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.11:71-98又提到了太空旅行，应激对人类绩效的影响，监控和警觉，以及多操作系统。(3)ChapanisA.1963.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.14:285-318文章完成于最初的人类太空旅行之后不久，以与太空旅行有关的人因问题的详细处理开始(4)PoultonEC.1966.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.17:177-200介绍了相加任务方法，就是现在被普遍使用的次要任务，以测量注意需求(5)AlluisiEA,MorganBBJr.1976.Engineeringpsychologyandhumanperformance.Annu.Rev.Psychol.27:305-30标题上增加了“人类绩效”，独特之处是在应用方面的篇幅很大。接下来的两个综述又把标题变成了“工程心理学”，重视人类绩效的。有一个显著的改变，就是强调复杂任务环境和高级认知过程。(6)WickensCD,KramerA.1985.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.36:307-48总体上明确强调工程心理学的认知方面，并特别重视人类信息加工的局限。第一次关注注意和心理负荷的测量以及决策的详细处理和决策启发式的使用。(7)GopherD,KimchiR.1989.Engineeringpsychology.Annu.Rev.Psychol.40:431-55主要讨论了三个主题：复杂视觉信息的显示和交互，心理负荷，复杂技能的训练。(8)HowellWC.1993.Engineeringpsychologyinachangingworld.Annu.Rev.Psychol.44:231-63继续强调复杂任务要求，介绍了认知任务分析，自然主义的和小组决策，以及情境意识（SA）。也强调了人-计算机交互（HCI）的出现和个别差异的主题。1993年以后在该杂志上再没有关于工程心理学的综述发表，但是以“人-计算机交互”为标题的文章随后出现。(9)CarrollJM.1997.Human-computerinteraction:psychologyasascienceofdesign.Annu.Rev.Psychol.48:61-83作者认为“HCI是一门设计科学……HCI不仅是应用心理学……它显示了心理学作为设计科学的可能性”。尽管HCI起源于认知的、实验的心理学，但是“在1990年代，新的声音进入了HCI的讨论，极力主张更强的社会和情境定向”。在HCI和人因学领域，这个趋势持续至今。(10)OlsonGM,OlsonJS.2003.Human-computerinteraction:psychologicalaspectsofthehumanuseofcomputing.Annu.Rev.Psychol.54:491-516详述了Carroll文章的几个主题，但是在关于HCI研究的中心地位上不再持极端的观点。增加了对信息搜索工作的描述，包括了计算机支持的合作工作的讨论。(11)ProctorRW,VuKPL.2010.Cumulativeknowledgeandprogressinhumanfactors.Annu.Rev.Psychol.61:623-51讨论了以下主题：知觉-动作任务的绩效（警觉、刺激-反应相容性、多任务绩效、定位运动和费茲定律），意识、注意控制和自动性（自动性，心理负荷，情境意识，多模式和适应性显示设计，应用：新一代空中运输系统和网络战场），普适计算和可获取性（互联网，微型化和移动技术，信息安全和隐私，个体差异和特殊人群）。认为在概念上的几个新进展是信息加工取向发展的自然结果，介绍了其他研究取向：活动理论，生态取向、认知工程和具身认知，情境认知、情境动作和分布认知，定性描述与定量模型，但仍强调信息加工取向的重要地位。一、知觉—运动任务的绩效工程心理学的早期综述都从信息加工视角关注知觉-运动绩效。除了对注意的一般兴趣是个例外，这些主题在随后的综述中被很少关注。因此，人们可以认为，知觉-运动主题与当前的人因学关联不大，不再是一个活跃的研究领域。1、警觉关于警觉的当代研究可以追溯到Mackworth(1948)，他对声纳和雷达操作者