第2讲_认知心理学

第2讲认知心理学1总纲认知心理学对于人机界面设计的重要性介绍认知心理学的基础知识人机界面设计中认知心理学的具体应用第2讲认知心理学2第2讲认知心理学2.1感觉信号的检测2.2视觉2.3听觉2.4记忆和学习2.5人的特性2.6认知心理学中的人机比较第2讲认知心理学3认知心理学研究人类如何获得信息、如何表征信息、如何转化信息为知识、如何储存知识、如何使用知识指导人类行为以信息加工观点研究认知过程：信息的获取、处理、存储和反馈作为信息加工系统的人作为信息加工系统的计算机两者类似人机界面设计必须遵循认知心理学原理防止出错提高工作效率第2讲认知心理学4传统人机界面设计的缺陷以技术为中心的人机界面以美工为中心的人机界面第2讲认知心理学52.1感觉信号的检测人通过某些途径感知信息，然后加工和储存信息，并对其作出反应，带来新的感觉线索，引起新的循环感觉信号的检测是其第一环节第2讲认知心理学62.2视觉人从外界所获得的信息80%是通过视觉得到视觉系统：生理学研究。折光系统和感光系统视敏度和色彩感知视敏度（视锐度/视力）眼睛能分辨物体很小间距的能力受图像本身复杂程度、光强度、图像颜色和背景光因素影响用于指导显示器亮度、刷新速度、界面中的图像、图形、文字的大小设计等色彩感知颜色由波长决定视网膜对于不同颜色的感知亮度不同第2讲认知心理学72.2视觉视觉模式识别：比较当前感知到的信息（实时信息）和记忆中存储的信息（参考信息），以达到模式识别的目的。其相关理论有：格式塔（Gestalt）心理学/完形（Configuration）心理学第2讲认知心理学82.2视觉接近性原则：对于相互接近的物体更容易当作一个整体接近性原则：对于相互接近的物体更容易当作一个整体第2讲认知心理学92.2视觉相似性原则：对于相似的物体更容易当作一个整体第2讲认知心理学102.2视觉连续性原则：对于连续性更好的线条更容易当作一个整体第2讲认知心理学112.2视觉完整和闭合性原则：对于彼此相属的部分，更容易当作一个整体。闭合倾向：直觉者趋向于将不连贯的有缺口的图形尽可能在心理上使之趋合第2讲认知心理学122.2视觉对称性原则：对于物体更容易按照对称性去进行识别第2讲认知心理学132.2视觉视觉模式识别：比较当前感知到的信息（实时信息）和记忆中存储的信息（参考信息），以达到模式识别的目的。其相关理论有：模板匹配（TemplateMatching）理论识别物体通过匹配存储的模板与当前感知信息完成需要无数个不同大小模板，亦不能识别变异的物体原型匹配（PrototypeMatching）理论对于模板匹配中的模板的抽象，得到原型，用于匹配特征分析模板匹配理论和原型匹配理论的发展刺激是一些基本特征的结合物识别物体时采用特征匹配第2讲认知心理学142.2视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致第2讲认知心理学152.2视觉第2讲认知心理学16第2讲认知心理学172.2视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致设计师需要了解视错觉现象，并在设计中灵活应用第2讲认知心理学182.2视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致设计师需要了解视错觉现象，并在设计中灵活应用含糊图像：设计中需对其特别注意第2讲认知心理学192.2视觉第2讲认知心理学202.3听觉人从外界所获得的信息15%是通过听觉得到语言是人类自然交往的媒介，也是一种合适的机器控制手段人机交互中人对机的控制方式，从人控制的角度，由易到难：听觉；视觉；触觉（键盘/鼠标等）人机交互中人对机的控制方式，从机器接受的角度，由易到难：触觉（键盘/鼠标等）；听觉；视觉人机交互中机对人的反馈方式，从人接受的角度，由易到难：视觉；听觉；其它人机交互中机对人的反馈方式，从机器反馈的角度，由易到难：视觉；听觉；其它第2讲认知心理学212.3听觉听觉的预处理和听觉系统音波及其特性听阈、痛阈、掩蔽生理学研究：听觉器官声音的解释噪声、非语言声音、语言声音语音分析和理解第2讲认知心理学222.4记忆和学习视觉的图像识别和听觉的声音解释，均涉及记忆，需要研究如何记忆、如何使用记忆记忆的分类分为感觉记忆、短时记忆、长时记忆信息在这三种记忆之间的流动和转化是认知过程的基础人为什么不能过目不忘？感觉记忆（寄存器）信息加工的第一个阶段信息以原始形式存在短暂记录，持续约1秒。是否表明人无法记忆？第2讲认知心理学232.4记忆和学习记忆的分类短时记忆（RAM）信息以非原始形式存在能力有限，容量大约7±2个项目持续约30秒短时记忆的容量和效果受到记忆的信息形式、熟悉程度的影响以信息组块形式存储：一定“模式”的信息有利于记忆受到记忆内容的系列位置的影响借助于“复述”，加强短时记忆强度，并促使向长时记忆转移，使信息可得到“长时间保存”听觉材料的开头和结尾部分比较容易记忆视觉材料的前面部分比后面部分容易记忆第2讲认知心理学242.4记忆和学习记忆的分类长时记忆（外部存储器）永久性记忆（really？）信息容量几乎无限（really？）信息存储和提取的两种方式：基于规则和基于知识。长时记忆存储信息时，有赖于信息的结构遗忘：无法提取长时记忆的信息。并非丧失了长时记忆的信息，而是失去了提取信息的途径（回答了前两个问题）长时记忆信息的组织、编码、存储、提取方式：心理学研究内容第2讲认知心理学252.4记忆和学习记忆的分类模式识别介于感觉记忆和短时记忆之间的一个过程将进入系统的感觉信息与先前掌握的、存储在长时记忆中的信息进行匹配的过程将粗糙的、对系统来说相对无效的感觉信息，转化成某种对系统来说有意义的东西第2讲认知心理学262.4记忆和学习记忆的分类三种记忆的比较长时记忆以比较高水平的语义的编码形式储存短时记忆是在感觉记忆的基础上主要以语音听觉的编码形式储存长时记忆的遗忘机制主要是干扰短时记忆的遗忘机制主要是迅速的衰退从长时记忆中提取信息需要有较长的搜索时间从短时记忆中提取信息只需要极段的时间短时记忆中的信息或者经不断的复述而进入长时记忆，或迅速衰退而遗忘长时记忆中的项目能经久不衰，甚至终生难忘第2讲认知心理学272.4记忆和学习记忆的分类记忆理论对于人机界面设计的作用在人机界面设计中，尽量减少必须学习的信息总量必须学习时，应使用记忆线索帮助回忆应利用结构性支持、规则和分类处理复杂事物赋予的分类和结构性越多，信息就越容易学习第2讲认知心理学282.4记忆和学习学习迁移学习与长时记忆密切相关学习迁移对于记忆的干扰先学的干扰：先学的事物阻碍后学事物的学习后学的干扰：后学事物对先学事物的干扰界面设计中，需要了解作业的性质，控制技能学习的过程，防止学习迁移的干扰负迁移和正迁移负迁移：学习迁移的不利干扰正迁移：学习迁移的有利促进第2讲认知心理学292.5人的特性人的信息处理将人看作一个信息处理系统人信息处理系统的组成：感觉器官、中枢神经系统、运动器官人信息处理系统中的存储器、输入、输出和处理器第2讲认知心理学302.5人的特性人的易出错性人具有易出错性原因人具有功能和行动上的自由度：判断错误；动作失误工作时注意力不集中、开小差、训练不足及素质较差等人为失误的定义：人未发挥自己本身所具备的功能而产生的失误，它可能降低人机系统的功能人机系统未完成分配的功能的原因操作人机系统的人的失误（主观原因）人机系统设计中存在的问题（客观原因）避免人为失误主观上：增强人的责任心、增加训练、提高人员素质客观上：改善人、机、环境、管理第2讲认知心理学312.5人的特性注意（Attention）注意的功能：滤掉不重要的输入，选取重要的输入进一步加工，使人能够稳定地集中于所要加工的信息（人是否能做到正确选取重要的信息？）注意产生的原因：人的信息通道容量有限，不能对所有输入都进行加工人对信息的加工基本上是顺序进行，难以同时完成两项或两项以上的心理任务也有一定的并行处理能力，实现n种活动并行。其中（n-1）种活动是熟练、自动完成的动作，即技巧当遭遇顺序处理的瓶颈时，资源分配主要通过对重要事件安排中断进行控制（与计算机比较）第2讲认知心理学322.5人的特性注意（Attention）对于需要人长时间保持警觉状态的人机系统（雷达监控、汽车驾驶、仪表监控等），容易产生人的疲劳现象，需要注意避免人的注意力还受到任务难度、个人兴趣和动机的影响。在人机界面设计中，必须把注意力引向用户需要的信息和要采取的行动上。必须避免同时对注意力过多竞争的设计（电脑游戏？），否则会超出认知处理器的处理能力，从而导致人体机器的失灵和故障第2讲认知心理学332.5人的特性疲劳（Fatigue）原因：由于长时间执行监控任务、连续的心理活动或执行十分困难的任务，精神高度集中而引起（与注意的时间密切相关？）疲劳使人的工作能力下降，疲劳，尤其是脑疲劳对于工作可靠性影响很大对于人机界面设计的要求尽量避免长时间执行单调的任务在执行长时间的连续任务期间有适当的休息间隔，使用户的心理疲劳得以恢复避免由于使用太多的强刺激（例如强光、艳丽的色彩、强噪音等感觉因素）而引起疲劳第2讲认知心理学342.6认知心理学中的人机比较现代认知心理学认为：人类是类似于计算机的信息加工系统由于人的心理和生理活动的复杂性，很难用计算机实现对人的智能活动的物理模拟和数学模拟但对于规则化、形式化、符号化的人的认知活动，或可规则化、形式化、符号化的认知活动，可用计算机实现功用模拟，例如：国际象棋