第三章-认知与学习

设计心理学第三章认知与学习——调节信息加工负荷的设计柳沙目录3.1认知心理学：信息加工理论3.2人的认知3.2.1辨认和识别3.2.2设计中的识别理论模板匹配模式与原型说特征分析模式傅里叶模式结构描述模式3.2.3记忆三级模式3.2.4短时记忆与长时记忆3.3注意：眼球争夺战3.3.1注意指向3.3.2理性诉求和情感诉求3.3.3注意分散3.3.4信息搜索策略3.4记忆：学习策略3.4.1记忆的分类3.4.2记忆干扰3.4.3长时记忆的存贮结构3.4.4学习与训练3.5信息加工理论的应用——可用性设计3.1认知心理学：信息加工理论•认知心理学(Cognitivepsychology)是以信息加工理论为核心的心理学，又可称为信息加工心理学•代表人物：艾伦·纽厄尔（Newell）和赫伯特·H.西蒙（Simon）•认知心理学的主要目的和兴趣在于解释人类的复杂行为，如概念形成、问题求解以及语言等。•认知心理学的核心是将人的思维活动看作是信息加工的过程，认为人脑对信息的加工过程与计算机处理信息的过程相类似，是信息输入——加工——输出的过程，研究侧重通过对输入的信息及主体外显的行为进行研究。三种研究复杂心理现象的心理学流派的对比认知心理学新行为主义（工具行为主义）格式塔心理学代表人物西蒙、纽厄尔斯金纳考夫卡、惠特海姆、柯勒基本理论人的一切心理行为都是信息输入——加工处理——信息输出的过程。建立于经典条件反射的基础上，提出人的行为是对行为结果的学习，能获得满意结果的行为被重复，不满意的结果导致行为出现的概率越来越低。强调经验和行为的“整体性”，认为整体不等于部分之和，意识不等于感觉元素的集合，行为不等于反射弧的循环，人们自然而然地观察到的经验，都带有“格式塔”的特点，它们是个体在脑中产生的一个“同型”脑场模型——即心理场。比较研究方法实验、有声思维和计算机模拟。操作主义：强调严格的实验方法。实验缺乏严格控制；术语、概念含糊，比如“完好图形”无精确定义。知觉过程信息输入—加工处理—信息输出s(刺激）－R（反应），回避了大脑中的活动。人的知觉等基本规律是天生的，和经验无关。创造原理问题求解取决于刺激、机体状态和记忆。问题求解取决于刺激和过去经验。问题求解不仅是简单的试错，还需要“顿悟”。分析复杂心理现象的方式将复杂现象分解为最基本的部分加以研究。还原主义：将复杂的心理现象还原为简单的初级现象。强调复杂的心理现象，但不分解为简单现象。信息加工系统的一般结构（资料来源：Newell和Simon,1972）物理符号系统假设能辨认和区分不同符号的系统称为物理符号系统，无论是有生命的（人）还是无生命的（纸笔、计算机）的信息加工系统都是操纵符号的。作为物理符号系统的人、纸笔记录和计算机物理系统的功能人的认识活动传统纸笔记录电脑输入（input）感受器（人眼、耳、舌等）笔、纸张、手的运动键盘、鼠标、绘图板等输出（output）人的各种行为人阅读纸上的符号显示屏、音频设备存储(store)人脑的记忆纸张上的符号计算机软盘、硬盘复制符号(copy)建立符号结构(buildsymbolstructure)找到各种符号之间的关系，在符号系统中形成符号结构。条件性迁移（conditionaltransfer）依赖已掌握的符号，对符号进行重新组合，得到新的关系，继续完成行为。人的认识活动和计算机的比较含有情绪与调节系统的认知模型（Norman，1981年）3.2人的认知•认知心理学研究的是人的认知问题•“认知”既是内容也是过程，它包含了人们获得外界知识并利用它形成和理解自己的生活经验的全部内容。•认知心理学家将其研究内容归纳为：知觉、注意、记忆、思维和问题求解、语言、人工智能等。3.2.1辨认和识别•自下而上（bottom-upprocessing）和自上而下（top-downprocessing）的加工•自下而上的加工又称为数据驱动的加工，主体将从外界获得的感觉信息，然后将这些信息发送大脑，抽取并加工相关信息。•自上而下的加工称为概念驱动的加工，人过去的知觉经验、知识、动机和背景影响他的识别。同一图形，在左图中则易被当作“鸟”，但在右图则更易被当作羚羊，可见记忆比对（即上下文（context））对识别的影响。是羚羊还是鸟2、识别理论•模板匹配模式与原型说•特征分析模式•傅里叶模式•结构描述模式1、模板匹配模式与原型说•模板说：人的长时记忆中贮存着各种经验知识的模板（Template），人们识别时将刺激信息的编码“模板”进行比较，刺激与模板存在最佳的匹配时，再认对象就得到了识别。•原型说：人们对物体的识别是一种“原型匹配”的过程，当刺激与某一原型有最近似的匹配，即可将该刺激纳入此原型所代表的范畴，从而得到识别。即使某一范畴的个体之间存在着外形、大小等方面的一定差异，这些个体仍可与原型相匹配而得到识别人们无法寻觅到合适的原型的时候，一方面会造成识别障碍，另一方面可能寻找最接近的原型，来做出判断。猜猜看这是什么产品？•人们对物体的识别是一种“原型匹配”的过程。当物体与原型非常接近时，物体就可以被识别，而无法寻觅到合适的原型的时候，一方面会造成识别障碍，另一方面可能寻找最接近的原型，来做出判断。•无法立刻识别的设计虽然可能带来使用上的不便，却有可能提高提高注意和增强记忆，并有时还能使用户获得“思维参与”的乐趣。国内厂家设计的洗衣机（2004年北京国际家电展）四次奥运会的运动项目图标，虽然图标风格和样式不同，但人们仍旧能识别每个图标代表的体育运动，可见人们对于运动的记忆是按照某些典型形式记忆。人们无需看到对象的全部细节也能匹配相应的原型，这样能提高人们的识别速度，并且，只要存在相应的原型，新的、不熟悉的模式也是可以识别的。2、特征说•特征说中最著名的是塞尔弗里奇（O.G.Selfridge）1959年提出的“鬼域”（Pandemonium）假设。当人们识别字母“R”时，映象鬼形成“R”的映象；特征鬼报告“它”所具有的垂直线、水平线、斜线、不连续、曲线和3个直角等特征；一直注视特征鬼工作的许多认知鬼开始寻找相关的特征，具有类似特征的鬼，如P、D和R都会喊叫，全部特征吻合的R鬼的叫喊声最大，而P鬼和D鬼则有与之不相符合的特征，所以决策鬼就判定R为所要识别的模式。3、傅里叶模式•傅里叶模式是由Kabrisky,Ginsburg和Person等人提出的•他们认为人脑记忆的模式是傅里叶转换的形式，这种变化将对象通过转换分解为一定频率的信号，与原储存在长时记忆中的傅里叶模式相匹配。•图像识别方面的运用一个立方体的傅里叶变换•结构描述模式是M.Minskey提出的一种按照识别对象特性的联接关系描述对象的方式•选取识别对象的特性，将对象的某一特征作为节点，按照特征之间的结构关系用有向线段连接起来，以描述对象。4、结构描述模式识别对象可提取的特性和特性之间的关系可考虑的特性亮度黑、灰、白、亮、暗、均匀、阴影；颜色红、橙、黄、绿、蓝...纹理平滑、颗粒、斑状、条纹...大小长度、面积、体积、高度、深度、宽度、大、小、高、矮、宽、窄取向水平、垂直、倾斜形状空心、实心、密集、参差不齐特性之间的关系包含一部分，在内部，包围着；邻接接触着，在旁边，在上面...方向在上方，在后方，在左方，在右方距离邻近，远离3、基于特性理解产品心理学家比特曼（Biedeman,1987）按照“特征说”中对字母特征分析的方式，曾对简单几何体的基本特征（他叫做“吉纶”Geons）进行分析，他抽取的特征包括边缘（直－曲）、对称性（对称－不对称）、尺寸（恒定－扩展）、轴（直－曲）吉纶边缘对称性尺寸轴直线S曲线CRot&Ref＋＋Ref＋不对称－恒定＋＋扩展－扩展和恒定――直线＋曲线－S＋＋＋＋＋C＋＋＋＋＋S＋－＋S＋＋＋－C＋＋－＋S＋＋＋•人们认识周围环境时存在三种信息结构：拓扑的、语义的、抽象的。•人们对于物的识别和记忆至少可以划分为三类：第一类是纯粹几何意义上的形态信息；第二类是语义描述的物的信息；第三类则主要应用于较高层次的信息加工活动中，是对前两类信息的加工和处理。感性特征：美－丑，新颖－老式…工程特征：旋转，开孔，相贯…功能特征：按钮，键盘，屏幕，主板，喇叭，上盖…加工处理：形态组合，功能组合，内涵表达，功能体现…拓扑的形态圆柱、圆台连接方式相贯取向垂直材质丙稀树脂亮度半透明，透明颜色白色，无色尺度圆柱的高度和直径，圆台的高度，上下圆直径语义的感性特征现代，简洁，轻巧、愉悦…工程特征旋转，开孔，相贯…功能特征灯罩、灯柱、灯泡…抽象的使用流程状态判断文化意味产地，设计师风格，时代特征…基于特性的产品分析请参考教材中的“手机基本造型特征描述”的例子对某一产品的基本造型进行特征分析。3.2.2设计中的识别理论•原型的自然匹配产品的控制、使用的方式应符合用户心中对该类产品的概念原型，形成“自然匹配”的设计•诺曼提出了两种形成匹配的方式：物理环境类比和文化标准。物理环境类比：瓦斯炉的例子文化标准：红灯停，绿灯行；电闸向上表示接通，向下表示断开；如果炉子为长方形排布，开关线形排布，那么便会出现4x3x2x1=24种不同的可能性。空间类比引导线控制器和显示器自然匹配的常用法则：1、控制器直接位于相应的显示器的下方；控制器与显示器不相邻时应排列关系类似；2、控制器和显示器都处于直线运动时，两者的运动方向应尽量一致——同方向水平运动或垂直运动；当显示器和控制器无法保持同方向运动时候，控制器向前运动时，显示器应对应向上；控制器向后运动时，显示器对应向下。3、控制器的顺时针旋转对应显示器的从左向右，从下向上，从前往后的运动；逆时针旋转对应的显示器运动方向相反。4、除针对“左手”（左撇子）的设计之外，常用控制器应按照重要性分布在右侧。•“泛化”与“混淆”的设计创意•“泛化”：人们再认对象时，是从长时记忆中提取典型性特征加以比对，具有较多典型特征的对象即可被识别出来，有时一些具有类似特征的对象也能被识别出来。•“泛化”程度与主体对再认对象的熟悉程度相关。对象的细节信息通过一次次的重复学习（输入信息）不断获得补充，学习次数越多、越熟悉的对象在记忆中保留的特征也就越多，混淆的可能性也就会降低。例如：残缺的招牌，这种残缺虽然影响整洁和美观，但一般并不会影响到我们对文字内容的辨别。美/亚《天涯》杂志封面设计韩家英文字创意学生字体设计作品3.2.3记忆三级模式图中箭头变细，表示部分信息被过滤掉。[1]图中箭头变细，表示部分信息被过滤掉。[2]图中箭头继续变细，表示部分信息再次被过滤掉。3.2.4短时记忆与长时记忆•长时记忆相当于电脑中的硬盘；短时记忆则相当于电脑中的缓存，它一次只能保存很少的信息量。•短时记忆的有限容量是7±2。•“组块”（chuck）：7±2的特定单位，它可以是一个数字、一个人名、一个单词、一个地址、一组电话号码，任何一组互相联系的信息。（米勒：1956年）•例如：设计师风格的定型——最偏爱的组块率先用于设计中；科拉尼曼迪尼卡斯蒂里尼兄弟思考：是否可能提取大量设计师的知识“组块”，从而设计出类似“蓝色巨人”的计算机象棋大师般的辅助设计软件？3.3注意：眼球争夺战•注意是指主体的心理活动对一定对象存在指向和集中，具体来说，就是有机体对周围环境刺激的选择性知觉。•过滤器理论:人的注意类似于“过滤器”，只有有限的资源去执行全部加工，大多数信息在传递过程中被过滤掉。•前注意加工和集中注意加工前注意加工：负责非目标信息的加工，是一个快速、总体的、很可能是并行的过程，并且使用以往存储的记忆时是在无意识的状态下进行的。集中注意加工：缓慢、精细、串行的加工过程，包含自下而上的数据驱动和自上而下的概念驱动过程。注意指向•目的指向选择当外界信息超出个人处理能力（即信息超载）时，人们会把注意集中于与当前任务（目的）相关的信息上；•刺激驱动捕获当外界环境的刺激信息均处于人类感觉阈限范围之上时，人们是否能注意到某一信息则首先取决于该刺激信息与其他信息强度差别量的大小。目的指向选择——理性诉求刺激驱动捕获——感性诉求•从刺激信息的特性来看，外界