北大06年4月自考“工程心理学”串讲笔记（1）

第一章 概论

1.工程心理学：以人-机系统为对象，主要研究人的工作效能，人在系统中的行为特点，以及人机间的合理配合等。有人把人机系统概念扩大为人-机-环境系统。这里说的“机”是广义的，包括人在工作、学习、生活和休息中所使用的各种人造器物。“环境”不仅指各种物理环境因素，也包括劳动组织、工作制度等社会环境条件。

2.怎样解决好人-机-环境三者的关系：对这个问题有两种对立的观点。一种是机器中心论，认为机器在人机系统中处于中心地位，在系统设计中要求人去适应机器的特点。另一种观点与此相反，认为人是劳动的主体，机器是为人服务、供人使用的工具，机器的设计应首先考虑操作的利益和要求。因此在人机系统的设计中，除了强调机器和环境的设计，应尽可能符合人的身心特点和满足人的要求外，同时也要考虑如何通过选拔与训练，使操作者适应机器与环境的问题。

3.工程心理学偏重于研究人机系统中的人的行为特点和工作效能。它的主要作用是，为人机系统设计提供有关人的生理心理功能特点的资料。因此，工程心理学的工作多侧重于应用基础研究。

※工程心理学是一门以心理学为核心内容的综合性学科。它以实验心理学和认知心理学的理论和方法为基础。

4.※☆工程心理学研究的主要内容：①人体生理心理特点和人的工作能力限度。在人机系统中，人机关系主要表现为两个方面：一是人机功能分配，二是人机特性匹配。工程心理学侧重于从工程技术设计的角度对身心因素进行研究。②人机相互作用过程和人机界面的设计要求。人机信息交换的效率，在很大程度上，取决于显示器与控制器同人的感觉器官和运动器官的匹配程度。工程心理学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。③工作空间的设计要求。在人机系统中，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，都会对操作人员的工作效率与系统的安全发生影响。④工作环境的要求。异常因素包括超重、失重、高压、低压、缺氧等情况。  ⑤人工智能。人工智能是通过计算机等技术对人的智能活动的模拟。

5.※☆工程心理学的作用：①提高效率。人机系统的效率不仅取决于人或机各自的效率，同时也依赖于人、机、环境三者的配合和协调。②防止事故，保障安全。③创造健康和舒适的工作条件。一个好的系统，不仅要求效率高、事故少，而且还要无害于操作人员的身心健康，要尽可能使操作人员感到舒适、满意。工程心理学关于人机环境关系的研究，可为制订工效学标准、安全标准、劳动卫生标准提供科学依据。工效学标准通常规定的是最低要求，制定和实现标准，只是为了保障安全和健康。安全和健康地工作是最起码的要求。

6.※◎人机系统：在劳动或工作中，人与他使用的机器以一定的方式互相结合而构成的系统，称为人机系统。系统可以层层相属，系统之间也可联合成新的系统。

7.※☆人机系统的分类：①人机系统按人机连接的方式，可区分为串联式人机系统和并联式人机系统。人机连环串接，人机任何一方停止活动或发生故障，都会使整个系统中断工作，例如司机开车。并联式人机系统，人机并接，两者可互相替代。②人机系统还可作闭环系统和开环系统的区分。两者的区别就在于人是否能够了解系统活动的结果，即有没有所谓结果反馈。闭环人机系统中有信息反馈回路。飞行员驾驶飞机就是闭环人机系统的例子。开环人机系统没有信息反馈回路，人机系统一般都采取闭环式设计。

8.※☆人在人机系统中的作用：人机系统按人在系统中的作用特点，可以区分为三类，即手控式人机系统，机控式人机系统和自动化人机系统。手控式人机系统以人力作为动力源，机器直接受人力驱动而工作，因而在手控系统中，人的活动与作用主要是体力的。机控式人机系统以电能、化学能等作动力，在这种系统中，人主要是依靠显示器来了解机器的。这种系统对人的体力要求相对降低，而对心理功能的要求提高，系统的效率和工作质量，更多地取决于机器的性能特点与人的信息加工能力的匹配。在自动化人机系统中，机器本身是一个闭环系统，它能自动实现包括信息接收、加工和执行等功能。只有在机器发生故障或需要改变机器工作的程序时，才需要人进行干预，也称为监控式人机系统。

9.电站集中控制室、自动化生产车间、用自动驾驶仪操纵的飞机等，都属于自动化人机系统。在这类人机系统中，操作人员的责任很重，而操作负荷很低，出现所谓工作低负荷状态。在低负荷状态下，由于得不到强化而引起注意松弛，也容易造成信号的漏检。

10.人机相互作用的基本模式：人机系统中的人机相互作用过程就是人机进行信息交换的过程。人和机的活动都包括输入、加工和输出三个环节。人的这三个环节，通常用S-O-R表示。S表示刺激作用；O表示机体组织，主要是大脑中枢；R表示身体反应。

11.※◎人机界面：控制器、加工器或运算器、显示器是机器系统的三个环节。机器和人通过控制器、显示器进行信息交换，人们把它们叫做人机接口或人机界面。

12.人机系统中人机的信息交换包含两方面的人机信息交换：一方面是人的输出信息转换成机器的输入信息；另一方面是机器的输出信息转换为人的输入信息。

人从接收反馈信息到作出调整被控对象状态的操作反应，要经历一系列心理动作过程。

13.※◎信息模型：人从显示器中所感知的不是被控对象本身，而是代表被控对象变化状态的符号、标记或图像，显示器上所呈现的这些符号、标志、图像等叫做“信息模型”。

14.※◎观念模型：人感知到信息模型后，就要对它进行解析或译码，即在大脑中把它转化成被控对象状态的映象，这种映象叫做“观念模型”。

15.※◎目标模型：人对机器进行控制或调整，是为了使它按照预期目标运转。大脑中以映象形式存在的预期目标称为“目标模型”。

16.对人机系统的分析：首先，从分析系统总目标开始，即先要明确为什么设计这个系统。系统总的目标要求明确后，就要进一步分析系统应具有哪些功能，并分析这些功能实现的途径，确定哪些功能由硬件设备实现，哪些功能通过软件实现，哪些功能由人承担，哪些功能需要由人与软、硬件设备的结合来实现。

17.※☆人机配合中，人与机器各有哪些特点？一个理想的人机系统应具有可靠性高，跟踪反应快，抗干扰性强，操作负荷轻，费用效益比较小等性能。人机配合包括两方面的涵义：一是人机功能分配，二是人机在构形与性能特点上的匹配。

⑴机器具有许多人所不及的功能特点：①强度大；②速度快；③精度高；④具有某些人所缺少的感受和反应能力；⑤具有独特的记忆功能；⑥能够长时间地连续工作；⑦能在人无法耐受的环境中工作。

⑵人也有一些机器所不及的功能：①某些感受能力比较高；②具有补偿的能力；③具有高度的灵活性；④具有多种潜能；⑤具有总结经验，除旧创新的能力；⑥具有主观能动性，因而能成为机器的支配者。

一般来说，强度大的、快速的、高精度的、持续久的、单调的或操作环境恶劣的工作，要安排机器去干；设计方案、编制程序、应付不测、排障维修等工作应由人去做。

18.※◎人机匹配：人机系统只有当机器设计得与人的身心特点相匹配，系统才能效率高，安全可靠。人机匹配主要通过两个方面的工作。一方面是通过选拔与训练，使操作人员能够与机器要求相适应。另一方面，人与机器相比，机器在构造和性能特点上，可以有很大的变化，而人的身体结构和功能特点，在很大程度上受生物遗传因素制约，具有较大的不变性。因此，人机匹配不能仅依靠人对机器的适应，应主要依靠把机器设计成符合人的特点来实现。人机相互作用，主要表现为人机双方通过显示器与控制器进行信息交换。

19.※☆人机匹配应符合的原则：①要选用最有利于发挥人的能力和提高人的操作可靠性的匹配方式。②匹配方式要有利于使整个系统能够达到最大的效率。③要使人操作起来方便、省力。④要采用信息流程和信息加工过程自然的、使人容易学习的、差错少的匹配方式。⑤不要采用需要人做高度精密的、频繁的、简单重复或过于单调的、连续不停的、作长时间精确计算的匹配方式。⑥匹配方式要使人认识到或感到自己的工作很有意义或很重要，不可把人安排作机器的辅助物。

20.泰勒开创了“时间研究”，与吉尔布瑞斯创始了“动作研究”，时间研究和动作研究合称为“动作时间研究”。

21.德国心理学家闵斯特勃格首先把实验心理学应用于工业生产。20世纪初，用实验心理学的方法为企业选拔、培训工人和改善工作环境。在1912年前后，他出版的《心理学与工业效率》、《心理技术原理》。

22.二十世纪三十年代，清华大学开设了工业心理学课程。《工业心理学概观》（陈立，1935）是最早系统介绍工业心理学的著作。

23.※☆与互联网（信息高速公路）有关的工程心理学研究内容有哪些？①人-计算机界面的研究。包括工效学标准、多媒体、虚拟现实技术。②对语言理解过程和知识组织方式的研究。③对人的视、听注意分配和信息综合特征的研究。④远距离配合工作的信息加工的特征。

第二章 工程心理学的研究方法

1.◇工程心理学研究中的变量主要涉及行为变量，这种变量有两个主要的维度：定量维度和定性维度。

2.工程心理学研究的目的在于寻求变量之间的关系，这种关系主要体现在两个方面：相关关系和因果关系。

相关关系：是指两个变量之间存在着一种系统的依赖性，但这种关系只能说明两个变量之间有依赖，而不能提供原因与结果的解释。心理学家通常把相关分成三种：正相关，两个变量之间的变化方向一致；负相关，两个变量之间的变化方向相反；零相关，两个变量之间没有系统的关联，互不影响。

3.信度：指研究中所使用的工具的可靠性，即它是否可以稳定地反映某种心理特征的能力。心理学研究中常用的度有三种：重测信度、复本信度、分半信度。

4.效度：指测验或研究的有效性和准确性，也就是测量或研究达到目的的程度。效度有三种：内容效度、预测效度、构想效度。

5.观察：指通过感官或借助仪器感知客观对象的过程，通过观察获得感性材料是心理学研究最基本的方法之一。观察有两种：直接观察和间接观察。直接观察：以人的感官对客观对象的直接感知为基础。间接观察：人们借助仪器或其他手段的观察叫做间接观察。

6.实验法：是在控制条件下观察事物变化，获取事实材料的方法。实验法与观察法的最主要区别：就在于对实验条件的控制。

7.※◎准实验研究：也叫现场实验，它是在实际情境中研究自变量与因变量关系的方法。由于准实验是在实际工作环境中进行的，有许多条件无法控制，因此在实验设计方面与实验室研究不同。

工程心理学的准实验设计有以下三种：①不相等实验组控制组设计：要求在实验现场中选取两个条件尽可能相同的作业组，然后随机把它们命名为实验组和控制组。②等时间取样设计：要求在同一组被试作业过程中取两个时间相等的时间段，在一个时间段内让被试接受实验处理，而在另外的时间段内则不接受实验处理。③时间系列设计：是在作业过程中按一定的时间间隔进行一系列的测定，在时间系列的中间对被试组进行某种实验处理。

8.※◎模拟研究：是实验研究的一种特殊形式，它是以物质形式或观念形式对实际物体、过程和情境的仿真。

使用物理模型来研究人-机关系，模拟装置的逼真度对研究结果有很大的影响。模拟的逼真度越高，得到的结果越接近实际情境 .为了提高模拟的逼真度，模拟研究常常采用多因素的动态模拟，而不用单因素的定态模拟。一般来说，模拟的逼真度包括三个方面：设备逼真度、环境逼真度、心理逼真度。

9.与工程心理学研究有关的心理测量有四类：①类别测量就是要求被试将事物按一定的规则或标准进行归类。②顺序测量是指使用顺序量表或等级量表进行的测量。③等距测量常常被用来研究物理刺激与心理感受之间的关系。④比例测量是指既有相等单位，又有绝对零点的测量量表。

10.工程心理学中的测验法：智力测验、能力测验、人格测验。

人格测验也叫个性测验，它是全面了解一个人的整体征的主要方法。人格测量通常采用三种方式：量表法、投射法、情境测验。

第三章 人的感觉和知觉系统

1.信息来自显示装置时，负载信息的刺激物有两类情形：一类是经过编码的刺激物，另一类是复制的刺激物。

2.感觉：是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的反映。

3.人的各种感觉都有两种类型的感受性和感觉阈限：

⑴绝对感受性和绝对感觉阈限：刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉阈限的下限，感觉出最小刺激量的能力为绝对感受性。

⑵差别感受性和差别感觉阈限：当两个不同强度的同类型刺激同时或先后作用于某一感觉器官时，它们在强度上的差别必须达到一定程度才能引起个人的差别感觉。差别感觉阈限即为刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别量。

4.知觉是指在人的大脑中对客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的的综合的整体的映像。知觉的特性：知觉的整体性、知觉的理解性、知觉的恒常性、知觉的选择性。

5.视角是被看目标物的两点光线投入眼球时的交角。视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示。

6.视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能察觉到的空间范围，通常用角度表示。在垂直面内，最大固定视野为115度，扩大的视野为150度；在水平面内，最大固定视野为180度，扩大的视野为190度。

7.视距是人在操作系统中正常的观察距离。观察目标在560mm处最为适宜，小于380mm时会引起目眩，超过760mm时细节看不清。

8.视觉适应是人眼随视觉环境中光量的变化感受性发生变化的过程。视觉适应有暗适应和明适应两种。

9.听觉是仅次于视觉的重要感知途径。

10.◎掩蔽效应是指由于干扰声的存在，致使声信号的听觉清晰度阈限升高的现象。

11.人体皮肤上分布着三种感受器：触觉感受器、温度感受器和痛觉感受器。

12.触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受器而引起的，而压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉，由于两者性质上类似，通常称为触压觉。

13.温度觉分为冷觉和热觉两种。

第四章 人的信息加工

1.信息加工系统的一般结构包括感受器、效应器、记忆和加工器。感受器接受外界信息，效应器作出反应。记忆可以储存和提取符号结构，加工器则包括基本信息过程、短时记忆和解说器。信息加工系统的功能是输入、输出、储存和复制。

2.※☆人的信息加工模型有哪几个阶段？①感觉储存。又叫感觉登记或感觉记忆。感觉记忆的内容人是意识不到的。视觉记忆保持的时间不足一秒，听觉记忆约能保持2秒。②知觉译码。在知觉时，人把当前感觉登记中的信息与以前储存在长时记忆中的有关信息进行匹配，从而赋予刺激一定的意义。③记忆与决策。一旦某个知觉的对象被归入一定范畴后，个体需要决定对它作出什么行动。决策以反应选择的形式表现出来。④执行。这种决策信息以指令形式传输到效应器官，支配效应器官作出相应的动作。⑤反馈。反馈回路，通过反馈，人能对自己的活动进行自我调节。⑥注意。

3.视觉和听觉是信息输入的主要感觉通道。

4.信息量的多少，取决于消息的不确定程度。消息的不确定程度大，包含的信息就多，反之，包含的信息就少。用数学语言来讲，不确定性就是随机性。因此，一个消息的不确定程度与消息集合中所包含的消息数和各消息发生的概率有关。

5.常用的信息测量单位叫比特。1比特就是两个互相独立的等概率事件之一发生时所提供的信息量。

6.※◎人在单位时间内所能传递的信息量，叫做人的信息传递率，也称人的通道容量。

7. ※◎希克-海曼定律：在做选择反应时，人传递信息所需要的时间（反应时）与刺激信号的平均信息量成线性关系，称为希克-海曼定律。公式：RT=a+bHs或者是RT=a+b log2N；式中RT为选择反应时，N为等概率出现的刺激信号数目，Hs为刺激信号的平均信息量，a，b为经验常数。

8.人的信息传递率是一个常数。在不同实验条件下，所得出的信息传递率并不完全一致。一般来说，人的信息传递率变化范围为每秒3——10比特。被试接收信息的最大速度均接近55比特/秒。

9.人接收的信息以一定的编码形式贮存在记忆中。对于语言材料的短时记忆是以听觉形式进行编码的，即使以视觉呈现的材料，也是按刺激的听觉特征编码的。

10.人机系统工作的效率和可靠性在很大程度上取决于人的效应器输出信息的速度和准确性。

11.从刺激呈现至反应动作完成的时间，称为反应时。它包括潜伏反应时和运动时间。潜伏反应时指刺激呈现至发动反应的时间；运动反应时指完成反应动作的时间。

反应时按反应的类型可分为简单反应时（A反应时间）、选择反应时（B反应时）和辨别反应时（C反应时）。简单反应指只有一种刺激并只触发一种反应；选择反应指有若干种刺激，不同的刺激触发不同的反应；辨别反应指有若干种刺激，但只需对其中一种刺激作出反应。

12.※◎心理不应期：当两个刺激在时间上十分接近时，即使接收刺激的感觉通道和作出反应的效应器官都不同，大脑信息加工机制也将暂时对第二个刺激不起反应，这段时间称为心理不应期。

13.※◎菲茨定律：菲茨研究了定位运动时间与目标距离及目标宽度的关系。通过实验发现，随着目标距离增加，定位运动时间加长；随着目标宽度增加，定位运动时间缩短。目标距离和宽度对定位运动时间的联合效应可用下式表示：MT=a+b log2 （2D/W），MT为定位运动时间，a和b为常数，D为目标距离，W为目标宽度。这个公式称为菲茨定律。式中的log2 （2D/W）称为运动难度指数（ID）。

14.效应器官运动的准确性：⑴速度/准确性互换特性。如果以反应时为横轴，以准确性为纵轴，所描绘的曲线称为速度/准确性操作特性曲线。在操作中过分强调速度，或过分强调准确性，都不会增加好处。曲线的拐点处称为最佳工作点，即在这一点，错误出现少，反应时较短。不过，在实际工作中，为了不冒犯大错误的风险，操作者一般愿将工作点选在最佳工作点右侧的某一位置上。⑵定位运动模式。是一个消除误差的过程。⑶手的灵活性与操作的准确性。有以下几种情况：①旋扭操作比指轮操作更准确，指轮操作又比滑块操作更准确。②水平安装的旋钮比垂直安装的旋钮操作更准确。③向下按的按钮比向前按的按钮操作更准确。④笔杆不的手柄比大手柄操作更准确。⑤L形的柄头比圆的柄头能更准确地进行定位。

15.※◎追踪指人在系统控制中为达到预定目的，不断调节自己的控制反应，使系统输出与输入相匹配，或将它们之间的误差减到最小的过程。追踪是一种连续的控制活动，它往往需要高度的心理运动能力。

16.※◎追踪环：追踪作业中的各个环节，即显示器、操作者、控制器和系统（或设备）四个部分。

17.※◎尾随显示：在尾随显示上，靶子和受控元素都能移动，它们表明了自己的位置和彼此的关系。操作者能直接看到指令输入与系统输出的实际状态，也可以看到它们的误差。操作者的作用就是操纵控制器使输出与输入一致。

18.※◎补偿显示：在补偿显示上，靶子与受控元素中有一个是固定的，另一个作相对移动，一般是固定靶子作为参照物，它们之间的差异代表误差。操作者只能看到系统输出与指令输入的差异，他的作用就是操纵控制器消除误差，或将误差减至最小。

19.※☆补偿显示的效果不如尾随显示有两个原因：①补偿显示信息的模糊性。②尾随显示的运动兼容性。

20.※◎补偿行为：在追踪操作中，如果操作者是根据输出与输入的差异作出矫正反应，这种操作活动便称为闭环操作行为或补偿行为。

21.※◎尾随行为：在追踪操作中，如果操作者只注意输入，而忽略了输出，即他只随着指令输入信号作出控制反应，这种操作活动便称为开环操作行为或尾随行为。

22.注意是人的心理活动对一定对象的指向。注意主要从三方面对信息加工过程发生影响，即选择性、集中性和注意分配。

23.※◎警戒下降：当要求对不常出现的不确定性目标保持注意时，保持注意的能力就会随时间的持续而下降，这个现象叫做警戒下降。  ◎警戒是一种持续保持注意的状态。信号出现时间的不确定性是警戒任务的一个重要特征。

24.有两类警戒模式：一类是自由反应模式。目标信号可以在任何时间出现。核电站中的监控就属于这类问题。第二类是检察模式。目标信号以比较规则的间距出现。警戒理论：感受性偏移和标准偏移。

第五章 人的自然倾向与可靠性

1.习惯是人长期养成而不易改变的语言、行动和生活方式。习惯分个人习惯和群体习惯。

2.※◎群体习惯是指在一个国家或一个民族内部，人们所形成的共同习惯。

3.符合群体习惯的机械工具，可使作业者提高工作效率，减少操作错误。群体习惯的研究，在人机工程学中占有重要的位置。

4.※紧张状态的发展可分为三个阶段：警戒反应期、抵抗期、衰竭期。

5.※◎人为差错：是指人未能实现规定的任务，从而可能导致中断计划运行或引起财产和设备的损坏的行为。

6.人为差错发生的方式有：①人没有实现某一必要的功能任务；②实现了某一不应该实现的任务；③对某一任务作出了不适当的决策；④对某一意外事故的反应迟钝和笨拙。⑤没有觉察到某一危险情况。

7.※☆按照系统开发的阶段，人为差错可分为以下六类：①设计差错。是指由于设计不当造成的差错。②制造差错。是指产品没有按照设计图样进行加工和装配造成的差错。③检验差错。是指检验手段不正确，没有完成检验项目。④安装差错。⑤维修差错。是指对设备未进行定期维修或设备出现异常时，没有及时维修和更换零部件造成的差错。⑥操作差错。是指操作人员错误操纵机器和设备造成的差错。

8.※☆人为差错产生的背景因素：通常把产生人为差错的外部因素称之为背景因素。背景因素的分类简称4M：①人（Man）。②机械（Machine）。③环境（Media）。④管理（Management）。

9.※◎日周节律：人体对昼与夜的反应很不相同，人们的日常生活节律基本上以24小时为周期，故称之为日周节律。

10.在工程心理学中，常用闪光融合阈限值表示大脑意识水平，来说明明人体的机能状况。频闪融合阈限值越高，大脑意识水平越高。

11.※◎PSI周期：体力（Physical）强弱周期为23天，情绪（Sensitive）好坏周期为28天，智力（Intellectual）高低周期为33天。这三种生理节律合称为PST周期。

处于临界日的时期，体力、情绪或者智力在频繁变化过渡之中，是最不稳定的时期。当体力、情绪或者智力的临界日重叠在一起时，则分别称为双临界日或三临界日，是差错和事故的多发期，需特别注意。

12.※◎人的可靠性：可定义为在规定的最小限度内，在系统运行的任一要求阶段，由人成功地完成工作或任务的概率。

13.压力是人在某种条件刺激（在机体内部的或外部的）的作用下，所产生的生理变化和情绪波动，使人在心理上所体验到的一种压迫感或威胁感。

14.※☆工作中对人造成压力的原因通常有四个方面：⑴工作的负荷。⑵工作的变动。⑶工作中的挫折。⑷不良的环境。

15.人的内在状态可以用意识水平或大脑觉醒水平来衡量。处于睡眠状态时，大脑的觉醒水平极低。处于第I层次状态时，大脑活动水平低下，反应迟钝，易于发生人为失误或差错。处于第II、III层次时，均属于正常状态，层次II是意识的松弛阶段。层次III是意识的清醒阶段，在此状态下，大脑处理信息的能力、准确决策能力、创造能力都很强。第IV层次为超常状态。

16.※☆影响人操作可靠性的因素：包括人的因素和环境的因素。①人的因素：心理因素、生理因素、个体因素、操作能力。②环境因素：机械因素、环境因素和管理因素。