工程心理学重点整理.docx
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工程心理学重点整理
1.工程心理学是什么
是心理学的分支学科，更具体地说，属于应用心理学，研究人的绩效模型以帮助人机系统的设计，把心理学原则应用到人机系统的设计上。
工程心理学的关注对象是在工作场所中人的作业。
研究内容是人的因素。
研究方法有实验室实验、模拟实验（任务模拟）、现场研究、实地观察、元分析技术、计算建模等。
2.人的信息加工模型
该模型描述了一连串的加工阶段，表达了人在完成任务时的信息流，使得人们可以分析人与系统发生交互作用时的不同心理过程，并进行任务分析。
过程如下：
首先是从感觉、知觉到反映选择、反应执行的四阶段，外界情况先由感觉进行加工，如声音、触觉等，然后可能短暂地储存于短期感觉存储，在众多的感觉信息中只有一小部分被知觉，知觉涉及到对信号的判断，此判断是基于以往经验的，这类经验存储于长期记忆中。
知觉之后，信息加工通常流经两个通道或其中之一：
一条通路是快速决定之后的反应选择，并执行反应。
另一条通路中，知觉并不伴随可见反应，而要经过有长时记忆、工作记忆参与的认知加工，再进行反应。
此外，在信息加工中，还有反馈的过程，即执行反应往往导致环境的变化，也就是产生了一个新的不一样的信息模式，并被感知。
注意在信息加工模型中起到两个性质不同的作用，一是对被感知和知觉到的信息的过滤器作用，注意选择具有某些特点的信息进行下一步加工，而挡住其他信息。
二是燃料控制器的作用，为信息加工的不同阶段提供心理资源，从注意资源出发，通达各个加工阶段。
有些加工阶段在某些状态下要求更多的注意资源。
信息加工模型不是严格地一个阶段接着另一个阶段，信息加工流没有一个固定的起始点和终点。
3.信号检测论
信号检测论只需区分两种状态：
有信号或没信号，两种情形与两种反应类型构成了2×2矩阵，其中包括击中、漏报、误报和正确拒绝四类事件，最好的操作就是没有漏报和误报，信号检测论中，可以用概率值表示这四类事件的值。
信号检测论模型假设，用X代表感觉迹象的值，而Xc代表临界阈限，如果神经活动性够强，即X＞Xc时，判断为“有信号”，这时会出现击中和漏报两种情况。
如果X＜Xc时，操作者判断为“无信号”，这时会出现误报和正确拒绝两种现象。
·反应偏向
指被试对呈现的刺激的判定标准的差别。
被试的判定标准往往会随着信号和噪音各自出现的先验概率不同而变化；随着对被试反应的不同奖惩办法而变化；随着被试的个性特点不同而变化等等。
正因为上述各种不同因素，影响着被试主观上的判定标准：
在不同被试之间，对呈现的同一强度的刺激，有的被试倾向于回答“有”信号：
有的被试倾向于回答“无”信号。
这种被试的主观判定标准的差别，即反应偏向。
β值与Xc两者决定了反应偏向。
·最优β值和β值
最优β值是由环境中信号与噪声的比率决定的，是一个理想值。
而β值是由操作者设定的，由信号与噪声引起的X的比率决定，其数值来自经验数据。
如在某个给定环境中，操作者完成的击中与虚报数。
·敏感性
敏感性是指信号与噪声两条曲线的离散程度，如果离散程度比较大。
则敏感性高。
如果离散程度比较小，则敏感性低。
规范的敏感性测量是以它们的标准差为单位，计算两条曲线的平均值之间的差异，称为d’
·roc曲线
接受者操作特征曲线，是在一个固定的敏感性下，用不同反应标准得到的P（H）减P（FA）的差值绘制而成。
Roc曲线上的每一点的敏感性相同，又叫等敏感性曲线。
4.警觉
在警觉范式中，操作员需要长时间对信号进行检测（或监视），信号间歇性出现，不可预期切非常少，通常还很不显著，这种对信号的长时间金策需要持续的注意和认知资源。
对警觉状态下的绩效分析，通常显示两种结果：
第一，警觉水平，即警觉绩效的稳态水平警觉，经常低于理想水平；第二，警觉水平在最初的半小时下降非常快，监视也是如此。
这种因时间过长而导致警觉下降的现象称为警觉衰退。
·造成警觉下降的因素
1.目标的信号强度下降，使得敏感性下降，或敏感性衰退增大。
2.目标信号的出现时间或位置的不确定性增大，敏感性下降。
如果信号出现的间隔时间太长，这种不确定性就会特别大。
3.非目标事件率的增大，使得敏感性下降或敏感性衰退增大，值得注意的是，这种情况下目标与非目标事件的比率保持不变。
4.同时性任务的敏感性水平高于继时性任务，执行继时性任务而不是同时性任务会让敏感性水平下降。
5.反应偏向的改变也会影响敏感性，包括目标概率和奖惩的影响。
目标概率越低，β值越高。
·阻止警觉衰退的技术（P19）
（1）.提高敏感性，包括减轻记忆负荷、提高目标的凸显性、降低事件率和培训检测员。
（2）.反应标准的改变，包括设置指导语、结果反馈、如引入虚假信号提高主观信号概率Ps（S）、以及让操作者在不同置信水平上报告信号。
（3）.其他技术，主要与唤醒水平和疲劳有关，抵消低唤醒，引入增强唤醒的事件如休息，冥想、和引入多水平反应等。
第三章注意
1.注意的类型
选择性注意：
几乎所有时间都会被用到，类似手电筒的光束，选择内外环境中的不同部分。
集中性注意和分配性注意：
都可描述为光束的宽度，但集中性注意指其狭窄程度，要足够窄以预防非预期元素造成的分心。
分配性注意的意思相反，是指要足够宽以容纳来自两个或更多通道的信息，即注意限制的问题。
持续性注意：
用手电筒电池表示，在长时期内要维持照明。
2.选择性注意的三个重要任务（本来有六个）
监控
察觉
搜索
3.监控：
SEEV模型
兴趣区（AOI）是一个物理位置，在该位置我们可以发现具体的与任务相关的信息，视觉显著性、努力、期望和价值这四种因素决定了视觉工作空间中任何特定时间上眼睛往哪儿看（即哪个AOI被注意）
salience
显著性：
刺激的凸显程度
effort努力：
指注意从一个AOI转移到另一个AOI所付出的代价
expectancy期望：
指我们倾向于关注有许多“行动”的AOI
value价值：
信息的有用性或重要性，即一个AOI对任务相对重要程度。
SEEV模型中，显著性（如亮度）和努力（如AOIs之间的视角）是自下而上的加工，可以用物理量度量。
期望和价值是自上而下的加工，反映加工优先级，即主观意愿。
4．视觉搜索
定义：
视觉搜索即用眼睛来搜索物体（目标物），发生于我们在搜索区域内移动选择性注意的情形。
·序列搜索vs平行搜索
序列搜索：
对刺激进行顺序扫描以探测目标（注意加工），搜索时间随着显示元素的数目增加而增加。
平行搜索：
目标从其他信息中凸显出来,无需扫视（前注意加工），搜索时间与显示元素的数目无关
·SSTS的限定性条件
自上而下：
（1）搜索并非都是自行终止，有时会有多个目标并要求都被找到。
（2）搜索并非总是序列性的，当根据单个维度上单一突显的水平对目标进行定义时，通常会发生平行搜索。
（3）当目标是以属性联合被定义时，搜索每个项目所需时间会增加，称为联合搜索。
（4）干扰物同质情况下的搜索比干扰物异质时的搜索更容易。
（5）与无特定属性的目标物相比，目标物具有特定属性时的搜索更为容易。
（6）搜索元素的空间特征：
挨的是否紧密等。
（7）同时搜索几个不同种类的目标与只搜索一种目标相比，其搜索速度一般会相对慢些。
（8）在目标搜索方面进行广泛的训练，可以使搜索绩效提高到自动化水平。
（一致性映射和变化映射）
自下而上：
导向搜索
（1）期望，首先扫视目标可能发生的位置（如专家和新手的差异）
（2）结构化搜索，显示中存在导向搜索的信息，如计算机菜单的设计。
搜索绩效的评定：
时间和正确率
·影响搜索绩效的因素
（1）期望效应：
优先搜索目标可能出现的位置，对目标出现概率的期望使得搜索过早停止。
（2）可得性效应：
优先搜索更容易/明显的位置，目标凸显性更大的搜索目标更能捕获注意。
多元素视觉加工存在两个阶段
1.前注意阶段：
▪把视觉世界组织成一个物体或是一类物体
▪确定图形-背景关系
▪全局/整体加工:
结构化所有项目
▪自动化的:
无需注意参与
2.选择性注意阶段：
▪对前注意范围内的某一个对象进行进一步的精细加工
▪局部加工:
对细节的精细加工
▪需要注意参与
前注意阶段对项目进行组织的基本原则:
接近、相似、共同意义、连续、封闭
第四章空间显示器
1.图示：
用多个数据点对数值模拟数据在纸上或以电子形式的表达。
·图示准则：
什么决定了图示的有效性
（1）考虑任务因素。
图示设计者应根据任务要求选择相应的图示形式。
（2）尽量减少心理操作的数量。
（3）使用无判断偏向的物理维度。
知觉错觉、深度误判等都会造成错误的判断。
（4）保持高的数据-笔墨比率，将不能描述实际数据的笔墨数量保持在低水平。
（5）多种图示的编码保持一致。
按照一致的方式设计同一组图示。
2.多重图示
除了优化每种图示本身之外，图示设计者应考虑连续呈现的各种图示之间的关系。
考虑以下四个方面。
（1）变量编码
考虑任务依赖性和心理表征。
我们对被编码的变量的心理表征是定性的或名义上的，而对图示中位于x轴上变量的心理表征则是定量的。
因此作图时可以将定量变量放在x轴上，若所有变量都是定性变量，作图时应该将最重要的差异编码为以沿x轴的直线上的点表征的量。
（2）一致性
不同图示之间保持一致，在可能的情况下，所有图示应该用相同的物理特征进行编码，以减少认知努力。
（3）突出差异
当呈现相同材料时，应突出不同图示之间的显著变化，这使得视觉搜索需要耗费的时间和努力都减至最少，降低了信息获取的代价。
（4）简短独特的图例
相似图示的图例应该突出其特征，凸显图例。
4.显示设计
·动态：
显示相容性
可以通过显示表征的组织结构与使用者的心理模型彼此相容来实现。
在设计界面时必须考虑三个层次的表征：
物理系统本身、使用者的心理模型、两者间的界面。
在这三个层次的表征之间需要保持高度的相容性。
·静态：
现实性原则
（1）如果一个变量的物理表征是模拟形式,那么其显示表征也应该采用模拟形式
（2）显示表征的方向和形状应该与心理（以及物理）表征相容
·颜色编码
适用于编码分类或定性信息
·显示运动相容性
5.显示装置设计的原则
6.深度知觉
对于三维空间的感知存在两种知觉系统（P74）
（1）直接知觉的功能一定程度上是自动化的，而间接知觉系统更依赖于推理和高水平的认知。
间接知觉比直接知觉对注意资源有更大的需求。
（2）直接知觉在自我运动中知觉附近的物体和表面，即靠近观察者。
而间接知觉对物体知觉是所有距离范围内的。
（3）直接知觉使用边缘视觉，间接知觉使用中央视觉。
（4）直接知觉的信号通过背侧视通路传导，间接知觉的信号通过腹侧视通路传导。
（5）直接知觉与生态心理学有紧密的联系，间接知觉则是信息加工的观点。
7.深度知觉的线索
（1）基于间接知觉—基于物体为中心的线索和以观察者为中心的线索
基于物体为中心的线索，又叫图像线索如纹理梯度、遮挡、光影、空气透视等，和运动视差。
基于观察者为中心的线索，包括双眼视差、聚合、眼睛的适应性调节。
（2）基于直接知觉—光学常量
包括纹理梯度（密集度）、八字形张开、光线流、接触（碰撞）时间、整体光线流和边缘变化率
思考：
第六感技术带来的问题
1.第六感科技是借助云端来实现其强大的、无处不在的信息交互。
随时随地的上网方式从来只有３Ｇ，而不是免费的局域WiFi网络。
在任何国家，包括发达国家和发展中国家，3G网络的资费都不算便宜。
所以，第六感的前途将受制于网络的服务和品质
2.无线系统的信号环境差，受到周围电磁波的干扰大
3.第六感技术“世界的统一性”带来的个人隐私问题，比如面前陌生人不希望自己的信息随便被人了解。
4.电脑上网是下载信息后一个人看，而第六感技术则传播很容易，者存在不良信息快速传递的隐患。
5.对虚拟世界的依赖。
在虚拟世界中，人们可以依照自己的意志自由行事，遇到不合心意的时候，可以通过中止活动或修改程序来使自己的意志得以完整的体现。
因此，这种行为方式很容易折射到现实世界造成对现实交往的危害。
第五章空间认知、导航和手动控制
1.参照系盈亏与空间任务
（P93）
对于导航移动任务来说，二维地图由于图标和标示符号与现实不符，而使得对任务的理解性降低，产生损耗，对于三维显示来说，这种损耗则会降低，因为三维显示与现实具有一致性。
语音导航不利于地标对比。
对于理解任务来说，受到的影响来自两方面：
地标相似性和更大范围的可见性，沉浸视角三维地图受到锁眼现象的不利影响。
对于精确判断任务来说，关键特征是线性距离知觉的容易度，平面视图地图具有一致的标尺，该标尺可用于地图/显示的所有区域。
在三维显示中，缺少这种一致的标尺，模糊性就出现了。
以外界环境为中心的三维显示，因为在估计自身位置和其他要素位置中的模糊性而受到双重不利影响。
2.信息可视化
与一般图表相比，可视化的典型特征是涉及的数据量巨大。
·可视化中的任务：
（P98）
（1）搜索:
在数据库中搜索特定条目
（2）比较:
整合或比较一个小的条目集
（3）理解:
发现原来不知道的关系
·可视化原则
（1）维度的相容映射，不同类型的数据最好由不同的视觉变量来呈现。
（2）数据结构的相容映射（DTC），特定的图形呈现结构能够更恰当地映射相应类别的数据。
（3）多视角视图，多视角视图一般同时包括一个带有稳定世界参照系的全局（缩小）视图以及一个或多个局部（放大）视图。
（4）交互方法。
用户经常“访问”或“移行”到数据库的不同部分，“梳理”是一种有效的简易式交互方法。
第三中形式的交互方法涉及重新调整不同视图或重新分配坐标轴。
（5）接近兼容性，用户常常需要整合不同视角中空间分离元素的表征，物理特征可以促进这种整合。
（6）动画，动画能够帮助视角转换，互动式动画也具有非常重要的价值。
3.虚拟环境和增强现实
虚拟环境（虚拟现实）：
它是一种能够给用户提供处于某一特定位置（不同于用户真实所在的位置）体验的计算机模拟环境，一般通过多感觉通道（视、听、触等）方式，使操作者沉浸于计算机模拟环境，常伴随着具有立体感的视觉信息。
虚拟环境的七个典型特征（P106）
三维视景、动态、闭环交互、自我中心参照系、头部或眼睛的运动追踪、多通道交互、对象和智能体
·应用：
（1）训练与教育：
降低危险、节约成本
（2）3D空间的在线理解：
提高可视性
（3）医疗：
暴露疗法。
（4）社会应用：
游戏、多智能体环境以及合作网络
（5）普适计算：
对日常环境和活动应如何计算的审查。
·虚拟和增强现实环境的问题
（1）成本
（2）滞后：
系统滞延迟或滞后。
（3）偏差和失真：
视野狭窄造成。
（4）迷路和迷失方向：
如果虚拟环境很大，用户容易迷路或迷失方向。
（5）电脑病：
晕动症是虚拟环境的一个问题。
第六章语言与通信
1.书面语言的自上而下加工
上下文背景和信息冗余。
冗余信息可以引导对模糊特征的解释。
上下文限定了选择范围。
·字词优势效应：
当所呈现的字母串能够形成一个单词时，其辨认成绩要比不能形成单词的字母串成绩更好。
词中的字母有时会比单独出现该字母时得到更快的加工。
2.整合与自上而下的加工
单元化整合：
（1）自动加工快速且并行，需要很少的认知努力，发展自动化加工比单纯提高物理刺激强度更有利于注意击中到关键信号上。
（2）刺激凸显性，在知觉加工的各个水平上，当刺激呈现的物理形式与记忆中单元的视觉表征相容时，识别的准确性和速度是最好的。
（3）上下文：
数据的相互转换，自下而上和自上而下加工的权衡，自上而下的加工可以通过限制信息中词汇数的方法得到很大提高。
3.编码设计：
经济性和安全性
经济性
·香农-范诺编码
设计各种使用短的字母数字或者符号串来传递较长的信息编码和信息系统时,当编码产生的物理信息长度与所传信息的内容多少相称时是最经济有效的。
因此高概率低信息量的信息应该用短字符，低概率的应该用长字符。
·齐普夫定律
经常出现的词汇比较短，而不太常见的词汇比较长。
遵守这种编码原则可以强化对高频信号的期望,减少识别所需的感知觉输入。
安全性
使用冗余信息以增强安全性。
4.图标的特点对图标识别的影响
具体性：
描绘现实生活中物体或人的具体程度，尽管具体性可能有助于陌生图标的识别，但具体化的效果会因用户获得更多经验而逐渐衰退。
复杂性：
图标设计的细节度或复杂度，复杂性的增加会减慢视觉搜索，此外，高复杂度的图标的特征很难在小型手持设备上辨别清楚。
语义距离：
图标本身和它意义之间的关系远近，语义距离对新图标的可用性有重要的决定作用，尤其是当建立起图标和意义对应关系时。
熟悉度：
用户对图标本身或对由图标描绘物体的经验，熟悉度利于图标进入长时记忆表征，对图标可用性有决定作用。
美观，美观能促进搜索速度。
5.影响理解的因素
（1）说明书，好的说明书不仅让人可以照着操作，还应该容易被记住，各种说明书的理解性差别很大。
（2）上下文，上下文对理解的重要作用是通过影响接收者对材料的编码方式体现的。
恰当的上下文线索有助于理解和回忆。
（3）指令与状态。
在高度应激和高时间压力情况下，指令显示要优于状态显示；时间压力较低、状态和指令信息来源不完全可信时，直接呈现状态信息,让操作员进行判断可能更好；冗余形式是同时呈现状态和指令信息，这种冗余呈现必须在状态和指令的信息源有所区别、不易混淆的情况下才可使用。
（4）语言学因素，否定词、线索缺失、顺序反转都影响了对图标的理解。
（5）工作记忆负荷，用于文本理解的工作记忆容量大概是4个命题，因此对于任何命题，应减少不必要的记忆负担。
6.产品警告
警告应包含四部分：
信号词，如注意,警告,危险
危险源性质的陈述，如有毒,易燃
指导性陈述，如使用该产品时需戴防毒面具
结果陈述，如吸入会导致死亡
7.警告的四个认知加工阶段
觉察：
注意捕获
可读性
可理解
▪提高依从率:
明确告知
▪精确传达严重程度
行为决策
▪风险与合规成本的权衡
7.警报的标准
能够在周围噪音背景下被听到
不应高于听觉的危险水平：
通常,85-90dB
理想状态下,警报不应过度刺耳
不应破坏对其他信号的知觉理解或紧急情况处理有关的言语交流
警报必须包含一定信息：
紧急情况的性质,应采取什么行动
8．听觉显示装置适用于哪些场合
信号源是声音
信息简短
信息以后不会再被提及
信息所涉及的是时间形式的事件
发出警报/信息要求立刻被执行
显示某些形式的连续变化信息.雷达范围视觉系统负担过重
语言通道已被完全占用
照明限制了视觉应用
接收者从一个地方移动到另一个地方
需要口头回应
第七章记忆与训练
1.情境意识（Endsley,1988）
用户对环境中所发生变化的含义的意识,是对特定时间和空间内环境中各种要素的知觉,对其意义的理解,及预测它们随后的状态。
·情景意识的三个水平以及与之对应的三种SA错误
（1）知觉环境中的因素—不能正确地知觉错误
（2）理解当前的情境—不能正确地理解情境
（3）预测未来的状态—不能正确地预测情境变化
第八章决策中的情境意识
以下四个加工成分影响决策过程。
1）知觉：
对线索的估计。
观测和评估环境的以下三个特性：
比例、预测和随机性。
2）注意：
选择和整合线索提供的信息。
线索具有的三个重要特性：
诊断性、可靠性（可信性）、自身的物理特征会使之更加凸显。
3）长时记忆：
建立可能的假设/提供背景知识，线索的整合受长时记忆影响，表现在两个方面：
线索相关性和期望影响线索的整合，它们各自有其独特的启发式。
有代表性启发式和可利用性启发式
4）长时记忆中还存在观念随时间变化的影响，包括了锚定启发式、确认偏误和决策疲乏的影响。
5）工作记忆：
根据新的信息更新和修正假设
第九章行动的选择
影响简单和选择反应时的变量
1）刺激模态（刺激通道），不同的通道有不同的加工速度，因此在选择刺激模态时也要考虑到环境和并行任务的性质。
2）标准模型，包括自上而下的标准设置、自下而上的刺激聚合，和刺激强度，简单反应时会随着刺激强度的增加而减少至渐进值。
3）时间不确定性，时间不确定性是指对刺激出现时间的可预测程度。
这个因素可以通过改变警告时距来操纵。
如果警告时距短且固定，反应时会被缩短，如果警告时距长且可变，反应时则会被延长。
4）期望。
即使间隔时间无法被预测，反应时也是在个体抱有对命令刺激确实能够出现的期望情况下测量的。
2.仅影响选择反应时的变量
1）.根据希克-海曼定律，可能的刺激数、刺激的概率和它的前后关系或顺序限制会以可预测的方式影响选择反应时。
2）.刺激可辨性，当一组刺激彼此之间较难辨认时，反应时会延长。
3）.反应因素，反应的可混淆性和反应的复杂性也会延长选择反应时
4）.刺激-反应相容性，包括位置相容性和运动相容性，映射越相容，从显示到反应需要的心理转换就越少，反应时就会越短。
5）.速度-准确率权衡，当人们视图以更快的速度作出反应的时候，就会倾向犯更多的错误。
6）.执行控制，任何快速反应任务都必须以规则为特征，当这些规则第一次使用时，反应时要长于后面的反应时，反映了执行控制的转换成本。
7）.重复效应，在一个随机的刺激系列中，刺激-反应（S-R）对子的重复会使第二个刺激的反应时快于更替条件下第二个刺激的反应时。
8）.练习，练习会使表示反应时与信息量关系的希克-海曼定律函数的斜率减小。
3.失误
人为失误的类别：
信息加工的路径（P219）
（1）错误，指没有形成正确的意图，是由知觉、记忆和认知方面的缺陷造成的，包括基于知识的错误和基于规则的错误。
（2）过失，与错误不同，过失是正确的意图被错误地执行了。
（3）遗漏，过失是采取了错误的行动，而遗漏是根本没有采取任何行动，典型的遗漏也被称为完成后失误，通常在顺序上是最后一个行动。
（4）模式失误，既与过失有关，也显示出遗漏的记忆失败特征。
5.失误的补救方法
（1）任务设计，应避免高认知负荷、减少错误
（2）设备设计，减少知觉混淆、使行为执行和系统反应可见、通过使用限制避免失误、提示、避免多模式系统。
（3）训练，增加训练可减少发生错误的频率。
（4）辅助和规则，如果规则能够被正确理解，合乎逻辑并且强制执行，那么它们就能降低违反安全程序的频率。
（5）容错系统，允许犯错和纠正，取消的设定有着很大的意义。
第十章多任务调控
1.双任务减退
可能由什么导致
（1）信息通道间的分散注意，主要是感觉和知觉的分散。
（2）任务之间的分散注意，所有加工阶段的任务相互干扰，各种不同认知和反应活动之间的任务相互干扰。
多任务中的资源如何分配
（1）单一资源理论
（2）多资源理论
2.单一资源理论
无差别的资源池
（1）无差，对任何任务或是心理活动而言,资源的可用性是相等的。
（2）容量并非固定，当任务需求增加时,生理唤醒水平的提高能够增加提高资源供应，特别是当资源的增加不足以补偿任务需求的增加时。
（3）唤醒度是资源需求的生理指示器（心理负荷）。
·单一资源理论解释了什么
（1）任务难度提高时对资源的需求更高。
（2）任务数量增加是对资源的需求更高。
·单一资源理论的局限性
（1）只有在注意资源的使用受
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