基本概念研究对象和目的人因工程学的形成和发展课件

1）人类信息处理模型及其相关知识2）信息编码：一般设计原则3）视觉和听觉信息的显示：特殊设计原则作业设计认知工作设计的重要性■随着职业和工作环境的不断变化，不仅需要对工作的操作部分进行研究，而且

对工作的认知方面的研究也变得日益重要；■越来越复杂的工作环境，要求作业人员必须能够认识和理解大量的信息，做出关键决策并且能够快速精确地控制相关机器或设备；■体力活动越来越减少，而代之更多的信息处理和决策。本节主要内容1）人类信息处理模型及其相关知识作业设计认知工作1作业设计作业设计2感知系统基本原理■感知系统：人通过各种感觉器官接受外界的信息，然后把这些信息传递给中枢

信息处理系统进行决策和反应选择。■通过对输入的刺激信息和存储的知识之间的比较，而对信息进行分类。-刺激信息的敏感度：可以通过更多的培训和警戒、工作站更好的照明等。-信息的加工方式：*自下而上的加工：由外部刺激开始的加工。指先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向加大的知觉单元，经过一系列连续的加工而达到对感觉刺激的解释；

*自上而下的加工：由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉

对象的假设。■非感觉信息越多，所需的感觉信息越少，因而自上而下的加工占优势；反之，相反。第五节认知工作的设计：感知系统第三章作业设计感知系统基本原理■感知系统：人通过各种感觉器3几种主要感觉器官的刺激阈限感觉刺激阈限下限触觉听觉视觉嗅觉味觉蜜蜂翅膀从1cm高处落到肩上的感觉；在寂静场所从60m远处能听到的钟摆走动声;在晴朗的夜晚距48m远能看到的烛光（约10个光量子）；在30m²的房间内开始嗅到的一滴香水散发的香味；一匙白糖溶于9L水中初次能尝到的甜味。第五节认知工作的设计：感知系统第三章作业设计几种主要感觉器官的刺激阈限感觉刺激阈限下限触觉蜜蜂4记忆系统■记忆系统的三大部分：-感觉存储的短期记忆：非常短暂；-工作记忆：也是一种暂时性的信息存储，或者当信息为了做

出反应而被处理的时候保持信息出于激活状态的

方法。工作记忆的容量限制在7±2项目之内

（Miller法则）。-长期记忆：如果以后还需要使用，工作记忆信息可以被传递到场期记忆。这种传递必须以规律的方式完成，

以便在以后能通过学习过程很容易找回。■长期记忆在最初的几天以最快的衰退速度呈指数状态衰减。正因为如此，培训过程的

有效性就不能在程序之后马上被评价。第五节认知工作的设计：记忆系统第三章作业设计记忆系统■记忆系统的三大部分：-感觉存储的短期记忆5决策和反应系统■决策是信息处理真正的核心，是人们评价选择一个最合适的过程。■遗憾的是人们并不是完美的决策者，经常不会基于客观的数字或者确实的信息做出合理

的决定。在经典的决策理论里的合理方法是基于概率期望值的决策。■另外，人们通常使用各种启发来做出决策，在这种情况下，各种偏差会影响到寻找信息、赋值输出和做出总体决策的方式。这样的偏差可能来自：-使用有限数量的提示或者少量条数的信息；-早期提示赋予不适当的权重；-晚期提示的疏忽；

-越突出的提示赋予的权重越大；-无视实际的权重而给每个信息都赋予相同的权重；

-生成少量的假设；

-一旦假设被选定，稍后的提示则被忽略；-只用以确认信息去检验选定的假设；-只有少量的反应被选中。第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计决策和反应系统■决策是信息处理真正的核心，是人6选择-反应时间试验*反应时间=a+bH;其中，H为信息量；a为截距；b为信息处理速率*反应时间随着对应的不同刺激的数目增加而增加，但不是线性关系，但是当决策复杂度量是通过bit传递的信息量来定量的话，反应时间会变为线性关系。*反应时间受很多因素的影响：-刺激类型；-重复次数；-精度要求；-冲突信息；第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统选择-反应时间试验*反应时间=a+bH;其中，H为7第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应8第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应9注意力资源■在信息经过感知、决策、反应的三个阶段时，几乎都离不开注意力。注意力的

重要功能是对外界的大量信息进行过滤、筛选，避开无关和干扰信息，使符合需要的信息在大脑中得到精细加工。■人的注意力资源量是有限的。只有具备较高的注意力分配能力，才能提高工作

效率，防止出现差错和发生事故。■时间工作量与精神工作量的衡量：-一个将苹果在传送带上分类的检查员，对感知资源却不做特别的要求；-空中交通控制，在高峰时刻可能会非常需要感知资源；-以上，对操作员身上的需求很难进行实际的量化。■目标：任务的数量和难度需要被最小化。第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源注意力资源■在信息经过感知、决策、反应的三个阶段时10第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源警惕性随时间推移而减弱第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源11认知工作评估检查表第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源认知工作评估检查表第三章作业设计第12认知工作评估检查表第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源认知工作评估检查表第三章作业设计第13第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编码信息编码：一般设计原则■需要表达的信息类型：-静态和动态；-定量的、定性的、状态的、警告的、字母数字混合编制的、表达性的、时间周期性的。■显示模式：与5种不同的感官相对应的是5种不同的被操作员感知的信息的显示形式。■选择合适的维度：信息可以通过多种维度来编码。■限制绝对判断：-相对判断：可比较-绝对判断：没有比较。一个人根据绝对判断能够识别最多7±2个项目。■增加编码的可分辨性：两种编码被区分为不同之前，两者之间有某种最小的区别。这个

区别称作刚刚能够看出来的差异，并且发现其随着刺激的等级而变化。■编码规范的兼容：兼容性是指和人的预期一致的刺激和响应之间的关系，从而使得错误

减少和反映时间更快。例如：口头任务最好通过听觉信号和言语信号。

空间任务最好使用视觉显示和手动响应。■应对紧急情况的冗余：当几个维度以冗余的方式组合，会更加可能被正确地解释并且发生错误的可能性越小。■一致性维护：当编码系统已经被不同的人在不同的状况下开发完成之后，维护其一致性就显得很重要。第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编14使用视觉模式使用听觉模式信息长且复杂信息与空间的索引有关信息在随后还会被引用不需立即处理不能使用听觉模式（噪声干扰）或超载操作员可以是固定的信息短且简单信息与随时间而发生的事件有关信息稍瞬即逝的需要立刻行动不能使用视觉模式或视觉超载操作者在移动中在什么情况下使用视觉或听觉显示模式■最常用的显示模式是视觉和听觉；■触觉主要在控制设计方面非常有用；■味觉在非常有限的环境范围内使用：比如，药物、天然气气味等。第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编码使用视觉模式使用听觉模式信息长且复杂信息短且简单在什么情况下15视觉信息的显示：特殊设计

原则■表示定量信息的显示类型的设计：-控制器和显示器之间的关系与人们的预期相一致；-从左到右增大的刻度读数；-对于圆形显示器，最好的兼容性由固定的标盘和运动的指针显示；

-对于垂直或水平的显示器，指针尖尽可能接近显示区且与控制器沿同一方向移动；■刻度盘设计的基本特征和刻度盘面版的模式■工人信息负载最小化：人在读取显示信息时发生的错误随着每单位面积信息量的增加而增多，因此一定要根据Miller法则来限制仪表提供的信息量。■使用指示灯以引起工人的注意：指示灯或者警报灯在吸引操作员对潜在危险的注意方面

尤其有效。■用大小合适的字母数字混编字符做仪表盘上的标识：比如，基于51cm的视觉距离，字母或者数字高度应该至少是0.325cm、笔画宽度至少是0.055cm，而笔画

的宽高比应该是1：6等。第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信息视觉信息的显示：特殊设计原则■表示定量信息的显示16第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信息第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信17第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信息第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信18第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信息第三章作业设计第五节认知工作的设计：视觉信19听觉信息的显示：特殊设计

原则■警告的听觉信号：-对听觉信号的简单反应时间比视觉信号来说要快得多。-听力是全方位的以及声波是能穿越障碍物，听觉信号在工人在未知位置工作并且走动的时候尤其有用。■两阶段听觉信号：-因为听觉系统被限制为短而简单的消息，所以当复杂信息需要被表示的时候应该考虑两阶段信号。-第一阶段应该是关注需求信号以吸引注意；第二阶段则是用于表示更精确的信息■人的能力和限制：因为人的听觉在大约1000Hz时最敏感，所以使用听觉信号的频率通常在500-3000Hz之间。■环境因素：-声波可以被工作环境分散或者削弱；-当需要长距离（超过1000ft)传输信号的时候使用信号频率在1000Hz以下，

因为更高的频率更容易被吸收或者分散；-当信号需要绕过障碍物或者穿过隔离物的时候使用频率低于500Hz。因为信号的频率越低，声波在固体物体中的振动就更相似，同时吸收的特征

就更低。■将信号从噪声中分离：应该在频率、强度上尽量和其他信号有所不同。第三章作业设计第五节认知工作的设计：听觉信息听觉信息的显示：特殊设计原则■警告的听觉信号：-20第三章作业设计第五节认知工作的设计：听觉信息第三章作业设计第五节认知工作的设计：听觉信21第三章作业设计第五节认知工作的设计：听觉信息第三章作业设计第五节认知工作的设计：听觉信221）人类信息处理模型及其相关知识2）信息编码：一般设计原则3）视觉和听觉信息的显示：特殊设计原则作业设计认知工作设计的重要性■随着职业和工作环境的不断变化，不仅需要对工作的操作部分进行研究，而且

对工作的认知方面的研究也变得日益重要；■越来越复杂的工作环境，要求作业人员必须能够认识和理解大量的信息，做出关键决策并且能够快速精确地控制相关机器或设备；■体力活动越来越减少，而代之更多的信息处理和决策。本节主要内容1）人类信息处理模型及其相关知识作业设计认知工作23作业设计作业设计24感知系统基本原理■感知系统：人通过各种感觉器官接受外界的信息，然后把这些信息传递给中枢

信息处理系统进行决策和反应选择。■通过对输入的刺激信息和存储的知识之间的比较，而对信息进行分类。-刺激信息的敏感度：可以通过更多的培训和警戒、工作站更好的照明等。-信息的加工方式：*自下而上的加工：由外部刺激开始的加工。指先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向加大的知觉单元，经过一系列连续的加工而达到对感觉刺激的解释；

*自上而下的加工：由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉

对象的假设。■非感觉信息越多，所需的感觉信息越少，因而自上而下的加工占优势；反之，相反。第五节认知工作的设计：感知系统第三章作业设计感知系统基本原理■感知系统：人通过各种感觉器25几种主要感觉器官的刺激阈限感觉刺激阈限下限触觉听觉视觉嗅觉味觉蜜蜂翅膀从1cm高处落到肩上的感觉；在寂静场所从60m远处能听到的钟摆走动声;在晴朗的夜晚距48m远能看到的烛光（约10个光量子）；在30m²的房间内开始嗅到的一滴香水散发的香味；一匙白糖溶于9L水中初次能尝到的甜味。第五节认知工作的设计：感知系统第三章作业设计几种主要感觉器官的刺激阈限感觉刺激阈限下限触觉蜜蜂26记忆系统■记忆系统的三大部分：-感觉存储的短期记忆：非常短暂；-工作记忆：也是一种暂时性的信息存储，或者当信息为了做

出反应而被处理的时候保持信息出于激活状态的

方法。工作记忆的容量限制在7±2项目之内

（Miller法则）。-长期记忆：如果以后还需要使用，工作记忆信息可以被传递到场期记忆。这种传递必须以规律的方式完成，

以便在以后能通过学习过程很容易找回。■长期记忆在最初的几天以最快的衰退速度呈指数状态衰减。正因为如此，培训过程的

有效性就不能在程序之后马上被评价。第五节认知工作的设计：记忆系统第三章作业设计记忆系统■记忆系统的三大部分：-感觉存储的短期记忆27决策和反应系统■决策是信息处理真正的核心，是人们评价选择一个最合适的过程。■遗憾的是人们并不是完美的决策者，经常不会基于客观的数字或者确实的信息做出合理

的决定。在经典的决策理论里的合理方法是基于概率期望值的决策。■另外，人们通常使用各种启发来做出决策，在这种情况下，各种偏差会影响到寻找信息、赋值输出和做出总体决策的方式。这样的偏差可能来自：-使用有限数量的提示或者少量条数的信息；-早期提示赋予不适当的权重；-晚期提示的疏忽；

-越突出的提示赋予的权重越大；-无视实际的权重而给每个信息都赋予相同的权重；

-生成少量的假设；

-一旦假设被选定，稍后的提示则被忽略；-只用以确认信息去检验选定的假设；-只有少量的反应被选中。第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计决策和反应系统■决策是信息处理真正的核心，是人28选择-反应时间试验*反应时间=a+bH;其中，H为信息量；a为截距；b为信息处理速率*反应时间随着对应的不同刺激的数目增加而增加，但不是线性关系，但是当决策复杂度量是通过bit传递的信息量来定量的话，反应时间会变为线性关系。*反应时间受很多因素的影响：-刺激类型；-重复次数；-精度要求；-冲突信息；第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统选择-反应时间试验*反应时间=a+bH;其中，H为29第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应30第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应系统第三章作业设计第五节认知工作的设计：决策和反应31注意力资源■在信息经过感知、决策、反应的三个阶段时，几乎都离不开注意力。注意力的

重要功能是对外界的大量信息进行过滤、筛选，避开无关和干扰信息，使符合需要的信息在大脑中得到精细加工。■人的注意力资源量是有限的。只有具备较高的注意力分配能力，才能提高工作

效率，防止出现差错和发生事故。■时间工作量与精神工作量的衡量：-一个将苹果在传送带上分类的检查员，对感知资源却不做特别的要求；-空中交通控制，在高峰时刻可能会非常需要感知资源；-以上，对操作员身上的需求很难进行实际的量化。■目标：任务的数量和难度需要被最小化。第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源注意力资源■在信息经过感知、决策、反应的三个阶段时32第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源警惕性随时间推移而减弱第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源33认知工作评估检查表第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源认知工作评估检查表第三章作业设计第34认知工作评估检查表第三章作业设计第五节认知工作的设计：注意力资源认知工作评估检查表第三章作业设计第35第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编码信息编码：一般设计原则■需要表达的信息类型：-静态和动态；-定量的、定性的、状态的、警告的、字母数字混合编制的、表达性的、时间周期性的。■显示模式：与5种不同的感官相对应的是5种不同的被操作员感知的信息的显示形式。■选择合适的维度：信息可以通过多种维度来编码。■限制绝对判断：-相对判断：可比较-绝对判断：没有比较。一个人根据绝对判断能够识别最多7±2个项目。■增加编码的可分辨性：两种编码被区分为不同之前，两者之间有某种最小的区别。这个

区别称作刚刚能够看出来的差异，并且发现其随着刺激的等级而变化。■编码规范的兼容：兼容性是指和人的预期一致的刺激和响应之间的关系，从而使得错误

减少和反映时间更快。例如：口头任务最好通过听觉信号和言语信号。

空间任务最好使用视觉显示和手动响应。■应对紧急情况的冗余：当几个维度以冗余的方式组合，会更加可能被正确地解释并且发生错误的可能性越小。■一致性维护：当编码系统已经被不同的人在不同的状况下开发完成之后，维护其一致性就显得很重要。第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编36使用视觉模式使用听觉模式信息长且复杂信息与空间的索引有关信息在随后还会被引用不需立即处理不能使用听觉模式（噪声干扰）或超载操作员可以是固定的信息短且简单信息与随时间而发生的事件有关信息稍瞬即逝的需要立刻行动不能使用视觉模式或视觉超载操作者在移动中在什么情况下使用视觉或听觉显示模式■最常用的显示模式是视觉和听觉；■触觉主要在控制设计方面非常有用；■味觉在非常有限的环境范围内使用：比如，药物、天然气气味等。第三章作业设计第五节认知工作的设计：信息编码使用视觉模式使用听觉模式信息长且复杂信息短且简单在什么情况下37视觉信息的显示：特殊设计

原则■表示定量信息的显示类型的设计：-控制器和显示器之间的关系与人们的预期相一致；-从左到右增大的刻度读数；-对于圆形显示器，最好的兼容性由固定的标盘和运动的指针显示；

-对于垂直或水平的显示器，指针尖尽可能接近显示区且与控制器沿同一方向移动；■刻度盘设计的基本特征和刻度盘面版的模式■工人信息负载最小化：人在读取显示信息时发生的错误随着每单位面积信息量的增加而增多，因此一定要根据Miller法则来限制仪表提供的信息量。■使用指示灯以引起工人的注意：指示灯或者警报灯在吸引操作员对潜在危险的注意方面

尤其有效。■用大小合适的字母数字混编字符做仪表盘上的标识：比如，基于51cm的视觉距离，字母或者数字高度应该至少是0.325cm、笔画宽度至少是0.055cm，而笔画