人機(jī)交互技術(shù)教學(xué)課件-第2章-人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科

1、人機(jī)交互技術(shù)（第2章 人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科）人機(jī)交互技術(shù)（第2章 人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科）2.1 與人機(jī)交互相關(guān)的領(lǐng)域2.2 認(rèn)知心理學(xué)2.3 人機(jī)工程學(xué)實驗：熟悉認(rèn)知心理學(xué)和人機(jī)工程學(xué)第2章 人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科2.1 與人機(jī)交互相關(guān)的領(lǐng)域第2章 人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科人機(jī)交互主要是兩大學(xué)科，即計算機(jī)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時還涉及人機(jī)工程學(xué)、哲學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、語言學(xué)、社會學(xué)、設(shè)計藝術(shù)學(xué)等，屬于跨學(xué)科、綜合性的科學(xué)。人機(jī)交互的研究覆蓋領(lǐng)域很廣，如硬件界面、界面所處的環(huán)境、界面對人（個人或群體）的影響、軟件界面，以及人機(jī)界面開發(fā)工具等。第2章 人機(jī)交互的相關(guān)學(xué)科人機(jī)交互主要是兩大學(xué)科，即計算機(jī)科

2、學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物人機(jī)交互最初是由很多領(lǐng)域的學(xué)者共同設(shè)立的，它是一個交叉性很強(qiáng)的學(xué)科。人機(jī)交互相關(guān)的學(xué)會或者團(tuán)體中的專家來自眾多領(lǐng)域，不僅包括心理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、設(shè)計等領(lǐng)域，還包括電氣電子、機(jī)械、管理、建筑、人文、信息管理、大眾傳媒、生命工程等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域大致可以分為人文社會、技術(shù)、設(shè)計，還有將這些帶入經(jīng)濟(jì)生活的商業(yè)領(lǐng)域（見圖2-1）。2.1 與人機(jī)交互相關(guān)的領(lǐng)域人機(jī)交互最初是由很多領(lǐng)域的學(xué)者共同設(shè)立的，它是一個交叉性很強(qiáng)圖2-1 與人機(jī)交互密切有關(guān)的領(lǐng)域圖2-1 與人機(jī)交互密切有關(guān)的領(lǐng)域人機(jī)交互的重要因素之一是人，因此，以研究人為目標(biāo)的心理學(xué)就成為人機(jī)交互的一個重要背景學(xué)科。心理學(xué)

3、，特別是認(rèn)知心理學(xué)是人機(jī)交互成立至今非常重要的作為背景的理論學(xué)科，認(rèn)知心理學(xué)中關(guān)于人類信息處理的理論是人機(jī)交互的一個重要部分。2.1.1 人文領(lǐng)域人機(jī)交互的重要因素之一是人，因此，以研究人為目標(biāo)的心理學(xué)就成認(rèn)知科學(xué)是對人的內(nèi)心和大腦，以及計算機(jī)系統(tǒng)完成的智能過程進(jìn)行研究的領(lǐng)域。該領(lǐng)域研究的是，人如何接收外部現(xiàn)象，如何在內(nèi)部處理，如何采取智能行動；通過該過程可以分析人的各種局制性和優(yōu)缺點(diǎn)。為了開發(fā)使用便捷的系統(tǒng)，需要了解人的優(yōu)點(diǎn)，然后充分利用這些優(yōu)點(diǎn)；同時，需要對人的弱點(diǎn)進(jìn)行有效補(bǔ)充。認(rèn)知科學(xué)可在這些方面提供理論性的、有充分證據(jù)的基礎(chǔ)。除此之外，隨著計算機(jī)使用環(huán)境的多元化，環(huán)境心理學(xué)和社會學(xué)也變

4、得日益重要。同時，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和普適計算的普及，用戶使用系統(tǒng)的環(huán)境變得更加重要。因此，分析這類環(huán)境的文化和民俗學(xué)方法也受到越來越多的關(guān)注。人機(jī)交互為了給用戶提供最佳體驗，不僅要知道人的認(rèn)知性特點(diǎn)，還要了解身體和精神方面的特征。所以，精神科學(xué)也成為其熱門學(xué)科。2.1.1 人文領(lǐng)域認(rèn)知科學(xué)是對人的內(nèi)心和大腦，以及計算機(jī)系統(tǒng)完成的智能過程進(jìn)行社會學(xué)主要涉及人機(jī)系統(tǒng)對社會結(jié)構(gòu)影響的研究，而人類學(xué)則涉及人機(jī)系統(tǒng)中群體交互活動的研究。人機(jī)交互技術(shù)要研究人類的文化特點(diǎn)、審美情趣以及個人、群體的愛好偏向等。如果從廣泛的意義來看，人類和計算機(jī)的交互是一種交流溝通，那么著重關(guān)注人之間的溝通以及人和媒體溝通的大眾

5、傳媒也和人機(jī)交互有密切關(guān)系。特別是，人機(jī)交互對交互的理論基礎(chǔ)，就來自于大眾傳媒的長期研究。另外，伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人與系統(tǒng)的相互作用過程，大部分指的是在海量信息中檢索信息的過程。文獻(xiàn)信息學(xué)恰恰在這一點(diǎn)和人機(jī)交互有著密切聯(lián)系，即構(gòu)造和設(shè)計人們?nèi)菀桌斫獾男畔⒔Y(jié)構(gòu)。2.1.1 人文領(lǐng)域社會學(xué)主要涉及人機(jī)系統(tǒng)對社會結(jié)構(gòu)影響的研究，而人類學(xué)則涉及人計算機(jī)科學(xué)是人機(jī)交互的重要背景領(lǐng)域之一，其結(jié)果最終要通過以計算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字系統(tǒng)來實現(xiàn)。計算機(jī)科學(xué)中，尤其是計算機(jī)的輸出輸入的相關(guān)領(lǐng)域涉及到和人進(jìn)行直接交互的部分，所以說和人機(jī)交互密切相關(guān)。而且，多媒體和人工智能領(lǐng)域也和人機(jī)交互有著緊密的聯(lián)系。在分析人的任務(wù)方

6、面，工業(yè)工程學(xué)是人機(jī)交互的重要背景領(lǐng)域。認(rèn)知工程學(xué)基于認(rèn)知科學(xué)，以對人類認(rèn)知活動的研究成果為基礎(chǔ)，設(shè)計系統(tǒng)以讓人能更簡單方便地進(jìn)行認(rèn)知。生命工程學(xué)是對和人類活動的環(huán)境、使用的工具以及方法步驟等相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的領(lǐng)域，尤其是在可用性這個方面，為人機(jī)交互提供了必要的、經(jīng)過實證的基礎(chǔ)。認(rèn)知工程學(xué)著重研究頭腦活動，而生命工程學(xué)著重研究身體活動。因此這兩個學(xué)科在提高用戶體驗方面有著密不可分的聯(lián)系。隨著計算機(jī)被越來越多地搭載在通信設(shè)備、顯示設(shè)備內(nèi)，電氣電子和機(jī)械工學(xué)領(lǐng)域也越來越受到重視，尤其是二者融合的機(jī)器人工程在人機(jī)交互中占的比重越來越大。2.1.2 技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域計算機(jī)科學(xué)是人機(jī)交互的重要背景領(lǐng)域之一

7、，其結(jié)果最終要通過以計人機(jī)交互的形式定義中使用了多種類型的語言，包括自然語言、命令語言、菜單語言、填表語言或圖形語言等。計算機(jī)語言學(xué)就是專門研究這些語言，以及涉及它們的計算機(jī)語言學(xué)和形式語言理論等各個方面的內(nèi)容。后者已成為整個計算機(jī)科學(xué)形式理論的重要組成部分。隨著人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)的成熟和介入，智能人機(jī)界面的研究非?；钴S，其中包括用戶模型、智能人機(jī)界面模型、智能用戶界面管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、智能對話、智能網(wǎng)絡(luò)界面、幫助和學(xué)習(xí)、智能前端系統(tǒng)、自適應(yīng)界面、自然語言、多媒體界面等。2.1.2 技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域人機(jī)交互的形式定義中使用了多種類型的語言，包括

8、自然語言、命令美學(xué)是和創(chuàng)造最佳用戶體驗的三個先決條件之一的感性密切相關(guān)的領(lǐng)域。美學(xué)不僅研究美，它還研究和藝術(shù)相關(guān)的各種形態(tài)的情感。因此，為了設(shè)計讓用戶在和數(shù)字系統(tǒng)交互過程中產(chǎn)生特定感受的系統(tǒng)，必須以美學(xué)理解為基礎(chǔ)。在和美學(xué)密切相關(guān)的眾多領(lǐng)域里，其中有一種是最近不斷取得發(fā)展的感性工學(xué)。感性工學(xué)的主要研究是，設(shè)計富有親切感的手機(jī)或者舒適感的汽車坐墊這類產(chǎn)品，從而給用戶帶來特定的感性。此外，視覺設(shè)計以及產(chǎn)品設(shè)計都是和人機(jī)交互有著密切關(guān)系的領(lǐng)域。因為人機(jī)交互最終要將概念形象化，從視覺上表現(xiàn)出來，給用戶提供實際的體驗；所以，視覺設(shè)計以及產(chǎn)品設(shè)計在人機(jī)交互中占據(jù)的比重也越來越大。特別是隨著很多新任務(wù)、新需

9、求的面世，人機(jī)交互設(shè)計師越來越重要，那些非傳統(tǒng)的和基于內(nèi)容的人機(jī)交互設(shè)計領(lǐng)域正在迅速發(fā)展。2.1.3 設(shè)計相關(guān)的領(lǐng)域美學(xué)是和創(chuàng)造最佳用戶體驗的三個先決條件之一的感性密切相關(guān)的領(lǐng)管理學(xué)和創(chuàng)造最佳用戶體驗的先決條件之一的有效性有著密切的關(guān)系。尤其是管理學(xué)中的創(chuàng)新管理、服務(wù)科學(xué)、市場營銷等領(lǐng)域和人機(jī)交互的聯(lián)系很密切。舉例來說，在認(rèn)識需求，并將需求轉(zhuǎn)化為具體方案的過程中，市場營銷提供了理論背景和原理。而人機(jī)交互提供具體使用數(shù)字技術(shù)的人機(jī)交互步驟信息結(jié)構(gòu)和界面表達(dá)方法，讓人感到有效、方便、舒適。因此，人機(jī)交互和市場營銷可以很好地互相補(bǔ)充。另外，在創(chuàng)新的重要性日益突顯的情況下，研究創(chuàng)意性新產(chǎn)品的生產(chǎn)和創(chuàng)意

10、性新服務(wù)的提供過程以及環(huán)境和人才的創(chuàng)意經(jīng)營，和以人為本進(jìn)行革新的HCI 2.0是一脈相承的。服務(wù)科學(xué)是一門新學(xué)科，它闡明日益重要的社會產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，為了提高生產(chǎn)力，試圖將技術(shù)、管理、社會科學(xué)等許多領(lǐng)域的知識融合在一起。尤其是隨著網(wǎng)路和無線通信技術(shù)的發(fā)展，許多服務(wù)正在數(shù)字化。2.1.4 商業(yè)領(lǐng)域管理學(xué)和創(chuàng)造最佳用戶體驗的先決條件之一的有效性有著密切的關(guān)系在這種情況下，涵蓋新的數(shù)字服務(wù)過程的服務(wù)科學(xué)可以為人機(jī)交互提供寶貴的基礎(chǔ)資料，該領(lǐng)域?qū)⒓夹g(shù)革新和人機(jī)交互結(jié)合在一起。技術(shù)管理研究如何才能更有策略性地把人機(jī)交互用在企業(yè)管理上，它對于人機(jī)交互產(chǎn)業(yè)的成功做出了很大的貢獻(xiàn)。不管是多么優(yōu)秀的數(shù)字

11、產(chǎn)品或服務(wù)，如果沒有合適的管理模式，就不能獲得成功。另外，如果沒有起支撐作用的用戶體驗，這些管理模式的壽命也不會長久。從這點(diǎn)來看，管理學(xué)在人機(jī)交互的發(fā)展中，能發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用。2.1.4 商業(yè)領(lǐng)域在這種情況下，涵蓋新的數(shù)字服務(wù)過程的服務(wù)科學(xué)可以為人機(jī)交互提認(rèn)知心理學(xué)（Cognitive Psychology）是20世紀(jì)50年代中期在西方興起的一種心理學(xué)思潮，在20世紀(jì)70年代成為西方心理學(xué)的一個主要研究方向。認(rèn)知心理學(xué)研究人的高級心理過程，主要是認(rèn)識過程，如注意、知覺、表象、記憶、思維和語言等，從心理學(xué)的觀點(diǎn)來研究人機(jī)交互的原理。該領(lǐng)域的研究包括如何通過視覺、聽覺等接受和理解來自周圍環(huán)境的信

12、息的感知過程，以及通過人腦進(jìn)行記憶、思維、推理、學(xué)習(xí)和解決問題等人的心理活動的認(rèn)識過程。其中人腦的認(rèn)知模型神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及其模擬，已經(jīng)成為新一代計算機(jī)、人工智能等領(lǐng)域中最熱門的研究課題之一。對人的認(rèn)知行為的研究、測量、分析和建模也稱為認(rèn)知人機(jī)工程學(xué)。2.2 認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)（Cognitive Psychology）是20了解并遵循認(rèn)知心理學(xué)的原理是進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計的基礎(chǔ)。人機(jī)交互設(shè)計，主要用理論來指導(dǎo)設(shè)計，一方面防止出錯，另一方面用以提高工作效率。為了提高人機(jī)交互設(shè)計的水平，增強(qiáng)用戶與計算機(jī)之間的友好程度，必須對用戶，即使用計算機(jī)的人，有一個較為清晰的認(rèn)識，也就是說對人的心理基礎(chǔ)要有所了解。

13、既要了解人的感覺器官（視覺、聽覺、觸覺）是如何接受信息的，也要了解人是怎樣理解、處理信息的，以及學(xué)習(xí)記憶有哪些過程，人又是如何進(jìn)行推理的等等。由此，盡量使自己的設(shè)計適應(yīng)于人的自然特性，以使設(shè)計的系統(tǒng)滿足用戶的要求。以信息加工觀點(diǎn)研究認(rèn)知過程是現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的主流，它將人看作是一個信息加工的系統(tǒng)，認(rèn)為認(rèn)知就是信息加工，包括感覺輸入的變換、簡約、加工、儲存和使用的全過程。按照這一觀點(diǎn)，認(rèn)知可以分解為一系列階段，每個階段是一個對輸入的信息進(jìn)行某些特定操作的單元，而反應(yīng)則是這一系列階段和操作的產(chǎn)物。信息加工系統(tǒng)的各個組成部分之間，都以某種方式相互聯(lián)系。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念了解并遵循認(rèn)知心理學(xué)的

14、原理是進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計的基礎(chǔ)。人機(jī)交互從邏輯能力角度看，計算機(jī)接受符號輸入，進(jìn)行編碼，對編碼輸入加以決策、儲存、并給予符號輸出，這與人加工信息的全過程相類似。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念從邏輯能力角度看，計算機(jī)接受符號輸入，進(jìn)行編碼，對編碼輸入加1. 感覺信號的檢測感覺信號的檢測是信息加工的第一步。人們對世界現(xiàn)象的視、聽、嗅、味、觸覺等，可被視為一串連鎖事件中的第一環(huán)節(jié)，包括信息的編碼、儲存、轉(zhuǎn)換和思維等，最后，對信息做出反應(yīng)；反過來，這種反應(yīng)又提供新的感覺線索，可引起新的循環(huán)。在人類所能檢測的有限范圍內(nèi)的物理能刺激著感覺系統(tǒng)，可被轉(zhuǎn)換成神經(jīng)能和短暫地留在感覺庫中，并可能被傳送到記憶系統(tǒng)進(jìn)行加

15、工，其結(jié)果引起反應(yīng)，此反應(yīng)又可以成為進(jìn)一步加工的刺激場的一部分，如圖2-2所示。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念1. 感覺信號的檢測2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念圖2-2 信息加工的階段圖2-2 信息加工的階段2. 視覺視覺是人與周圍世界發(fā)生聯(lián)系的最重要的感覺通道。外界80的信息都是通過視覺獲得的，因而視覺顯示器也是人機(jī)系統(tǒng)中用得最多的人機(jī)界面之一。（1）視敏度和色彩感知視敏度又稱視銳度或視力，是指眼睛能辨別物體很小間距的能力，通常用被辨別物體最小間距所對應(yīng)的視角的倒數(shù)表示。在一定視距條件下，能分辨物體細(xì)節(jié)的視角越小，視敏度就越大。視敏度是評價人的視覺功能的主要指標(biāo)，它受幾個因素的影響，即圖像本身的

16、復(fù)雜程度、光的強(qiáng)度、圖像的顏色和背景光等。光的強(qiáng)度過低會使圖像很難分辨，而增加照明則可以提高視敏度，因此，視屏顯示器應(yīng)配以良好的照明。但是，如果光太強(qiáng)，又會引起瞳孔收縮，從而降低視敏度。同時，亮度的增加使視屏顯示器的閃爍更加明顯，人們直視熒光屏?xí)懿皇娣?.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念2. 視覺2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念視敏度也可以用閃光融合頻率來測量。閃光融合頻率是由于眼睛要在一個短的時間內(nèi)分辨圖像的變化引起的。如果變化得足夠快，使眼睛看到連續(xù)的狀態(tài)，且不能區(qū)分每一幅圖像的差異，此時大約每秒32幅。在變化較慢時，眼睛開始感到差異，視屏顯示器的閃爍會令人煩惱，其閃爍取決于它的刷新速度，也即一秒

17、鐘內(nèi)熒光屏的掃描次數(shù)和圖像的重畫次數(shù)。人的視敏度是很高的，但不同個體間的差異也很大。多數(shù)人能在2m的距離分辨2mm的間距。在界面設(shè)計中，對較為復(fù)雜的圖像、圖形和文字的分辨更為重要。視力測試統(tǒng)計表明，最佳視力是在6m遠(yuǎn)處辨認(rèn)出最下一行20mm高的字母，平均視力能夠辨認(rèn)40mm高的字母。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念視敏度也可以用閃光融合頻率來測量。閃光融合頻率是由于眼睛要在另外，人們能感覺到不同的顏色，這是眼睛接受不同波長的結(jié)果。各種波長的光是從帶色的物體表面或有色光源反射出來的。正常的眼睛可感受到的光譜波長為400m700m。但視網(wǎng)膜對不同波長的光敏感程度不同。顏色不同而具有同樣強(qiáng)度的光，有的看

18、起來會亮一些，有的看起來會暗一些。當(dāng)眼睛已經(jīng)適應(yīng)光強(qiáng)時，最亮的光譜大約為550m，近于黃綠色。當(dāng)光波長接近于光譜的兩端，即400m（紅色）或700m（紫色）時，亮度會逐漸減弱。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念另外，人們能感覺到不同的顏色，這是眼睛接受不同波長的結(jié)果。各（2）視覺模式識別視覺模式識別涉及較高級的信息加工過程。在視覺模式識別中，既要有當(dāng)時進(jìn)入感官的信息，也要有記憶中存儲的信息，只有在所存儲的信息與當(dāng)前信息進(jìn)行比較的加工過程，才能夠?qū)崿F(xiàn)對視覺模式的識別。外界刺激作用于感覺器官，人們辨認(rèn)出對象的形狀或色彩時，就完成了對視覺模式的識別。目前，針對視覺模式識別過程的理論，主要有格式塔、模板匹配

19、、原型匹配、特征分析等。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念（2）視覺模式識別2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念1）格式塔（Gestalt）心理學(xué)，又稱完形心理學(xué)，其模式識別是基于對刺激的整個模式的知覺，其中主要有： 接近性原則：某些距離較短或互相接近的部分，容易組成整體。例如，圖2-3 a）中距離較近而毗鄰的兩條線段，自然而然地組合起來成為一個整體。圖2-3 b）也是如此，因為黑色小點(diǎn)的豎排距離比橫排更為接近，所以人們認(rèn)為它是六條豎線而不是看成五條橫線。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念1）格式塔（Gestalt）心理學(xué)，又稱完形心理學(xué)，其模式識圖2-3 格式塔接近性原則的圖示a） b）圖2-3 格式塔接近性原

20、則的圖示a） 相似性原則：人們?nèi)菀讓⒖雌饋硐嗨频奈矬w看成一個整體。如圖2-4所示，“”為白點(diǎn)，“”為黑點(diǎn)，觀察者傾向于將其看作縱向排列，而非橫向排列。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念圖2-4 格式塔相似性原則的圖示 相似性原則：人們?nèi)菀讓⒖雌饋硐嗨频奈矬w看成一個整體。如圖 連續(xù)性原則：是指對線條的一種知覺傾向。如圖2-5所示，我們多半把它看成兩條線，一條從a到b，另一條從c到d。由于從a到b的線條比從a到d的線條具有更好的連續(xù)性，因此不會產(chǎn)生線條從a到d或者c到b的知覺。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念圖2-5 格式塔連續(xù)性原則的圖示 連續(xù)性原則：是指對線條的一種知覺傾向。如圖2-5所示，我 完整和閉

21、合性原則：彼此相屬的部分，容易組合成整體；反之，彼此不相屬的部分，則容易被隔離開來。如圖2-6所示，12個圓圈排列成一個橢圓，旁邊還有一個圓圈，盡管按照接近性原則，它靠近12個圓圈中的其中一個，但我們還是把12個圓圈當(dāng)作一個完整的整體來知覺，而把單獨(dú)的一個圓圈作為另一個整體來知覺。這說明知覺者的一種推論傾向，即把一種不連貫的有缺口的圖形盡可能在心理上使之趨合，即閉合傾向。完整和閉合性原則在所有感覺通道中都起作用，它為知覺圖形提供完整的界定、對稱和形式。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念 完整和閉合性原則：彼此相屬的部分，容易組合成整體；反之，圖2-6 格式塔完整和閉合性原則的圖示圖2-6 格式塔完整

22、和閉合性原則的圖示 對稱性原則：比較一下圖2-7中所示的a）模式和b）模式，a）模式似乎是“好”得多的模式，因為它是對稱的。格式塔的對稱性原則能夠反映人們知覺物體時的方式。例如c）模式，我們多半將c）知覺為由菱形和垂直線組成的圖形，而不把它看成由許多字母“K”組成的圖形，盡管圖中有很多正向的“K”和反向的“K”。這是因為圖中菱形是對稱的，而“K”不是對稱的。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念 對稱性原則：比較一下圖2-7中所示的a）模式和b）模式，圖2-7 格式塔對稱性原則的圖示 a） b） c）圖2-7 格式塔對稱性原則的圖示 a） 2）模板匹配（Template Matching）理論。在模式識

23、別的知識中，模板指的是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)它與感覺刺激匹配時就能識別對象。這一概念認(rèn)為，在人們的生活經(jīng)驗中創(chuàng)造了大量的模板，每一個模板都與一定的意義相聯(lián)系。因此，對一個形狀（如幾何形狀）的視覺識別將會這樣產(chǎn)生：發(fā)源于形體的光能落在視網(wǎng)膜上，并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)能，然后傳送到大腦。大腦對現(xiàn)有的模板進(jìn)行搜索，如果發(fā)現(xiàn)了與神經(jīng)模式相匹配的模板，就識別了該物體。當(dāng)物體與模板相匹配后，就可能產(chǎn)生對物體的進(jìn)一步加工和解釋。按照這種理論，只有當(dāng)“外部”物體與其內(nèi)部表征之間具有1:1匹配時才可能識別，哪怕只有微小的不一致，物體也不會被識別。這樣就需要形成無數(shù)個模板，它們分別與我們所看到的各種對象及這些對象的變形相對應(yīng)。為

24、了儲存許多模板，我們的大腦會非常大，這種本領(lǐng)從神經(jīng)方面來說卻是不可能的。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念2）模板匹配（Template Matching）理論。在模3）原型匹配（Prototype Matching）理論。原型形成和匹配是取代模板匹配的另一種手段。它不是對要識別的干百萬種不同模式形成各種特定的模板，而是把模式的某種抽象物儲存在長時記憶中，并且起著原型的作用，這樣，模式對照原型進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)相似性，模式就被識別。這種理論認(rèn)為，眼前的一個字母A，不管它是什么形狀，也不管把它放在什么地方，它都和過去知覺過的A有相似之處。按照這種模型，我們可以形成一個理想化的字母“A”的原型，它概括了

25、與這個原型相類似的各種圖像的共同特征，這就使我們能夠識別與原型相似的所有其他的A了。因此，我們能識別不同大小、不同方位的“A”，并不是因為它們整齊地裝到了大腦的框框里，而是因為它們有共同的特點(diǎn)。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念3）原型匹配（Prototype Matching）理論。原4）特征分析。這是模板匹配理論和原型匹配理論的發(fā)展，它認(rèn)為刺激是一些基本特征的結(jié)合物。例如，對于英文字母，特征可能包括水平線、垂直線，大約45度角的線以及曲線。這樣，大寫的字母A便能被看成兩條45度角的線和一條水平線。字母A的模式由這些線條加上它們結(jié)合在一起的形式組成。在進(jìn)行模式識別時，個體把知覺對象的基本特征與存貯

26、于記憶中的特征相匹配，以做出肯定或者否定的決定。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念4）特征分析。這是模板匹配理論和原型匹配理論的發(fā)展，它認(rèn)為刺（4）視錯覺一般來講，形態(tài)要素并不是單一存在的，當(dāng)所處環(huán)境不同，受某些光、形、色等因素的干擾，自身部分之間的相互作用以及透視感等將引起某些圖形產(chǎn)生不同狀況的變化。再加上人的自身心理狀態(tài)的影響，人們對形態(tài)的視覺感往往發(fā)生“錯覺”（illusion）。這種錯覺具有普遍性，是人們所具有的共同生理特性。視錯覺產(chǎn)生的原因主要有兩個：一是人的生理特征所致，即它與眼睛的視覺通道的構(gòu)造有關(guān)，以及與觀察不同的物體而發(fā)生的變化因素有關(guān)；二是由心理的知覺所致，是知覺恒常性的顛倒，從

27、而形成“受騙”的現(xiàn)象。設(shè)計師必須全面理解和辯證處理各種視錯覺現(xiàn)象，根據(jù)不同的要求，在設(shè)計中加以靈活應(yīng)用。圖2-8是有名的萊亞錯覺。兩條線段本來是等長的，但由于其中一條在線的末端加上了向內(nèi)的箭頭，就比末端加上向外箭頭的線段顯得短些。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念（4）視錯覺2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念圖2-8 萊亞錯覺 圖2-8 萊亞錯覺 圖2-9所示為艾賓豪斯錯覺。兩個直徑相等的圓，被不同直徑的兩組圓所包圍，其結(jié)果是：被小圓包圍的圓比被大圓包圍的圓看起來顯得大一些。視錯覺的另一種現(xiàn)象是含糊圖像。含糊的圖像可以有多種解釋，不同的人根據(jù)自己的視角和理解，會看到不同的圖像。圖像被誤解是因為每個人都把他

28、自己的意思附加到他所看到的東西上去。對于這些容易造成視覺和語義上錯覺的圖形、圖標(biāo)，在設(shè)計時尤其要注意，以免造成界面隱喻上的錯誤。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念圖2-9所示為艾賓豪斯錯覺。兩個直徑相等的圓，被不同直徑的兩圖2-9 艾賓豪斯錯覺圖2-9 艾賓豪斯錯覺3. 聽覺人類從外界獲得的信息有近15是通過耳朵得到的。聽覺所涉及的問題和視覺一樣，即接受刺激，把它的特性轉(zhuǎn)化為神經(jīng)興奮，并對信息進(jìn)行加工，然后傳遞到大腦。（1）聽覺的預(yù)處理和聽覺系統(tǒng)聽覺可以感知到頻率范圍大約在20Hz20000Hz的音波。音波是一種機(jī)械波，它是聲源的振動在介質(zhì)中的傳播。音波在0空氣中的傳播速度為331m/s，溫度每增高

29、1，音速將增加0.6m/s。聽覺的器官是耳朵。聽覺的感受性在1000Hz4000Hz時為最高。在500Hz以下和5000Hz以上的聲音，需要大得多的強(qiáng)度才能被聽到。20Hz以下和20000Hz以上的音波在一般情況下是聽不到的。當(dāng)音強(qiáng)超過140dB時，所引起的不再是聽覺，而是痛覺。人可以辨認(rèn)的語音頻率范圍是260Hz 5600Hz，電話只傳送300Hz 3000Hz，這對我們聽清語言來說已經(jīng)足夠了。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念3. 聽覺2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念（2）聲音的解釋聲音的解釋與語言的理解完全聯(lián)系在一起，兩種功能都是在大腦的聽覺皮層中完成的。為了解釋聲音，聽覺系統(tǒng)必須把輸入分成三類：

30、噪聲和可以忽略的不重要的聲音；被賦予意義的非語言聲音，如動物的叫聲；用來組成語言的有意義的聲音。聽覺系統(tǒng)就像視覺系統(tǒng)一樣，利用以前的經(jīng)驗來解釋輸入?？谡Z中充滿著發(fā)錯音的單詞、不完整的句子和中斷，而且口語說得很快，講話的速度在每分鐘160 220個單詞之間，因此解釋機(jī)制必須跟得上輸入。2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念（2）聲音的解釋2.2.1 認(rèn)知心理學(xué)的概念從視覺的圖像識別到聽覺的聲音解釋，都涉及過去經(jīng)驗的參與，而過去經(jīng)驗是指保持在大腦中的以前曾經(jīng)感知過的東西，也即記憶中的東西。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)從視覺的圖像識別到聽覺的聲音解釋，都涉及過去經(jīng)驗的參與，而過1. 記憶的分類 記憶一般分為感覺記憶

31、、短時記憶和長時記憶。信息在這三種記憶之間的流動和轉(zhuǎn)化是認(rèn)知過程的基礎(chǔ)。（1）感覺記憶這是人的信息加工的第一個階段。在這個階段中，關(guān)于刺激的一定信息以真實的形式（即與原來呈現(xiàn)的刺激幾乎相同的形式）短暫地記錄在感覺記憶中。接著，刺激轉(zhuǎn)化為新的形式（通過模式識別過程），并傳遞到系統(tǒng)的另一個成分。刺激的信息停留在“寄存器”中，會自動地迅速“衰變”，保留的時間很短暫，大約1秒鐘左右；另一方面，原有的刺激信息也會由于新的刺激信息進(jìn)入感覺寄存器而被掩蔽和抹掉。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)1. 記憶的分類2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（2）短時記憶相當(dāng)于計算機(jī)中的RAM。在這里存儲的信息，已經(jīng)不是關(guān)于刺激的一種粗糙的感覺

32、形式了。短時記憶是一種特殊形式的記憶，也叫“工作記憶”。短時記憶的能力相當(dāng)有限，一般為72個項目，保持的時間也較短，一般為30秒左右。短時記憶的信息容量為7bit（位）。這里1個信息單位可能是1個字母也可能是1個數(shù)字，甚至是1個象棋布局?？傊且粋€熟悉的“內(nèi)容”。不熟悉的內(nèi)容，例如電話號碼，也許要占68個bit的存儲容量。而熟悉的電話號碼，無論幾位數(shù)字，都只占1個單位的存貯容量。因此，為了保證短時記憶的作業(yè)效能，一方面不能超過信息容量，例如電話號碼、商標(biāo)字母最好不超過7個數(shù)字或字母；另一方面，作業(yè)者要十分熟悉自己的工作內(nèi)容或信息編碼。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（2）短時記憶2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)短

33、時記憶中信息是以信息組塊的形式存儲的，這些組塊包括從簡單的字母和數(shù)字到復(fù)雜的概念和圖像。例如記憶536436326這個數(shù)字很難，但如果按其讀音規(guī)律分為536-436-326這樣3組就好記得多；又如十位數(shù)的電話號碼73287973204，這樣大的號碼一般是很難記住的，但如果把這一號碼分成幾個小一點(diǎn)的單元，如732（地區(qū)代號）、8797和3204，這就容易記憶了。一定“模式”的信息有利于記憶。記憶內(nèi)容在系列中所處的位置對短時記憶也有影響。如果記憶的內(nèi)容是7個字母，例如在抄寫、讀數(shù)、計算機(jī)輸入等作業(yè)中，出現(xiàn)錯誤的可能性較大的系列位置是第5個字母。而只有5個字母的系列，由于低于短時記憶的容量，幾乎不受

34、系列位置的影響。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)短時記憶中信息是以信息組塊的形式存儲的，這些組塊包括從簡單的短時記憶會借助于“復(fù)述”的過程，把信息“長時間”地保存下來，這種“復(fù)述”過程使記憶項目一次又一次地穿過短時記憶，反復(fù)循環(huán)，重復(fù)地把某個記憶項目重新存入短時記憶，從而使信息的強(qiáng)度得到更新而不產(chǎn)生衰變。“復(fù)述”的第二個功能是有助于信息向長時記憶傳遞，能夠加強(qiáng)記憶信息向長時記憶的轉(zhuǎn)移和存儲，加強(qiáng)記憶項目在長時記憶中的強(qiáng)度，使該記憶項目在日后能夠經(jīng)得起回憶（信息提?。┑臋z驗。視覺材料和聽覺材料的記憶也不同。聽覺材料的開頭和結(jié)尾部分比較容易記憶，而視覺材料的前面部分較之后面部分容易記憶。2.2.2 記憶和學(xué)

35、習(xí)短時記憶會借助于“復(fù)述”的過程，把信息“長時間”地保存下來，（3）長時記憶這實際上是一個有關(guān)知識的永久性倉庫。一方面，進(jìn)入系統(tǒng)的刺激被識別而傳遞到短時記憶后，再轉(zhuǎn)移到長時記憶中，長期地保留在人的頭腦里面，成為關(guān)于世界的永久性指示；另一方面，系統(tǒng)在進(jìn)行加工活動時，要從長時記憶中提?。z索）有關(guān)知識（包括數(shù)據(jù)和程序），以供加工和活動使用。例如：進(jìn)行模式識別時，就要從長時記憶中提取有關(guān)數(shù)據(jù)，與刺激進(jìn)行匹配，以便把刺激識別為某個已知的東西。存儲在長時記憶中的信息，對識別一個客體來說起著決定性的作用。長時記憶的信息容量幾乎是無限的。長時記憶中的信息存儲和提取有兩種方式，即基于規(guī)則（Rule-based

36、）和基于知識（Knowledge-based）。只有與長時記憶內(nèi)的信息容易連結(jié)的新信息才能夠進(jìn)入長時記憶，這說明長時記憶存儲信息時，有賴于信息的結(jié)構(gòu)，而并非雜亂無章的。長時記憶中的這種特點(diǎn)用來與以前的知識、規(guī)則進(jìn)行匹配。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（3）長時記憶2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)長時記憶的信息有時也無法“提取”，也就是通常所說的“遺忘”。事實上，長時記憶的信息很難說喪失了，遺忘只能看作是失去了提取信息的途徑，或者原來的聯(lián)系受到了干擾，導(dǎo)致新的信息代替了舊日的信息。長時記憶中信息的組織、編碼和儲存形式，以及當(dāng)人們需要某一項信息時，從這些復(fù)雜的組織中提取的方式，就成為長時記憶研究中的主要問題。2.2

37、.2 記憶和學(xué)習(xí)長時記憶的信息有時也無法“提取”，也就是通常所說的“遺忘”。塔爾文（Tulving，1972）將記憶區(qū)分為語義記憶和情節(jié)記憶兩類。語義記憶是指對一般知識和規(guī)律的記憶，它們與一定概念的內(nèi)涵意義有關(guān)，具有層次網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，它在提取時是以激活狀態(tài)在網(wǎng)絡(luò)通道上擴(kuò)散而實現(xiàn)的。從人工智能的角度來說，它有助于提高計算機(jī)存儲知識、理解語言的能力；情節(jié)記憶則是與一定的時間、地點(diǎn)以及事件的具體情景相聯(lián)系的記憶，它的信息來自于外在的信息源，但是它要被儲存在長時記憶中且又需要有一定編碼的過程，因而情節(jié)記憶的痕跡是內(nèi)外信息源相互作用的混合物。所以，情節(jié)記憶信息的提取是一個較為復(fù)雜的過程，是一種基于信息模式

38、的相似性匹配的記憶和再認(rèn)知的過程（見圖2-10）。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)塔爾文（Tulving，1972）將記憶區(qū)分為語義記憶和情節(jié)圖2-10 信息在人的記憶中的處理過程模型圖2-10 信息在人的記憶中的處理過程模型（4）模式識別模式識別是介于感覺記憶和短時記憶之間的一個過程。它是把進(jìn)入系統(tǒng)的感覺信息與先前掌握的、存儲在長時記憶中的信息進(jìn)行匹配的過程，把粗糙的、對系統(tǒng)來說相對無效的感覺信息，轉(zhuǎn)化成某種對系統(tǒng)來說有意義的東西。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（4）模式識別2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（5）三種記憶的比較許多實驗指出，長時記憶是以比較高水平的語義的編碼形式來儲存信息的，而短時記憶則是在感覺記憶的基

39、礎(chǔ)上主要以語音聽覺的編碼形式來儲存信息的。當(dāng)然這種區(qū)分是相對的。長時記憶的遺忘機(jī)制主要是干擾，而短時記憶的遺忘機(jī)制主要是迅速衰退；從長時記憶中提取信息需要有較長的搜索時間，而從短時記憶中提取信息則只需要極短的時間。短時記憶中的信息或者經(jīng)不斷的復(fù)述而進(jìn)入長時記憶，或者迅速衰退而遺忘，而長時記憶中的項目能經(jīng)久不衰，甚至終生難忘。兩種記憶的這些明顯的區(qū)別，使人們更傾向于接受記憶的雙重理論。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)（5）三種記憶的比較2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)在人機(jī)交互設(shè)計中，要盡量減少必須學(xué)習(xí)的信息總量，當(dāng)學(xué)習(xí)無法避免時，應(yīng)該用記憶線索來幫助回憶。我們用規(guī)則和分類來處理世界上的復(fù)雜事物，界面設(shè)計人員應(yīng)該在

40、設(shè)計中利用結(jié)構(gòu)性來支持這一過程，這是人機(jī)交互的基本原理之一。把復(fù)雜的事物用分級的方法分解成較簡單的組成部分，可以幫助人們理解和記憶復(fù)雜的信息。通過存儲在不同層次上組成和描述對象的若干事實，并與我們一開始用來分析和理解對象間聯(lián)系的存取通道相結(jié)合，就能記住許多復(fù)雜的現(xiàn)象，從而理解這些現(xiàn)象。人們能夠?qū)σ慌畔①x予的分類和結(jié)構(gòu)性越多，信息也就越容易學(xué)習(xí)。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)在人機(jī)交互設(shè)計中，要盡量減少必須學(xué)習(xí)的信息總量，當(dāng)學(xué)習(xí)無法避2. 學(xué)習(xí)遷移學(xué)習(xí)是與長時記憶密切相關(guān)的，學(xué)習(xí)來的信息必須存儲在長時記憶內(nèi)作為經(jīng)驗積累。在學(xué)習(xí)與使用學(xué)習(xí)來的知識或技能之間，人的活動會極大地影響遺忘。學(xué)習(xí)遷移所造成的對記

41、憶的干擾可以分為兩類，即：先學(xué)的干擾和后學(xué)的干擾。先學(xué)的干擾是指某人先學(xué)A事物，后學(xué)B事物，另一人只學(xué)B事物，結(jié)果后者做B事物的成績要優(yōu)于前者，這叫做先學(xué)干擾，即先學(xué)的事物阻礙了后學(xué)事物的學(xué)習(xí)。例如會騎自行車的人學(xué)蹬三輪車，比不會騎自行車的人學(xué)起來要困難些。也可以說，人們先學(xué)A后學(xué)B時，趨向于遺忘與事物A有聯(lián)系的事物B的一部分，并可能以A事物代替B事物。例如，某人在甲廠學(xué)會了紅燈作為水壓過高的信號，后來到乙廠工作，但乙廠紅燈表示有水通過管道，即管道在正常工作。如此，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，該工人就可能重新把紅燈當(dāng)作指示水壓過高而關(guān)掉水管，而這正是需要用水來冷卻該系統(tǒng)。這種現(xiàn)象在諸如核電站一類的高度安

42、全系統(tǒng)的設(shè)計中是絕對不允許的。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)2. 學(xué)習(xí)遷移2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)后學(xué)的干擾是指后學(xué)事物對先學(xué)事物的干擾。在后學(xué)干擾中，人們先學(xué)事物A后學(xué)事物B，但做事物A的成績不如只學(xué)了事物A的人。后學(xué)的干擾與先學(xué)的干擾雖然干擾方向不同，但都不利于作業(yè)。在界面設(shè)計中，設(shè)計師必須了解作業(yè)的性質(zhì)，控制技能學(xué)習(xí)的過程，防止學(xué)習(xí)遷移的干擾。當(dāng)然，學(xué)習(xí)遷移除了上述的不利干擾，即負(fù)遷移以外，還有相互促進(jìn)的正遷移。一種改型產(chǎn)品如果其操作技能可以受原產(chǎn)品操作技能的正遷移，就可以大大提高操作者的學(xué)習(xí)速度和作業(yè)效率。2.2.2 記憶和學(xué)習(xí)后學(xué)的干擾是指后學(xué)事物對先學(xué)事物的干擾。在后學(xué)干擾中，人們先人為失誤

43、和出錯是人的弱點(diǎn)之一，例如在鍵盤輸入時敲錯鍵等。人的易出錯性的原因，一方面是人具有功能和行動上的自由度，他可以對各種情況進(jìn)行分析、判斷并采取隨機(jī)應(yīng)變的措施，而判斷的錯誤以及動作的失誤都會導(dǎo)致產(chǎn)生錯誤；人為出錯的另一原因是工作時注意力不集中、開小差、訓(xùn)練不足及素質(zhì)較差等。在人機(jī)工程學(xué)中，人的失誤被定義為：“人未發(fā)揮自己本身所具備的功能而產(chǎn)生的失誤，它可能降低人機(jī)系統(tǒng)的功能?！?.2.3 人的易出錯性人為失誤和出錯是人的弱點(diǎn)之一，例如在鍵盤輸入時敲錯鍵等。人的人機(jī)系統(tǒng)未完成分配的功能可能有以下幾種情況：1）信號太弱；2）人沒有執(zhí)行人機(jī)系統(tǒng)中分配給他的功能；3）人由于識別錯誤而錯誤地執(zhí)行了分配給他的

44、功能；4）按錯誤的順序或時間執(zhí)行了分配給他的功能；5）執(zhí)行了未分配給他的功能。以上幾種可能情況都可看作是操作失誤。這些錯誤從表現(xiàn)形式上看是由操作者的誤解、誤動作或疏忽大意引起的，但往往也有可能是設(shè)計者在設(shè)計過程中沒有充分考慮人文因素而潛伏下來的。也可以說是因設(shè)計不周而誘發(fā)出的操作失誤。2.2.3 人的易出錯性人機(jī)系統(tǒng)未完成分配的功能可能有以下幾種情況：2.2.3 人為了避免人為的失誤，我們可以在主、客觀兩方面采取措施。主觀方面，增強(qiáng)人的責(zé)任心、增加訓(xùn)練、提高人員素質(zhì)；客觀方面，可以在人、機(jī)、環(huán)境及管理上加以改善。2.2.3 人的易出錯性為了避免人為的失誤，我們可以在主、客觀兩方面采取措施。主觀

45、方1. 注意一般來說，人們把“注意”看作是系統(tǒng)的過濾器和瓶頸。注意的重要功能在于濾掉不重要的輸入，而選取重要的輸入作為進(jìn)一步的加工，使人能夠穩(wěn)定地集中于所要加工的信息。人的信息通道容量是有限的，系統(tǒng)不能對其所有的輸入都進(jìn)行加工，這就是注意發(fā)生的所在點(diǎn)。有實驗證明，在1/10秒時間內(nèi)，成人一般能注意到8個左右的黑色圓點(diǎn)或4 6個沒有聯(lián)系的外文字母。另外，通常我們很難同時完成兩個或兩個以上的心理任務(wù)，例如，同時看報和聽收音機(jī)，要么記住報紙的內(nèi)容，要么記住收音機(jī)的內(nèi)容，但不能兩者都記住。這說明我們對信息的加工基本上是順序進(jìn)行的。即我們最多能做到在通道間分時工作，使我們能記住播音員的一部分話，也能記住

46、報紙上文章的一部分內(nèi)容。2.2.3 人的易出錯性1. 注意2.2.3 人的易出錯性盡管注意是順序的，但仍有相當(dāng)大的并行處理能力。比如，人們可以一邊駕車一邊談話。這時動作處理器控制腿和臂的肌肉去把握方向盤和剎車，語言處理器控制發(fā)音器官形成語音，而認(rèn)知處理器將注意力分配于監(jiān)視路面交通和聽別人講話。這樣同時并行的n種活動，其中必須有（n-1）種是熟練的、自動完成的動作。這些自動的動作就是通常所說的“技巧”。技巧的動作順序存儲在長時記憶中，需要時作為動作指令順序取出，輸出到相應(yīng)的處理器上。2.2.3 人的易出錯性盡管注意是順序的，但仍有相當(dāng)大的并行處理能力。比如，人們可以雖然人們能同時進(jìn)行n項活動，實

47、行并行處理，但在認(rèn)知處理時，仍然受順序處理的瓶頸限制。這樣必然會發(fā)生資源分配問題，像計算機(jī)一樣，資源分配主要是通過對重要事件安排中斷來進(jìn)行控制的。假如我們對環(huán)境中發(fā)生的事情沒什么興趣，就不會注意感覺輸入，這就是當(dāng)我們專心致志于某項工作時，通常感覺不到周圍所發(fā)生的事情的原因。但當(dāng)意外事件突然發(fā)生時，比如一聲巨響，我們的注意力會馬上轉(zhuǎn)移到感覺輸入上，視覺和聽覺處理器發(fā)出一個中斷。輸入處理器就是這樣與認(rèn)知處理器爭奪注意。一般情況下，我們總是忽略環(huán)境中的穩(wěn)定狀態(tài)而感受其變化的成分。2.2.3 人的易出錯性雖然人們能同時進(jìn)行n項活動，實行并行處理，但在認(rèn)知處理時，仍在一些人機(jī)交互控制中，要求人長時間地保

48、持警覺狀態(tài)，例如雷達(dá)監(jiān)控、汽車駕駛、儀表監(jiān)控等。這類腦力作業(yè)中，通常不需要過多的腦力勞動，卻要求保持警覺的準(zhǔn)備狀態(tài)，稱為持續(xù)警覺。持續(xù)警覺要長時間保持警覺，而且一般是在刺激環(huán)境單調(diào)和腦力活動以注意為條件下的維持警覺，也可以稱為單調(diào)警覺。持續(xù)警覺是注意的一種情況，它的一個特征是人體會產(chǎn)生疲勞，造成信號漏報、作業(yè)效率降低等，甚至釀成事故。作為一般規(guī)律：持續(xù)警覺在30min后開始下降。2.2.3 人的易出錯性在一些人機(jī)交互控制中，要求人長時間地保持警覺狀態(tài)，例如雷達(dá)監(jiān)對于監(jiān)視作業(yè)的效能，可以通過下列措施獲得一定程度的改進(jìn)：1）適當(dāng)增加信號頻率；2）增加信號強(qiáng)度；3）被試獲知自己的作業(yè)成績；4）增強(qiáng)信

49、號的可分辨率：5）間隔休息等。2.2.3 人的易出錯性對于監(jiān)視作業(yè)的效能，可以通過下列措施獲得一定程度的改進(jìn)：2.人的注意力除了受外界刺激物的特點(diǎn)、人的精神狀態(tài)影響之外，還受任務(wù)的難度、個人的興趣和動機(jī)的影響。較困難的任務(wù)比那些單調(diào)乏味的任務(wù)更能吸引人的注意。這就是人們能長時間專心致志于內(nèi)容豐富而責(zé)任重大的任務(wù)的原因，而對于像監(jiān)視雷達(dá)屏幕上穩(wěn)定信號的任務(wù)，則很快就會變得不耐煩。人對事物的興趣和動機(jī)也會影響人的注意力，興趣時，注意力就容易集中（如游戲），否則就容易分散。同樣，能滿足人的需要的事件，亦即能引起動機(jī)的事件，就能引起較長時間的注意。由此，在人機(jī)界面設(shè)計中，必須把注意力引向用戶需要的信息

50、和要采取的行動上。必須避免同時對注意力過多競爭的設(shè)計，否則會超出認(rèn)知處理器的處理能力，從而導(dǎo)致人體機(jī)器的失靈和故障。2.2.3 人的易出錯性人的注意力除了受外界刺激物的特點(diǎn)、人的精神狀態(tài)影響之外，還受2. 疲勞疲勞（Fatigue）是由于長時間地執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)、連續(xù)的心理活動或執(zhí)行十分困難的任務(wù)時，精神高度集中所引起的。日本學(xué)者橋本邦衛(wèi)將大腦覺醒水平分為5個等級，其研究資料表明：人在精力充沛狀況下，大腦處于常態(tài)而清醒，有隨機(jī)處理和準(zhǔn)確決策的能力，其工作可靠度在0.999999以上；當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)疲勞、困倦和輕睡狀態(tài)時，大腦處于常態(tài)之下，意識模糊，此時極易失誤、出事故，其工作可靠度在0.9以下。兩種不

51、同的大腦覺醒水平之間，作業(yè)出錯率相差10萬倍之多，說明各種疲勞，尤其是腦疲勞對作業(yè)可靠性影響甚大。2.2.3 人的易出錯性2. 疲勞2.2.3 人的易出錯性疲勞會導(dǎo)致心理機(jī)能的紊亂，主要反映在以下幾方面：1）注意的失調(diào)：即注意容易分散、怠慢、少動；或者正相反，產(chǎn)生雜亂無章、好動、游移不定。2）感覺方面的失調(diào)：參與活動的感覺器官的功能紊亂。如果一個人不間歇地長時間讀書，會感到眼前的文字變得模糊不清。又例如，手的工作時間過長，會導(dǎo)致觸覺和運(yùn)動知覺敏感性的減弱。3）動覺方面的紊亂：動作節(jié)律失調(diào)，動作滯緩或者忙亂，動作不準(zhǔn)確、不協(xié)調(diào)，動作自動化程度降低。4）記憶和思維故障：忘記與工作有關(guān)的操作規(guī)程，而

52、對與工作無關(guān)的東西則熟記不忘，理解能力降低，頭腦不夠清醒。5）意志衰退：人的決心、耐性和自我控制能力減退，缺乏堅持不懈的精神。2.2.3 人的易出錯性疲勞會導(dǎo)致心理機(jī)能的紊亂，主要反映在以下幾方面：2.2.3 可見，疲勞會使人的工作能力下降。所以人機(jī)界面設(shè)計要保證：1）盡量避免長時間執(zhí)行單調(diào)的任務(wù)。2）在執(zhí)行長時間的連續(xù)任務(wù)期間有適當(dāng)?shù)男菹㈤g隔，使用戶的心理疲勞得以恢復(fù)。但是，任務(wù)的復(fù)雜性并不一定導(dǎo)致疲勞的增加。人們對于富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)是有興趣的，它可以在相當(dāng)一段長的時間內(nèi)吸引人的注意，延遲疲勞的發(fā)生，例如復(fù)雜的游戲。當(dāng)然也要避免高要求的連續(xù)動作，因為用戶可能沒有意識到疲勞而產(chǎn)生錯誤。單調(diào)乏味

53、的、無刺激性的任務(wù)肯定會引起用戶疲勞，這樣的任務(wù)最好避免，如果無法避免，則應(yīng)采取高頻率的休息間隙，從而緩解因被迫完成無興趣的任務(wù)而引起的精神緊張。3）疲勞還有可能是因為感覺因素而引起的。強(qiáng)刺激，如強(qiáng)光、艷麗的色彩、強(qiáng)噪音等都能引起感官的超負(fù)荷，從而產(chǎn)生疲勞，所以人機(jī)界面設(shè)計應(yīng)該避免使用太多的強(qiáng)刺激。2.2.3 人的易出錯性可見，疲勞會使人的工作能力下降。所以人機(jī)界面設(shè)計要保證：2.在軟件開發(fā)過程中，人們越來越認(rèn)識到軟件人員（系統(tǒng)分析員、程序員、項目經(jīng)理等）的素質(zhì)的重要性，這是因為軟件產(chǎn)品與其他產(chǎn)品有一個明顯不同的特點(diǎn)，即它完全是一個邏輯元素，極大地依賴于人的智慧。而硬件則像是音樂家的提琴、作家

54、的筆、畫家的畫筆，它只是提供軟件人員創(chuàng)作用的工具。正因為軟件的設(shè)計、開發(fā)、管理的核心是人，因而在軟件開發(fā)過程中，對人的決策、認(rèn)知心理的分析、改進(jìn)是十分重要的。采用實驗心理學(xué)的方法，可以提供改進(jìn)各類計算機(jī)系統(tǒng)使用的知識，也可以為開發(fā)高質(zhì)量友好的用戶界面提供輔助。一個用實驗心理學(xué)的技術(shù)和認(rèn)知心理學(xué)的概念來進(jìn)行軟件生產(chǎn)的方法，即將心理學(xué)和計算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合而產(chǎn)生了一個新的學(xué)科，這就是軟件心理學(xué)（Software Psychology）。采用軟件心理學(xué)的方法，研究計算機(jī)及信息系統(tǒng)開發(fā)、使用過程中人的因素，是一件新的工作。在目前的研究工作中，大多采用各種實驗統(tǒng)計方法來取得數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較。2.2.4 軟

55、件心理學(xué)在軟件開發(fā)過程中，人們越來越認(rèn)識到軟件人員（系統(tǒng)分析員、程序人機(jī)工程學(xué)（Ergonomics）是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等有關(guān)科學(xué)知識，研究人、機(jī)器、環(huán)境相互間的合理關(guān)系，以保證人們能安全、健康、舒適地工作，達(dá)到提高整個系統(tǒng)工效的邊緣科學(xué)。與認(rèn)知心理學(xué)相比，人機(jī)工程學(xué)更多地從人本身和系統(tǒng)的角度出發(fā)，來研究人機(jī)關(guān)系（見圖2-11）。2.3 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)（Ergonomics）是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)圖2-11 人機(jī)工程學(xué)3D鼠標(biāo)圖2-11 人機(jī)工程學(xué)3D鼠標(biāo)人機(jī)工程學(xué)是工業(yè)設(shè)計和藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程。人機(jī)工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計在基本思想與工作內(nèi)容上有很多一致：人機(jī)工程學(xué)的基

56、本理論“產(chǎn)品設(shè)計要適合人的生理和心理因素”與工業(yè)設(shè)計的基本觀念“創(chuàng)造的產(chǎn)品應(yīng)同時滿足人們的物質(zhì)與文化需求”，其意義基本相同，側(cè)重稍有不同，同樣都是研究人與物之間的關(guān)系，研究人與物交接界面上的問題，不同于工程設(shè)計（以研究與處理“物與物”之間的關(guān)系為主）。由于工業(yè)設(shè)計在歷史發(fā)展中溶入了更多的美的探求等文化因素，工作領(lǐng)域還包括視覺傳達(dá)設(shè)計等方面，而人機(jī)工程學(xué)則在勞動與管理科學(xué)中有廣泛應(yīng)用，這是兩者的區(qū)別。2.3 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)是工業(yè)設(shè)計和藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程。人機(jī)工人機(jī)工程學(xué)，還被稱為人類工程學(xué)（Human Engineering）、人因工程學(xué)（Human Factors Engin

57、eering）、人類工效學(xué)（Ergonomics）等。此外，在我國，人機(jī)工程學(xué)還被翻譯成工效學(xué)、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程、宜人學(xué)、人體工程學(xué)、人類工程學(xué)、工程心理學(xué)、運(yùn)行工程學(xué)、人機(jī)控制學(xué)等。人機(jī)工程學(xué)的不同命名充分體現(xiàn)了該學(xué)科是“人體科學(xué)”與“工程技術(shù)”的結(jié)合，是人體科學(xué)、環(huán)境科學(xué)不斷向工程科學(xué)滲透和交叉的產(chǎn)物，它以人體科學(xué)中的人類學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、解剖學(xué)、生物力學(xué)、人體測量學(xué)等為“一肢”，以環(huán)境科學(xué)中的環(huán)境保護(hù)學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)等學(xué)科為“另一肢”，而以技術(shù)科學(xué)中的工業(yè)設(shè)計、工業(yè)經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)工程、交通工程、企業(yè)管理等學(xué)科為“軀干”，形象地構(gòu)成了本學(xué)科的體系

58、。2.3.1 人機(jī)工程學(xué)的定義人機(jī)工程學(xué)，還被稱為人類工程學(xué)（Human Engineer2000年8月，國際人機(jī)工程學(xué)會（International Ergonomics Association）對本學(xué)科所下的定義為：人機(jī)工程學(xué)是研究人與系統(tǒng)中其他因素之間的相互作用，以及應(yīng)用相關(guān)理論、原理、數(shù)據(jù)和方法來設(shè)計以達(dá)到優(yōu)化人類和系統(tǒng)效能的學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)專家旨在設(shè)計和優(yōu)化任務(wù)、工作、產(chǎn)品、環(huán)境和系統(tǒng)，使之滿足人們的需要、能力和限度。從科學(xué)性和技術(shù)性方面看，人機(jī)工程學(xué)是研究“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題等提供理論與方法的科學(xué)。2.3.1 人機(jī)工程

59、學(xué)的定義2000年8月，國際人機(jī)工程學(xué)會（International人機(jī)工程學(xué)著重研究以下問題：1）人機(jī)之間的分工與配合。任何一個系統(tǒng)都離不開人的參與，人機(jī)系統(tǒng)中人機(jī)相互作用、相互配合、相互制約、協(xié)同工作，完成確定的工作。因為機(jī)是從屬于人的，由人來控制和使用，要執(zhí)行人的意志，按人的意圖和目的去辦事，所以，在人機(jī)分工與協(xié)同工作中，首先應(yīng)該充分考慮人的生理和心理特點(diǎn)，使人與機(jī)充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢；其次，應(yīng)該讓機(jī)具更多地代替人的工作；最后，考慮經(jīng)濟(jì)上的投資與效益。2）機(jī)具如何能更適合于人的操作和使用，以提高人的工作效率，減輕人的疲勞和勞動強(qiáng)度。機(jī)具結(jié)構(gòu)及操作要符合人的生理、心理規(guī)律及人的需要，使

60、人能方便、省力、安全地操作和使用，減輕人的腦力記憶及體能操作負(fù)擔(dān)，減輕人的疲勞效應(yīng)。2.3.1 人機(jī)工程學(xué)的定義人機(jī)工程學(xué)著重研究以下問題：2.3.1 人機(jī)工程學(xué)的定義3）人機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境對操作者的影響，目標(biāo)是使工作環(huán)境安全、舒適。不合適的操作環(huán)境會使工效降低，差錯頻繁發(fā)生，并極易產(chǎn)生疲勞。環(huán)境因素包括大氣環(huán)境、照明、噪聲、色彩等。4）人機(jī)之間的界面，信息傳遞以及控制器和顯示器的設(shè)計。人機(jī)界面負(fù)責(zé)人機(jī)之間的信息傳遞，人通過控制器向機(jī)器輸入控制信息，而機(jī)器通過顯示器向人輸出運(yùn)行結(jié)果。良好的顯示器和控制器設(shè)計將使操作者能夠方便正確地操縱機(jī)器。2.3.1 人機(jī)工程學(xué)的定義3）人機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境對操