人因工程课件文件第三章节心理特征.ppt

第三章 人的心理特征,本章学习目的,了解人的信息处理系统的基本构造 了解人的信息处理系统的基本特征和局限性 能够分析和解决简单的脑力劳动工作效率问题 学会更好地分析人机系统中的使用效率问题 为后面章节的学习打下基础,3.1 人的信息处理模型,Donders的减法模型 Welford的单通道模型 Broadbent的过滤模型 Kahneman的单资源模型 Wickens的多资源模型 控制与自动过程理论 人的信息处理系统的基本结构,Donders的减法模型,一个多世纪以前，心理学家Donders通过实验发现人的选择反应时间大于简单反应时间他认为选择反应时间大于简单反应时间是因为在选择反应实验中人的大脑增加了一道程序，即对信号进行判断和决策，因此他提议通过用选择反应时间减去简单反应时间就可能得到人的信息处理过程做出一个选择所耗费的时间 由于这种方法的核心是用一项较复杂工作需要的时间减去较简单工作需要的时间，由此来判断增加的工作内容需要的时间，这种方法被称为Donders的减法模型Donders的减法模型示意图,感觉,感觉,Welford的单通道模型,英国学者Welford教授根据心理不应期试验的结果,提出关于人的信息加工系统单通道的假设。

Welford教授在心理不应期试验中发现，在一定的时间内连续地向被试显示两个刺激信号，当两个刺激信号的时间间隔非常短时，被试对第二个信号的反应时间比对第一个信号的反应时间长，好像是人对第一个信号做出反应之后才来处理第二个信号Welford的单通道模型,Welford认为被试对第二个信号的反应时间可以用下面的公式来预测: RT2=RT1+DT2-ISI 式中:ISI是两个刺激信号之间的时间间隔，DT2是处理第二个刺激需要的时间，RT1和RT2是分别是被试者对第一个和第二个刺激信号的实际反应时间Broadbent的过滤模型,1958年，英国著名心理学家Broadbent教授根据自己多年从事双耳听力实验的结果提出了一种新的关于人的信息处理系统的模型这种模型认为，信息在到达人的工作记忆之前，是被平行处理的，即人可以同时处理一个以上的信息在通过了工作记忆之后，在某一时刻人就只能处理一个信息这就是说，人的信息处理过程就像是一个过滤器，随着信息处理过程的延续，不重要的信息都被过滤掉了，只有最重要的信息才进入到人的大脑被继续处理由于Broadbent教授把人的信息处理系统比作一个过滤器，所以他的理论又被称为过滤模型。

Broadbent的过滤模型,,,Kahneman的单资源模型,Kahneman教授认为人的信息处理系统比Broadbent教授的过滤模型更灵活，因此他提出了一个单资源模型作为Broadbent教授过滤模型的补充单资源模型假定人的信息处理系统的能力是一种资源，有一定的限度在这个限度之内，人可以相当自由地分配自己的注意力，也可以同时干一件以上的事情不同的脑力活动要求不同程度的注意力，容易的工作只占用很少的注意力，难的工作占用更多的注意力当注意力不能满足工作的需要时，人的行为结果就受到影响或根本无法完成Wickens的多资源模型,根据双重任务试验的结果，美国学者Wickens教授提出了多资源模型Wickens教授认为人的信息处理系统是一个多资源的系统，这些资源可以按两两对应的关系分为三组第一组是阶段资源，对应于早期阶段（如感觉）和晚期阶段（如反应）；第二组为两个通道资源，对应于视觉和听觉资源；第三组是过程编译资源，对应于图像和文字资源多资源理论认为，人有多个不同的资源，而不是一个中心资源，每一种资源有它自己的一些特性当不同的工作用需要不同的资源时，它们之间的干扰就小些，如果它们所需要的资源相同或相近，它们之间的干扰就大些。

控制与自动过程理论,Schneider 和 Shiffrin教授根据他们自己所做的一系列的实验结果提出人的信息处理系统实际上有两种基本的处理过程，一种是控制过程，一种是自动过程自动过程是一种快速的，平等的信息处理过程，不受人的工作记忆能力的限制，只需要很少的或根本不需要直接控制这种信息处理过程需要大量的训练才能获得相反，控制过程则是一种较慢的信息处理过程，受人的工作记忆能力的限制，它需要人的大量的，直接的控制行为，因而施加给人的脑力负荷较重人的信息处理系统的基本结构,感 知,3.2 人的信息输入--感知,感觉阈限 视觉 听觉 触觉 味觉和嗅觉,3.2.1 感觉阈限,感觉器官可接受外界刺激的范围被称为感觉阈限，感觉阈限有绝对阈限和相对阈限两个概念绝对阈限,外界刺激必须达到一定强度才能引起人的感觉 刚刚能引起感觉的最小刺激量，叫绝对感觉阈限的下限，强度低于下限的刺激不能引起人的感觉能产生正常感觉的最大刺激量，叫绝对感觉阈限的上限作用于感觉器官的刺激强度若超过上限，就会引起痛觉，严重时甚至于造成感觉器官的损伤绝对阈限,相对阈限,人的感觉器官不仅能够确定刺激的有无，而且能觉察刺激的变化或差别刚刚能引起差别感觉的最小刺激量，叫差别感觉阈限。

每一种感觉器官的差别感觉阈限不是一个绝对数值，它随最初的刺激强度而变化，并且两者之比是一个常数这一关系被称为韦伯定律，可用下面的公式表示: △I / I = K 式中I是初始刺激强度，△I为引起差别感觉的刺激强度的增量，K为常数最优条件下各种感觉的韦伯比例,3.2.2 视觉,视觉的形成机制 明适应和暗适应 视野和视距 视觉运动规律,视觉的形成规律,瞳孔的主要功能是调节进入眼内的光量 瞳孔后面是晶状体晶状体起着另外一个调节功能，对远近不同物体聚焦的功能 视网膜把外部的光刺激转换成神经冲动视网膜主要有两种感光细胞，即视杆细胞和视锥细胞研究发现，这两类细胞的功能有明显的差别 视网膜上产生的视觉神经冲动，经过视觉传入神经传入大脑一般认为从视网膜到大脑皮层的整个传导系统内保持着点对点的对应关系明适应和暗适应,当外界光线亮度发生变化时，人的眼睛感受能力也随之发生变化这种对刺激变化而产生的顺应变化叫适应 当人从明亮环境进入黑暗环境时，人的视觉还停留在明环境中，它看不见物体，随着时间的推移，人眼睛慢慢地看清物体了，这个过程就叫人眼睛的暗适应过程在黑暗中停留10分钟之后，人眼睛的适应能力达到一个稳定的水平，停留25分钟之后，能达到完全适应的80%，完全适应大约需要经过35～50分钟。

当完全适应后，人的视觉敏锐度有极大的增强 明适应发生在人由黑暗环境进入明亮环境的时候刚开始时人眼睛不能辨别物体，要几十秒的时间才能看清物体明适应比暗适应要快得多，完全适应大约需经过1分钟视野,视野指头部和眼球不动时，眼睛观看正前方所能看到的空间范围视野常以视角来表示双眼视野最大视角从水平注视点向上约55度，向下约65度 ，向左向右各约90度 由眼睛的视网膜上的视锥细胞和视杆细胞分布的影响，视觉只有在离注意点2度的范围内最敏锐中心视角60度 范围为最合适宜视野，作业时主要视觉显示安置在这个区域内最为恰当头部不动，眼球转动，视角可达到120度头部和眼球都转动时，视觉可扩大到220度 当然，视觉与照明强度密切相关，由于视网膜上在中央凹20度之后视杆细胞越来越少，其视力也将越来越低，所以当照明不足时，人的视野将变得很狭小视距,视距是指人在操作系统中正常的观察距离一般操作的视距范围在38—76cm之间视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且观察距离与工作的精确程度密切相关，因而应根据具体任务的要求来选择最佳的视距推荐采用的几种工作任务的视距,视觉运动规律,眼睛的水平运动比垂直运动快 眼睛习惯于从左到右，从上到下地运动 人对水平方向尺寸的估计比对垂直方向尺寸的估计要准确 当眼睛偏离视中心时，对左上象限的观察优于右上象限，对右上象限的观察优于左下象限，对右下象限的观察最差 两眼运动是协调同步的，不可能一只眼睛转动，另一只眼睛不转；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看，除非采用外部措施，如把一个眼睛遮起来,视觉运动规律(续),直线轮廓比曲线轮廓更易于被视觉接受 目标连续转换时，人的视觉有时会出现失真现象 识别信息的细节，要靠视力中心 对于运动目标，只有当运动的角速度大于1～2分/秒时，才能鉴别出它的运动状态 要看清物体，必须注视。

眼睛要看清一个目标，需要0.07～0.3秒，平均0.17秒若光线昏暗，注视的时间要加长,3.2.3 听觉,听觉的形成机制 听觉的主要特征 可听范围 辨别频率和声强的能力 辨别声音的方向和距离 听觉的适应和疲劳,听觉的形成机制,振动的物体是声音的声源，振动在弹性介质(气体、液体、固体)中以波的方式进行传播，所产生的弹性波称为声波，一定频率范围的声波作用于耳就产生了声音的感觉 人的听觉系统主要包括耳、神经传入系统和大脑皮层听区三个部分，其中最主要是耳耳是听觉的外部感受器，结构上由外耳、中耳和内耳三部分组成外耳包括耳廓和外耳道组成，它的主要功能是像一根一端封闭的管子传递声波中耳由鼓膜和听小骨组成，它的功能主要是充当了声波从一种介质转入另一种介质的中间变换器内耳包括耳蜗和前庭器官，它的功能是对传入的声波进行初级分析，并将声能转化成神经冲动 外界的声波通过外耳道传到鼓膜，引起鼓膜的振动，然后经杠杆系统的传递，引起耳蜗中淋巴液及其底膜的振动，使基底膜表面的科蒂氏器中的毛细胞产生兴奋科蒂氏器和其中所含的毛细胞是真正的声音感受装置，听神经纤维就分布在毛细胞下方的基底膜中，机械能形式的声波就在此处转变为听神经纤维上的神经冲动，并以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信息进行编码，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产生听觉。

可听范围,人的听觉的刺激物是声波，声波有频率和振幅两个基本特性，因此人耳的可听范围也与这两个因素有关人耳能感受到的频率在16～20000Hz之间，并且需要达到足够的声压和声强声强是声波在传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的声波能量声压是声音振动所产生的压力低于16Hz的次声波和高于20000Hz的超声波，人耳都听不到每一振动频率，都有一个刚好引起听觉的最小振动声强，叫做听阈当振动强度提高时，听觉的感受也相应加强，当增至某一限度时，鼓膜便产生疼痛感，这个限度叫做痛阈人最敏感的频率为1000～3000Hz，日常语言交流的频率较此略低辨别声频和声强的能力,人耳对频率的辨别能力较强，大于4000Hz的频率，相差1%就能加以区别这是由于不同的声波使内耳基底膜的不同纤维产生共振的原因，低音使长纤维产生共振，高音使短纤维产生共振，传到大脑皮质不同部位，得出不同的音调感觉 人耳对声强的辨别力不太敏感，声强与人的主观感觉不呈比例关系，而是对数关系当声强增加10倍时，主观感觉的响度只增加1倍；声强增加100倍时，响度只增加2倍，依此类推噪声的分级就是根据人耳感觉的这个特性决定的辨别声音的方向和距离,人可以根据声音到达两耳的强度和时间顺序来判断声源的方向，对高音时根据声强差，对低音是根据时刻差来判断声音的方向。

判断声音的距离，主要靠人的主观经验听觉的适应和疲劳,在声音连续作用的过程中，听觉敏感度会随时间的延长而降低，这叫听觉适应，是人保护听觉的一种方法若声强不大，作用时间又不太久，一般在声刺激停止后的10～20秒中，听觉敏感度就会恢复到原来的水平若声强很大，作用的时间很长，就不仅是听觉适应的问题，而会引起听觉疲劳听觉疲劳后，要经过几小时，直到几天才能恢复听觉敏感度严重的听觉疲劳会引起听力减退或听力丧失3.2.4 触觉,触觉的形成机制 触觉的主要特征 触觉阈限 触觉适应 主动与被动触觉 触觉能力的提高,触觉的形成机制,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触觉的生理意义是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度以及表面机理等机械性质的触感 在人机系统的操纵装置设计中，就是利用人的触觉特性，设计具有各种不同触感的操纵装置，以使操作者能够靠触觉准确地控制各种不同功能的操纵装。