工程心理學(xué)

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工程心理學(xué)是以人-機-環(huán)境系統(tǒng)為對象,研究系統(tǒng)中人的行為,以及人與機器和環(huán)境相互作用的工業(yè)心理學(xué)分支。它的目的是使工程技術(shù)設(shè)計與人的身心特點相匹配,從而提高系統(tǒng)效率、保障人機安全、并使人在系統(tǒng)中能夠有效而舒適地工作。

人-機-環(huán)境系統(tǒng)是多學(xué)科研究的問題,從事這方面工作的有心理學(xué)家、生理學(xué)家、人體測量學(xué)家、醫(yī)生、工程師等。在不同的國家或來自不同學(xué)科的專家往往使用不同的名稱。中國、美國和蘇聯(lián)等的心理學(xué)界多稱“工程心理學(xué)”,美國還使用“人類工程學(xué)”、“人的因素工程學(xué)”等名稱;西歐各國則普遍稱“工效學(xué)”。

來自不同學(xué)科的專家在研究內(nèi)容上也各有側(cè)重:工程心理學(xué)家強調(diào)研究系統(tǒng)中人的行為和身心功能特點,為系統(tǒng)設(shè)計提供有關(guān)人的數(shù)據(jù);而工效學(xué)家或人類工程學(xué)家們則側(cè)重于研究把有關(guān)人的數(shù)據(jù)應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計。

工程心理學(xué)發(fā)展簡史

使人適應(yīng)機器的要求,是20世紀40年代以前人機關(guān)系研究的基本特點。工程師設(shè)計機器時,往往只著眼于機械力學(xué)性能的改進,很少考慮使用者的要求;心理學(xué)家的工作也局限于為現(xiàn)成的機器選拔和訓(xùn)練操作人員。

在第二次世界大戰(zhàn)期間,由于武器性能和復(fù)雜性大大提高,即使經(jīng)過選拔和訓(xùn)練的操作人員也很難適應(yīng),由此發(fā)生了許多機毀人亡或誤擊目標事故。這迫使人們?nèi)ブ匦聦彶檠b備的設(shè)計,并促使人們認識到機器和操作者是一個整體,武器只有與使用者的身心特點匹配時才能安全而有效地發(fā)揮作用。由這種認識出發(fā),又提出了人機系統(tǒng)的概念。這樣,人們開始了從主要研究由人適應(yīng)機器轉(zhuǎn)向研究使機器適應(yīng)人的階段,由此而形成了工程心理學(xué)這門學(xué)科。 查普尼斯在1949年出版的《應(yīng)用實驗心理學(xué)》是這個時期經(jīng)典性的工程心理學(xué)著作。

二十世紀40年代和50年代初期,工程心理學(xué)家主要研究指針式儀表和開關(guān)按鈕設(shè)計中的人機匹配問題,因此有人把這一時期稱為工程心理學(xué)發(fā)展中的“開關(guān)和表盤”時代。

50年代以后,由于控制論和信息論的影響,工程心理學(xué)開始采用信息接收、傳輸、加工、反饋、信道容量、系統(tǒng)控制等概念分析人和機器的相互作用過程,使人機系統(tǒng)的概念得到進一步發(fā)展。同時,由于計算機的廣泛應(yīng)用和生產(chǎn)過程自動化程度的提高,使人機結(jié)合方式和人在系統(tǒng)中的地位與作用發(fā)生了深刻變化。

例如,在系統(tǒng)中人由操作者轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控者,體力負荷降低、心理負荷增大;人機間的信息交換方式由機械式轉(zhuǎn)為對話式等。認知因素是現(xiàn)代人機系統(tǒng)的核心問題,認知實驗心理學(xué)成為現(xiàn)代工程心理學(xué)的理論基礎(chǔ)。這種種變化給工程心理學(xué)提出了新的研究方向和課題。

工程心理學(xué)研究在中國起步較晚。50年代主要開展操作合理化和技工培訓(xùn)方面的工作。60年代開始結(jié)合航天、航空 、鐵路和電站建設(shè)的要求開展研究。二十世紀80年代以后,工程心理學(xué)在我國得到了較快的發(fā)展。

工程心理學(xué)研究內(nèi)容

工程心理學(xué)主要研究與技術(shù)設(shè)計有關(guān)的人體生理、心理特點, 并為人-機-環(huán)境系統(tǒng)的設(shè)計提供有關(guān)人的數(shù)據(jù)。例如,為了使工作空間、工作臺、駕駛艙、控制器和其他各種個體用具的設(shè)計和安排適合使用者的體質(zhì)特點,必須就測定人體靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動態(tài)功能尺寸和人體生物力學(xué)參數(shù);為了設(shè)計優(yōu)質(zhì)的人機信息交換裝置,就必須研究人的傳信特點和能力限度,研究人的信息加工模型;為了提高系統(tǒng)的可靠性,就要研究人在工作超負荷或低負荷時,特別在告警應(yīng)急時的反應(yīng)能力和行為特點;人的能力的個別差異和影響能力水平發(fā)揮的主客觀條件等,也是工程心理學(xué)研究的重要課題。

人與機器在功能上各有長短,分析系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的要求和作用,確定最適合于由人或由機器做的工作,是人機系統(tǒng)設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。一般來說,強度大、速度快、精度高、單調(diào)的、操作條件惡劣的工作應(yīng)安排機器去做;擬定方案、編制程序、應(yīng)付不測、故障維修等工作適合由人去做。隨著計算機和自動控制技術(shù)的發(fā)展,人機功能分配也會有所變化。但是不管技術(shù)如何發(fā)展,系統(tǒng)不能沒有人的參與。人將始終主宰技術(shù)的發(fā)展;技術(shù)的發(fā)展又將使人的功能得到更充分的發(fā)揮。

人機界面也叫人機接口,顯示器和控制器是人機之間的兩個界面。機器通過顯示器將信息傳送給人,人通過控制器將決策和指令信息輸送給機器。人機信息交換的效率,很大程度上取決于顯示器和控制器與人的感知器官、運動反應(yīng)器官特性的匹配程度。為使兩方面匹配得好,就要研究顯示器和控制器的物理特性與人的感知、記憶、思維、運動反應(yīng)等身心特點的關(guān)系。

例如,研究視覺顯示符號的形狀、大小,顏色、亮度、空間密度、變化速度與人的視覺功能的關(guān)系;研究聲音頻率、響度、持續(xù)時間、變化速度與聽覺功能的關(guān)系;研究控制器的編碼、力距,阻力、距離、運動方向等因素對人的操作績效的影響等等。在現(xiàn)代復(fù)雜的人機系統(tǒng)中,操作人員往往面對著幾十甚至幾百種不同功用的顯示器和控制器,若設(shè)計或安排不當(dāng),就容易發(fā)生誤讀和誤操作而導(dǎo)致重大事故。

工作空間設(shè)計也是工程心理學(xué)研究的基本內(nèi)容,它主要包括工作空間的大小、顯示器和控制器的位置、工作臺和座位的尺寸、工具和加工件的安排等。工作空間的設(shè)計要適應(yīng)使用者的人體特征,以保證工作人員能夠采取正確的作業(yè)姿勢,達到減輕疲勞,提高工效。

照明、噪聲、溫度、振動、濕度氣壓、加速度等物理環(huán)境因素都會對人的工作績效和身心造成影響。處于高空、地下、水下等特殊環(huán)境中的人,有可能經(jīng)受超重、失重、高溫、低溫高壓、低壓、缺氧等異常因素的沖擊,因此,研究特殊環(huán)境條件對人行為的影響,對設(shè)計空間艙和地下、水下工作的人機系統(tǒng)有重要意義。

工程心理學(xué)的研究采用調(diào)查和觀察、現(xiàn)場試驗、情境模擬、實驗室實驗和數(shù)學(xué)模擬等方法。這些方法在情境逼真度、使用靈活性、結(jié)果概括性和實用性等方面,各有優(yōu)點和局限性。例如數(shù)學(xué)模擬方法,有耗資低、改變方便、簡單易行等優(yōu)點 ,但得到的結(jié)論往往不能直接用于解決復(fù)雜的實際問題;現(xiàn)場試驗具有真實性,但因素復(fù)雜,條件控制受到限制,因而不容易精確分析變量問的因果關(guān)系。

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