實驗心理學實驗心理學在工程心理學中的應用第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日第一節工程心理學的誕生和發展（了解）第二節

研究方法（理解）第三節心理負荷研究（理解）第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

東方航空401航班墜機事故引起了心理學研究者的關注：當401航班即將飛抵邁阿密國際機場時，飛行員突然發現前輪指示燈還沒亮。

第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日那么1．工程心理學誕生和發展的歷程？2．工程心理學的研究對象是什么？3．工程心理學的各研究方法及其特點？4．心理負荷是用何種方法進行測量的？5．有關心理負荷有哪些具體研究？得出了怎樣的結論？

第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

一、工程心理學的誕生

二戰時期工業心理學（1）人對武器的適應（2）飛機的設計（速度讀表、暗適應裝置）第一節工程心理學的誕生和發展第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、工程心理學的發展

工程心理學的發展也主要體現在----揭示人類的能力和限度，以指導系統設計。這一總的研究宗旨被分解為兩個子目標：（1）系統的安全需求；（2）操作上的方便需求。

第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二節研究方法

第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

在棒球場上，面對遠處飛來的棒球，中鋒必須首先在其視野內發現棒球，才能判斷球的落點。在交通密集度高的航線上，飛行員必須時刻注意航線以避開迎面飛來的其他飛機。宇航員在停泊宇宙飛船時，必須覺察飛船和泊位之間的相對運動情況。在高速公路上，汽車駕駛員在超車時，必須覺察鄰近汽車的情況以確定是否能安全超過。那么，如何將這一生活中的心理現象搬入實驗室進行研究呢？

一、實驗室實驗法第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日朗和加維想到了實驗室中靜態視敏度的研究。在知覺一章中，我們曾講到過靜態視敏度的測量，靜態視敏度是指知覺靜止物體細節的能力，可以使用”蘭道環Ｃ”進行測量，即用帶小缺口的字母C進行測量。若環間缺口很大，被試便很容易注意到；若環中缺口很小，字母C就會被當成O。被試剛好能正確辨別的蘭道環缺口的大小就是被試的視敏度指數。如果要測量動態視敏度，只要使蘭道環按照一定的運動軌跡運動起來就可以了。

第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日朗和加維在他們的實驗室中是這樣進行實驗的：他們將蘭道環投射到一個白色屏幕上。實驗的第一個自變量蘭道環的缺口的方向，蘭道環的缺口可能朝向四個方向：左上、右上、左下和右下，缺口的方向是隨機變化的，每次實驗都不相同，被試的任務就是判斷運動著的蘭道環缺口的方向。實驗的第二個自變量是缺口的大小，每次實驗都以一個較大的缺口開始，如果被試的反應正確，那么缺口會變小，一直到被試反應錯誤為止。然后，增大缺口的大小，繼續進行實驗，直到被試再次對蘭道環缺口的方向作出正確判斷，便停止實驗。這種測定閾限的方法稱為極限法，正確與錯誤反應的中間值就是被試的閾限，在本實驗中，就是被試的動態視敏度。

第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日除了蘭道環的缺口大小和方向外，朗和加維還加入了另一個自變量----波長。因為靜態視敏度的實驗發現與其他的視錐細胞相比，藍色的錐體細胞的感受性較強，人們對藍色物體的視敏度較高，辨認閾限較低。因此，朗和加維認為，有必要研究波長（顏色）對動態視敏度的影響。實驗選用了四種顏色，分別是白色、藍色、黃色和紅色。第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日實驗的第四個自變量是蘭道環的運動速度。早期研究顯示不同的運動速度會對被試的察覺產生不同的影響，比如：我們很難察覺迅速在我們眼前滑過的東西。本實驗中選用了三種不同的角速度。

第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

實驗的最后一個自變量是被試眼睛的適應水平。以往的研究告訴我們：在夜間觀察時，視桿細胞在視覺中起重要作用，此時視覺稱為暗視覺，而在光線明亮的情況下，視錐細胞在視覺中起了重要的作用，此時視覺稱為明視覺。然而，視桿細胞和視錐細胞對波長（顏色）有不同的敏感性。暗視覺的情況下，視桿細胞即使無法辨別確定顏色，仍然會對各種不同的波長以不同的敏感性作出反應。第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日所以，在暗視覺中，有必要研究波長的效應，因為在這種情況下，視桿細胞的作用占主導地位；而在明視覺條件下，則沒有必要，因為視錐細胞支配著視覺，占主導地位。所以在本實驗中，用夜晚觀察條件來產生暗視覺，用白天觀察條件來產生明視覺。

第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日實驗所使用的被試為兩個男性，兩人在戴眼鏡時的靜態視敏度均是20/20。在進行實驗時，也要求被試帶上眼鏡。雖然，實驗的樣本量很小，只有兩個被試，但這并不影響實驗的內部效度，因為實驗結論完全可以在其他的實驗室中重復驗證，這也正是實驗室實驗法的一大優點。

第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日根據兩個被試的實驗結果，朗和加維總結到：隨著物體速度的增加，閾限（剛好能察覺的蘭道環缺口大小）也會增加。速度越快，被試越難正確判斷缺口的方向。在夜晚觀察條件（暗視覺）下，藍色物體有較低的閾限，比其他顏色的物體更易于被知覺到；而在白天觀察條件（明視覺）下卻不然。

第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日

馬隆和柯克帕特里克將2100個出租車司機均分為四組：三個實驗組和一個控制組。依據年齡、性別和有無事故的歷史對司機進行匹配。實驗的自變量是車尾部剎車燈的安裝情況。實驗中，剎車燈有四種安裝格局：（1）當時所有汽車正在使用的剎車燈格局，即在汽車較低的兩側安裝兩個剎車燈，控制組車輛的剎車燈就使用這種格局，即不對其剎車燈進行任何調整；（2）汽車中央的高位剎車燈；（3）獨立的雙高位剎車燈；（4）對現形的剎車燈進行了調整，即將剎車和轉向獨立開來。二、現場實驗法第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日分別按照（2）、（3）、（4）的安裝格局安裝三個實驗組車輛的剎車燈。實驗的因變量是車輛在一年中發生的追尾碰撞事件。在此項研究中，所有的出租車司機在不同的路況和氣候的情況下行駛了6000多萬公里。

第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日結果馬隆和柯克帕特里克發現：使用中央高位剎車燈的司機比安裝其他形式剎車燈的司機經歷較少的追尾事件。與控制條件（現存的剎車燈格局）相比，在安裝中央高位剎車燈的情況下，追尾事件的出現率少54%。并且即使事故發生，和控制條件相比，有中央高位剎車燈的車能使追尾事件的破壞程度降低38%。馬隆和柯克帕特里克推測，這種剎車燈的安裝格局會使尾隨車輛的司機在面臨危險時，更快地剎車，從而降低了相撞時的速度和彼此的破壞程度。當出租車裝上中央高位剎車燈后，是什么使得尾隨車輛的剎車加快了呢？馬隆和柯克帕特里克推測是由于中央高位剎車燈的安裝格局接近個體正常視線的緣故，也就是說，剎車燈剛好位于司機駕車時通常看到的位置。

第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

由于現場實驗必須在真實的情景中加以實施，實驗設計必然會受到真實情景局限。因而，現場實驗有時使用準實驗設計。準實驗設計（quasi-experimentdesign）是為適應現場研究（或實地研究）（fieldstudy）的需要而提出的。在現場研究中，不能像在實驗室實驗中那樣進行嚴格的控制。對被試條件也不可能像在實驗室實驗中那樣地隨機取樣。下面舉幾種較常用的準實驗設計。

第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日1．時間序列設計

第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日2．等時間取樣設計

等時間取樣設計（equal-timesamplingdesign）是時間序列設計思想的延伸，主要也是根據心理特征變化趨勢的平穩性。在等時間取樣設計中，抽取兩個相等的時間段，在一個時間段上給以實驗處理，并在處理后測量被試心理特征的值，在另一個時間段上不進行實驗處理，并在處理后測試被試心理特征的值。

第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日抽取若干這樣的時間段對，計算每個時間段對的兩次測量間的相關，如果這些相關間的一致性很好，就說明時間序列的平穩性高，某一時間段上心理變化的趨勢可以用來預測其他時間段上心理變化的趨勢，也即現場實驗的結果可以預測以后情景中的相似行為的出現。并且每個時間段對中兩次測量間的相關值，可以作為判斷實驗主效應的依據，如果相關很低，就說明實驗處理有效。

第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日3．不等同控制組設計

第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、情景模擬法

情景模擬法兼備實驗室實驗法和現場實驗法的優點，是工程心理學中一種比較理想的研究方法，因此在工程心理學研究中得到廣泛的應用。

第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日不過，情景模擬法研究的效果在很大程度上取決于模擬的逼真度。逼真度越高，得到的結果越接近于實際情形。情景模擬研究的逼真度主要包含設備逼真度（equipmentfidelity）、環境條件逼真度（environmentfidelity）、作業活動逼真度（taskfidelity）和心理感受逼真度（psychologicalfidelity）。

第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日

心理負荷（mentalworkload）是一個比較復雜的概念，對于它的涵義至今沒有統一的認識。有研究者認為心理負荷是由輸入負荷、個體努力和工作績效三部分構成，也有研究者從工作性質或工作特點上區分心理負荷和體力負荷，把體力支出少的偏于腦力工作的負荷稱為心理負荷。第三節心理負荷研究第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日所謂次要任務就是在執行重要任務（首要任務）過程中所插入的一項無關任務。若主要任務的心理負荷很高，人們就沒有能力進行次要任務，若主要任務心理負荷低，剩下的心理資源便可以用來完成次要任務，所以次要任務的成績可以作為首要任務所需注意力或是心理負荷水平的指標。實驗中常用的一些次要任務為：

一、心理負荷的測量

（一）次要任務法

第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日（1）節奏性敲擊任務（2）時距判斷任務（3）口頭報告隨機數法（4）記憶搜索任務（5）心算任務（6）選擇反應時任務第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

主觀評定法（subjectiveassessment）是讓被試對工作難度、時間壓力、緊張心情等主觀感受或體驗進行主觀評定的方法。在完成人機系統操作后，要求被試對他操作時的各個心理負荷因素進行評分，所得分數可以作為他們心理負荷水平的指標。比如：庫珀—哈珀量表（Cooper-HarperScale，簡稱CH）和NASA（加利福尼亞的美國國家航空和宇宙航行局，NationalAeronauticsandSpaceAdministration，簡稱NASA）的作業負荷指數便為兩種用來測量真實情景中飛行駕駛的心理負荷水平的量表。

（二）主觀評定法第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日庫珀—哈珀量表要求飛行員對操縱飛機時感受到的飛機的可控程度進行評分。CH量表為10點量表。

第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日（三）心率測量

第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日自1983年開始，在美國國家航空和宇宙航行局（NASA）的航空訓煉總部（GeneralAviationTrainer，簡稱GAT）進行了一系列的飛行實驗。這些實驗在一種相對不太昂貴的模擬飛行器中進行，訓練飛行員駕駛單一引擎的飛機。在模擬飛行器中，飛行員通常可以感覺到整個飛機座艙隨自己的駕駛而運動，十分逼真。與真實的駕駛經驗的唯一不同在于，常用不透明物覆蓋模擬飛行器座艙的窗戶，使得飛行員必須依靠儀表上的讀數來操作，而不象真正的駕駛中，飛行員可以看見實物。

二、心理負荷研究

第三十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日NASA的研究者們就是在這樣一種飛行模擬器中，采用次要任務法對飛行駕駛的心理負荷進行了分析。在實