人因工程學主講人：徐國祺講師Tel：QQ：53739436工程樓521室第五章認知及其績效認知心理學及人的信息加工模型1信息的接收與傳遞2記憶和學習3思維與決策4人的信息輸出5人的可靠性與人為差錯6生活中過馬路出行公交車地鐵火車就醫網購……….生活中過馬路出行公交車地鐵火車就醫網購……….工作司機紅綠燈路上標識指示牌其他車輛的指示燈……..如何認知問題？包括信息的處理、形勢的估計、決策和方案等。第一節認知心理學及人的信息加工模型

認知心理學從心理學的角度研究人與外界交互以及認知外界的原理，包括研究如何通過視覺、聽覺等接受和理解來自周圍環境信息的感知過程，以及通過人腦進行記憶、思維、推理、學習和問題解決等人的心理活動的認識過程。隨著信息論的問世，人們開始用信息加工過程來研究和解釋人的心理過程和復雜行為，這便是現代認知心理學。

一、認知心理學第一節認知心理學及人的信息加工模型為了解釋人的認知活動，認知工效學家用信息的觀點解釋人的認知過程，將人模擬成一個與計算機類似的信息處理系統。人的信息處理系統由感知系統、認知決策系統、運動或反響系統組成。而人在人機系統的特定作業活動中的作用，在一定意義上，又可以被看作是一種信息傳遞和加工。二、人的信息加工模型第一節認知心理學及人的信息加工模型二、人的信息加工模型注意資源反應的執行知覺編碼決策和反應的選擇操作記憶長時記憶感覺存儲刺激反饋人的信息加工模型感覺器官和相關的記憶存儲器組成感知系統，感受信息并進行簡單信息編碼。執行中樞信息系統發出的命令，產生系統的輸出。接收信息并存入工作記憶中，從長時記憶中提取以前存入的有關信息和加工規律，進行綜合分析后作出決策，將決策信息輸出到運動系統第一節認知心理學及人的信息加工模型三、信息和信息量

信息量是不確定性平均減小的量。

信息量的大小可用消除不確定性的多少來衡量，即消息中所含的信息量是出現該消息的概率的函數。消息出現的概率愈小，它所包含的信息量就愈大，反之亦然。

信息是能消除事先不能確定的情況〔即先驗不確定性〕的信號或知識，以適合通訊、存儲或處理的形式表示的知識和消息。它存在于一切事物中，是一種抽象量。第一節認知心理學及人的信息加工模型消息中所含的信息量I與該消息出現的概率P〔x〕之間的關系式如下：

通常廣泛采用的信息量單位為bit，此時取對數的底a=2。1bit信息量為含有兩個獨立等概率可能狀態的事件所具有的不確定性被全部消除所需要的信息，即：第一節認知心理學及人的信息加工模型我國古代烽火臺是傳遞信息的工具。烽火臺燃氣煙火，表示敵人來犯，否那么，表示敵軍未動。它傳遞的信息只有兩種情況：“有〞或“沒有〞。這是最簡單的通信情形，拿它作為信息量的單位，稱為“1比特〞。用數學的語言來說，即只含有0〔無煙〕和1〔有煙〕兩種情況的通信，其信息量定義為第一節認知心理學及人的信息加工模型假設烽火臺上有兩支煙囪，甲煙囪表示敵人情形：進犯〔1〕，或未進犯〔0〕乙煙囪表示我方情形：需增援〔1〕，或不需增援〔0〕得到四種情況：甲乙〔00〕敵人未來，不需增援；〔01〕敵人未來，需要增援；〔10〕敵人進犯，不需增援；〔11〕敵人進犯，需要增援。我們所知道的信息比以前多了，他所含的信息量應該是〔比特〕第一節認知心理學及人的信息加工模型三支煙囪的烽火臺可傳遞8種情況信息即：〔0，0，0〕；〔0，0，1〕；〔0，1，0〕；〔0，1，1〕；〔1，0，0〕；〔1，0，1〕；〔1，1，0〕；〔1，1，1〕這時信息量自然就是〔比特〕正由于最簡單的信息只有兩種可能，因此計算信息量時采取以2為底的對數可以獲得最根底的信息量1；當信息以y=2x發生變化的時候，用計算信息量就能正確反映出信息量的真實情況。第一節認知心理學及人的信息加工模型信息傳遞模式人機系統中，信息傳遞過程通常有三種模式：1〕信息源發出的信息被信宿完全接收；2〕信源發出的信息在傳遞過程中消耗殆盡；3〕從信源發出的信息雖然有些損耗，信宿收到的信號也混有某些噪聲成分，但仍有局部信源發出的信息被有效地傳送到了信宿。系統設計的任務：合理設計，減小信息損耗，或通過提高信噪比，降低混淆度，提高信息傳遞質量。第二節信息的接收與傳遞一、信號識辨機理圖像識別理論模型

聲音的解釋

信號識辨的研究內容很多，這里主要介紹圖像識別理論模型和聲音的解釋。

材料-驅動概念-驅動模式匹配理論原型匹配理論泛魔識別模型第二節信息的接收與傳遞一、信號識辨機理〔一〕感覺器官及其信息接收能力——信息接收感受器：按其接受刺激的性質可分為視、聽、觸、味、膚覺等多種感受器。1.感覺器官的信息接收能力〔1〕感覺器官要求“適宜刺激〞信號的載體每種感受器通常只對一種能量形式的刺激特別敏感。這種刺激就是該感受器的適宜刺激。表1〔2〕感官對信息載體的能量要求也有一定的限度。表2要保證信息傳遞暢通有效，信號的能量必須較大幅度地超過人的絕對感覺閾值下限值。第二節信息的接收與傳遞〔一〕感覺器官及其信息接收能力——信息接收表1人的感覺和各類感受器的適宜刺激第二節信息的接收與傳遞〔一〕感覺器官及其信息接收能力——信息接收表2刺激閾限第二節信息的接收與傳遞(1)視覺瞳孔：用來調節進入眼內的光量。瞳孔大，在單位時間內通過的光量就多，反之就少。在非常明亮時，瞳孔的直徑大約是2mm，在黑暗中，瞳孔的直徑大約是8mm。注意：外界光的刺激強度的變化可以到達109，而瞳孔只能控制16倍左右的光量，因此光靠瞳孔來調節光量是遠遠不夠的，在設計人機系統時就要考慮這一點。形成機制：第二節信息的接收與傳遞視覺運動規律：〔1〕眼睛的水平運動比垂直運動快。〔2〕眼睛習慣于從左到右，從上到下地運動。〔3〕人對水平方向尺寸的估計比對垂直方向尺寸的估計要準確。第二節信息的接收與傳遞第二節信息的接收與傳遞〔2〕聽覺主要特征：可聽范圍：20~20000Hz聽覺閾限：區分頻率：人耳對頻率區分能力較強，大于4000Hz的頻率，相差1%就能加以區別〔例如區分人說話〕。第二節信息的接收與傳遞區分聲強的能力：人耳對聲強的區分能力較弱，聲強與人的主觀感覺不成比例關系，而是對數關系。當聲強增加10倍時，主觀感覺的響度只增加1倍；聲強增加100倍時，主觀感覺的響度只增加2倍，依次類推。第二節信息的接收與傳遞任務結束時報警，不同任務盡量用不同的頻率來區分！！第二節信息的接收與傳遞區分聲音的方向和距離：主要靠人的主觀經驗聽覺的適應：在聲音連續作用的過程中，聽覺敏感度會隨時間的延長而降低。聽覺疲勞：聽覺疲勞后，要經過幾小時，甚至幾天才能恢復聽覺敏感度。第二節信息的接收與傳遞〔3〕觸覺主要特征：觸覺閾限：舌尖、指尖為2g/、腰部：48g/作用：是能區分物體的大小、形狀、硬度、光滑程度等。應用：操縱裝置設計中，使操作者能夠靠觸覺準確的控制各種不同功能的操縱裝置。注：主動觸覺優于被動觸覺；訓練可以提高觸覺能力〔4〕其他感覺〔如嗅覺、味覺〕應用：可以用來承擔“警戒〞任務。如：按鍵，鼠標操作，汽車操作等！第二節信息的接收與傳遞〔一〕感覺器官及其信息接收能力——信息接收感覺器官能覺察到信號刺激的強度和頻率之間的差異條件：當信號刺激的能量分布落在絕對感覺閾值的上下限之間時在人機系統設計中，常利用信號的能量差異進行信息編碼，例如飛機告警系統采用不同強度和不同頻率的聲音混合編碼，以提高告警信號的傳信績效。韋伯定律：最小可覺差異與最初的刺激強度之比是一個常數。ΔA—能引起最小可覺差異所需要的刺激增量；A—最初刺激強度；感受器的適宜刺激為中等強度范圍時，韋伯定律都適用。第二節信息的接收與傳遞〔二〕知覺1.含義人們通過感官得到了外部世界的信息，這些信息經過大腦的加工〔綜合與解釋〕，產生的對事物整體的認識就是知覺。知覺以感覺作根底，是現實刺激和已儲存的知識經驗的相互作用的結果，是一種主動的和富有選擇性的構造過程。2.知覺作為一種活動過程，包含了互相聯系的幾種作用：覺察：指發現事物的存在，而不知道它是什么分辨：把一個事物或其屬性與另一個事物或其屬性區別開來確認：確定知覺的對象是什么，給它命名，并把它納入一定的范疇第二節信息的接收與傳遞知覺與感覺的區別：感覺：主要涉及外界刺激的物理特性；知覺：涉及人的認知特性，與人的經驗、所受的教育密切相關A例如，字母“A〞。感覺：一些線條；知覺：是英文第一個字母第二節信息的接收與傳遞二、感知過程的信息存儲〔1〕感覺儲存。又稱為感覺記憶或瞬時記憶。它是外界輸入刺激后人對信息加工的第一個模塊，感覺記憶的存儲時間大約為0.25s-2s。瞬時記憶容量大，一般為9-20比特。〔2〕感覺存儲編碼。感覺存儲編碼形式主要依賴于信息的物理特征，因而具有鮮明的形象性〔如圖像記憶〕。信息量大，大局部來不及處理消失，只有一局部信息由于注意而得到進一步加工，并進入工作記憶。第二節信息的接收與傳遞〔3〕感覺儲存和工作記憶的交互作用。工作記憶是感覺記憶和長時記憶的中間階段，即輸入信息經過再編碼，使其容量擴大。保持時間為5s-20min。感覺記憶中只有能引起個體注意并被及時識別的信息，才有時機進入工作記憶。〔4〕感知映像的衰退和儲存容量。感知記憶〔包括視覺映像和聽覺映像〕隨時間消逝而衰退。實驗研究說明，感知記憶中殘存的信息數量隨時間的消逝而遵循指數規律迅速下降。第二節信息的接收與傳遞三、感知系統的信息加工〔一〕信息加工方式〔1〕自下而上的加工指由外部刺激開始的加工，通常指先對較小的知覺單元進行分析，然后再轉向較大的知覺單元，經過一系列連續階段的加工而到達對感覺刺激的解釋。例：WORD單詞識別：從線條——確認字母——確認單詞知覺的產生是基于大量的感覺信息〔2〕自上而下的加工是由有關知覺對象的一般知識開始的加工。大腦中的印象或觀念能對刺激的解釋有引導作用。第二節信息的接收與傳遞例：假設你坐在公園的長椅上等朋友，你不必把每個走過來的人的身高、體重、年齡、眼睛形狀等與你的朋友的特征相比較，相反，你頭腦中有一個你朋友的整體形象，你只要尋找與你頭腦中那個整體形象相匹配的人。一旦某個走過來的人符合那個整體形象，你會在近處看清細節，以便確定這個人是不是你的朋友。知覺過程中即運用自下而上加工，也運用自上而下的加工例如：當你努力想聽清某個人說話，你即運用了自下而上的加工——努力區分每個詞語，也運用了自上而下的加工——努力把你聽到的內容與你了解的某個話題進行匹配。第二節信息的接收與傳遞〔二〕模式識別〔1〕模式是指由假設干元素或成分按一定關系形成的某種刺激結構，也可以說模式是刺激的組合。例：由幾個線段組成圖形，是視覺模式。〔2〕模式識別當人能夠確認他所知覺的某個模式是什么時，將它與其他模式區分開來，這就是模式識別。一般來說，模式識別過程是感覺信息與長時記憶中的有關信息進行比較，再決定它與哪個長時記憶中的工程有著最正確匹配的過程。第二節信息的接收與傳遞〔3〕匹配過程的實現方式，三種主要理論：第一種假設——模板論認為人們在頭腦中儲存有無數的模板集，這些模板非常詳細，從而使我們有可能識別出各種客體。把觀察到的客體模式與頭腦中的模板集進行比較并選出與之匹配的最正確模板，我們就識別了該客體。模板匹配理論難以解釋字母知覺中的問題。我們能識別一個字母在大小、方向和形式上的種種變化，很難想象在我們頭腦里會儲存有那么多模板。這個假設顯然是很不經濟的。缺陷：能解釋人的某些模式識別，但存在局限性1〕必須先存儲相應模板才能識別，需要很大的模板數量，記憶負擔加重。2〕缺少靈活性，對人為什么有時會迅速識別一個新的模式不能很好解釋。第二節信息的接收與傳遞第二種假設——原型論認為原型不同于模板，它不是一個具體的特定樣式，而是一類事物最典型〔最常見〕的根本特征。知覺的識別過程不是與模板精確、等同的匹配，而是與原型相一致。研究發現，即使人們從來沒有見過完全與原型匹配的樣例，人們也能夠形成一種原型，識別出該客體。優點：時間短、記憶負擔小、靈活，能適應環境變化。缺點：只有從下到上的加工，沒有從上到下的加工。第二節信息的接收與傳遞第三種假設——特征論該理論將構成模式的元素或成分及相互關系稱為特征，認為外部刺激在人的長期記憶中，是以各種特征來表征的。例如：A2條斜線、1條水平線、1個銳角組成特征和特征分析在模式識別中起到關鍵作用。模式識別時主要過程如下：分析刺激特征——抽取刺激的有關特征——合并抽取的特征與長期記憶中的各種刺激特征比照——一旦獲得最正確匹配，識別結束。優點：不管刺激的大小、方位等其他細節，防止預加工困難和負擔，使識別有更強的適應性，同時也減輕了記憶負擔。第二節信息的接收與傳遞〔三〕信息加工周期、單位知覺、感知加工的速率變化〔1〕加工周期。加工周期時間與刺激脈沖反響的時間有關。要識別兩幅照片是否同一人，就必須等更多的細節顯出來后才能做出反響，這時的周期時間就要長得多。〔2〕單位知覺。如果在一個知覺加工器的工作周期里，有多個相類似的刺激發生，那么知覺加工器就會將它們當作一個刺激單位加以處理。〔3〕感知加工的速率變化。知覺加工器的單位加工周期并非一個固定的常數。根據不同的刺激條件，加工周期可在一定范圍內變化。假設刺激強度增大，加工周期就會相應短些。即知覺加工器的加工周期時間與刺激強度成反比。第二節信息的接收與傳遞四、人的信息傳遞能力〔1〕理論能力與人的實際能力。生理學研究結果：視覺器官的傳信能力約為109bit/s。單耳傳信能力大約為8000bit/s。〔2〕感知覺的絕對識別能力。識別能力是指當單個的刺激呈現而不與其他刺激作比較的條件下，感覺器官所具有的識別能力。〔3〕信息傳遞率。信息傳輸速率〔R)是指人在單位時間內能傳遞的信息量。一般認為，人的通道容量約為7bit/秒。實際上，人的信息傳遞率遠遠高于7bit，這是因為作用于人的感官的外界刺激往往都是多維度的。第二節信息的接收與傳遞四、人的信息傳遞能力3不同感知覺的絕對識別能力第二節信息的接收與傳遞四、人的信息傳遞能力3不同感知覺的絕對識別能力第二節信息的接收與傳遞五、注意〔一〕注意的根本概念注意是心理活動或意識對一定對象的指向與集中。1.注意的指向性。是指人在某一瞬間，他的心理活動或意識選擇了某個對象，而忽略了另一些對象。2.注意的集中性。留神理活動或意識指向某個對象的時候，他們會在這個對象上集中起來，即全神貫注起來，這就是注意的集中性。第二節信息的接收與傳遞五、注意〔二〕注意的種類根據引起注意和維持注意有無目的及是否需要付出意志努力，注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意。無意注意是指事先沒有目的、也不需要意志努力的注意。有意注意是指有預定目的、需要一定意志努力的注意。有意后注意既服從于當前的活動目的與任務，又能節省意志的努力，對完成長期、持續的任務別有利。第二節信息的接收與傳遞五、注意〔三〕注意的特性〔1〕注意的廣度，是指在一個很短的時間內能知覺的注意對象的數目。〔2〕注意的選擇性，是個體在同時呈現的兩種或兩種以上的刺激中選擇一種進行注意，而忽略另外的刺激。〔3〕注意的持續性，指注意在一定時間內保持在某個認識的客體或活動上，也叫注意的穩定性。〔4〕注意的分配，是個體在同一時間對兩種或兩種以上的刺激進行注意，或將注意分配到不同的活動中。第二節信息的接收與傳遞五、注意〔1〕與知覺對象的特點有關。如果被知覺的對象形態相似、排列整齊、顏色大小相同、能夠成彼此有聯系的整體，注意的范圍就大些。反之，那么注意的范圍就小些。

影響注意廣度的因素：第二節信息的接收與傳遞〔2〕與個人的知識經驗的關。〔3〕與個人的活動任務有關。有明確目的任務的注意和沒有明確目的任務的注意，兩者的注意的廣度也會不同。前者大，而后者小。〔授課內容考試與不考試〕第二節信息的接收與傳遞〔1〕和對象本身的特點有關。如果注意對象內容豐富，復雜多變，注意就容易穩定。反之，就不容易穩定〔多媒體授課〕〔2〕和無關刺激干擾有關。〔3〕和主體狀態有關。影響注意穩定性的因素：第二節信息的接收與傳遞五、注意〔四〕注意的認知理論1.注意的選擇功能心理學家提出了一系列理論模型，解釋注意的選擇作用的實質，以及人腦對信息的選擇究竟發生在信息加工的哪個階段上。〔1〕過濾器理論。〔2〕衰減理論〔3〕后期選擇理論〔4〕多階段選擇理論認為選擇過程在不同的加工階段上都有可能發生。這一理論的兩個主要假設是：在進行選擇之前的加工階段越多，所需要的認知加工資源就越多。選擇發生的階段依賴于當前的任務要求。多階段選擇理論看起來更有彈性，由于強調任務要求對選擇階段的影響，防止了過于絕對化的假設所帶來的難題。第二節信息的接收與傳遞2.注意與認知資源分配〔1〕認知資源理論。該理論認為，與其把注意看成一個容量有限的加工通道，不如看作一組對刺激進行歸類和識別的認知資源或認知能力。人的認知資源是有限的。對刺激的識別需要占用認知資源，當刺激越復雜或加工任務越復雜時，占用的認知資源就越多。當認知資源完全被占用時，新的刺激將得不到加工〔未被注意〕。第二節信息的接收與傳遞第二節信息的接收與傳遞2.注意與認知資源分配〔2〕雙加工理論。該理論認為，人類的認知加工有兩類：自動化加工和受意識控制的加工自動化加工不受認知資源的限制，不需要注意，自動進行。這些加工過程由適當的刺激引發，發生比較快，也不影響其他的加工過程。在形成之后，其加工過程比較難改變。意識控制的加工受認知資源的限制，需要注意的參與，可以隨環境的變化而不斷進行調整。雙加工理論可以解釋很多注意現象。人通常能夠同時做好幾件事，如可以一邊騎自行車一邊欣賞路邊的風景等。第三節記憶和學習一、記憶兩個根本過程：記：表達為識記〔信息的輸入和編碼過程〕和保持〔信息的貯存〕憶：表達為再認和回憶〔信息的提取〕記憶三個階段：瞬時記憶

短時記憶

長時記憶定義：人的大腦能夠把輸入或經過加工的信息存儲起來，在需要時再把這些儲存的信息取出。根據信息的輸入、加工、儲存、提取方式的不同以及信息儲存時間長短的不同，人的記憶可以分為第三節記憶和學習感覺記憶：是指外部刺激引起的感性形象作用停止后的很短時間內，仍保持不變的狀態，由于保持時間很短〔通常以ms為計量單位〕，所以感覺記憶又被稱為瞬時記憶。感覺記憶是記憶的初始階段，它是外界刺激以極短的時間一次呈現后，一定數量的信息在感覺通道內迅速被登記并保持一瞬間的過程。人的瞬時記憶最初是通過以下試驗發現的：第三節記憶和學習ACEGBFYLO第三節記憶和學習DFEHPLSMV只用記住某一行的字母！第三節記憶和學習容量保存時間感覺記憶視像記憶聲像記憶17個字母左右200ms5個字母左右1500ms第三節記憶和學習短時記憶〔工作記憶〕：介于感覺記憶和長時記憶之間。主要有如下特點：〔1〕信息保持時間很短。在無復述的情況下，一般保持5~20s，最常不超過1min；〔2〕記憶容量小。信息一次呈現后立即正確記憶的最大量一般為5~9個互不關聯的工程；〔3〕對中斷的高度敏感。短時記憶極易受到干擾。〔4〕短時記憶中的信息可被意識。也就是說，只有短時記憶中的信息才能被保持在人們當前的意識之中。第三節記憶和學習短時記憶〔工作記憶〕第一幅第二幅第三幅計算：3*49+5*99+7+9*78+12+4+8+3*77=？答案:〔1606〕第三節記憶和學習容量保存時間感覺記憶短時記憶長時記憶視像記憶聲像記憶17個字母左右200ms5個字母左右1500ms5-9個工程左右5-20s無限大于1min第三節記憶和學習改善感覺記憶和短時記憶的措施：1〕最小化工作記憶的負荷。也就是盡量減少給操作工的信息量2〕提供視覺反響。〔如多媒體上課〕3〕利用組塊。增加容量〔如r、e、d和b、d、g〕a物理組塊的大小〔數字和字母大約3-4〕b有意義的序列〔密碼：生日〕c字母先于數字〔如1-800-663-5900和1-800-GET-HELP〕d保持數字和字母別離〔如458GST和4G58ST〕第三節記憶和學習第三節記憶和學習改善感覺記憶和短時記憶的措施：1〕最小化工作記憶的負荷。也就是盡量減少給操作工的信息量2〕提供視覺反響。〔如多媒體上課〕3〕利用組塊。增加容量〔如r、e、d和b、d、g〕a物理組塊的大小〔數字和字母大約3-4〕b有意義的序列〔密碼：生日〕c字母先于數字〔如1-800-663-5900和1-800-GET-HELP〕d保持數字和字母別離〔如458GST和4G58ST三節記憶和學習4〕在指示語中要考慮工作記憶的限制。

指示：在做X和Y之前，做A。指示：做A，然后做X和Y。比較第三節記憶和學習二、遺忘間距(h)重學節省(％)（保存量）遺忘數量(%)間距(h)重學節省(％)（保存量）遺忘數量(%)0.3358.241.84827.872.2144.255.86×2425.474.68.835.864.231×2421.178.92433.766.3

19世紀末期，德國心理學家H.艾賓浩斯(H.Ebbinghaus)以其本人為主試和被試，對記憶和遺忘進行了大量系統的實驗研究。

表不同時間間隔的保持成績

保持與遺忘曲線第三節記憶和學習由該曲線可知，遺忘開展的進程是不均衡的，在識記后的短時間內，遺忘速度很快，以后逐漸緩慢，一定時間后，那么處于停滯狀態而幾乎不再忘記。圖艾賓浩斯保持和遺忘曲線

第三節記憶和學習遺忘的原因

干擾是產生遺忘的重要原因

前攝干擾〔也稱前攝抑制〕，即先前學習的材料對識記和回憶后學材料的干擾。倒攝干擾〔也稱倒攝抑制〕，即后面學習的材料對保持和回憶先學材料的干擾。對于兩種學習材料：前攝干擾的強度隨先學材料的數量以及先后兩種材料內容相似程度的增加而增加。倒攝干擾受先后兩種材料相似程度、后學材料的難度以及先學材料保持程度等因素的制約。對于同種學習材料：首尾局部容易記住，而中間局部容易遺忘，因為首部無前攝抑制的干擾，尾部無倒攝抑制的干擾，而中間局部那么既有前攝干擾又有倒攝干擾。克服遺忘最好的方法是復習〔按照遺忘規律復習〕第三節記憶和學習三、學習學習程度

學習曲線

學習程度（%）4h回憶出的百分數學習程度（％）4h回憶出的百分數學習程度（％）4h回憶出的百分數15081.910064.83342.7表學習程度對記憶的影響

表示在技能形成過程中練習次數〔或練習時間〕與練習成績之間的關系的曲線，可用于研究知識和技能形成規律。第三節記憶和學習短期學習曲線長期學習曲線

高原現象第三節記憶和學習四、技能培訓技能形成過程

模仿學習階段

提高階段技能成熟完善階段影響技能形成速度的因素

技能的性質不同，學習者掌握技能的速度也不同

技能結構的復雜程度不同，學習者掌握技能的速度也不同指導方法對于學習者掌握技能的速度有一定的影響

學習環境的優劣也是影響掌握技能速度的一個因素

人的主觀狀態，如動機、態度、能力、興趣、文化程度、已有經驗等對掌握技能的速度有明顯影響

第三節記憶和學習技能提高的標志

工作速度的加快

工作質量的提高工作失誤率下降技能的遷移和干擾

技能的遷移

引起技能遷移的原因，是新學習的技能與已經掌握的技能之間，在刺激和反響方面存在著共同要素。技能的干擾

新學習的技能與已掌握的技能之間，刺激相同或極為相似而又要求作出不同的反響時，就會發生干擾。例學騎自行車、三輪車第三節記憶和學習技能培訓

為了獲得良好的培訓效果，應采用科學的培訓方法，如：

在整個培訓過程中，自始至終都必須把培養用正確方法操作、養成良好的操作習慣，作為培訓重點。通常分散培訓優于集中培訓，這是因為分散培訓有較多的時間間隔，可以消除大腦神經過程所產生的抑制。對于結構復雜的技能培訓，應在工作研究的根底上，將操作技能分解為假設干個操作動作，利用圖片和操作指導書，講解操作動作，務必使學習者明白其中的道理。在培訓中，應充分利用電化教學手段如幻燈、錄像、電影、計算機等在整個培訓過程中，應將學習者的練習結果進行反響。第四節思維與決策一、思維〔一〕思維特征1.間接性：人在思維中能根據的因素，通過中介而到達對未知因素的認識。例：“月暈而風，礎潤而雨〞，風雨雖然未感知到，但從“月暈〞和“礎潤〞能推知出來。2.概括性：指反映的是同一類事物的共同特征、本質特征或事物間規律性的聯系。例：具有書寫功能是筆的本質特性，無論長短、大小、顏色和材料等如何變化，只要具有書寫功能就叫做筆。第四節思維與決策〔二〕思維分類1.按表征方式：動作思維、形象思維和抽象思維；2.根據思維活動的方向性：聚斂思維、發散思維；2.按思維方法與其結果的新穎性：復制性思維、創造性思維。第四節思維與決策〔三〕思維過程運用存儲在長時記憶中的知識經驗，對外界輸入的信息進行分析、綜合、比較、抽象和概括的過程就是思維過程。具體包括以下過程：1.分析與綜合：分析是指在頭腦中把事物的整體分解為各個局部或各個屬性、綜合是把事物的各個局部、各個特征、各種屬性結合起來，了解他們之間的聯系，形成一個整體。2.比較：把各種事物和現象加以比照，確定他們的相同點、不同點及其關系。3.抽象與概括：抽象是在思想上抽出各種事物與現象的共同的特征和屬性，舍棄其各別特征和屬性的過程。在抽象的根底上，人們可以得到對事物的概括性的認識。例如：石英鐘、鬧鐘、座鐘、掛鐘都能計時，因此，“鐘能計時〞就是他們的共同屬性。第四節思維與決策二、推理推理是指從具體事物歸納出一般規律或者根據一般原理推出新結論的思維活動。前者叫歸納推理，后者叫演繹推理。演繹推理包括以下幾種方式：1.三段論推理：它是由兩個假定真實的前提，和一個可能符合，也可能不符合這兩個前提結論所組成。例如：所有的A都不是B，所有的B都是C，因而所有的A都不是C；不正確推理中的錯誤，是由于人們對前提的信息加工不充分，或者說受工作記憶容量的限制，人們只根據前提創立了一個心理模型，而沒有考慮建立更多的心理模型造成的。第四節思維與決策

1.線性推理：線性推理又稱關系推理，在這種推理中，所給予的兩個前提說明了三個邏輯項之間的可傳遞性的關系。例如：張三比李四高，李四比王五高，因此，張三比王五高；由于這種推理的三個邏輯項之間具有線性的特點，所以線性推理又稱線性三段論。2.條件推理：人們利用條件性命題進行的推理。規那么以如果，那么的形式進行表述，另有一個其他的語句用來確定條件或結論為真或為假，而推理者那么必須確定剩余項的真或假。如果你努力學習過，你就會在這門課上取得好成績。你努力學習過。因此，你有希望在這門課上取得好成績。第四節思維與決策三、問題解決1.問題解決的含義及腦機制：〔1〕問題解決是由一定的情景引起的，按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程。〔2〕大腦皮層的額葉對問題解決活動具有重要的作用。大腦皮層其它部位加工過的信息，都要傳遞到額葉進行更復雜的加工、綜合，編制成行為的程序，進而調節和控制人們的行為和心理過程，同時還要將行為的結果與最初的目的進行對照，以保證活動的完成。第四節思維與決策2.問題解決中的策略：〔1〕算法算法策略就是在問題空間中隨機搜索所有可能解決問題的方法，直至選擇一種有效的方法解決問題。該法費時費力，而且當問題復雜、問題空間很大時，人們很難依靠這種策略來解決問題。〔2〕啟發法啟發法是人根據一定的經驗，在問題空間內進行較少的搜索，以到達問題解決的一種方法。啟發法不能完全保證問題解決的成功，但用這種方法解決問題較省時省力。第四節思維與決策常用的啟發性策略：1〕手段——目的分析將需要到達的問題的目標狀態分成假設干子目標，通過實現一系列的子目標最終到達總目標。2〕逆向搜索逆向搜索就是從問題的目標狀態開始搜索直至找到通往初始狀態的通路或方法。例：人們要去城市的某個地方，往往是在地圖上先找到目的地，然后查找一條從目的地退回到出發點的路線。3〕爬山法采用一定的方法逐步降低初始狀態和目標狀態的距離，以到達問題解決的一種方法。第四節思維與決策四、影響信息處理的因素1.大腦信息處理能力的界限：〔1〕大腦皮質對連續接受的各種信息不可能全部確切地給以處理，其能力具有一定的限度。人不可能同時處理兩種以上的信息。人的這種信息處理特征稱為單通道機制。第四節思維與決策1.大腦信息處理能力的界限在處理各種信息過程中，當時間十分充裕時，人們可以正確地進行處理；當信息時間短促，信息又錯綜復雜時，就不能很好地處理，將出現以下各種情況：1〕漏掉了未處理的信息；2〕做了錯誤的處理；3〕處理延遲；4〕信息內容處理不全；5〕信息處理的質量降低；6〕使用了規定以外的處理方法；7〕放棄處理。第四節思維與決策2.內部因素1〕人的喚醒水平喚醒水平指人的總體生理激活程度。他對工作效率有很大影響。在適宜的范圍內，喚醒能維持大腦的興奮性，有利于注意的保持和集中。但是超出此范圍過分激活，人將處于十分緊張狀態，無法實現有效行為2〕工作任務因素認知加工器的加工周期通常為10次/s左右，每次約70〔25-170〕ms。認知加工器的加工周期變動性較大，不同的加工任務，器加工周期時間可在很大范圍內波動。第四節思維與決策第四節思維與決策1〕學習從學習曲線規律可知，如果反復練習同種作業，隨著練習次數的增加，工作質量和效率都將在一定程度上有所改善。并能減輕人的疲勞。2〕疲勞在疲勞使信息處理能力降低的狀態下，就會發生不能很好地處理刺激的反響模式。3〕動力人對作業形成動力是人處理信息時的根底條件之一，特別是在重新學習掌握信息處理方法時，動力具有更加重要的作用。3.外部條件作業時間、時機以及作業條件等影響信息處理能力。第五節人的信息輸出操作者在接收來自系統的信息并對其進行中樞加工以后，便根據加工的結果對系統做出反響。這后一個過程即稱為操作者的信息輸出。例如，汽車駕駛員為防止撞上前方突然出現的行人而剎住汽車，飛行員將瞄準器對準欲攻擊的目標，等等。此類行為都是信息輸出的表現。信息輸出的實際形式是多種多樣的。各類信息輸出的質量取決于反響時間、運動的速度和準確性等因素。本節主要介紹人的信息輸出的形式、運動的速度和準確性。第五節人的信息輸出在實際情境中，操作者的信息輸出形式多種多樣。信息輸出最重要的方式是運動輸出。根據操作活動的形式，人體操作活動可分為以下五種：〔1〕定位運動：人體或肢體根據作業所要求到達的目標，從一個特定位置運動到另一個特定位置的運動，是一種最根本的操縱控制運動。〔2〕重復運動：是在作業過程中，人連續不斷地重復相同的動作，如用小錘子釘釘子。1.操作運動類型第五節人的信息輸出〔3〕連續運動：是操作者對操縱對象連續進行控制、調節的運動。如焊工用焊槍焊料。〔4〕逐次運動：是假設干根本動作按一定順序相對獨立地進行的運動。如鍵盤鎖定。〔5〕靜態調整運動：是在一定時間內，沒有外在運動表現但需要肢體用力把身體的有關部位保持在特定位置上。如體操比賽。

第五節人的信息輸出〔3〕連續運動：是操作者對操縱對象連續進行控制、調節的運動。如焊工用焊槍焊料。〔4〕逐次運動：是假設干根本動作按一定順序相對獨立地進行的運動。如鍵盤鎖定。〔5〕靜態調整運動：是在一定時間內，沒有外在運動表現但需要肢體用力把身體的有關部位保持在特定位置上。如體操比賽。

第五節人的信息輸出1〕反響時的概念一般將外界刺激出現到操作者根據刺激信息完成反響之間的時間間隔稱為反響時。包括兩局部：一局部：從刺激開始到反響開始之間的時間，稱為反響潛伏時間；另一局部：從反響開始到反響完成的時間，稱為運動時間。〔1〕反響時反響時=反響潛伏期+運動時間2.操作運動的速度第五節人的信息輸出2〕簡單反響時與選擇反響時間1.簡單反響時。如果呈現的刺激只有一個，被試只在刺激出現時做出特定的反響，這時獲得的反響時間稱為簡單反響時。2.選擇反響時。有多種不同的刺激信號，刺激與反響之間表現為一一對應的前提下，呈現不同刺激時，要求做出不同的反響，這時獲得的反響時稱為選擇反響時。

第五節人的信息輸出3〕影響反響時的因素

1〕感覺通道的種類2)效應器官的特點3)刺激的強度和性質：弱光，0.205s；強光，0.162s。4)刺激出現的不確定性5〕訓練程度6〕反響的復雜性7〕個體的身心狀態第五節人的信息輸出不同的感覺通道受刺激的反響時明顯不同。各種感覺通道的簡單反響時見下表。各種感覺通道的簡單反響時感覺通道反應時/ms感覺通道反應時/ms觸覺

117～182溫覺180～240聽覺120～182

嗅覺210～390視覺

150～225痛覺400～1000

冷覺

150～230

味覺308～1082

第五節人的信息輸出〔2〕運動時間：運動開始至運動結束所消耗的時間。運動時間為運動開始至運動結束所消耗的時間，即完成反響動作的時間。運動時間隨運動的距離與方式而改變。一般完成控制操作最少需300ms。因此，從刺激呈現到反響動作完成最少需300ms，加上反響時間200ms〔估計數〕共計500ms。在沒有任何期待〔預先警告〕的情況下，反響時間加運動時間一般為0.7~1s，甚至1s以上。第五節人的信息輸出1〕早期進行的研究說明，定位運動時間依賴于運動距離和運動精度兩個因素。2〕關于定位運動時間和運動方向的關系，施密特克對此做了實驗研究。〔右手55度方向向右上方做定位運動速度最快〕3〕定位運動時間與空間介質有關。〔3〕定位運動的速度：第五節人的信息輸出1954年費茲作實驗結果說明，定位運動時間隨目標距離的增加而增加；隨目標寬度的增加而縮短。圖定位運動時間和運動方向的關系

右手沿55°方向向右上方作定位運動時間最短，即速度最快。

第五節人的信息輸出

在定位運動中，以肘為軸的前臂受控運動比牽動上臂及肩部的運動幅度較大的受控運動速度快、準確度高。

動作部位動作的最大速度動作部位動作的最大速度手指204~406上臂99~344手360~431腳300~378前臂190~392腿330~406表人體各部位動作的最大速度〔次/min〕第五節人的信息輸出重復運動是在速度上有較高要求的運動。對于手輪和曲柄的操作運動，其運動速度受旋轉阻力、旋轉半徑以及是否為優勢手的影響。

研究結果：當旋轉阻力最小、旋轉半徑為3cm時，旋轉速度為最大；當旋轉阻力為49N、旋轉半徑為4cm時，曲柄旋轉運動速度為最大。對于手指敲擊計算機鍵盤等簡單的重復運動，手敲擊速度最快為5~14次/s，但這個速度只能保持不長時間。〔4〕重復運動的速度：第五節人的信息輸出手指的最大敲擊速度〔15s內敲擊的次數〕手

指左

手右

手食

指6670中

指6369無名指5762小

指4856手指敲擊速度。下表列出了被試在15s內各手指的最大敲擊速度。

第五節人的信息輸出盲目定位運動：以人的正前方為最高；右方稍高于左方；同一方位下方高于上方。〔1〕定位運動準確性：〔2〕連續運動的準確度。連續運動是在運動的全過程中要求準確控制的運動，但是，由于手臂的顫抖，往往使運動偏離設計的軌跡，從而導致操作運動的準確度下降。3.操作運動的準確性第五節人的信息輸出連續運動的準確度第五節人的信息輸出槽所在平面垂直面水平面垂直面水平面運動方向前后前后上下左右顫抖方向上下左右前后前后錯誤次數2472034532手臂不同方向的顫抖對連續運動準確度的影響第五節人的信息輸出操作運動的速度和準確度之間的關系，可用以下圖所示的速度、準確度操作特性曲線表示。速度、準確度操作特性曲線第五節人的信息輸出手的運動速度和準確度2〕朝向身體比離開身體運動速度快3〕從上往下比從下往上快4〕水平面內的運動比垂直面內的運動速度快5〕旋轉運動比直線快，且順時針>逆時針1〕一般右手較左手快，右手由左向右運動又比由右向左快。第五節人的信息輸出6〕向下按的按鈕比向前的按鈕操作準確，水平安裝的旋鈕比垂直