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工程心理学

工程心理学是二十世纪四十年代后期开始发展起来的一门新学科。工程心理学是以人-机-环境系统为对象，研究系统中人的行为，以及人与机器和环境相互作用的工业心理学分支。它以实验心理学和认知心理学的理论和方法为基础。从事工程心理学的研究，必须熟悉心理学的理论和方法。它的目的是使工程技术设计与人的身心特点相匹配，从而提高系统效率、保障人机安全、并使人在系统中能够有效而舒适地工作。

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简介编辑本段 回目录

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以人-机-环境系统为对象，研究系统中人的行为及其与机器和环境相互作用的特点的工业心理学分支。它的目的是使工程技术设计与人的身心特点相匹配，从而提高系统效率、保障人机安全、并使人在系统中能够有效而舒适地工作。

人-机-环境系统是多学科研究的问题。从事这方面工作的有心理学家、生理学家、人体测量学家、医生、工程师等。在不同的国家或来自不同学科的专家往往使用不同的名称。中国、美国和苏联等的心理学界多称“工程心理学”，美国还使用“人类工程学”、“人的因素工程学”等名称；西欧各国则普遍称“工效学”。中国国家标准局于1982年命名为“人类工效学”。来自不同学科的专家在研究内容上各有侧重：工程心理学家强调研究系统中人的行为和身心功能特点，为系统设计提供有关人的数据；而工效学家或人的因素工程学家则侧重于研究把有关人的数据应用于系统设计。

理论基础编辑本段 回目录

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一些设计机械、汽车、电器和其它机械装置的工程师们偶尔也突发奇想，他们想让那些控制钮和表阀更适合自然的人类知觉及运动能力。比如，哪怕在早期的汽车上，方向盘与前轮的连接就已经是这样的，如果想向左转，司机就把方向盘向左转。这看上去可能是一种最明显不过的事情，可是，最早期的汽车是通过舵杆转向的，如果要向左转，司机得把舵杆向右拨，反过来也一样。同样的，有些设计者也试着在直觉的基础上将收音机、动力工具和工厂机器上的转盘以自然的方式操纵。

虽说这些都是工程师们操心的事--直到二战以前情形一直如此--可是，大量的设备上面有一些转盘和控制钮是很难解释，不容易精调的。有些需要不自然或者不必要地复杂的人类动作，这经常会造成错误甚至事故。有一个例子就是“英国蚊子”，这是二战时期制造的一种战斗轰炸机，当时心理学家尚没有参与此事。风门在飞行员的左边，着陆控制杆在右边。结果，起飞的时候，飞行员只得从风门上腾出手来用左手把住转向轮，这样，会自己向回退，因而减少动力，而这时候恰好需要最大的动力。战争期间，有大量新型复杂军事装备在不断开发之中，军事服务机构及其合同签订方开始雇用心理学家，以协助使产品更符合人性的知觉及反应。这就是所谓人性工程的开始，后来也叫工程心理学。心理学家重新设计一些设备，以提高其仪表盘的易读性，使控制钮的精调轻松易行，使必须进行的动作自然协调等等。

杰克·邓拉普是一位负责射击培训研究的海军军官，他曾是福汉姆大学的心理学教授。他对射击设备的第一手经

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验，和他对使用这些设备的心理学难度的理解，使他在战后成立了第一家人性工程学公司，即邓拉普公司。邓拉普是位精力充足的矮胖者，他既有专业知识，又正好具有应用心理学的宏观远见。他对一位参观者这样友好地大声一吼，“什么纯科学，我受不了这些学术性的马屎。科学如果不能给人们带来更好的生活，它就一钱不值。”他这家公司的发展可谓蒸蒸日上。邓拉普1948年以2．1万美元投资开始，3年以后的营业额已近70万美元，客户为美国国防部、一家飞机制造厂、一家办公机械公司、一家重型电气设备制造厂、一家闪光灯制造厂，及其它客户。

邓拉普公司的人性工程最典型的一个例子是，它帮助一家制药厂解决了正确计量药丸的问题（计数过多会减少收入。过少会违反联邦法律，而这两个问题又经常发生）。计数的工人并不能实际数数，他只能用一块刻有比如100个凹槽的铝板插入装着药丸的箱子里。当他抽出铝板时，药丸会落在几乎每～个凹槽里，他扫一眼之后就会知道，他只需要用手再抓4－5颗到铝板里进行自动装瓶就可以了。至少，这就是这种办法能够起作用的方式了。可是，这种药丸计数办法经常会出问题。邓拉普公司的一位员工研究了这个计数过程后想到，这块铝板与许多种药丸的颜色并没有形成鲜明对照。他在每个凹槽底部刷上一点桔黄色，结果，任何没有落进药丸的凹槽就会像警告灯一样亮着。这样，精确度立即上升，问题解决了。

发展历程编辑本段 回目录

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工程心理学兴起于20世纪40年代后期，但关于人机关系的研究可以追溯到19世纪末F.W.泰勒关于铁铲形式与操作效率关系的试验。20世纪初，实验心理学家H.闵斯特伯格致力于心理学在工业中的应用。使人适应机器的要求，是40年代以前人机关系研究的基本特点。工程师设计机器往往只着眼于机械力学性能的改进，很少考虑使用者的要求；心理学家的工作也局限于为现成的机器选拔和训练操作人员。在第二次世界大战期间，由于武器性能和复杂性大大提高，即使经过选拔和训练的操作人员也很难适应，由此发生了许多机毁人亡或误击目标事故。

这便迫使人们去重新审查装备的设计，并促使人们认识到机器和操作者是一个整体，武器只有与使用者的身心特点匹配时才能安全而有效地发挥作用。由这种认识出发，又提出了人机系统的概念。这样，人们开始了从主要研究由人适应机器转向研究使机器适应人的阶段，由此而形成了工程心理学这门学科。1949年出版的A.查普尼斯的《应用实验心理学》是这个时期经典性的工程心理学著作。

40年代和50年代初期,工程心理学家主要研究指针式仪表和开关按钮设计中的人机匹配问题，因此有人把这一时期称为工程心理学发展中的“开关和表盘”时代。50年代以后，由于控制论和信息论的影响，工程心理学采用信息接收、传输、加工、反馈、信道容量、系统控制等概念分析人和机器的相互作用过程，使人机系统的概念得到进一步发展。同时，由于计算机的广泛应用和生产过程自动化程度的提高，使人机结合方式和人在系统中的地位与作用发生了深刻变化。例如，在系统中人由操作者转变为监控者，体力负荷降低、心理负荷增大；人机间的信息交换方式由机械式转为对话式等。认知因素是现代人机系统的核心问题，认知实验心理学成为现代工程心理学的理论基础。这种种变化给工程心理学提出了研究的新方向和课题。

工程心理学研究在中国起步较晚。50年代主要开展操作合理化和技工培训方面的工作。60年代开始结合航天、航空、铁路和电站建设的要求开展研究。70年代后期，工程心理学得到了较快的发展。中国科学院心理研究所、航天医学工程研究所、杭州大学等分别建立了工程心理学或工效学研究机构。杭州大学创办了工业心理学专业。目前，中国有关工程心理学和工效学的组织有中国心理学会工业心理学专业委员会，中国航空学会航医、救生、人体工程专业委员会，机械工程学会的人机工程研究会等。中国政府有关部委设有全国人类工效学标准化技术委员会和人－机－环境系统工程标准化技术委员会等。与工程心理学直接有关的国际组织有国际工效学联合会（IEA）和国际标准化组织第159技术委员会(ISO/TC159)。

研究内容编辑本段 回目录

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1、与技术设计有关的人体生理心理特点。它为人－机－环境系统的设计提供有关人的数据。例如，为了使工作空间、工作台、驾驶舱、控制器和其他各种个体用具的设计和安排适合使用者的体质特点，必须就测定人体静态结构与动态功能尺寸和人体生物力学参数；为了设计优质的人机信息交换装置，就必须研究人的传信特点和能力限度，研究人的信息加工模型；为了提高系统的可靠性，就要研究人在工作超负荷或低负荷时，特别在告警应急时的反应能力和行为特点；人的能力的个别差异和影响能力水平发挥的主客观条件等，也是工程心理学研究的重要课题。

2、人机功能分配。人与机器在功能上各有长短。分析系统中各个环节的要求和作用，确定最适合于由人或由机器做的工作,是人机系统设计中的一项重要内容。一般说，强度大、速度快、精度高、单调的、操作条件恶劣的工作应安排机器去做；拟定方案、编制程序、应付不测、故障维修等工作适合由人去做。随着计算机和自动控制技术的发展，人机功能分配也会有所变化。但是，不管技术如何发展，系统不能没有人的参与。人将始终主宰技术的发展；技术的发展又将使人的功能得到更充分的发挥。

3、人机界面设计。人机界面也叫人机接口。显示器和控制器是人机之间的两个界面。机器通过显示器将信息传送给人，人通过控制器将决策和指令信息输送给机器。人机信息交换的效率，很大程度上取决于显示器和控制器分别与人的感知器官、与运动反应器官特性的匹配程度。为使两方面匹配得好，就要研究显示器和控制器的物理特性与人的感知、记忆、思维、运动反应等身心特点的关系。例如，研究视觉显示符号的形状、大小、颜色、亮度、空间密度、变化速度与人的视觉功能的关系；研究声音频率、响度、持续时间、变化速度与听觉功能的关系；研究控制器的编码、力距、阻力、距离、运动方向等因素对人的操作绩效的影响等等。在现代复杂的人机系统中，操作人员往往面对着几十甚至几百种不同功用的显示器和控制器，若设计或安排不当，就容易发生误读和误操作而导致重大事故。

4、工作空间设计。主要包括工作空间的大小、显示器和控制器的位置、工作台和座位的尺寸、工具和加工件的安排等。工作空间的设计要适应使用者的人体特征，以保证工作人员能够采取正确的作业姿式，达到减轻疲劳，提高工效。

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5、工作环境。包括照明、噪声、温度、振动、湿度、气压、加速度等物理环境因素对人的工作绩效和身心的影响。处于高空、地下、水下等特殊环境中的人，有可能经受超重、失重、高温、低温、高压、低压、缺氧等异常因素的冲击，因此，研究特殊环境条件对人行为的影响，对设计空间舱和地下、水下工作的人机系统有重要意义。

6、人员选拔和训练。系统设计应包括人员选拔和训练。制订选拔方法、设计训练程序、研制训练装置等都需要工程心理学的知识。

工程心理学的研究采用调查和观察、现场试验、情境模拟、实验室实验和数学模拟等方法。这些方法在情境逼真度、使用灵活性、结果概括性和实用性等方面，各有优点和局限性。例如数学模拟方法，有耗资低、改变方便、简单易行等优点；但得到的结论往往不能直接用于解决复杂的实际问题。现场试验具有真实性；但因素复杂，条件控制受到限制，因而不容易精确分析变量间的因果关系。因此，在解决实际问题中，应尽可能结合使用这些方法，并在研究的不同阶段采用不同的方法。例如，设计一种航空显示器，先要根据飞机显示的总体要求提出人机匹配模型，再按人机匹配要求对有关变量与人的认知、反应特性的关系进行实验室实验，根据实验结果确定各项显示因素的参数并做成实物，而后将它放在飞机模拟器内作飞行动态模拟试验，直到装机试飞后才能对显示器的性能作出最后的评价。

研究方法编辑本段 回目录

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1、变量：是心理学研究中的基本概念，变量的大小可以观察和测量，科学研究的目的就是要找出各种变量之间的关系。

2、工程心理学研究中的变量主要涉及行为变量，这种变量有两个主要的维度：定量维度和定性维度。大多数与工程心理学有关的行为都可以使用某些定量的单位。

3、在工程心理学研究中，除了自变量和因变量有时候还会遇到控制变量。

4、相关关系：是指两个变量之间存在着一种系统的依赖性，但这种关系只能说明两个变量之间有依赖，而不能提供原因与结果的解释。

（1）心理学家通常把相关分成三种：正相关，两个变量之间的变化方向一致；

（2）负相关，两个变量之间的变化方向相反；

（3）零相关，两个变量之间没有系统的关联，互不影响。

5、信度：指研究中所使用的工具的可靠性，即它是否可以稳定地反映某种心理特征的能力。心理学研究中常用的度有三种：重测信度、复本信度、分半信度。

6、效度：指测验或研究的有效性和准确性，也就是测量或研究达到目的的程度。效度有三种：内容效度、预测效度、构想效度。

安全模式编辑本段 回目录

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人性工程学一直是应用心理学当中一个相当出名的分支，进行这项工作的人在广泛的范围内开展工作，从大型喷气客机到地铁控制中心，从床头收音机到家用电脑。从事人性工程工作的心理学家们研究过几十种问题，包括，是标有刻度的旋转盘通过一个固定的标记容易读些，还是一个指针围绕着一个有固定刻度的圆盘更容易读些（旋转圆盘是更好的设计），怎样使控制钮的手柄更容易找到一些（一种办法：通过不同颜色标记；另一种办法：按照其用途制造成不同的形状，这样，不用看就知道是哪一个--比如，把着陆杆的操纵杆头制成圆形的，像轮子一样，把副器控制杆做成片状的楔形物）。

直到最近为止，美国最有灾难威胁的设备，即核电站，是在其设计中没有得到人性工程学的益处的。1979年发生三里岛核电站事故后，核能管理委员会亡羊补牢，他们认识到，当初设计并建造美国核电站的公司里，缺少进行人性工程研究的心理学家。这也可能就是三里岛机器系统的人工操作部分有严重缺陷的原因所在。本可以提醒操作员，让他们注意到自动停车系统中的一个卡住的阀门的标志不太显眼；几乎有百分之三十的系统标识都挂得太高了，操作员们看不到；一些在某些控制盘上表示正常状态的颜色，在另外一些控制盘上又表示故障。作为这些发现的结果，核能管理委员会雇用了约30名心理学家，根据这些心理学家的建议而重新制订了新的规章和对全国核电站的指南。

领域展望编辑本段 回目录

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1、操作研究。随着技术水平的提高，对操作的研究也在变化。早期如F.W.泰勒的工作时间研究，F.B.吉尔布雷思和L.E.M.吉尔布雷思夫妇的动作分析，以及后来关于传送带生产的操作研究等都是工程心理学中的经典性工作。例如，从机械工程过渡到自动化生产后，人远离被操纵的对象，监控成为人的主要操作方式。今后这方面的问题将变得更为重要，并成为综合性的研究课题。它包括新型仪表的设计、人员的特殊训练和选拔以及工作制度安排等。

2、人机系统。在生产条件下，人与机器设备之间的信息传递和互相适应，是保证一个大系统的可靠性和高效率的前提。工程心理学在这方面作出过不少贡献。把认知心理学的成果及客观分析人的心理过程的方法，应用于解决自动化控制系统和大型国防工程也具有十分重要的意义。当前的趋势是把人机系统扩大为人－机－环境－社会这样的更全面的系统。随着电子计算机的普及应用，人与计算机的交互作用将是今后工程心理学研究的重点。

3、提高工作生活质量。工作环境是否适合于保证人的安全、健康和舒适，并保证生产的高效率，是工程心理学的中心问题之一。这方面的研究，就是工作生活质量的内容。它越来越受到人们普遍的关心。因为随着生活水平的普遍提高，人们不仅要求工作环境能适合生理上的需要，而且日益重视工作者心理上的需要。例如，重视工作内容的丰富化和扩大化，减少简单、重复的劳动，提高工作本身对人的意义，增加工作者的满意度等。

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4、组织管理的改进。现代管理者应该善于为组织确定目标，协调组织内部的关系（如增强归属感、凝聚力），改善组织外部的联系（如加强沟通与协调），并注重采用组织开发的技术，使一个企业、一个单位具有组织自我完善的能力。但是，这些工作难以由组织本身来进行，社会化的咨询机构将越来越多地参与改进组织管理的工作，也就是说，组织系统将逐渐从封闭走向开放。这将成为工程心理学发展的一个重要趋向。美国已将传统的工程心理学称为工程组织心理学。

5、人力资源开发。生产过程的自动化将改变人在生产中发挥作用的方式，但并不能排除人对生产的参与。而且随着生产技术工艺的改进，人的作用将变得更为突出，对人的素质要求也将更高。工程心理学今后在提高人的激励水平，改善培训方法，对人进行科学的评价和选拔任用，以及职业的设计和人事安排等方面，都将发挥更大的作用。工程心理学也将为科学地制定有关人事管理的制度提供依据。