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西南师范大学:《实验心理学》课程教学资源(电子教案)第18章 人的因素实验

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一、目的要求: 了解人的因素的实验研究 二、讲授内容: (一)引言 (二)变量介绍 (三)实验主题与研究范例
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第18章人的因素实验 、目的要求 了解人的因素的实验研究 、讲授内容: (一)引言 (二)变量介绍 三)实验主题与研究范例 引言:人的因素和人的行为 定 人的因素被定义为“试图在技术系统与人之间寻找最优化结合的学科” ( Kanton比和 Sorkin,1983,p.4)。技术包括一些很小的和很普通的,比如开罐 刀具,也包括一些大的、深奥的,比如空间站。技术的公分母是人;所有大的和 小的系统必须由人来操作。假若对人类的操作特征和现状有了充分的了解,那么 我们就能原则上设计出有着更好的人一机界面的所冉技术系统 在人的因素中,人所具有的核心地位说明了为什么实验心理学对人的因素的 研究有如此大的影响。人的因素学会( Human FactorSciety)中有一半以上的成员受 过心理学的专门训练。发表在《人的因素》杂志上的文章有相当一部分被认为是 实验心理学的应用成果。了解在应用情景中发生作用的机制是人的因素研究领域 中的重要方面。 用户第 在人的因素中,第一条需要遵守的原则是“用户第一”。假如从现在开始在 25年间关于人的因素方面你首先应该记住的只有一件事,那么它是“用户第一”。 其他的一切都是围绕这一主题展开的。 在你承诺做到“用户第一”以前,你首先必须知道谁是用户,不同的用户群 对人的因素有不同的要求。比如,当日本人生产第一辆汽车时,它是为日本公民 设计的。当汽车出口到美国后问题便出现了,美国的男人们如果不同时压离合器 和加速器便无法踩刹车使车子停下。看起来,这种设计的不足是很明显的。一般 而言,美国人比日本人高大并且有一双大脚。尽管刹车踏板对长着小脚的日本人 而言是很舒适的,但对长着大脚的美国人来说,则显得太窄小了。其原因就在于 在初始设计时并没有考虑到美国人的特征,这样便违反了人的因素中的第一条规 则一—“用户第一”。 在更高级的领域里同样的错误也会发生。一个很大的美国电信通讯公司对人

第 18 章 人的因素实验 一、目的要求: 了解人的因素的实验研究 二、讲授内容: (一)引言 (二)变量介绍 (三)实验主题与研究范例 引言:人的因素和人的行为 定义 人的因素被定义为“试图在技术系统与人之间寻找最优化结合的学科” (Kantow 比和 Sorkin,1983,p.4)。技术包括一些很小的和很普通的,比如开罐 刀具,也包括一些大的、深奥的,比如空间站。技术的公分母是人;所有大的和 小的系统必须由人来操作。假若对人类的操作特征和现状有了充分的了解,那么 我们就能原则上设计出有着更好的人—机界面的所冉技术系统。 在人的因素中,人所具有的核心地位说明了为什么实验心理学对人的因素的 研究有如此大的影响。人的因素学会(HumanFactorSciety)中有一半以上的成员受 过心理学的专门训练。发表在《人的因素》杂志上的文章有相当一部分被认为是 实验心理学的应用成果。了解在应用情景中发生作用的机制是人的因素研究领域 中的重要方面。 用户第一 在人的因素中,第一条需要遵守的原则是“用户第一”。假如从现在开始在 25 年间关于人的因素方面你首先应该记住的只有一件事,那么它是“用户第一”。 其他的一切都是围绕这一主题展开的。 在你承诺做到“用户第一”以前,你首先必须知道谁是用户,不同的用户群 对人的因素有不同的要求。比如,当日本人生产第一辆汽车时,它是为日本公民 设计的。当汽车出口到美国后问题便出现了,美国的男人们如果不同时压离合器 和加速器便无法踩刹车使车子停下。看起来,这种设计的不足是很明显的。一般 而言,美国人比日本人高大并且有一双大脚。尽管刹车踏板对长着小脚的日本人 而言是很舒适的,但对长着大脚的美国人来说,则显得太窄小了。其原因就在于 在初始设计时并没有考虑到美国人的特征,这样便违反了人的因素中的第一条规 则——“用户第一”。 在更高级的领域里同样的错误也会发生。一个很大的美国电信通讯公司对人

的因素有高度的重视。它为了满足用户的要求正欲设计一个提供电话登录信息系 统。由于用户对硬件的要求已经明确提出了,因此人的因素设计者们只得拿出小 型计算机语言的等价物,使用时用户只需输人适当的命令即可。基于此,计算机 科学家应邀来编制这种新的微型语言。通过几个月的努力,他们发明了一种应用 范围很广的语言,能够快速、有效地处理登录信息。不仅如此,精明的设计者们 还通过让秘书作测试被试检验了他们的新系统。由于这种装置是为秘书设计的, 所以设计者们以秘书作为测试被试是很理想的检验。可惜的是,没有一个人能够 掌握这种新的语言系统。经过一段时间的思考,设计者认识到需亲手指导用户进 行操作。于是,他们又用了几个月的时间结合实例进行了讲解和详细的说明。第 二次的检验发现,一些秘书人员尽管能够运用该装置,但是大多数人仍比较迷惘。 设计者对此很不满意并仔细咨询了那几个成功操作的秘书。现在问题明朗化了 设计者,也即电脑编程人员,编制了一个系统,而该系统只对那些思维方式与他 们类似的用户才是最理想的。但是大部分用户是缺乏计算机技术的。因此,设计 者又发明了一个新的效率较低的语言,该语言在完成给定的登录计划表时需要很 多的指示。但是这种新语言易学易用。最后一次的检验表明大多数的秘书人员现 都能够使用这一办公系统。第一次检验后设计者所进行的培训,无疑是以缩短电 脑程序的长度为出发的,这种思维定势使他们忽略了“用户第一”的守则。他们 的设计与其说为了用户不如说为了自己。但是最终灾难被避免了,因为设计者是 聪明的,在他们将其产品推向市场前,先在用户中进行了试验。所以,“用户第 原则的一个很重要的方面是必须在最终消费该产品的用户群个进行试验。 违反“用户第一”的最后一个案例是关于机床的设计(见图15-1)。在这里, 用户群是已知的。但是正如图15-1表明,此类设计的机床需要一个躯干很短但 手臂极长的人来控制。然而生活中没有这种尺寸的人,这个例子说明改变机器要 比改变使用机器的人容易得多 生命的价值 人的因素中一个很重要但也很容易被忽略的主题是生命的价值。将经济价值 与死亡联系在一起看来很滑稽,但实际上,每当劳动者(工人)想知道安装到系统 上装置的安全系数和需要什么种类的安全告示时,经济价值与死亡是一直联系在 起的。没有任何一种产品是绝对安全的。即便是一颗很小的纽扣,若被婴儿吞 下去也是致命的。人们对一家美国汽车制造商所作出的在所有的1990—型汽车 中装保险袋的决策的经济效用会作出怎样的评估呢?

的因素有高度的重视。它为了满足用户的要求正欲设计一个提供电话登录信息系 统。由于用户对硬件的要求已经明确提出了,因此人的因素设计者们只得拿出小 型计算机语言的等价物,使用时用户只需输人适当的命令即可。基于此,计算机 科学家应邀来编制这种新的微型语言。通过几个月的努力,他们发明了一种应用 范围很广的语言,能够快速、有效地处理登录信息。不仅如此,精明的设计者们 还通过让秘书作测试被试检验了他们的新系统。由于这种装置是为秘书设计的, 所以设计者们以秘书作为测试被试是很理想的检验。可惜的是,没有一个人能够 掌握这种新的语言系统。经过一段时间的思考,设计者认识到需亲手指导用户进 行操作。于是,他们又用了几个月的时间结合实例进行了讲解和详细的说明。第 二次的检验发现,一些秘书人员尽管能够运用该装置,但是大多数人仍比较迷惘。 设计者对此很不满意并仔细咨询了那几个成功操作的秘书。现在问题明朗化了。 设计者,也即电脑编程人员,编制了一个系统,而该系统只对那些思维方式与他 们类似的用户才是最理想的。但是大部分用户是缺乏计算机技术的。因此,设计 者又发明了一个新的效率较低的语言,该语言在完成给定的登录计划表时需要很 多的指示。但是这种新语言易学易用。最后一次的检验表明大多数的秘书人员现 都能够使用这一办公系统。第一次检验后设计者所进行的培训,无疑是以缩短电 脑程序的长度为出发的,这种思维定势使他们忽略了“用户第一”的守则。他们 的设计与其说为了用户不如说为了自己。但是最终灾难被避免了,因为设计者是 聪明的,在他们将其产品推向市场前,先在用户中进行了试验。所以,“用户第 一”原则的一个很重要的方面是必须在最终消费该产品的用户群个进行试验。 违反“用户第一”的最后一个案例是关于机床的设计(见图 15—1)。在这里, 用户群是已知的。但是正如图 15—1 表明,此类设计的机床需要一个躯干很短但 手臂极长的人来控制。然而生活中没有这种尺寸的人,这个例子说明改变机器要 比改变使用机器的人容易得多。 生命的价值 人的因素中一个很重要但也很容易被忽略的主题是生命的价值。将经济价值 与死亡联系在一起看来很滑稽,但实际上,每当劳动者(工人)想知道安装到系统 上装置的安全系数和需要什么种类的安全告示时,经济价值与死亡是一直联系在 一起的。没有任何一种产品是绝对安全的。即便是一颗很小的纽扣,若被婴儿吞 下去也是致命的。人们对一家美国汽车制造商所作出的在所有的 1990—型汽车 中装保险袋的决策的经济效用会作出怎样的评估呢?

88 88 图15-1使用中的机床控制对于一个普通人来说是不容易操作的 该机床所适合的理想操作者应该是1372毫米高、640毫米的肩 宽和2348毫米的手臂跨度 (Butterworth Heinemann, Itd, 人的因素学会的主席在其就职演说( Parsons,1970)中对生命与死亡进行了讨 论。人的生命价值可以通过多种方法来评价,从由人体中提炼出的几分钱的化学 产品到30多枚的银币再到政府首脑生命的上百万美元的保险政策不等。据帕森 斯估计,阿波罗号宇航员如能成功地按期飞回地球,每个宇航员花费美国纳税人 5亿美元的费用。尽管帕森斯牧师不提倡让阿波罗号自生自灭,但是很明显,并

人的因素学会的主席在其就职演说(Parsons,1970)中对生命与死亡进行了讨 论。人的生命价值可以通过多种方法来评价,从由人体中提炼出的几分钱的化学 产品到 30 多枚的银币再到政府首脑生命的上百万美元的保险政策不等。据帕森 斯估计,阿波罗号宇航员如能成功地按期飞回地球,每个宇航员花费美国纳税人 5 亿美元的费用。尽管帕森斯牧师不提倡让阿波罗号自生自灭,但是很明显,并

不是所有人的生命都是等价的。 由帕森斯倡导的人的因素研究很重视人的生命与死亡的价值。通过对警戒符 号和标记的研究,研究人员能够改善设备的安全性能。通过消除造成飞机失事和 化工厂爆炸的人为原因,就可拯救人的生命。改善人的潜在生命质量,这对人的 因素的研究者来说是一个很重要的回报。 、人的因素实验中的变量 (一)因变量 在人的因素的研究中,最通用的因变量是错误率。作为一门学科,减少错误 率是人的因素研究中显而易见的主要目标。时间也是一个很重要的因变量。测量 完成一项任务的总时间常常与部分时间一起作为测量的参数,如反应时和运动时 等。在现实生活中,对事件的延迟反应等同于错误。例如,如果你决定在汽车靠 近一个悬崖时停车,但是由于你的反应迟钝以至于就在跌落悬崖之前才踩刹车间 而没能达到预期目的,这等同于没有刹车。 (二)自变量 人的因素学家研究问题的范围很广致使许多的自变量被研究了。对空难中视 错觉作用感兴趣的研究者,可能会与研究知觉的实验心理学家一样,研究相同的 自变量。同样,对训练感兴趣的人,将会操纵一些诸如练习、练习的分配及呈现 通道等与记忆研究者相同的自变量。而研究心理负荷的人的因素科学家则会与研 究注意的实验心理学家使用相同的自变量。 然而,在人的因素中,关注原子能工厂、军事指挥、控制和通讯等复杂系统 的专家,可能会以与社会和组织心理学家或社会学家所用的类似的方式去操纵小 组中的交流路径。环境自变量,比如噪音、温度以及振动等,在应用的情景中, 都是有趣的和有用的。被试变量、如具有不同领导风格的人们,可能会被选出来。 另外,在人的因素研究中,一天中工作和时间的变动计划表也可以被操纵 (三)控制变量 在许多应用研究中,虽然有控制变量,但总是很少。此类研究大部分都是在 现场进行的,现场的情景不利于实验室研究中经常能够做岀出的那些实验控制。基 于此,研究者在确认潜在混淆变量时必须要小心,因为这些混淆变量很可能会导 致实验结果的其他解释。比如,当有关的外部变量被迫变化时,它们也许掩盖了 真实的处理结果。 、实验主题:小样本设计 范例:动态视敏度

不是所有人的生命都是等价的。 由帕森斯倡导的人的因素研究很重视人的生命与死亡的价值。通过对警戒符 号和标记的研究,研究人员能够改善设备的安全性能。通过消除造成飞机失事和 化工厂爆炸的人为原因,就可拯救人的生命。改善人的潜在生命质量,这对人的 因素的研究者来说是一个很重要的回报。 一、人的因素实验中的变量 (一)因变量 在人的因素的研究中,最通用的因变量是错误率。作为一门学科,减少错误 率是人的因素研究中显而易见的主要目标。时间也是一个很重要的因变量。测量 完成一项任务的总时间常常与部分时间一起作为测量的参数,如反应时和运动时 等。在现实生活中,对事件的延迟反应等同于错误。例如,如果你决定在汽车靠 近一个悬崖时停车,但是由于你的反应迟钝以至于就在跌落悬崖之前才踩刹车间 而没能达到预期目的,这等同于没有刹车。 (二)自变量 人的因素学家研究问题的范围很广致使许多的自变量被研究了。对空难中视 错觉作用感兴趣的研究者,可能会与研究知觉的实验心理学家一样,研究相同的 自变量。同样,对训练感兴趣的人,将会操纵一些诸如练习、练习的分配及呈现 通道等与记忆研究者相同的自变量。而研究心理负荷的人的因素科学家则会与研 究注意的实验心理学家使用相同的自变量。 然而,在人的因素中,关注原子能工厂、军事指挥、控制和通讯等复杂系统 的专家,可能会以与社会和组织心理学家或社会学家所用的类似的方式去操纵小 组中的交流路径。环境自变量,比如噪音、温度以及振动等,在应用的情景中, 都是有趣的和有用的。被试变量、如具有不同领导风格的人们,可能会被选出来。 另外,在人的因素研究中,一天中工作和时间的变动计划表也可以被操纵。 (三)控制变量 在许多应用研究中,虽然有控制变量,但总是很少。此类研究大部分都是在 现场进行的,现场的情景不利于实验室研究中经常能够做出的那些实验控制。基 于此,研究者在确认潜在混淆变量时必须要小心,因为这些混淆变量很可能会导 致实验结果的其他解释。比如,当有关的外部变量被迫变化时,它们也许掩盖了 真实的处理结果。 二、实验主题:小样本设计 范例:动态视敏度

现实生活中有许多情景需要对移动的目标物进行觉察和识别。棒球场上的中 锋在迎接远处飞来的球时,他首先必须在其视野内发现目标物(棒球),才能够判 断球的落点。在密集航线上驾驶飞机的飞行员必须时刻注意航线以避开迎面飞来 的其他飞机。一个宇航员在试图停泊宇宙飞船时必须觉察飞船和泊位之间的相对 运动情况。在髙速公路上一个汽车驾驶员若想起车,必须觉察邻近汽车的情况以 确定是否能安全超过。所有这些部属动态视敏度的案例。 动态视敏度被定义为知觉运动物体细节的能力。它是相对于静态视敏度面言 的,静态视敏度是指知觉静止物体细节的能力。视敏度通常通过呈现带小缺口的 字母C(被称为兰道C型视标)来测量(见图15-2)。若缺口大,很容易被注意到: 若缺口很小,字母C会被当成字母O。缺口的大小是人们对字母C与外表上很 像的字母O作出可靠辨别的视敏度指数。若兰道C型视标静止不动,我们测量 的就是静态视敏度。若兰道C型视标有运行轨迹,我们测量的则是动态视敏度 当你在配镜师的办公室里看斯内伦视力表时,测量的是你的静态视敏度。 图15-2道C型视标的各种变式 虽然动态与静态视敏度是相互关联的( Scialfa, Garvey,Gish, Deering, Leibowitz, 和 Goebel,198》,担如果用静态视敏度去预测动态视敏度会产生技术问题。因 此.为了测量某人是否具有成功地从事某种需要良好动态视敏度的职业的能力, 谨慎的研究人员会直接测量其动态视敏度。不仅如此,动态视敏度还在设计复杂 系统方面具有很重要的意义。设计者通常有一个选择标准,即他们倾向于那些易 于检测和辨认的移动目标 目标物波长对动态视敏度的影响 正如许多有趣的人的因素问题一样,颜色对移动问题的解决所产生的影响无 论是理论上还是实践上均具有重要的意义。设计决策涉及到各种不同范围内的项 目,比如,计算机显示器和街头的一些标志牌,关于某一特定颜色更容易被知觉 到的知识,在一定程度上会影响设计决策。理论上,人们知道蓝色的锥体颜色感 受器与其他的颜色感受器差异很大,它有着较低的静态视敏度而且惰性更强 Long和 Garvey,1988)。因此,朗和加维(1988)认为,研究颜色的波长对动态视 敏度的影响,无论从实践上还是从理论上都是很有必要的。在他们的研究中,只 有两个男性观察者接受了所有的实验条件。这两个观察者在戴眼镜时的静态视敏 度均是20/20,当然眼镜是在实验中被戴上去的。尽管这是一个很小的研究样

现实生活中有许多情景需要对移动的目标物进行觉察和识别。棒球场上的中 锋在迎接远处飞来的球时,他首先必须在其视野内发现目标物(棒球),才能够判 断球的落点。在密集航线上驾驶飞机的飞行员必须时刻注意航线以避开迎面飞来 的其他飞机。一个宇航员在试图停泊宇宙飞船时必须觉察飞船和泊位之间的相对 运动情况。在高速公路上一个汽车驾驶员若想起车,必须觉察邻近汽车的情况以 确定是否能安全超过。所有这些部属动态视敏度的案例。 动态视敏度被定义为知觉运动物体细节的能力。它是相对于静态视敏度面言 的,静态视敏度是指知觉静止物体细节的能力。视敏度通常通过呈现带小缺口的 字母 C(被称为兰道 C 型视标)来测量(见图 15—2)。若缺口大,很容易被注意到; 若缺口很小,字母 C 会被当成字母 O。缺口的大小是人们对字母 C 与外表上很 像的字母 O 作出可靠辨别的视敏度指数。若兰道 C 型视标静止不动,我们测量 的就是静态视敏度。若兰道 C 型视标有运行轨迹,我们测量的则是动态视敏度。 当你在配镜师的办公室里看斯内伦视力表时,测量的是你的静态视敏度。 虽然动态与静态视敏度是相互关联的(Scialfa,Garvey,Gish,Deering,Leibowitz, 和 Goebel,1988),担如果用静态视敏度去预测动态视敏度会产生技术问题。因 此.为了测量某人是否具有成功地从事某种需要良好动态视敏度的职业的能力, 谨慎的研究人员会直接测量其动态视敏度。不仅如此,动态视敏度还在设计复杂 系统方面具有很重要的意义。设计者通常有一个选择标准,即他们倾向于那些易 于检测和辨认的移动目标。 目标物波长对动态视敏度的影响 正如许多有趣的人的因素问题一样,颜色对移动问题的解决所产生的影响无 论是理论上还是实践上均具有重要的意义。设计决策涉及到各种不同范围内的项 目,比如,计算机显示器和街头的一些标志牌,关于某一特定颜色更容易被知觉 到的知识,在一定程度上会影响设计决策。理论上,人们知道蓝色的锥体颜色感 受器与其他的颜色感受器差异很大,它有着较低的静态视敏度而且惰性更强 Long 和 Garvey,1988)。因此,朗和加维(1988)认为,研究颜色的波长对动态视 敏度的影响,无论从实践上还是从理论上都是很有必要的。在他们的研究中,只 有两个男性观察者接受了所有的实验条件。这两个观察者在戴眼镜时的静态视敏 度均是 20/20,当然眼镜是在实验中被戴上去的。尽管这是一个很小的研究样

本,但是,每个观察者均在为期12个月的时间里参加了40-60分钟的测试。使 用小样本设计,并不是为了最大程度的省力。相反,被试是合适的,因为他们是 在髙度控制的实验情境中接受测试的,并且在这种情况下,数据根容易被重复测 得 实验 兰道C型视标被投射到一个白色屏幕上。波长或颜色是一个自变量,四个 兰道C型视标共有凹种波长,分别是白、蓝、黄、或者红色。兰道C型视标的 缺口有四种可能的位置:左上、右上、左下和右下。缺口的位置随机变化,每次 实验均不相同。若想回答正确,被试必须报告缺口的位置。图15-2表现了在实 验中所使用的缺口大小的样本。本实验使用了极限法来确定阈限或被试能够正确 辨认缺口位置的最小缺口尺寸。缺门的尺寸是第二个自变量。每次实验进行时, 常常是以一个较大的缺口开始的。如果接下来的反应正确,那么缺门的尺寸将会 减小。这种做法一直持续到出现不正确的反应为止。然后,缺口的尺寸再随测试 的进行而逐渐增大。如此重复多次。当被试对给定的缺口第二次作出错误判断时, 相应条件下进行的测试便停止了。阈限就是或前或后与之毗邻的那个较大缺口 另一个重要的自变量是观察者眼睛的适应水平。夜间观察时,视觉被视杆细 胞所控制,称为暗视觉。在明亮的光线下,视觉被视锥细胞所控制,叫明视觉, 视扦细胞和视锥细胞对波长或颜色有不同的敏感性。即使视杄细胞无法辨别确定 额色,它们仍然会对各种不同的波长以不同的敏感性作出反应。所以,在暗视觉 下,研究波长的效应是明智的,因为在这种情况下,视扦细胞的作用占主导地位 而在明视觉条件下则相反,视锥细胞支配着视觉,占主导地位。在本研究中,用 夜晚观察条件来产生暗视觉,而用白天观察条件来产生明视觉 最后,我们将要讨论的第四个也是最后一个的自变量是目标的移动速度。根 据早期研究中使用的值,以及在选择速度范围时人们考虑到的目标移动对视敏度 的不利影响,本实验中选择了角速度的三个值。 朗和加维(1988)分别检验了两个被试者的数据资料,因为小样本研究不能在 不同被试问计算平均数。他们发现,随着目标速度的增加,朗道(缺口尺寸)也会 增加。速度越快越难以知觉到。在夜晩的观察条件(暗视觉)下,蓝色目标物有较 低的朗限,比其他颜色的物体如白色、黄色或红色易于被知觉到;而在白天的观 察条件(明视觉)下却不然 这些实验结果在实践中是很有意义的。例如,红色照明通常用于保持人们的 暗适应(即使一个人的眼睛在黑暗中能够看到东西)。朗和加维的研究表明,蓝色 照明而不是红色照明易于使人的视觉识别黑暗中移动的物体

本,但是,每个观察者均在为期 12 个月的时间里参加了 40-60 分钟的测试。使 用小样本设计,并不是为了最大程度的省力。相反,被试是合适的,因为他们是 在高度控制的实验情境中接受测试的,并且在这种情况下,数据根容易被重复测 得。 实验 兰道 C 型视标被投射到一个白色屏幕上。波长或颜色是一个自变量,四个 兰道 C 型视标共有凹种波长,分别是白、蓝、黄、或者红色。兰道 C 型视标的 缺口有四种可能的位置:左上、右上、左下和右下。缺口的位置随机变化,每次 实验均不相同。若想回答正确,被试必须报告缺口的位置。图 15—2 表现了在实 验中所使用的缺口大小的样本。本实验使用了极限法来确定阈限或被试能够正确 辨认缺口位置的最小缺口尺寸。缺门的尺寸是第二个自变量。每次实验进行时, 常常是以一个较大的缺口开始的。如果接下来的反应正确,那么缺门的尺寸将会 减小。这种做法一直持续到出现不正确的反应为止。然后,缺口的尺寸再随测试 的进行而逐渐增大。如此重复多次。当被试对给定的缺口第二次作出错误判断时, 相应条件下进行的测试便停止了。阈限就是或前或后与之毗邻的那个较大缺口。 另一个重要的自变量是观察者眼睛的适应水平。夜间观察时,视觉被视杆细 胞所控制,称为暗视觉。在明亮的光线下,视觉被视锥细胞所控制,叫明视觉。 视扦细胞和视锥细胞对波长或颜色有不同的敏感性。即使视杆细胞无法辨别确定 额色,它们仍然会对各种不同的波长以不同的敏感性作出反应。所以,在暗视觉 下,研究波长的效应是明智的,因为在这种情况下,视扦细胞的作用占主导地位; 而在明视觉条件下则相反,视锥细胞支配着视觉,占主导地位。在本研究中,用 夜晚观察条件来产生暗视觉,而用白天观察条件来产生明视觉。 最后,我们将要讨论的第四个也是最后一个的自变量是目标的移动速度。根 据早期研究中使用的值,以及在选择速度范围时人们考虑到的目标移动对视敏度 的不利影响,本实验中选择了角速度的三个值。 朗和加维(1988)分别检验了两个被试者的数据资料,因为小样本研究不能在 不同被试问计算平均数。他们发现,随着目标速度的增加,朗道(缺口尺寸)也会 增加。速度越快越难以知觉到。在夜晚的观察条件(暗视觉)下,蓝色目标物有较 低的朗限,比其他颜色的物体如白色、黄色或红色易于被知觉到;而在白天的观 察条件(明视觉)下却不然。 这些实验结果在实践中是很有意义的。例如,红色照明通常用于保持人们的 暗适应(即使一个人的眼睛在黑暗中能够看到东西)。朗和加维的研究表明,蓝色 照明而不是红色照明易于使人的视觉识别黑暗中移动的物体

三、实验主题:因变量的选择 范例飞行员的心理负荷 东方航空401航班即将飞抵迈阿密国际机场时,飞行员突然发现前轮指示灯 还没亮。机组人员试图确定这一问题是信号灯本身的原因还是前轮没能落下或锁 定在着陆时的位置,而与此同时,飞行员只得转向并且从低空飞过了埃弗格拉兹 尽管一个前轮失灵的着陆滑行并不是很危险,但假如信号灯事先早巳正确显示前 轮失灵的信号的话,那么,机组人员自然就会用人工的方法放下前轮了。 此时飞机在自动飞行仪的控制下继续飞行,与此同时,三个机组人员都在竭 力察看是否灯泡出了问题,并试着前轮能否放下来。然而,令机组人员意想不到 的是,自动驾驶仪突然失灵了,飞机开始缓缓地下滑。机组人员的注意力完全集 中在信号灯上,过了很长时间副驾驶员才注意到高度测量表。在离飞机坠毁还有 8秒钟时,机组人员没能采取任何措施拉高飞机。导致这次99人死亡的机械故 障仅仅是一个饶坏了的灯泡。这次灾难的心理原因是注意的心理过程。机组人员 费尽心机、全神贯注地试图解决信号灯的问题,以至于没有人去注意飞机驾驶和 飞行高度监控等更为重要的问题。 关于注意力分配和集中的基础研究所提供的模型和资料就直接与这类实际 问题有关。但是这类研究的实际效用不能在实验室中得到评估。因此需要现场研 究去验证在大学实验室所作出的研究成果是否在现实的世界里也起作用。就航空 学来讲,在飞行中的飞机上进行这种现场研究其代价是很昂贵的,并且也是很危 险的。因此,大部分的现场研究是在飞机模拟器中进行的。这些模拟器是那样的 逼真,以至于联邦航丰公司用它进行职业飞行员的培训和鉴定工作。在航空学中, 模拟飞行器为精心控制的实验室研究与真正的航行之间建起了桥梁。我们先回顾 下在加利福尼亚的国家航空和宇宙航行局( National Aeronautics and Space Administration,简称NASA)的艾姆斯研究中心( Ames research center)飞行模 拟器上进行过的系列研究,然后再结合位于艾姆斯的飞行燎望台处进行的现场研 究得出结论。我们的目的是说明如何测量和评估飞行中所需要的注意力,即工作 负荷对飞行员控制飞行模拟器能力方面的影响。 国家航空和宇宙航行局的GAT实骀:在飞行模拟器里測量工作负荷 自1983年开始.在国家航空和宇宙航行局(NASA)的航空训练总部( General Aviation trainer,简称LAT)进行了一系列的飞行实验。这是一种相对不太昂 贵的模拟器行器,在这里训练飞行员驾驶单一引擎的飞机飞行。模拟飞行器安置 在一个可以使飞机座舱随飞行员而活动的底座上。座舱的窗户通常被覆盖着,所 以飞行员必须依靠仪表上的读数来操作

三、实验主题:因变量的选择 范例飞行员的心理负荷 东方航空 401 航班即将飞抵迈阿密国际机场时,飞行员突然发现前轮指示灯 还没亮。机组人员试图确定这一问题是信号灯本身的原因还是前轮没能落下或锁 定在着陆时的位置,而与此同时,飞行员只得转向并且从低空飞过了埃弗格拉兹。 尽管一个前轮失灵的着陆滑行并不是很危险,但假如信号灯事先早巳正确显示前 轮失灵的信号的话,那么,机组人员自然就会用人工的方法放下前轮了。 此时飞机在自动飞行仪的控制下继续飞行,与此同时,三个机组人员都在竭 力察看是否灯泡出了问题,并试着前轮能否放下来。然而,令机组人员意想不到 的是,自动驾驶仪突然失灵了,飞机开始缓缓地下滑。机组人员的注意力完全集 中在信号灯上,过了很长时间副驾驶员才注意到高度测量表。在离飞机坠毁还有 8 秒钟时,机组人员没能采取任何措施拉高飞机。导致这次 99 人死亡的机械故 障仅仅是一个饶坏了的灯泡。这次灾难的心理原因是注意的心理过程。机组人员 费尽心机、全神贯注地试图解决信号灯的问题,以至于没有人去注意飞机驾驶和 飞行高度监控等更为重要的问题。 关于注意力分配和集中的基础研究所提供的模型和资料就直接与这类实际 问题有关。但是这类研究的实际效用不能在实验室中得到评估。因此需要现场研 究去验证在大学实验室所作出的研究成果是否在现实的世界里也起作用。就航空 学来讲,在飞行中的飞机上进行这种现场研究其代价是很昂贵的,并且也是很危 险的。因此,大部分的现场研究是在飞机模拟器中进行的。这些模拟器是那样的 逼真,以至于联邦航丰公司用它进行职业飞行员的培训和鉴定工作。在航空学中, 模拟飞行器为精心控制的实验室研究与真正的航行之间建起了桥梁。我们先回顾 一下在加利福尼亚的国家航空和宇宙航行局(National Aeronautics and Space Administration,简称 NASA)的艾姆斯研究中心(Ames Research Center)飞行模 拟器上进行过的系列研究,然后再结合位于艾姆斯的飞行燎望台处进行的现场研 究得出结论。我们的目的是说明如何测量和评估飞行中所需要的注意力,即工作 负荷对飞行员控制飞行模拟器能力方面的影响。 国家航空和宇宙航行局的 GAT 实验:在飞行模拟器里测量工作负荷 自 1983 年开始.在国家航空和宇宙航行局(NASA)的航空训练总部(General Aviation Trainer,简称 LAT)进行了一系列的飞行实验。这是一种相对不太昂 贵的模拟器行器,在这里训练飞行员驾驶单一引擎的飞机飞行。模拟飞行器安置 在一个可以使飞机座舱随飞行员而活动的底座上。座舱的窗户通常被覆盖着,所 以飞行员必须依靠仪表上的读数来操作

般而言,这种研究的目的就是提供心理负荷测量的客观方法,尤其当使用 次要任务法时。所谓次要任务就是在执行重要任务(被称为首要任务)过程中临时 插入的一项无关任务。通常,完成次要任务的成绩可看作是完成首要任务所需要 的注意力的指标。如果次要任务的成绩不好,那么对首要任务而言这可能意味着 需要很强的注意力或者心理负荷。问题是如何运用已完成的大量注意力研究成果 来帮助解决飞行现场的实际困境 实验心理学家在实验室里完成的许多注意力研究方面的成果表明,次要任务 是研究注意力负荷的有用指标。当前所面临的挑战是对基础研究知识的运用,因 为绝大部分基础研究知识并不是为了解决不远的将来真实世界中发生的任何实 际问题而诞生的。GAT环境是介于严格控制的实验室和真实的飞机之间的合理折 衷 飞行员上作负荷的现场研究既使用了主观的因变量也使用了客观的因变量。 客观测量包括诸如反应时和正确率等这些很容易被实验人员核对的变量。主观测 量就是一种在等级量表上结出的言语报告,比如,要求飞行员在从1-10的量表 上判断其工作负荷。主观评定未必能被实验人员核实。但是,在20世纪80年代 的早期,在飞行模拟器里研究工作负荷的研究人员(心理学家),在寻找满意的客 观测量手段方曲遇到了一些麻烦。这类研究要做许多主、客观方面的测量。通常 是找到能产生显著变化的主观变量,但是有用的客观测量却很少。研究表明,在 找到的大量测量中,如果有一项研究能提供可靠的统计结果就很不错了。所以, 研究者们喜欢主观测量手段胜过客观测量手段。这种偏好是易于理解的。因为没 有人想浪费精力去做没有意义的事情,即无法满足统计需要的事情 理论假设 航空中人的因素的主要问题是缺乏有意义的理论框架以帮助指导研究和实 践。大多数的心理学文献似乎跟实际工作者毫不相干;所以,以前的大多数关于 心理负荷的研究也并没有以任何理论观点为依据。于是人们采纳了一种宽松的工 程学方法,该方法的使用是基于这样的一个前提,即如果有足够的客观测量被研 究,那么研究人员就会发现飞行员心理负荷影响所产生的效用。尽管研究者们在 复制注意的实验室研究方法方面做了一些思考和尝试,但有关这些方法的理论启 示却几乎没有人费力地去理解过 个常用的次要任务是选择反应任务。在选择反应任务中,可能会使用几个 刺激(如,不同频率的音);每个刺激均有它自己的独一无二的反应。因为选择反 应需要一定的注意力.所以它总是存在干扰首要任务的危险。如果这种情况发生, 首要任务的操作将会受到损害,并且我们也将无法得出首要任务的注意力需要方 面的任何结论。幸运的是,飞行员都受到过相当好的训练。他们已经学过无论发

一般而言,这种研究的目的就是提供心理负荷测量的客观方法,尤其当使用 次要任务法时。所谓次要任务就是在执行重要任务(被称为首要任务)过程中临时 插入的一项无关任务。通常,完成次要任务的成绩可看作是完成首要任务所需要 的注意力的指标。如果次要任务的成绩不好,那么对首要任务而言这可能意味着 需要很强的注意力或者心理负荷。问题是如何运用已完成的大量注意力研究成果 来帮助解决飞行现场的实际困境。 实验心理学家在实验室里完成的许多注意力研究方面的成果表明,次要任务 是研究注意力负荷的有用指标。当前所面临的挑战是对基础研究知识的运用,因 为绝大部分基础研究知识并不是为了解决不远的将来真实世界中发生的任何实 际问题而诞生的。GAT 环境是介于严格控制的实验室和真实的飞机之间的合理折 衷。 飞行员上作负荷的现场研究既使用了主观的因变量也使用了客观的因变量。 客观测量包括诸如反应时和正确率等这些很容易被实验人员核对的变量。主观测 量就是一种在等级量表上结出的言语报告,比如,要求飞行员在从 1-10 的量表 上判断其工作负荷。主观评定未必能被实验人员核实。但是,在 20 世纪 80 年代 的早期,在飞行模拟器里研究工作负荷的研究人员(心理学家),在寻找满意的客 观测量手段方曲遇到了一些麻烦。这类研究要做许多主、客观方面的测量。通常 是找到能产生显著变化的主观变量,但是有用的客观测量却很少。研究表明,在 找到的大量测量中,如果有一项研究能提供可靠的统计结果就很不错了。所以, 研究者们喜欢主观测量手段胜过客观测量手段。这种偏好是易于理解的。因为没 有人想浪费精力去做没有意义的事情,即无法满足统计需要的事情。 理论假设 航空中人的因素的主要问题是缺乏有意义的理论框架以帮助指导研究和实 践。大多数的心理学文献似乎跟实际工作者毫不相干;所以,以前的大多数关于 心理负荷的研究也并没有以任何理论观点为依据。于是人们采纳了一种宽松的工 程学方法,该方法的使用是基于这样的一个前提,即如果有足够的客观测量被研 究,那么研究人员就会发现飞行员心理负荷影响所产生的效用。尽管研究者们在 复制注意的实验室研究方法方面做了一些思考和尝试,但有关这些方法的理论启 示却几乎没有人费力地去理解过。 一个常用的次要任务是选择反应任务。在选择反应任务中,可能会使用几个 刺激(如,不同频率的音);每个刺激均有它自己的独一无二的反应。因为选择反 应需要一定的注意力.所以它总是存在干扰首要任务的危险。如果这种情况发生, 首要任务的操作将会受到损害,并且我们也将无法得出首要任务的注意力需要方 面的任何结论。幸运的是,飞行员都受到过相当好的训练。他们已经学过无论发

生什么意外的事情,他们的第一责任都是驾驶飞机。回想前面说过的401次航班 就是没有遵守这一规则以至机毁人亡。 实验 在模拟器里人们通常用选择反应任务测试飞行员。这种实验的主要目的是(1) 发现选择反应的次要任务是否对首要飞行任务不产生干扰:如果干扰不存在,那 么(2)看一看它是否可以充当测量飞行员心理负荷的一个合适的因变量。在这里, 我们并不打算讨论所有的结论;有兴趣的读者可以看坎特威茨、哈特和博特卢西 (1983)发表的研究报告。 本研究所使用的次要任务由两种或者四种音调组成。(两选和四选任务同时 使用的理由与相应的一些理论问题有关,该理论问题超出了本章所涉及的范围, 参见 Kantowitz和 Knight,1976。)飞行员通过按压其左侧拇指处的转换器来对 声音作出反应,反应的合适与否依赖于音调的变化。在模拟飞行器里每22秒钟 出现一个声调。 每一个飞行员在模拟飞行过程中的路程都是难易相间的,每次飞行持续22 分钟。情景(路况)的设计是以先前的等级数据为基础的,每个模拟情景飞行三次: 次是只有首要任务,作为控制条件;一次是附带一个两选的次要任务;另一次 是附带一个四选的次要任务。 图15-3表明,飞行任务的错误率是次要任务水平的函数。就像预期的那样 难度高的飞行情景显示出了较大的错误率。最重要的是次要任务效应。适宜的统 计分析显示出,图15-3两条曲线基本上是乎缓的。在没有次要任务条件和有一 个两选或四选次要任务的条件之间没有什么统计上的显著差异。因此,关于飞行 员首先驾驶好飞机不让次要任务干扰主要飞行任务的关键假设被证实了。 图15-4表明了次要音调任务卜的成绩是飞行片段的函数。纵轴表示每秒钟 所传递的信息,以比特(bits)为单位。这是一种既要考虑速度同时又要考虑反应 准确度的测量。高分代表着高的操作水乎。图15-4上每个点之间确实存在可靠 的统计差异。尤其是飞行的最后片段得到的最低分数。这意味着在飞行的这一片 段注意力和心理负荷均最大。相对而言,在本飞行片段中对次要任务中的注意确 实是较少的,所以每秒的比特数很低。这一结果飞行员也能直觉地感受到,因为 飞行员们相信在着陆的过程中心理负荷是最高的。然而,他们的观点带有主观性 图15-4中的客观结果并不是以此为依据的。 简短的实验描述表明了理论的确是实践的工具。在GAT模拟器中,尽管实验 情景比产生理论的实验中环境要少一些控制.但我们仍然能够通过使用选择反应 而得出飞行员工作负荷的客观测量。我们也发现,飞行员就他们的心理负荷所作 的主观报告或观点与客观的选择反应测量一致,即两者会聚了。主观与客观

生什么意外的事情,他们的第一责任都是驾驶飞机。回想前面说过的 401 次航班 就是没有遵守这一规则以至机毁人亡。 实验 在模拟器里人们通常用选择反应任务测试飞行员。这种实验的主要目的是(1) 发现选择反应的次要任务是否对首要飞行任务不产生干扰;如果干扰不存在,那 么(2)看一看它是否可以充当测量飞行员心理负荷的一个合适的因变量。在这里, 我们并不打算讨论所有的结论;有兴趣的读者可以看坎特威茨、哈特和博特卢西 (1983)发表的研究报告。 本研究所使用的次要任务由两种或者四种音调组成。(两选和四选任务同时 使用的理由与相应的一些理论问题有关,该理论问题超出了本章所涉及的范围, 参见 Kantowitz 和 KnZght,1976。)飞行员通过按压其左侧拇指处的转换器来对 声音作出反应,反应的合适与否依赖于音调的变化。在模拟飞行器里每 22 秒钟 出现一个声调。 每一个飞行员在模拟飞行过程中的路程都是难易相间的,每次飞行持续 22 分钟。情景(路况)的设计是以先前的等级数据为基础的,每个模拟情景飞行三次: 一次是只有首要任务,作为控制条件;一次是附带一个两选的次要任务;另一次 是附带一个四选的次要任务。 图 15—3 表明,飞行任务的错误率是次要任务水平的函数。就像预期的那样, 难度高的飞行情景显示出了较大的错误率。最重要的是次要任务效应。适宜的统 计分析显示出,图 15—3 两条曲线基本上是乎缓的。在没有次要任务条件和有一 个两选或四选次要任务的条件之间没有什么统计上的显著差异。因此,关于飞行 员首先驾驶好飞机不让次要任务干扰主要飞行任务的关键假设被证实了。 图 15-4 表明了次要音调任务卜的成绩是飞行片段的函数。纵轴表示每秒钟 所传递的信息,以比特(bits)为单位。这是一种既要考虑速度同时又要考虑反应 准确度的测量。高分代表着高的操作水乎。图 15—4 上每个点之间确实存在可靠 的统计差异。尤其是飞行的最后片段得到的最低分数。这意味着在飞行的这一片 段注意力和心理负荷均最大。相对而言,在本飞行片段中对次要任务中的注意确 实是较少的,所以每秒的比特数很低。这一结果飞行员也能直觉地感受到,因为 飞行员们相信在着陆的过程中心理负荷是最高的。然而,他们的观点带有主观性, 图 15-4 中的客观结果并不是以此为依据的。 简短的实验描述表明了理论的确是实践的工具。在 GAT 模拟器中,尽管实验 情景比产生理论的实验中环境要少一些控制.但我们仍然能够通过使用选择反应 而得出飞行员工作负荷的客观测量。我们也发现,飞行员就他们的心理负荷所作 的主观报告或观点与客观的选择反应测量一致,即两者会聚了。主观与客观

〓·路况难以飞行的情景 路况容易飞行的情景 没有任务二选任务四选任务 次要任务的水平 图153作为次要任务水平函数的首要任务(飞行)的出错率 150 125 1.00 075 050 025 起飞 降落 飞行片段 图154飞行过程中次要任务的信息传递与飞行片段间的函数关系 测景的会聚使我们更加确信降落引起髙心理负荷这一结果了。 测量空中飞行员的心理负荷

测景的会聚使我们更加确信降落引起高心理负荷这一结果了。 测量空中飞行员的心理负荷

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