工程心理学

工程心理学(engineering psychology)

　　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。

　　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”。

　　来自不同学科的专家在研究内容上也各有侧重：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；而工效学家或人类工程学家们则侧重于研究把有关人的数据应用于系统设计。

　　使人适应机器的要求，是20世纪40年代以前人机关系研究的基本特点。工程师设计机器时，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。查普尼斯在1949年出版的《应用实验心理学》是这个时期经典性的工程心理学著作。

　　二十世纪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，工程心理学开始采用信息接收、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新的研究方向和课题。

　　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。二十世纪80年代以后，工程心理学在我国得到了较快的发展。

　　工程心理学主要研究与技术设计有关的人体生理、心理特点，并为人-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、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。

　　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。一般来说，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。

　　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与人的感知器官、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。

　　工作空间设计也是工程心理学研究的基本内容，它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。

　　照明、噪声、温度、振动、湿度气压、加速度等物理环境因素都会对人的工作绩效和身心造成影响。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。

　　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问的因果关系。

　　（1）提高效率：人机系统的效率不仅取决于人或机各自的效率，同时也依赖于人、机、环境三者的配合和协调。

　　（2）防止事故，保障安全。

　　（3）创造健康和舒适的工作条件：健康舒适是评价生活、工作质量的重要内容。随着社会的进步，人们对身心健康和舒适度的要求越来越高。一个好的系统，不仅要求效率高、事故少，而且还要无害于操作人员的身心健康。

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