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第九章 人的信息處理系統(tǒng),1,第九章 人的信息處理系統(tǒng),隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是電子計(jì)算機(jī)的飛躍發(fā)展，人在系統(tǒng)中的作用發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)中的操作人員正在逐步地從直接控制人員轉(zhuǎn)變成監(jiān)視人員和決策者。生產(chǎn)過程中信息在時(shí)間和空間上密集化，對(duì)作業(yè)者勞動(dòng)過程產(chǎn)生很大影響，作業(yè)者面臨著大量的信息加工要求，必須保持注意力高度集中，并具有較高的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性。因此,了解人的信息處理系統(tǒng)構(gòu)成，掌握信息處理過程和特征不僅對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更好的完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)效率有重要作用，同時(shí)也是腦力負(fù)荷研究的基礎(chǔ)。,2,為了解釋人的認(rèn)知活動(dòng)，認(rèn)知工效學(xué)家將人模擬成一個(gè)與計(jì)算機(jī)類似的信息處理系統(tǒng)。人的信息處理系統(tǒng)的基本組成部分如圖9-1所示。,第一節(jié) 人的信息處理系統(tǒng)模型,一、人的信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖9-1 人的信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,3,（一）感覺系統(tǒng)：人的信息處理的第一個(gè)階段是感覺。在這一階段，人通過各種感覺器官接受外界的信息，然后把這些信息傳遞給中樞信息處理系統(tǒng)。 （二）中樞信息處理系統(tǒng)：人的認(rèn)知系統(tǒng)接收從感知系統(tǒng)傳入的經(jīng)過編碼后的信息，并將這些信息存入本系統(tǒng)的工作記憶中，同時(shí)從長時(shí)記憶中提取以前存入的有關(guān)信息和加工規(guī)律，進(jìn)行綜合分析后做出如何反應(yīng)的決策，并將決策信息輸出到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 （三）反應(yīng)（運(yùn)動(dòng)）系統(tǒng)：它執(zhí)行中樞信息系統(tǒng)發(fā)出的命令，產(chǎn)生人的信息處理系統(tǒng)的輸出。,第一節(jié) 人的信息處理系統(tǒng)模型,一、人的信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),4,第一節(jié) 人的信息處理系統(tǒng)模型,二、信息、信息量與信息傳遞模式,（3）信息傳遞模式。人機(jī)系統(tǒng)中，信息在信息源和信宿（信息接 收者）之間傳遞過程通常有三種模式： 1）信息源發(fā)出的信息被信宿完全接收。 2）信源發(fā)出的信息在傳遞過程中消耗殆盡。 3）從信源發(fā)出的信息雖然有些損耗，信宿收到的信號(hào)也混有某些噪聲成分，但仍有部分信源發(fā)出的信息被有效地傳送到了信宿。,（1）信息。信息是能消除事先不能確定的情況的信號(hào)或知識(shí)，它存在于一切事物中，是一種抽象量。,（2）信息量。信息量是人機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要參數(shù)。有關(guān)信息量的計(jì)算通常選用對(duì)數(shù)單位進(jìn)行度量。,5,（一）感覺器官及其信息接收能力 人通過感覺器官獲得關(guān)于周圍環(huán)境和自身狀態(tài)的各種信息。感覺器官中的感受器是接收刺激的專門裝置。 感受器按其接受刺激的性質(zhì)可分為視、聽、觸、味、膚覺等多種感受器。其中視覺、聽覺和嗅覺接受遠(yuǎn)距離的刺激。每一種感受器通常只對(duì)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。人的感覺和各類感受器的適宜刺激見教材表9-1。,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,一、感覺與知覺系統(tǒng),6,（一）感覺器官及其信息接收能力,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,一、感覺與知覺系統(tǒng),人的感官除了要求“適宜刺激”信號(hào)的載體外，感官對(duì)信息載體的能量要求也有一定的限度。感官的這種對(duì)信號(hào)刺激能量范圍要求稱為該感官的絕對(duì)感覺閾限。要保證信息傳遞暢通有效，信號(hào)的能量必須較大幅度地超過人的絕對(duì)感覺閾限下限值。教材表9-2為幾種主要感覺器官的刺激閾限。 當(dāng)信號(hào)刺激的能量分布落在絕對(duì)感覺閾限的上下限之間時(shí)，人不僅可覺察到信號(hào)的存在，還能覺察到信號(hào)刺激的能量分布差異。引起差別感覺的刺激間的最小差別稱為差別感覺閾限，對(duì)最小差別量的感受能力叫差別感受性。差別感受性與差別感覺閾限成反比，兩者之比是一個(gè)常數(shù)。這一關(guān)系稱為韋伯定律 。,7,（二）知覺,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,一、感覺與知覺系統(tǒng),人們通過感官得到了外部世界的信息，這些信息經(jīng)過頭腦的加工（綜合與解釋），產(chǎn)生的對(duì)事物整體的認(rèn)識(shí)，就是知覺。知覺以感覺作基礎(chǔ)，是現(xiàn)實(shí)刺激和已儲(chǔ)存的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的相互作用的結(jié)果，是一種主動(dòng)的和富有選擇性的構(gòu)造過程。 知覺作為一種活動(dòng)過程，包含了互相聯(lián)系的幾種作用：覺察、分辨和確認(rèn)。在知覺過程中，人對(duì)事物的覺察、分辨和確認(rèn)的閾限值是不一樣的。如果說人們覺察一個(gè)物體比較容易，那么要確認(rèn)這個(gè)物體就要困難得多，需要的加工時(shí)間也較長。,8,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,二、感知過程中的信息存儲(chǔ),（1）感覺儲(chǔ)存。感覺儲(chǔ)存又稱感覺記憶或瞬時(shí)記憶。它是外界輸入刺激后人對(duì)信息加工的第一個(gè)模塊，感覺記憶的儲(chǔ)存時(shí)間大約為0.25 s～2 s。 （2）感覺儲(chǔ)存的編碼。感覺儲(chǔ)存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。 （3）感覺儲(chǔ)存和工作記憶的交互作用。工作記憶是感覺記憶和長時(shí)記憶的中間階段，即輸入信息經(jīng)過再編碼，使其容量擴(kuò)大。 （4）感知映象的衰退和儲(chǔ)存容量。 感知記憶(包括視覺映象和聽覺映象)隨時(shí)間消逝而衰退。實(shí)驗(yàn)研究表明，感知記憶中殘存的信息數(shù)量隨時(shí)間的消逝而遵循指數(shù)曲線規(guī)律迅速下降。,9,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,三、感知系統(tǒng)的信息加工,人的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)刺激是產(chǎn)生知覺所必需的。人的知覺過程所包含的信息加工方式主要體現(xiàn)為自下而上的加工和自上而下的加工兩種方式。 （1）自下而上的加工。 指由外部刺激開始的加工，通常指先對(duì)較小的知覺單元進(jìn)行分析，然后再轉(zhuǎn)向較大的知覺單元，經(jīng)過一系列連續(xù)階段的加工而達(dá)到對(duì)感覺刺激的解釋。 （2）自上而下加工。是由有關(guān)知覺對(duì)象的一般知識(shí)開始的加工。由此可以形成期望或?qū)χX對(duì)象的假設(shè)。 一般說來，在人的知覺活動(dòng)中，非感覺信息越多，他們所需要的感覺信息就越少，因而自上而下的加工占優(yōu)勢(shì)；相反，非感覺信息越少，就需要越多的感覺信息，因而自下而上的加工占優(yōu)勢(shì)。,（一）信息加工方式,10,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,三、感知系統(tǒng)的信息加工,模式是指由若干元素或成分按一定關(guān)系形成的某種刺激結(jié)構(gòu)，也可以說模式是刺激的組合。模式識(shí)別是人的一種基本的認(rèn) 知能力或智能，在人的各種活動(dòng)中都有重要的作用。 人的模式識(shí)別可看作一個(gè)典型的知覺過程，它依賴于人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。一般說來，模式識(shí)別過程是感覺信息與長時(shí)記憶中的有關(guān)信息進(jìn)行比較，再?zèng)Q定它與哪個(gè)長時(shí)記憶中的項(xiàng)目有著最佳匹配的過程。關(guān)于匹配過程的實(shí)現(xiàn)方式，有三種主要模型:（1）模板匹配模型。（2）原型匹配模型。 （3）特征分析模型。,（二）模式識(shí)別,11,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,三、感知系統(tǒng)的信息加工,（1）加工周期。知覺加工器的加工周期時(shí)間與刺激脈沖反應(yīng)的時(shí)間有關(guān)。 （2）單位知覺。如果在一個(gè)知覺加工器的工作周期里，有多個(gè)相類似的刺激發(fā)生，那么知覺加工器就會(huì)將它們當(dāng)作一個(gè)刺激單位加以處理。 （3）感知加工的速率變化。在人類信息加工器模型中，知覺加工器的單位加工周期并非一個(gè)固定的常數(shù)。根據(jù)不同的刺激條件，加工周期可在一定范圍內(nèi)變化。,（三）信息加工周期、單位知覺、感知加工的速率變化,12,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,四、人的信息傳遞能力,（1）理論能力估計(jì)與人的實(shí)際能力。哈佛大學(xué)的米勒(G．A．Miller)在大量研究和考察的基礎(chǔ)上得出了這樣的結(jié)論：“在最理想的條件下，傳信能力的實(shí)際上限似乎處于25 bit/s左右，至今無人聲稱最高值能達(dá)到40 bit/s”。 （2）感知覺的絕對(duì)辨認(rèn)能力。如教材中表9-3為不同感知覺的絕對(duì)辨認(rèn)能力。辨認(rèn)能力是指當(dāng)單個(gè)的刺激呈現(xiàn)而不與其他刺激作比較的條件下，感覺器官所具有的辨認(rèn)能力。 （3）信息傳遞率。信息傳輸速率（R）是指人在單位時(shí)間內(nèi)能傳遞的信息量。由于實(shí)驗(yàn)條件的不同，所得的信息傳遞率也不完全一致。一般認(rèn)為，人的通道容量約為7 bit左右，即人每秒最大可傳遞7 bit左右的信息量。實(shí)際上，人的信息傳遞率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于7 bit，這是因?yàn)樽饔糜谌说母泄俚耐饨绱碳ね际嵌嗑S度的。,13,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,（一）注意的基本概念 注意是心理活動(dòng)或意識(shí)對(duì)一定對(duì)象的指向與集中。注意的指向性是指人在某一瞬間，他的心理活動(dòng)或意識(shí)選擇了某個(gè)對(duì)象，而忽略了另一些對(duì)象。當(dāng)心理活動(dòng)或意識(shí)指向某個(gè)對(duì)象的時(shí)候，它們會(huì)在這個(gè)對(duì)象上集中起來，即全神貫注起來，這就是注意的集中性。,(二)注意的功能 （1）注意的選擇功能。 （2）注意的保持功能。 （3）注意的調(diào)節(jié)及監(jiān)督功能。,14,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,（三）注意的種類 根據(jù)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。,（1）無意注意。無意注意是指事先沒有目的、也不需要意志努力的注意。 (2)有意注意。有意注意是指有預(yù)定目的、需要一定意志努力的注意。 (3 )有意后注意。有意后注意是注意的一種特殊形式。從特征上講，它同時(shí)具有無意注意和有意注意的某些特征。,15,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,（四）注意的特性 (1)注意的廣度。注意廣度是指在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)能知覺的注意對(duì)象的數(shù)目。 （2）注意的選擇性。注意的選擇性是個(gè)體在同時(shí)呈現(xiàn)的兩種或兩種以上的刺激中選擇一種進(jìn)行注意，而忽略另外的刺激。 （3）注意的持續(xù)性。注意持續(xù)性是指注意在一定時(shí)間內(nèi)保持在某個(gè)認(rèn)識(shí)的客體或活動(dòng)上，也叫注意的穩(wěn)定性。 （4）注意的分配。 注意的分配性是個(gè)體在同一時(shí)間對(duì)兩種或兩種以上的刺激進(jìn)行注意，或?qū)⒆⒁夥峙涞讲煌幕顒?dòng)中。,16,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,1.注意的選擇功能 （1）過濾器理論。神經(jīng)系統(tǒng)在加工信息的容量方面是有限度的，不可能對(duì)所有的感覺刺激進(jìn)行加工。當(dāng)信息通過各種感覺通道進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，要先經(jīng)過一個(gè)過濾機(jī)制。只有一部分信息可以通過這個(gè)機(jī)制，并接受進(jìn)一步的加工；而其他的信息就被阻斷在它的外面，而完全喪失了。 （2）衰減理論?；谌粘Ｉ钣^察和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，特瑞斯曼(Treisman，1964)提出了衰減理論。衰減理論主張，當(dāng)信息通過過濾裝置時(shí)，不被注意或非追隨的信息只是在強(qiáng)度上減弱了，而不是完全消失。,（五）注意的認(rèn)知理論,17,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,1.注意的選擇功能,（五）注意的認(rèn)知理論,（3）后期選擇理論。這種理論認(rèn)為，所有進(jìn)來的信息都被加工。當(dāng)信息達(dá)到工作記憶時(shí)，開始選擇獲得進(jìn)一步加工的信息。因?yàn)檫M(jìn)一步加工的選擇是在工作記憶中進(jìn)行的，即對(duì)信息的選擇發(fā)生在加工后期的反應(yīng)階段。 （4）多階段選擇理論。過濾器理論、衰減理論及后期選擇理論都假設(shè)，注意的選擇過程發(fā)生在信息加工的某個(gè)特定階段上。約翰斯頓等人(Johnston& Heinz，1978)提出了一個(gè)較靈活的模型，認(rèn)為選擇過程在不同的加工階段上都有可能發(fā)生。,18,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,圖9-2 三種理論的比較示意圖,19,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,2.注意與認(rèn)知資源分配,（五）注意的認(rèn)知理論,（1）認(rèn)知資源理論。該理論認(rèn)為，與其把注意看成一個(gè)容量有限的加工通道，不如看作一組對(duì)刺激進(jìn)行歸類和識(shí)別的認(rèn)知資源或認(rèn)知能力。圖9-3描述了注意的能量模型。,20,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,21,第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工,五、注意,2.注意與認(rèn)知資源分配,（五）注意的認(rèn)知理論,（2）雙加工理論。該理論認(rèn)為，人類的認(rèn)知加工有兩類：自動(dòng)化加工和受意識(shí)控制的加工。其中自動(dòng)化加工不受認(rèn)知資源的限制，不需要注意，是自動(dòng)進(jìn)行的。這些加工過程由適當(dāng)?shù)拇碳ひl(fā)，發(fā)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。而意識(shí)控制的加工受認(rèn)知資源的限制，需要注意的參與，可以隨環(huán)境的變化而不斷進(jìn)行調(diào)整。,22,人在執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)的時(shí)候，認(rèn)知系統(tǒng)的功能是把感知系統(tǒng)輸入信息與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)合適的輸出行為連接起來。然而人類面臨的系統(tǒng)任務(wù)是困難或復(fù)雜的，往往要涉及學(xué)習(xí)、記憶提取、問題解決等過程，因而認(rèn)知系統(tǒng)的加工器活動(dòng)也比其他系統(tǒng)的加工器活動(dòng)更為復(fù)雜。,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,23,認(rèn)知系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存有兩種方式：一種是為當(dāng)前信息加工的需要而短時(shí)儲(chǔ)存信息，一般稱為工作記憶；另一種是為以后信息加工的需要而儲(chǔ)存信息，即所謂的長時(shí)記憶。 （一）工作記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,1.工作記憶的含義及特點(diǎn) 工作記憶也叫短時(shí)記憶和操作記憶，是感覺記憶和長時(shí)記憶的中間階段。 工作記憶有以下特點(diǎn)：(1)信息保持時(shí)間很短。 (2)記憶容量小。 (3)對(duì)中斷的高度敏感。 (4)短時(shí)記憶中的信息可被意識(shí)。,24,（一）工作記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,2. 工作記憶的編碼及影響因素 聽覺編碼和視覺編碼是工作記憶的主要編碼方式。研究表明，工作記憶的編碼通常是以聽覺的聲音符號(hào)方式進(jìn)行的，但在工作記憶的最初階段存在視覺形式編碼，之后逐漸向聽覺形式過渡。 工作記憶編碼效果的影響因素： （1）覺醒水平； （2）工作記憶的組塊； （3）認(rèn)知加工深度。,25,（一）工作記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,3. 工作記憶信息的存儲(chǔ)和遺忘 （1）復(fù)述。復(fù)述是工作記憶信息存儲(chǔ)的有效方法。復(fù)述又分為兩種：一種是機(jī)械復(fù)述或保持性復(fù)述，將工作記憶中的信息不斷地簡(jiǎn)單重復(fù)；另一種是精細(xì)復(fù)述，將工作記憶中的信息進(jìn)行分析，使之與已有的經(jīng)驗(yàn)建立起聯(lián)系。 （2）遺忘。記憶的內(nèi)容不能保持或者提取時(shí)有困難就是遺忘。工作記憶的容量有限，儲(chǔ)存時(shí)間也很短。在沒有復(fù)述的情況下，工作記憶可保持15～30s。圖9-3為阻止復(fù)述后工作記憶遺忘速率。,26,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,圖9-3阻止復(fù)述后工作記憶遺忘速率,27,（一）工作記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,4. 工作記憶的信息提取 工作記憶中信息提取方式為完全系列掃描，即對(duì)全部項(xiàng)目進(jìn)行完全的檢索，然后做出判斷。在這種提取方式下，肯定判斷和否定判斷都要對(duì)全部項(xiàng)目進(jìn)行搜索，因此它們應(yīng)該具有同樣的反應(yīng)時(shí)間(圖9-4a)。另外，反應(yīng)時(shí)間是項(xiàng)目長度的函數(shù)， 圖9-4b是實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果。,28,（二）長時(shí)記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,1. 長時(shí)記憶的含義和編碼 （1）長時(shí)記憶是指存儲(chǔ)時(shí)間在一分鐘以上、數(shù)月、數(shù)年乃至終身不忘的信息。 （2）長時(shí)記憶的編碼就是把新的信息納入已有的知識(shí)框架內(nèi)，或把一些分散的信息單元組合成一個(gè)新的知識(shí)框架。 長時(shí)記憶的編碼形式主要有以下三種： a.語義類型編碼 b.語言特點(diǎn)編碼 c.主觀組織 （3）長時(shí)記憶編碼的主要影響因素：編碼時(shí)的意識(shí)狀態(tài)和加工深度 。研究表明，有意編碼的效果明顯優(yōu)于自動(dòng)編碼的效果；加工深度不同，記憶效果也是不同的。,29,（二）長時(shí)記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,2. 長時(shí)記憶的信息儲(chǔ)存 長時(shí)記憶中信息的存儲(chǔ)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。從量的方面，存儲(chǔ)信息的數(shù)量隨時(shí)間的遷移而逐漸下降；從質(zhì)的方面，存儲(chǔ)的信息會(huì)出現(xiàn)不同形式的變化。 3.長時(shí)記憶的信息提?。涸僬J(rèn)和回憶 （1）再認(rèn)是指人們對(duì)感知過、思考過或體驗(yàn)過的事物，當(dāng)它再度呈現(xiàn)時(shí)，仍能認(rèn)識(shí)的心理過程。圖9-5為時(shí)間間隔對(duì)再認(rèn)的影響，從圖中可以看到，從學(xué)習(xí)到再認(rèn)的間隔時(shí)間越長，效果越差。,30,（二）長時(shí)記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,3.長時(shí)記憶的信息提?。涸僬J(rèn)和回憶,（2） 回憶是人們過去經(jīng)歷過的事物以形象或概念的形式在頭腦中重新出現(xiàn)的過程。 回憶通常以聯(lián)想為基礎(chǔ)。,31,（二）長時(shí)記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,4. 長時(shí)記憶中信息的遺忘,（1）人的遺忘過程。19世紀(jì)末，德國心理學(xué)家艾賓浩斯采用自然科學(xué)的方法對(duì)記憶進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得出了人的遺忘發(fā)展進(jìn)程規(guī)律。他還將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果繪成曲線，這就是著名的艾賓浩斯遺忘曲線 (圖9-6)。,圖9-6艾賓浩斯遺忘曲線,32,（二）長時(shí)記憶,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,一、中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息儲(chǔ)存,4. 長時(shí)記憶中信息的遺忘,（2）遺忘原因 實(shí)驗(yàn)表明，干擾理論是解釋遺忘原因的重要理論。干擾理論認(rèn)為，遺忘是因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)和回憶之間受到其他刺激的干擾所致。一旦干擾被排除，記憶就能恢復(fù)，而記憶痕跡并未發(fā)生變化。,33,（一）思維過程,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,二、思維與推理,思維是借助語言、表象或動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的、對(duì)客觀事物概括的和見解的認(rèn)識(shí)，是認(rèn)識(shí)的高級(jí)形式。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(gè)部分或各個(gè)屬性。綜合是在頭腦中把事物的各個(gè)部分、各個(gè)特征、各種屬性結(jié)合起來，了解它們之間的聯(lián)系，形成一個(gè)整體。 2.比較。比較是把各種事物和現(xiàn)象加以對(duì)比，確定它們的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)及其關(guān)系。比較是以分析為前提的，只有在思想上把不同對(duì)象的部分特征區(qū)別開來，才能進(jìn)行比較。 3.抽象與概括。抽象是在思想上抽出各種事物與現(xiàn)象的共同的特征和屬性，舍棄其個(gè)別特征和屬性的過程。,34,（二）推理,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,二、思維與推理,推理是指從具體事物歸納出一般規(guī)律，或者根據(jù)一般原理推出新結(jié)論的思維活動(dòng)。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 ： 1.三階段推理。它是由兩個(gè)假定真實(shí)的前提，和一個(gè)可能符合，也可能不符合這兩個(gè)前提的結(jié)論所組成。 2. 線性推理。線性推理又稱關(guān)系推理，在這種推理中，所給予的兩個(gè)前提說明了三個(gè)邏輯項(xiàng)之間的可傳遞性的關(guān)系。 3.條件推理。條件推理是指人們利用條件性命題進(jìn)行的推理。它發(fā)生在當(dāng)給出所謂的條件語句---決定在滿足特定條件時(shí)將出現(xiàn)何種結(jié)果的規(guī)則，并要求推理者根據(jù)前面給出的信息對(duì)結(jié)論的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候。,35,（三）問題解決,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,二、思維與推理,1.問題解決的含義及腦機(jī)制 （1）問題解決是由一定的情景引起的，按照一定的目標(biāo)，應(yīng)用各種認(rèn)知活動(dòng)、技能等，經(jīng)過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程。 （2）由大腦皮層其它部位加工過的信息，都要傳遞到額葉進(jìn)行更復(fù)雜的加工、綜合，編制成行為的程序，進(jìn)而調(diào)節(jié)和控制人們的行為和心理過程，同時(shí)還要將行為的結(jié)果與最初的目的進(jìn)行對(duì)照，以保證活動(dòng)的完成。,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(jī)搜索所有可能的解決問題的方法，直至選擇一種有效的方法解決問題。 （2）啟發(fā)法。啟發(fā)法是人根據(jù)一定的經(jīng)驗(yàn)，在問題空間內(nèi)進(jìn)行較少的搜索，以達(dá)到問題解決的一種方法。常用的啟發(fā)性策略： 1）手段一目的分析。 2）逆向搜索。 3）爬山法。,36,1.大腦信息處理能力的界限,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,三、影響信息處理的因素,（1）大腦皮質(zhì)對(duì)連續(xù)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。把從感覺器官得到的信息，在大腦皮質(zhì)進(jìn)行判斷，決定采取什么樣的行動(dòng)時(shí)，人不可能同時(shí)處理兩種以上的信息。 （2）在處理各種信息過程中，當(dāng)時(shí)間十分充裕時(shí)，人們可以正確地進(jìn)行處理；當(dāng)信息時(shí)間短觸信息又錯(cuò)綜復(fù)雜時(shí)，就不能很好地處理，將出現(xiàn)以下各種情況：①漏掉了未處理的信息。②作了錯(cuò)誤的處理。③處理延遲。④信息內(nèi)容處理不全。⑤信息處理的質(zhì)量降低。⑥使用了規(guī)定以外的處理方法。⑦放棄處理。,37,2.內(nèi)部因素,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,三、影響信息處理的因素,影響信息處理能力的內(nèi)部因素主要有：覺醒水平，動(dòng)力，學(xué)習(xí) (練習(xí))和疲勞。 （1）人的喚醒水平。喚醒水平指人的總體生理激活程度。它對(duì)工作效率有很大影響。在適宜的范圍內(nèi)，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(tài)，無法實(shí)現(xiàn)有效行為。 （2）工作任務(wù)因素。認(rèn)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(rèn)知加工器的加工周期變動(dòng)性較大，不同的加工任務(wù)，其加工周期時(shí)間可在很大范圍內(nèi)波動(dòng)。教材表9-5為不同認(rèn)知系統(tǒng)的加工速度。,38,2.內(nèi)部因素,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,三、影響信息處理的因素,（3）學(xué)習(xí)。從學(xué)習(xí)曲線規(guī)律可知，如果反復(fù)的練習(xí)同種作業(yè)，隨著練習(xí)次數(shù)的增加，工作質(zhì)量和效率都將在一定程度上有所改善。并能減輕人的疲勞。 （4）疲勞。對(duì)信息處理過程來說，疲勞將帶來與學(xué)習(xí)相反的效果。在疲勞使信息處理能力降低的狀態(tài)下，就會(huì)發(fā)生不能很好地處理刺激的反應(yīng)模式。 （5）動(dòng)力。人因具有動(dòng)機(jī)才能對(duì)所給的刺激產(chǎn)生一定的行動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為動(dòng)力。人對(duì)作業(yè)形成動(dòng)力是人處理信息時(shí)的基礎(chǔ)條件之一，特別是在重新學(xué)習(xí)掌握信息處理方法時(shí)，動(dòng)力具有更加重要的作用。,39,3.外部條件,第三節(jié) 中樞（認(rèn)知）系統(tǒng)的信息加工,三、影響信息處理的因素,大腦依據(jù)記憶而積累的經(jīng)驗(yàn)來確定如何處理新接受的信息和進(jìn)行什么樣的行動(dòng)。信息處理過程與處理信息者的知識(shí)、技能等個(gè)人的因素有很大關(guān)系。但同時(shí)作業(yè)時(shí)間、時(shí)機(jī)以及作業(yè)條件等也有影響。例如，作業(yè)環(huán)境對(duì)作業(yè)者的生理和心理有直接和間接影響。在這些因素的影響下，信息的處理能力或者是增大或者是減少。,40,第四節(jié) 人的信息輸出,操作者在接收來自系統(tǒng)的信息并對(duì)其進(jìn)行中樞加工以后，便根據(jù)加工的結(jié)果對(duì)系統(tǒng)做出反應(yīng)。這后一個(gè)過程即稱為操作者的信息輸出。信息輸出是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制并使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要環(huán)節(jié)。例如，汽車駕駛員為避免撞上前方突然出現(xiàn)的行人而剎住汽車，飛行員將瞄準(zhǔn)器對(duì)準(zhǔn)欲攻擊的目標(biāo)，等等。此類行為都是信息輸出的表現(xiàn)。信息輸出的實(shí)際形式是多種多樣的。各類信息輸出的質(zhì)量取決于反應(yīng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和準(zhǔn)確性等因素。本節(jié)主要介紹人的信息輸出的形式、反應(yīng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。,41,第四節(jié) 人的信息輸出,在實(shí)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(yùn)動(dòng)輸出。根據(jù)操作活動(dòng)的形式，人體操作活動(dòng)可分為以下六種： （1）定位運(yùn)動(dòng) （2）重復(fù)運(yùn)動(dòng) （3）連續(xù)運(yùn)動(dòng) （4）操作運(yùn)動(dòng) （5）序列運(yùn)動(dòng) （6）靜態(tài)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng) 上述各種運(yùn)動(dòng)形式，經(jīng)常按一定的關(guān)系年并行或連續(xù)出現(xiàn)，例如，靜態(tài)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)與其他各種運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在；連續(xù)運(yùn)動(dòng)與操作運(yùn)動(dòng)穿插進(jìn)行，重復(fù)運(yùn)動(dòng)往往在序列運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)等。,一、信息輸出形式,42,第四節(jié) 人的信息輸出,（一）反映時(shí)的概念 一般將外界刺激出現(xiàn)到操作者根據(jù)刺激信息完成反應(yīng)之間的時(shí)間間隔稱為反應(yīng)時(shí)。反應(yīng)時(shí)又稱反應(yīng)潛伏期，反應(yīng)不能在給予刺激的同時(shí)立即發(fā)生，而是有一個(gè)反應(yīng)過程。 反應(yīng)過程包括刺激使感覺器官產(chǎn)生活動(dòng)，經(jīng)由神經(jīng)傳遞至大腦，經(jīng)過加工處理，再從大腦傳給肌肉，肌肉收縮后作用于外界的某種客體。,二、反應(yīng)時(shí)與運(yùn)動(dòng)速度,43,第四節(jié) 人的信息輸出,（二）簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)與選擇反應(yīng)時(shí)間 1.簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)。如果呈現(xiàn)的刺激只有一個(gè)，被試只在刺激出現(xiàn)時(shí)做出特定的反應(yīng)，這時(shí)獲得的反應(yīng)時(shí)間稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)。 2.選擇反應(yīng)時(shí)。有多種不同的刺激信號(hào)，刺激與反應(yīng)之間表現(xiàn)為一一對(duì)應(yīng)的前提下，呈現(xiàn)不同刺激時(shí)，要求做出不同的反應(yīng)，這時(shí)獲得的反應(yīng)時(shí)稱為選擇反應(yīng)時(shí)。,二、反應(yīng)時(shí)與運(yùn)動(dòng)速度,44,第四節(jié) 人的信息輸出,（三）各種感覺通道的反應(yīng)時(shí) 不同的感覺通道受刺激的反應(yīng)時(shí)明顯不同。各種感覺通道的簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)見表9-6。,二、反應(yīng)時(shí)與運(yùn)動(dòng)速度,表9-6 各種感覺通道的簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí),45,第四節(jié) 人的信息輸出,（四）影響反應(yīng)時(shí)的因素 1.刺激信號(hào)性質(zhì)的影響：1)刺激的強(qiáng)度 。2)刺激的空間特性 。 3)刺激的持續(xù)時(shí)間。 4)刺激的清晰度。 2.人的機(jī)體狀態(tài)的影響： 1)機(jī)體對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)狀態(tài)。 2)精神準(zhǔn)備程度。 3)年齡因素。,二、反應(yīng)時(shí)與運(yùn)動(dòng)速度,（五）影響選擇反應(yīng)時(shí)的因素 影響選擇反應(yīng)時(shí)的因素，除上述討論的各種因素外，還有如下一些因素有特別重要意義。 (1)刺激物數(shù)量的影響。 (2)刺激物間差別的影響。 (3)作業(yè)時(shí)間長短的影響。 (4)信號(hào)間隔與發(fā)生頻度的影響。,46,第四節(jié) 人的信息輸出,三、運(yùn)動(dòng)時(shí)間,1.定位速度 （1）早期進(jìn)行的研究表明，定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間依賴于運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)精度兩個(gè)因素。 （2）關(guān)于定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，施密特克(H．Schmidtke)對(duì)此做了實(shí)驗(yàn)研究。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見教材圖9-8 。 （3）定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間與空間介質(zhì)有關(guān)。 （4）定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間還受操作者年齡的影響。 （5）1964年費(fèi)茲的進(jìn)一步研究結(jié)果表明，定位運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間是相互獨(dú)立的。,（一）運(yùn)動(dòng)速度,47,第四節(jié) 人的信息輸出,三、運(yùn)動(dòng)時(shí)間,2.重復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度 許多操作都包含一組效應(yīng)器(如手指)的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，例如打字、鍵盤輸入、手書寫等。各效應(yīng)器的重復(fù)運(yùn)動(dòng)速度大小，對(duì)諸如打字等操作的速度有明顯影響。 （1）手指敲擊速度。教材中表9-14列出了被試在15 s內(nèi)各手指的最大敲擊速度。 （2）不同效應(yīng)器的敲擊速度。教材表9-15列出了25～45歲被試不同效應(yīng)器的平均敲擊速度。 （3）不同效應(yīng)器的重復(fù)運(yùn)動(dòng)速度之間的相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，各效應(yīng)器的重復(fù)敲擊速度之間存在很高的相關(guān)(見教材表9-16)。,（一）運(yùn)動(dòng)速度,48,第四節(jié) 人的信息輸出,三、運(yùn)動(dòng)時(shí)間,1.盲目定位運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度。盲目定位運(yùn)動(dòng)主要借助于對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的記憶及動(dòng)覺反饋來完成。費(fèi)茲對(duì)盲目定位運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性進(jìn)行過研究。如圖9-9 所示：,（二）操作運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度,圖9-9 盲目定位運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度 a)研究情境 b)研究結(jié)果,49,第四節(jié) 人的信息輸出,三、運(yùn)動(dòng)時(shí)間,1.連續(xù)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度。 連續(xù)運(yùn)動(dòng)是在運(yùn)動(dòng)的全過程中要求準(zhǔn)確控制的運(yùn)動(dòng)，但是，由于手臂的顫動(dòng)，往往使運(yùn)動(dòng)偏離設(shè)計(jì)的軌跡，從而導(dǎo)致操作運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度下降。 操作運(yùn)動(dòng)的速度和準(zhǔn)確度之間的關(guān)系，可用如圖9-10所示的速度、準(zhǔn)確度操作特性曲線表示。,（二）操作運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度,50,第四節(jié) 人的信息輸出,四、反應(yīng)時(shí)的應(yīng)用示例,1.對(duì)產(chǎn)品和設(shè)備的檢查作業(yè)，可以采用物理的或化學(xué)的測(cè)定方法，但是目前還特別重視感官檢查。 2.在工業(yè)及其他許多領(lǐng)域，大量存在著需要集中注意力監(jiān)視信號(hào)的作業(yè)。如監(jiān)視雷達(dá)上的飛機(jī)蹤跡，發(fā)現(xiàn)機(jī)器上的異常值，確認(rèn)車輛運(yùn)行中的信號(hào)等。 3.作業(yè)人員從事的任何作業(yè)過程，都包括在特定條件下不斷獲取信息、識(shí)別加工信息及動(dòng)作反應(yīng)等活動(dòng)。,51,第四節(jié) 人的信息輸出,四、反應(yīng)時(shí)的應(yīng)用示例,4.隨著技術(shù)的復(fù)雜化，作業(yè)分工越來越細(xì)，特殊工種也越來越多。重視選拔和訓(xùn)練適應(yīng)特殊工種需要的合格人員，才能保證工作的質(zhì)量、安全和效率。 5.人機(jī)系統(tǒng)的安全、高效，取決于機(jī)器設(shè)備同操作人員的特性相適應(yīng)的程度。應(yīng)把反應(yīng)時(shí)作為選擇、設(shè)計(jì)或管理機(jī)器設(shè)備系統(tǒng)必須考慮的因素之一，利用反應(yīng)時(shí)及其影響因素的原理，分析評(píng)價(jià)人機(jī)界面中的顯示器和控制器，為優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。,52,謝謝！,53,