2025年大學(xué)認(rèn)知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認(rèn)知工程在技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.認(rèn)知工程2.認(rèn)知負(fù)荷3.心智模型4.可用性5.情境意識二、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述Shneiderman八項黃金原則在界面設(shè)計中的應(yīng)用。2.人類認(rèn)知能力中存在哪些主要的限制因素？這些限制在技術(shù)設(shè)計中有何體現(xiàn)？3.什么是任務(wù)分析？進(jìn)行任務(wù)分析的主要目的和常用方法有哪些？4.簡述可用性測試與啟發(fā)式評估這兩種人機(jī)界面評估方法的區(qū)別與聯(lián)系。三、論述題（每題10分，共30分）1.選擇一個你熟悉的技術(shù)產(chǎn)品（如智能手機(jī)App、網(wǎng)站、軟件工具、自助服務(wù)設(shè)備等），運用認(rèn)知工程的相關(guān)理論，分析其在設(shè)計中可能存在的人因問題，并提出具體的改進(jìn)建議。2.討論認(rèn)知工程在人工智能（AI）技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)。例如，AI如何影響人類的認(rèn)知負(fù)荷？認(rèn)知工程如何幫助設(shè)計更智能、更符合人類認(rèn)知習(xí)慣的AI系統(tǒng)？3.以制造業(yè)或醫(yī)療行業(yè)為例，論述認(rèn)知工程原理在優(yōu)化工作流程、設(shè)計人機(jī)交互界面、預(yù)防操作失誤等方面的重要性，并舉例說明。四、案例分析題（15分）閱讀以下案例描述，然后回答問題：某銀行推出了一款新的手機(jī)銀行App，旨在提供更智能的個人金融服務(wù)。該App集成了智能投顧推薦、轉(zhuǎn)賬匯款、賬單查詢、生活繳費等功能。在初期用戶測試中，發(fā)現(xiàn)部分用戶反映操作復(fù)雜，容易混淆不同的功能模塊，尤其是在使用智能投顧建議時，對風(fēng)險等級的解釋不夠清晰易懂，導(dǎo)致用戶產(chǎn)生焦慮和信任問題。同時，App的推送通知較為頻繁，干擾了用戶的正常使用。根據(jù)以上案例，請從認(rèn)知工程的角度分析該App在設(shè)計中存在的問題，并提出至少三條具體的改進(jìn)措施，說明每條措施如何解決相應(yīng)的問題并基于何種認(rèn)知原理。試卷答案一、名詞解釋1.認(rèn)知工程：是一門研究如何將認(rèn)知科學(xué)原理應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計和工作環(huán)境設(shè)計的交叉學(xué)科，旨在通過理解人的認(rèn)知能力和限制，設(shè)計出更有效、更安全、更易于使用的人機(jī)系統(tǒng)，減少人因失誤，提高工作效率和用戶滿意度。**解析思路：*定義需包含核心概念：認(rèn)知科學(xué)原理、系統(tǒng)/工作環(huán)境設(shè)計、交叉學(xué)科屬性、目標(biāo)（有效、安全、易用、減少失誤、提高效率與滿意度）以及關(guān)鍵要素（理解認(rèn)知能力與限制）。2.認(rèn)知負(fù)荷：指個體在執(zhí)行特定任務(wù)時所消耗的心理資源總量。當(dāng)任務(wù)本身或環(huán)境因素要求過多的認(rèn)知資源時，認(rèn)知負(fù)荷就會增加，可能導(dǎo)致工作效率下降、錯誤率上升、學(xué)習(xí)困難或主觀感受不佳（如疲勞、壓力）。**解析思路：*定義需明確核心概念（心理資源消耗）、影響因素（任務(wù)本身、環(huán)境因素）、后果（效率下降、錯誤、困難、負(fù)面感受）。3.心智模型：指用戶在頭腦中形成的關(guān)于某個系統(tǒng)（尤其是人機(jī)交互系統(tǒng)）如何運作的內(nèi)部表征或理解。良好的心智模型有助于用戶預(yù)測系統(tǒng)行為，進(jìn)行有效的操作和問題解決，提高學(xué)習(xí)和使用效率。**解析思路：*定義需包含核心概念（內(nèi)部表征/理解）、對象（系統(tǒng)）、作用（預(yù)測行為、有效操作、解決問題、提高學(xué)習(xí)與效率）。4.可用性：指一個系統(tǒng)（尤其是人機(jī)界面）對于其目標(biāo)用戶來說，在特定使用場景下實現(xiàn)特定目標(biāo)時，所具有的有效性（Effectiveness）、效率（Efficiency）和滿意度（Satisfaction）的程度?？捎眯愿叩南到y(tǒng)易于學(xué)習(xí)、使用，錯誤少，用戶主觀感受好。**解析思路：*定義需包含核心概念、評價維度（有效性、效率、滿意度）以及這些維度的具體表現(xiàn)（易學(xué)、高效、少錯、主觀感受好）。5.情境意識：指用戶對其當(dāng)前所處的環(huán)境狀態(tài)（包括自身狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)、環(huán)境因素等）以及這些狀態(tài)如何相互影響和變化的一種認(rèn)知能力。在復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)中，高情境意識是有效決策和操作的基礎(chǔ)。**解析思路：*定義需包含核心概念（對自身、任務(wù)、環(huán)境狀態(tài)及相互影響的認(rèn)知）、重要性（基礎(chǔ)于復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)、有效決策與操作）。二、簡答題1.簡述Shneiderman八項黃金原則在界面設(shè)計中的應(yīng)用。**答案：*Shneiderman八項黃金原則包括：可見性（系統(tǒng)狀態(tài)應(yīng)清晰可見）、反饋（系統(tǒng)響應(yīng)應(yīng)及時明確）、一致性（界面元素和操作行為保持一致）、易學(xué)性（學(xué)習(xí)成本低）、容錯性（允許用戶撤銷錯誤操作）、靈活高效（支持專家用戶高效操作）、簡潔性（界面簡潔，突出核心功能）和幫助性（提供上下文幫助）。應(yīng)用時，設(shè)計者應(yīng)確保界面狀態(tài)明確，操作有即時反饋，術(shù)語和布局風(fēng)格統(tǒng)一，新手易于上手，錯誤可輕松糾正，專家有快捷方式，避免信息過載，并提供易于獲取的幫助信息。**解析思路：*首先要列出八項原則。然后，對每項原則進(jìn)行簡要解釋，并說明其在界面設(shè)計中的具體應(yīng)用含義或指導(dǎo)作用。重點在于展現(xiàn)對每項原則的理解，并能將其與設(shè)計實踐聯(lián)系起來。2.人類認(rèn)知能力中存在哪些主要的限制因素？這些限制在技術(shù)設(shè)計中有何體現(xiàn)？**答案：*人類認(rèn)知能力的主要限制因素包括：工作記憶容量有限（通常認(rèn)為約7±2個信息塊）、信息處理速度相對較慢、注意力資源有限且易受干擾、視覺感知存在局限性（如分辨率、色覺）、長時記憶的組織和提取需要時間和方法、對復(fù)雜、抽象或新穎信息的學(xué)習(xí)曲線較陡。這些限制在技術(shù)設(shè)計中體現(xiàn)在：界面信息不宜過多，應(yīng)突出重點；操作流程不宜過于復(fù)雜，減少用戶需同時處理的信息；界面元素和操作應(yīng)簡潔明了，減少干擾；重要信息需突出顯示或提供搜索功能；錯誤信息提示應(yīng)清晰具體，便于用戶理解和糾正；設(shè)計應(yīng)考慮用戶學(xué)習(xí)成本，提供引導(dǎo)和幫助。**解析思路：*先列出主要的認(rèn)知限制因素，并簡要說明其含義。然后，逐一分析這些限制如何影響用戶與技術(shù)交互，并推導(dǎo)出相應(yīng)的界面設(shè)計或系統(tǒng)設(shè)計原則（如信息量控制、流程簡化、注意力管理、視覺清晰度、錯誤處理、易學(xué)性等）。3.什么是任務(wù)分析？進(jìn)行任務(wù)分析的主要目的和常用方法有哪些？**答案：*任務(wù)分析是指對用戶為達(dá)成特定目標(biāo)所需要執(zhí)行的一系列操作步驟、涉及的知識技能、操作環(huán)境、使用的工具以及任務(wù)之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)性研究和分解的過程。主要目的包括：理解用戶需求和行為模式，為系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)；識別用戶可能遇到的困難或瓶頸，以便進(jìn)行針對性設(shè)計；定義系統(tǒng)功能和性能要求；評估任務(wù)復(fù)雜度和學(xué)習(xí)難度；指導(dǎo)用戶培訓(xùn)和文檔編寫。常用方法包括：目標(biāo)分解法（將總體目標(biāo)逐級分解為子目標(biāo)直至具體操作）、操作分解法（從最終操作逆向或正向分解為所需步驟）、訪談法（與用戶或領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行交流）、觀察法（觀察用戶實際執(zhí)行任務(wù)）、問卷調(diào)查法、原型測試法等。**解析思路：*先給出任務(wù)分析的定義。然后，明確其主要目的（為設(shè)計提供依據(jù)、識別困難、定義需求、評估復(fù)雜度、指導(dǎo)培訓(xùn)等）。最后，列舉幾種常用的任務(wù)分析方法，并對其中一兩種稍作解釋。4.簡述可用性測試與啟發(fā)式評估這兩種人機(jī)界面評估方法的區(qū)別與聯(lián)系。**答案：*區(qū)別在于：可用性測試是一種實證方法，通過讓真實用戶在模擬或真實環(huán)境中使用系統(tǒng)并觀察其行為、收集反饋（如訪談、出聲思考）來評估可用性，側(cè)重發(fā)現(xiàn)用戶實際遇到的問題；啟發(fā)式評估是一種規(guī)范性方法，由評估者根據(jù)一套預(yù)定義的可用性原則（啟發(fā)式規(guī)則）檢查界面設(shè)計，側(cè)重發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計缺陷。聯(lián)系在于：啟發(fā)式評估可以作為可用性測試的前置或補(bǔ)充，其發(fā)現(xiàn)的潛在問題可以指導(dǎo)可用性測試的設(shè)計；可用性測試中觀察到的用戶問題，可以反過來印證或修正啟發(fā)式評估的規(guī)則；兩者都旨在提高界面的可用性。啟發(fā)式評估成本較低、速度較快，但可能遺漏未預(yù)見的問題；可用性測試更全面、更貼近用戶實際，但成本較高、耗時較長。**解析思路：*明確兩種方法的核心性質(zhì)（可用性測試是實證的，啟發(fā)式評估是規(guī)范性的）。然后，從評估方式（觀察用戶vs.檢查設(shè)計）、依據(jù)（實際表現(xiàn)vs.啟發(fā)式規(guī)則）、發(fā)現(xiàn)的問題類型（實際問題vs.潛在缺陷）、成本與效率（可用性測試高成本高效度vs.啟發(fā)式評估低成本低效率）等方面對比它們的區(qū)別。最后，說明兩者的聯(lián)系（相互補(bǔ)充、目的一致）。三、論述題1.選擇一個你熟悉的技術(shù)產(chǎn)品（如智能手機(jī)App、網(wǎng)站、軟件工具、自助服務(wù)設(shè)備等），運用認(rèn)知工程的相關(guān)理論，分析其在設(shè)計中可能存在的人因問題，并提出具體的改進(jìn)建議。**答案：*（此處需選擇一個具體產(chǎn)品，以下為示例分析）*選擇產(chǎn)品：某在線購物平臺的移動App。*人因問題分析：*認(rèn)知負(fù)荷過高：產(chǎn)品功能繁多，首頁信息密度大，促銷信息、分類入口、推薦商品堆疊，導(dǎo)致用戶難以快速定位目標(biāo)，視覺搜索和認(rèn)知篩選負(fù)荷大。復(fù)雜的結(jié)算流程，涉及地址選擇、支付方式確認(rèn)等多個步驟，每個步驟選項過多，增加了用戶的記憶負(fù)擔(dān)和操作復(fù)雜度。*心智模型不符：App的搜索功能邏輯不夠清晰，高級搜索選項與用戶預(yù)期不符，用戶可能不理解某些篩選條件的實際作用。商品詳情頁的“加入購物車”與“立即購買”按鈕樣式和位置相似，導(dǎo)致用戶誤操作，破壞了其心智模型中關(guān)于按鈕功能的預(yù)期。*注意力分散：過多的彈窗廣告和推送通知，尤其是在用戶瀏覽商品或結(jié)賬時，嚴(yán)重干擾用戶注意力，影響任務(wù)完成效率和體驗。商品推薦算法有時過于強(qiáng)調(diào)銷量而非用戶實際需求，導(dǎo)致用戶被不相關(guān)或不需要的商品信息干擾。*容錯性差：在地址管理或支付信息修改頁面，用戶誤操作后沒有明顯的撤銷提示或便捷的修改路徑，錯誤操作可能導(dǎo)致訂單信息錯誤。訂單狀態(tài)變更通知不夠及時和清晰，用戶可能因信息不透明而產(chǎn)生焦慮。*改進(jìn)建議：*降低認(rèn)知負(fù)荷：采用卡片式或瀑布流設(shè)計簡化首頁信息展示，按用戶常用場景組織入口。優(yōu)化結(jié)算流程，減少非必要步驟和選項，提供保存常用地址/支付方式的選項。利用圖表或可視化方式呈現(xiàn)商品對比信息，減少用戶比較時的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。*構(gòu)建清晰的心智模型：優(yōu)化搜索界面，明確高級搜索各選項的功能說明，提供搜索歷史和熱門搜索建議。區(qū)分“加入購物車”和“立即購買”按鈕的樣式和位置，或在交互流程中明確引導(dǎo)。對關(guān)鍵操作（如促銷領(lǐng)?。┨峁┣逦闹敢蜖顟B(tài)反饋。*管理用戶注意力：嚴(yán)格限制彈窗廣告的出現(xiàn)時機(jī)和頻率，提供用戶可自定義的推送偏好設(shè)置。優(yōu)化推薦算法，結(jié)合用戶瀏覽歷史和評價，提供更個性化的商品推薦，減少干擾信息。*提高容錯性：在關(guān)鍵操作前后增加確認(rèn)提示。提供便捷的訂單信息修改入口，并清晰展示修改后的狀態(tài)。訂單狀態(tài)變更通過App內(nèi)消息、短信或郵件多種方式及時、清晰地通知用戶。**解析思路：*選擇一個具體實例是基礎(chǔ)。分析需結(jié)合認(rèn)知工程理論（如認(rèn)知負(fù)荷、心智模型、注意力、容錯性等），具體指出產(chǎn)品在哪些方面未能很好地應(yīng)用這些理論，并解釋為什么這些設(shè)計會導(dǎo)致用戶問題。改進(jìn)建議要具體、可行，并明確指出每條建議如何對應(yīng)解決前面分析出的問題，最好能再次提及支撐改進(jìn)建議的認(rèn)知工程原理。2.討論認(rèn)知工程在人工智能（AI）技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)。**答案：*認(rèn)知工程在AI發(fā)展中有廣闊的應(yīng)用前景和重要意義。*應(yīng)用前景：*設(shè)計更直觀、自然的AI交互界面：利用認(rèn)知工程理解人類交流方式，設(shè)計能夠理解自然語言、進(jìn)行上下文推理、具備情感感知能力的對話系統(tǒng)（如智能助手、客服機(jī)器人），使其交互體驗更接近人類交流。*降低用戶使用AI技術(shù)的門檻：通過設(shè)計簡潔、易學(xué)的AI界面和交互流程，讓非專業(yè)人士也能輕松使用復(fù)雜的AI功能（如智能寫作、圖像生成、數(shù)據(jù)分析），實現(xiàn)普惠AI。*提升AI系統(tǒng)的可靠性與安全性：分析用戶在使用AI系統(tǒng)時可能出現(xiàn)的認(rèn)知偏差、錯誤操作或誤解，設(shè)計能夠檢測并糾正用戶錯誤、提供安全防護(hù)、避免誤導(dǎo)性輸出的AI系統(tǒng)，特別是在醫(yī)療、金融、自動駕駛等高風(fēng)險領(lǐng)域。*優(yōu)化AI輔助決策：將認(rèn)知負(fù)荷理論應(yīng)用于設(shè)計AI決策支持系統(tǒng)，使其提供的信息量恰到好處，不過度加載用戶認(rèn)知資源，同時又能幫助用戶做出更優(yōu)決策。*開發(fā)個性化AI：利用認(rèn)知工程原理理解用戶偏好、認(rèn)知風(fēng)格和學(xué)習(xí)習(xí)慣，設(shè)計能夠自適應(yīng)調(diào)整交互方式和內(nèi)容提供的個性化AI系統(tǒng)。*挑戰(zhàn)：*AI本身認(rèn)知能力的局限性：目前的AI在理解復(fù)雜情境、常識推理、真正的情感智能等方面仍有不足，這限制了認(rèn)知工程原理在AI設(shè)計中的深度應(yīng)用。*人-AI交互認(rèn)知建模的復(fù)雜性：人類與AI的交互是一個動態(tài)、復(fù)雜的過程，涉及對AI智能程度、行為意圖的持續(xù)評估和適應(yīng)性調(diào)整，如何精確建模這種交互中的認(rèn)知過程是一個挑戰(zhàn)。*倫理與社會問題：AI的決策可能帶有偏見，AI的過度干預(yù)可能影響人的自主性和技能發(fā)展，如何設(shè)計符合倫理、促進(jìn)人機(jī)和諧共存的AI系統(tǒng)，是認(rèn)知工程需要面對的新課題。*跨學(xué)科知識整合難度：認(rèn)知工程需要與AI、計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)等多學(xué)科深度融合，對研究者和設(shè)計師的知識結(jié)構(gòu)要求較高。**解析思路：*首先明確認(rèn)知工程在AI領(lǐng)域可以做什么（設(shè)計交互、降低門檻、提升可靠性、優(yōu)化決策、個性化等）。然后，結(jié)合具體AI應(yīng)用場景（如對話系統(tǒng)、輔助決策、個性化推薦等）闡述其應(yīng)用價值。接著，分析當(dāng)前AI技術(shù)限制、人機(jī)交互建模復(fù)雜性、倫理問題以及跨學(xué)科整合難度等帶來的挑戰(zhàn)。最后，可以總結(jié)認(rèn)知工程在未來AI發(fā)展中將持續(xù)扮演關(guān)鍵角色，但需要克服上述挑戰(zhàn)。3.以制造業(yè)或醫(yī)療行業(yè)為例，論述認(rèn)知工程原理在優(yōu)化工作流程、設(shè)計人機(jī)交互界面、預(yù)防操作失誤等方面的重要性，并舉例說明。**答案：*認(rèn)知工程原理在制造業(yè)和醫(yī)療行業(yè)等高風(fēng)險、高精度領(lǐng)域至關(guān)重要，其重要性體現(xiàn)在優(yōu)化工作流程、設(shè)計安全高效的交互界面以及預(yù)防操作失誤等方面。*重要性論述：*優(yōu)化工作流程：認(rèn)知工程通過任務(wù)分析，可以識別工作流程中的瓶頸、冗余步驟和認(rèn)知負(fù)荷熱點，從而優(yōu)化流程設(shè)計，減少不必要的操作，合理安排任務(wù)順序，使工作流程更符合人的認(rèn)知習(xí)慣，提高生產(chǎn)效率和流暢性。*設(shè)計安全高效的交互界面：在制造和醫(yī)療領(lǐng)域，人機(jī)界面（如控制面板、監(jiān)控屏幕、手術(shù)機(jī)器人界面）的設(shè)計直接影響操作人員的判斷和操作。認(rèn)知工程原理指導(dǎo)界面設(shè)計應(yīng)簡潔明了、信息呈現(xiàn)清晰有效（符合視覺感知規(guī)律）、操作反饋及時準(zhǔn)確、關(guān)鍵操作易于識別和執(zhí)行，從而降低操作難度，提高系統(tǒng)的易用性和可靠性。*預(yù)防操作失誤：高風(fēng)險行業(yè)對操作失誤容忍度低。認(rèn)知工程通過分析人的認(rèn)知局限（如注意力分散、記憶偏差、習(xí)慣性操作）和錯誤發(fā)生的心理模型，可以在設(shè)計中采取預(yù)防措施，如設(shè)置警示機(jī)制、采用防呆設(shè)計（Poka-Yoke）、提供自動化輔助、優(yōu)化信息提示方式等，從源頭上減少人為錯誤的可能性。*舉例說明：*制造業(yè)（如汽車裝配線）：**工作流程優(yōu)化：*通過認(rèn)知工程分析發(fā)現(xiàn)，裝配工人頻繁在遠(yuǎn)處工具柜和近處裝配點之間切換，增加了體力消耗和移動時間。改進(jìn)措施：根據(jù)任務(wù)需求，將常用工具和零件進(jìn)行區(qū)域化、模塊化配置，或引入自動化物料輸送系統(tǒng)，減少工人的無效移動和認(rèn)知負(fù)荷。**交互界面設(shè)計：*裝配線上的數(shù)控機(jī)床屏幕，信息過多且布局混亂，導(dǎo)致工人讀取錯誤。改進(jìn)措施：采用簡潔的界面設(shè)計，突出