1、第五章 人的系統(tǒng)功能特征,Human Factors Engineering,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,人的信息傳遞理論 人的信息接受系統(tǒng) 人的信息處理系統(tǒng) 人的信息輸出系統(tǒng),第一節(jié) 人的信息傳遞理論,一.人與外界的統(tǒng)一協(xié)調(diào),第一節(jié) 人的信息傳遞理論,二.人的神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能特征 反射弧,感受器,傳入神經(jīng)元,中間神經(jīng)元,傳出神經(jīng)元,效應(yīng)器,第一節(jié) 人的信息傳遞理論,三.人的信息流模型,第一節(jié) 人的信息傳遞理論,信息流或信息處理過程的一些規(guī)律： 人的行為或動作都是信息處理的結(jié)果 人的信息處理能力是有限的 信息處理往往包含很多階段 同時或快速交替處理2個以上的信息，可能會降低信息接受和處理的速度 人的信息處理能力

2、可以加強或者擴(kuò)展 大腦皮層處理的信息只是感覺器官接受到信息的很小一部分 信息處理的終結(jié)是人體響應(yīng),第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),一.人的視覺信息接受系統(tǒng) （一）視覺刺激 信息大約85%是通過視覺系統(tǒng)獲得的,人類能接受的光波只占整個電磁光譜的1/70,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（二）視覺系統(tǒng) 視覺是由眼睛、視神經(jīng)和視覺中樞的共同活動完成的。視覺系統(tǒng)主要是一對眼睛它們各由一支視神經(jīng)與大腦視神經(jīng)表層相連。,角膜,虹膜,鞏膜,脈絡(luò)膜,視網(wǎng)膜,水晶體,玻璃液,視錐細(xì)胞：中央 ，明視覺細(xì)胞， 產(chǎn)生色覺，辨別細(xì)節(jié)， 500萬-700萬（紅綠藍(lán)）,視桿細(xì)胞：周圍， 對弱光反應(yīng)敏感， 不能感受顏色，對 精細(xì)辨別貢獻(xiàn)

3、不大， 1.2億,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),文字分析,數(shù)字辨析,大腦底部 視覺交叉處,大腦左半球，分析文字功能強； 大腦右半球，分辨數(shù)字能力強,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（三）視覺機(jī)能 1.視角與視力 2.視野與視距 3.中央視覺和周圍視覺 4.雙眼視覺和立體視覺 5.色覺與色視野 6.視覺的適應(yīng),第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),1.視角與視力 視角：被看目標(biāo)物的兩點光線投入眼球的交角。,L,D,眼睛能分辨被看 目標(biāo)物最近兩點光 線投入眼球時的交 角，稱為臨界視角。,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),視力：又叫視敏度，指眼睛分辨物體細(xì)節(jié)能力的一個生理尺度，用臨界視角的倒數(shù)來表示，即： 視力=1/臨界視角 ：

4、在標(biāo)準(zhǔn)距離（5m）下，能分辨出1視角細(xì)節(jié)時，視力為1.0。,5m,a,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),例：試確定標(biāo)準(zhǔn)視力檢查表中表示視力為0.5的E字大小？（ tan12.9110-4 ） 當(dāng)視力水平為0.5的時候， 1/0.52 通過參考三角函數(shù)值可知： tan12.9110-4 h50002.9110-422.91mm,a,5m,h,h,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),影響視力（視敏度）的因素 照明強度：照明水平對視敏度有明顯的影響。 亮度比：亮度比是指觀察目標(biāo)與背景之間的亮度差別。 暴光時間：在一定的時間范圍內(nèi)， 人眼感受性隨光刺激時間的增長而提高。 運動：觀察目標(biāo)運動， 或兩者同時運動都會引起視敏

5、度一下降。 主體因素：如視網(wǎng)膜的位置，瞳孔的直徑，年齡等等。,小資料： 駕駛員的視敏度隨著車速的 升高而逐漸下降。當(dāng)車速為 0時（靜止），視力為1.2； 當(dāng)車速為每小時30千米，視力為0.9；當(dāng)車速為每小時40千米，視力為0.8;當(dāng)車速為每小時70千米時,視力為0.5。由此可看出：當(dāng)車速達(dá)到每小時72千米時，其視力下降58%，,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),.視野與視距 視野是指人的頭部和眼球固定不動的情況下，眼睛觀看正前方物體時所能看得見的空間范圍，常用角度來表示。,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),水 平 面 內(nèi) 的 視 野 圖,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),垂直面內(nèi)的視野,第二

6、節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),視距：視距是人在操作系統(tǒng)中正常的觀察距離。 視距的確定,工作的精確度,觀察目標(biāo)的大小,合適的視距,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),3.中央視覺和周圍視覺 工業(yè)盲指對視野各方面都要縮小到10 以內(nèi)的人。,視錐細(xì)胞： 感色力強， 分辨物體能力強,視桿細(xì)胞： 觀察空間 范圍和 運動物體,中央視覺,周圍視覺,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),4.雙眼視覺和立體視覺 單眼視物只能能看到物體的平面。 雙眼視物時具有分辨物體深淺、遠(yuǎn)近等相對位置的功能，形成立體視覺。 立體效果不完全靠雙眼，如物體表面的反光和陰影等都會加強立體效果。,三維立體圖,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),5.色覺和色視野 視網(wǎng)膜除了能

7、辨別光的明暗外，還有很強的辨色能力可以分辨處180多種顏色。 色覺：指人的辨色能力 色盲：缺乏辨別某種顏色的能力 色弱：辨別某種顏色的能力較弱 由于各種顏色對人眼的刺激不同，人眼的色視野也不同。,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),6.視覺適應(yīng) 視覺的適應(yīng)：視覺適應(yīng)是人眼隨視覺環(huán)境中光量變化而感受性發(fā)生相順應(yīng)性變化的過程。 暗適應(yīng)：人由明亮的環(huán)境轉(zhuǎn)入暗環(huán)境，在暗環(huán)境中視網(wǎng)膜上的視桿細(xì)胞感受光的刺激，使視覺感受性逐步提高的過程稱為暗適應(yīng)。,暗適應(yīng)過程中，1.2億視桿細(xì)胞工作,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),明適應(yīng)：人由暗環(huán)境轉(zhuǎn)入明亮的環(huán)境，視桿細(xì)胞失去感光作用，視網(wǎng)膜上的視錐細(xì)胞感受強

8、光的刺激，是視覺閾限由很低提高到正常水平，這一過程稱為明適應(yīng)。,明適應(yīng)過程中， 500-700萬個 視錐細(xì)胞工作,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（四）視覺特征 1.眼睛沿水平方向運動比垂直方向快而且不易疲勞。 2.視線的變化習(xí)慣于從左到右、從上到下和順時鐘方向。,床前明月光， 疑是地上霜。,床前明月光， 疑是地上霜。,書本、鐘表、儀表的設(shè)計都是這樣的！,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),3.人眼對水平尺寸的估計比垂直尺寸要準(zhǔn)確。 4.在同等情況下，人眼觀察力的順序從好到壞為：左上、右上、左下、右下。 5.雙眼的運動和視物總是協(xié)調(diào)的、同步的。 6.直線輪廓的物體相對于曲線輪廓的物體更容易被人眼接受。 7.顏

9、色對比與人眼辨色能力有一定的關(guān)系。,危險！,從遠(yuǎn)方辨認(rèn)顏色順序： 紅、綠、黃、白,危險！,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),二.聽覺信息接受系統(tǒng) （一）聽覺刺激 聽覺是僅次于視覺的第二大信息接受系統(tǒng) 適宜的刺激是一定頻率和一定強度的聲波 正常人的最佳聽聞頻率范圍在2020000赫茲之間,音頻測試,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),聲音強度（分貝）,大氣靜壓強1.01105Pa,聲波作用使大氣壓強變化,二者之差為聲壓,表示聲音強弱的物理量,210-5pa,說什么？,20pa,受不了！,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),聲壓級是指聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的以10為底的對數(shù)乘以20，用符號Lp表爾，單位是分貝Decibel (D

10、B)。其表達(dá)式為 ： P聲壓，Pa； P0基準(zhǔn)聲壓，P02*10-5Pa，,210-5pa：0db，20pa：120db,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（二）.聽覺系統(tǒng),1耳廓 2外耳道 3鼓膜 4聽小骨 5錘骨 6砧骨 7鐙骨 8耳咽管 9耳蝸,1,2,3,4（5、6、7）,8,9,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（三）聽覺的物理特性 1.聽覺區(qū)域與頻率的關(guān)系 聽閾：在最佳聽聞頻率范圍，一個正常人剛剛聽到正弦式純音的最低聲強，稱為相應(yīng)頻率下的聽閾值，也叫聽覺閾下限。 痛閾：在一定頻率范圍，一個正常人能正常聽到正弦式純音的最強聲強，稱為相應(yīng)頻率下的痛閾值，也叫聽覺閾上限。 聽覺區(qū)域：某一頻率聲音的聽閾值

11、與痛閾值之間的聲強區(qū)域。 不同頻率下的聲音，其聽閾值和痛閾值不一樣，聽覺區(qū)域也不一樣,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),0,20,40,100,80,60,120,50,100,500,1k,5k,10k,20k,140,聲強db,聲頻hz,聽閾痛與和聽覺區(qū)域圖,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),（三）聽覺的物理特性 2.頻率響應(yīng) 最大頻率響應(yīng)范圍為1620000hz，最佳響應(yīng)范圍2020000hz 隨著年齡的增長，人對不同頻率的聲音，聽覺閾值的大小值是會有很大變化的 為不同年齡階段人群設(shè)置聲音信息傳遞裝置時，應(yīng)該考慮到聲音頻率的合適性。,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),0,20,30,40,50,60,70,10

12、,聽力損失（db）,70,20,30,40,50,60,年齡（歲）,12000hz,8000hz,4000hz,1000hz,500hz,聽力損失曲線,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),3.方向敏感度 對聲音方位的判斷,哎，盡最大努力終于判定聲音來自左側(cè)！, t=30微秒,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),方向敏感度 人耳對不同頻率的來自不同方位的聲音的感受能力是不一樣的,方位指示,右,前,在比較適中的聲頻 范圍內(nèi)，一般： 頻率越高，方向 敏感度越差； 頻率越低，方向 敏感度越好。,右耳方向敏感度,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),掩蔽效應(yīng) 掩蔽：一個聲音被另外一個聲音所掩蓋的現(xiàn)象 掩蔽效應(yīng)：一個聲音的聽閾因另一個聲

13、音的掩蔽作用而提高的效應(yīng) 殘留掩蔽：掩蔽聲撤掉后，掩蔽效應(yīng)并不馬上消失 一般低頻的音容易掩蔽高頻的聲音 掩蔽效應(yīng)有利有害，可加以應(yīng)用： 用音樂聲掩蔽噪音 聽力考試時，要盡量避免被別的聲音掩蔽,第二節(jié) 人的信息接受系統(tǒng),視覺信息和聽覺信息的比較,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),人的信息處理系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖,一.人的信息處理系統(tǒng)模型,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（一）唐德斯的減法模型 建立在一種最古老的心理學(xué)的假定之上的：人的信息處理系統(tǒng)包括幾個連續(xù)的，具有相對獨立功能的階段。唐德斯的模型很簡明、直觀，但是除了對簡單反應(yīng)到選擇反應(yīng)這一情形外，把這個模型用到更復(fù)雜的信息處理過程很少能

14、獲得成功。,唐德斯的減法模型,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（二）威爾福德的單通道模型 單通道模型假定人在某一時刻只能做一件事。嚴(yán)格的單通道模型是由威爾福德根據(jù)心理不應(yīng)期試驗的結(jié)果提出的。 威爾福特認(rèn)為被試者對第二個信號的反應(yīng)時間可以用下面的公式來預(yù)測： RT2=RT1+DT2-ISI 式中ISI是兩個刺激信號之間的時間間隔，DT2是處理第二個刺激需要的時間，RT1和RT2是分別是被試者對第一個和第二個刺激信號的實際反應(yīng)時間。 威爾福特單通道模型的核心內(nèi)容是當(dāng)人的信息處理系統(tǒng)已經(jīng)開始處理某一信號之后，后來的信息就不能夠進(jìn)入這個系統(tǒng)直到前一個信號被處理完了以后。,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（三）布若

15、苯特的過濾模型 布若苯特認(rèn)為在人的信息處理系統(tǒng)中，在信息到達(dá)人的工作記憶之前， 它們是被平行處理的。但是在通過了工作記憶之后，人在某一時刻就只能處理一個信息。 布若苯特的過濾模型對研究人的信息處理系統(tǒng)起過很大的推動作用。 布若苯特的過濾模型比威爾福德的模型適應(yīng)性要廣泛的多，實際上可以認(rèn)為威爾福德的模型是布若苯特模型的一個特例。,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（四）克尼曼的單資源模型 克尼曼提出了一個單資源模型作為過濾模型的一個補充。 單資源模型假定人的信息處理系統(tǒng)的能力是一種資源，有一定的限度的。在這個限度之內(nèi)，人可以相當(dāng)自由地分配自己的注意力，也可以同時干一件以上的事情。 克尼曼的單資源模型對于

16、解釋在信息處理過程中由于瓶頸位置沒有確定而造成的矛盾有一定的幫助。,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（五）維肯斯的多資源模型 維肯斯認(rèn)為人的信息處理系統(tǒng)是一個多資源的系統(tǒng). 這些資源可以按兩兩對應(yīng)的關(guān)系分為三組。 第一組是階段資源。對應(yīng)于早期階段(如感覺)和晚期階段(如反應(yīng))； 第二組為兩個通道資源，對應(yīng)于視覺和聽覺資源； 第三組是過程編譯資源，對應(yīng)于圖象和文字資源。 多資源理論認(rèn)為，人有多個不同的資源，而不是一個中心的資源，每一種資源有它自己的一些特性。當(dāng)不同的工作用到不同的資源時，它們之間的干擾就小些，如果它們所需要的資源相同或相近，它們之間的干擾就大些。,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),二.影響信息

17、處理系統(tǒng)處理能力的因素 （一）喚醒水平 喚醒（警覺）水平是指人體總的生理性激活程度。,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（二）動機(jī)因素 人在進(jìn)行信息處理時，如果沒有接受和處理信息的積極意識和精神準(zhǔn)備，信息處理的效率會比較低。 （三）練習(xí)狀況 練習(xí)能夠提高信息處理能力,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),（四）疲勞程度 疲勞導(dǎo)致信息處理能力下降。 疲勞造成作業(yè)數(shù)量和質(zhì)量的降低，處理時間增加，完成單位動作需要付出更多的勞動 處理的信息量愈大疲勞愈嚴(yán)重，處理速度下降愈快。,隨著監(jiān)視作業(yè)時間的延長，由于疲勞導(dǎo)致處理信息能力下降。一般在監(jiān)視作業(yè)30分鐘以后，隨著時間的延長，作業(yè)者對信號漏報會增加。,第三節(jié) 人的信息處理系

18、統(tǒng),（五）待處理事物的編碼方式,編碼方式的優(yōu)劣,第三節(jié) 人的信息處理系統(tǒng),三.信息處理過程的一些規(guī)律 人的行為或動作都是信息處理的結(jié)果 人的信息處理能力是有限的 信息處理往往包含很多階段 同時或快速交替處理2個以上的信息，可能會降低信息接受和處理的速度 人的信息處理能力可以加強或者擴(kuò)展 大腦皮層處理的信息只是感覺器官接受到信息的很小一部分 信息處理的終結(jié)是人體響應(yīng),第四節(jié) 人的信息輸出系統(tǒng),人機(jī)系統(tǒng)中，操作者接受系統(tǒng)的信息并經(jīng)中樞加工后，依據(jù)加工的結(jié)果對系統(tǒng)作出反應(yīng)，這一環(huán)節(jié)稱為操作者的信息輸出。 信息輸出是人對系統(tǒng)進(jìn)行有效控制并使系統(tǒng)正常運行的必要環(huán)節(jié)。 人的信息輸出有動作輸出、語言輸出等多種形式。 人的主要的信息執(zhí)行器官有手、 腳、 口等。 運動輸出質(zhì)量的主要指標(biāo)： 1.反應(yīng)時間 2.運動速度 3.運動準(zhǔn)確性,第四節(jié) 人的信息輸出系統(tǒng),一.反應(yīng)時間 （一）概念 反應(yīng)時(RT)：指外界刺激出現(xiàn)到操作者根據(jù)刺激信息作出反應(yīng)完成之間的時間間隔。又稱反應(yīng)潛伏期。 反應(yīng)過程：包括刺激使感覺器官產(chǎn)生感覺，經(jīng)由神經(jīng)傳遞至大腦，經(jīng)過加工