第2章 设计生理学与心理学

第2章设计生理学与心理学基础第2章设计生理学与心理学基础在人机系统中，人是系统的主体和灵魂，既是系统中的一个重要组成部分，也可以作为一个独立的系统来研究。设计生理学与心理学的主要研究与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的数据。例：要防止人为的误操作引起重大事故汽车儿童锁本章主要从人机工程学的角度来讨论人体的生理结构的功能与心理因素的影响，为产品设计提供有关的生理学和心理学依据。主要讲授内容1、神经系统的组成及其功能2、感觉与知觉3、视觉与本体感觉4、人的心理特征第2章设计生理学与心理学基础神经系统中枢神经周围神经脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑脊髓按解剖分脑神经；脊神经按功能分感觉（传入）神经运动神经（传出）躯体运动神经（支配骨骼肌）植物性神经（支配内脏器官）§2.1人的神经系统结构与功能研究神经系统的意义：1、神经系统是机体的主导系统：全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。2、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。3、自学神经组织、中枢神经系统、周围神经系统、人对信息的处理§2.1人的神经系统结构与功能感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感觉、本体感觉等。本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置；而其他感觉能将外部环境的信息传递给操作者。感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢，便产生了感觉。感觉§2.3人的感觉和知觉特征知觉的定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。知觉的过程：客观事物的各种属性分别作用于人的不同感觉器官，引起人的各种不同感觉，经大脑皮质联合区对来自不同感觉器官的各种信息进行综合加工，于是在人的大脑中产生了对各种客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的决策，这便是知觉。知觉§2.3人的感觉和知觉特征感觉和知觉的关系和区别：从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用的反映。在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在心理学中称为“感知觉”。感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。§2.3人的感觉和知觉特征1.适宜刺激：外部环境中有许多物质的能量形式，人体的一种感觉器官只对一种能量形式的刺激特别敏感，能引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激。（如眼的适宜刺激为可见光；而耳的适宜刺激则为一定频率范围的声波）2.感受性和感觉阈限：感受性是感觉器官对适宜刺激的感觉能力，用感觉阈限的大小来度量。分为两种：(1)感受性和绝对感觉；(2)差别感受性和差别感受阈限感觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征(1)、感受性和绝对感觉阈限产生感觉需要有达到一定强度的适宜刺激。刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉阈限的下限，感觉出最小刺激量的能力称为绝对感受性。绝对感受性与绝对感觉阈限值成反比，也就是说，引起感觉所需要的刺激量越小即绝对感觉阈限的下限值越低，绝对感受性就越高，感觉越敏锐。感觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征(1)、感受性和绝对感觉阈限若刺激量过大，超过了正常限度，将使感觉消失而引起痛觉，甚至造成感官的损伤。刚刚使感觉小时的最大刺激量称为绝对感觉阈限的上限。刺激量在上、下阈限之间才能引起感觉。（例如：人眼只对波长380-780nm的光波刺激产生反应，380nm和780nm即为视觉的下、上阈限，波长在380nm以下和780nm以上的光波都不能引起视觉。）感觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征(2)、差别感受性和差别感觉阈限当两个不同强度的同类型刺激同时或先后作用于某一感觉器官时，它们在强度上的差别必须达到一定程度，才能引起人的差别感觉。差别感觉阈限即为刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别量，对最小差别量的感受能力则为差别感受性，两者成反比关系。感觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征人的各种感觉器官的感受能力的发展是不平衡的，而不同的职业又有各自不同方面的感受能力，如对音乐工作者，要求具有较高的听觉分辨能力，对美术工作者及其某些行业的检验人员要求有较高的视觉颜色分辨能力，而对自动化系统的监控人员，则要求视觉和听觉都有较高的感受性。感受性对于职业的选择和工种的分配具有实际的价值和意义。人的感觉能力又具有很大的发展潜力，经过训练后，某些方面的感受性可以获得极大的提高。§2.3人的感觉和知觉特征3.适应性：在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程，称为“感觉的适应”。这种适应现象，除痛觉外，几乎在所有感觉中都存在，但适应的表现和速度是不同的。除暗适应外，其余各种感觉适应大都表现为感受性逐渐下降乃至消失。视觉适应中的暗适应约需45分钟以上；明适应约需1-2分钟；听觉适应约需15分钟；味觉和触觉的适应分别需30S和2S。4.相互作用：在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将因受到其他刺激的干扰影响而降低。这种使感觉性发生变化的现象称为感觉的相互作用。5.对比：同一感觉器官接收两种完全不同，但属于同一类的刺激物的作用而使感受性发生变化的现象称为对比。6.余觉：刺激取消后，感觉可以存在一极端时间，这种现象称为余觉。感觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征对比性举例：§2.3人的感觉和知觉特征余觉举例：§2.3人的感觉和知觉特征“第六感”的生理学秘密

科学实验表明，人体除了有视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等五个基本感觉之外，还具有对肌体未来的预感。生理学家把这种感觉称为“机体感”、“机体模糊知觉”，也叫做人体的“第六感觉”。

第六感觉在生理学上又指人们对内脏器官的感觉，它是由于机体内部进行的各种代谢活动使内感官受到刺激而产生的感觉。

“第六感觉”的感知并没有什么专一的感觉器官，它是由机体各内脏器官的活动，通过附着于器官壁上的神经元发出神经电冲动，把信号及时传递给各级神经中枢而产生的。“第六感”的心理学解释

心理学上认为，“第六感”是基于于内省和观察之间的一种获得知识的方法。这种方法不需要应用知觉进行信息加工，而是使用一些尚未知晓的机制，直接判断是基于对不确定的感觉和印象的经验。

例如：一个科学家获得一个新的理论可能是因为想法突然“跳入”他的脑海甚至是在梦中出现；我们可以凭直觉判断一个人不诚实，虽然并不能判定他所说的话是虚假的。“第六感”的心理学解释

在以上两个例子里，看起来发生的似乎是大脑在无意识的情况下将信息储存起来进行分类，并且它已经发展出一种能力来更快地以自己的方式而不是可以清晰表达的外部言语寄存经验，因此它仅仅能提供加工过程最后的结果。当然，并不能保证说，这些结论是正确的。

一些科学家认为，其实男性也和女性一样拥有神秘的“第六感”。只不过由于社会的原因，男性往往不得不表现的更加雄辩、更加尊重逻辑，因而忽略了感觉，这也许就是我们将“第六感”归为女性专利的原因吧。1.整体性2.理解性3.选择性4.恒常性知觉的特点：§2.3人的感觉和知觉特征1、知觉的整体性：把知觉对象的各种属性、各个部分知觉成为一个同样的有机整体，这种特性称为知觉的整体性。知觉的整体性可使人们在感知自己熟悉的对象时，只根据其主要特征可将其作为一个整体而被知觉。如，见到建筑群中的冷水塔，电力工程师立即会将该建筑群知觉为一个热电厂。知觉的特点：2.知觉的理解性：根据已有的知识经验去理解当前的感知对象，这种特性称为知觉的理解性。

由于人们的知识经验不同，所以对知觉对象的理解也会有不同，与知觉对象有关的知识经验越丰富，对知觉对象的理解也就越深刻。在复杂的环境中，知觉对象隐蔽、外部标志不鲜明、提供的信息不充分时，语言的提示或思维的推论，可唤起过去的经验，帮助人们去立即理解当前的知觉对象，使之完整化。此外，人的情绪状态也影响人对知觉对象的理解。知觉的特点：3.知觉的选择性：把某些对象从背景中优先地区分出来，并予以清晰反应的特性，称为知觉得选择性。知觉的特点：影响知觉选择性的因素：(1)、知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区分出来。(2)、在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最容易成为知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的曲线。(4)、刺激物各部分相互关系的组合，如彼此接近的对象比相隔较远的对象、彼此相似的对象比不相似的对象容易组合在一起，而成为知觉的对象。接近相似连续知觉的特点：影响知觉选择性的因素：(3)、人的主观因素，如任务、目的、知识、兴趣、情绪不同，则选择的知觉对象也不同。4.知觉的恒常性：人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知觉恒常性。大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中的映象是近大远小，但在知觉中它的大小是不变的。形状恒常性：明度恒常性颜色恒常性：听知觉恒常性：知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。错觉知觉的特点：§2.4视觉得功能与特征视觉（一）概述：在人们认知世界的过程中，大约有80%-90%的信息是通过视觉系统获得的，因此，视觉系统是人与外界相联系的最主要途径。物体依赖于光的反射映入眼睛，所以，光、对象物、眼睛是构成视觉现象的三个要素。但视觉系统并不只是眼睛，从生理学角度看，它包括眼睛和脑；从心理学角度看，它不仅包括当前的视觉，还包括以往的知识经验。换句话说，视觉捕捉到的信息，不只是人体自然作用的结果，而且也是人的观察与过去经历的反映。人们得到信息的途径？直接的间接的如直接看到的自己周围的人和物。

即借助于各种视觉显示装置，如CRT屏幕、雷达、电视机等。在科学技术高度发达的今天，后一种途径对于人们获得视觉信息更为重要。视角：被看目标物的两点光线投入眼球的交角视觉术语视角LD眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时的交角，称为临界视角。视力为1.0，即视力正常，此时的临界视觉=1度，若视力下降，则临界视角值增大。在设计中，视角是确定设计对象尺寸大小的依据。§2.4视觉得功能与特征认清物体形状的视力为中心视力。在暗环境中辨别物体形状的视力为夜视力。两只眼睛中所形成的物象，融合为双眼单视后，可用以辨别物体高低、深浅、远近、大小，这种辨别物体立体位置的视力为立体视力或深度觉。视力=1/临界视角视力：视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，即：§2.4视觉得功能与特征视野一般视野：视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示。色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。§2.4视觉得功能与特征垂直最佳视区：上、下15度有效视野范围：水平视线以上25度、以下35度。最大固定视野：120度。扩大的视野：150度。在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，直立时低15度，放松站立时低30度，放松坐姿时低40度。因此，视野范围在垂直面内的下界限也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。9060704540201515水平视线。。。。。。。。25。35。垂直面内的视野。色觉视野180白。120黄。100蓝。60绿红。水平方向的色觉视野130。白95。黄80。蓝45。红40。绿垂直方向的色觉视野视距：视距是人在操作系统中正常的观察距离视距的确定：一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常，大型观察目标在5600mm处为适宜，低于3800mm时会引起目眩，超过7800mm时细节看不清。§2.4视觉得功能与特征§2.4视觉举例§2.4视觉举例本体感觉的种类1.平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。2.运动觉：人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。心理过程心理现象个性心理能力；气质；性格；动机§2.7心理因素心理学是人机工程学的重要基础，心理学研究的对象是人的心理现象。记忆；遗忘；注意；思维和想象§2.7心理因素心理过程：人脑对客观现象的反映过程认识过程情感过程意志过程人在认识客观事物活动中表现出的心理现象故障人在认识过程，内心产生情感，比如喜欢、厌恶思维过程为了实现目标，克服内心矛盾和外部困难的心理过程指一个人顺利完成一定活动所表现出的稳定的心理特征。它直接影响活动的效率。能力能力的分类特殊能力一般能力一般能力：认识活动的能力，也称智力。包括观察力；记忆力；注意力；思维力；想象力等特殊能力：从事某种专业活动所需要的能力。包括写作能力；管理能力；机械操作能力等。主要由生物遗传因素决定的、并具有相当稳定的心理活动的动力特征。气质使每个人的整个心理活动过程，都带有个人独特的色彩。分类：胆汁质；多血质；粘液质；抑郁质神经活动强而不平衡型神经活动强、平衡而灵活型神经活动强、平稳而不灵活型神经活动型气质气质类型的特点胆汁质胆汁质的人热情直爽、精力旺盛、脾气急噪、心境变化剧烈、易动感情、具有外向性。(冲动)多血质多血质的人大多活泼好动，反应速度快，热情幽默，喜欢与人交往，能适应环境，具有外向性。（轻率）气质类型的特点粘液质抑郁质抑郁质的人心理脆弱、多愁善感、常为他人不易觉察的一些小事感到忧虑，具有内向性。(缺乏自信)粘液质的人则安静、稳重、反应缓慢、情感不易外露、沉默寡言、善于忍耐、注意不易转移、具有内向性。（忠实）气质类型的特点那种职业适合你？胆汁质多血质适合扮演征服者的角色，他们可以成为成功的旅游者、政治家或者演员。在需要轻松自如的交际能力的领域，有多血质特征的人能取得更大的成功。他们可以成为经理、社会工作者、还有……..大骗子粘液质抑郁质对于从不偏离预定轨道一步的抑郁质者而言，他们是卓越的执行者。他们可以在银行业、科学领域取得成功。总的来说，这些领域需要耐心。那种职业适合你？1、气质与其他个性心理特征相比是比较稳定的，但也不是绝对不可改变的。随着年龄的增长，环境和教育的影响，也会有所改变。特别是教育的作用，有可能使具有类似气质的人各自沿着气质类型的积极方面发展而形成不同性格特点。说明2、气质类型并无优劣之分，但每种气质类型都有自己的影响优势，而不同的职业又要求每个人具有不同的心理品质。因此，在选择职业和分配时，要考虑人的气质，尽可能地使用气质与其工作相适应的人，以便扬长补短，有利于提高工作效率。尤其是选拔特殊职业的人员，更是必须测定其气质类型。3、胆汁质者有良好的自我教育能力。他们意志坚强、能够自我约束，只有他们中间才会出现不知疲倦的工作狂。沉稳的粘液质者应该多向前，不要拘泥于小事。多血质者举止轻率，而工作后，面对处处要求的制度与秩序，他也能适应。而缺乏自信的抑郁质者应为所有事情赞美自己，包括小事。这种人的自负能够带来益处。说明一般指个体对现实的稳固的态度以及与之相适应的习惯化的行为方式。它是一个人区别于他人的最重要、最鲜明的个体心理特征。性格具有鲜明的社会性，是人们在长期的社会生活实践过程中逐渐形成的。已形成的性格通常是比较稳固的，贯穿于并指导着人们的一切行为举止。因此，性格突出的反映了一个人的独特的精神风貌，是个性中最具有核心意义的心理特征。性格：性格与气质的关系气质影响着性格的形成和发展；性格对气质有一定程度的改造作用，两者互相渗透。人的性格特征对现实态度的特征意志特征情绪特征理智特征对社会、工作、其他人、自己的态度，如正直、诚实、积极、勤劳、谦虚，与其相反的表现为圆滑、虚伪、消极、懒惰、骄傲等。独立性、自制性、坚持性、果断性，与其相反的是易受暗示性、冲动性、动摇性、优柔寡断等。热情、乐观、幽默，与其相反的为冷淡、悲观、忧郁等。深思熟虑、善于分析与综合，与其相反的为轻率、武断、主观自以为是等。4.动机：动机是驱使个体去进行活动的心理动力。它是在个体的物质需要和精神需要的基础上产生、而有不为他人直接观察到的内在心理倾向。动机的作用引发作用决策作用选择作用§2.4心理因素5.记忆：人们感知过、思考过、体验过、操作过的事物，都可以保留在头脑中，并且在需要的时候又可以将它们重现出来，这一过程即为记忆。记忆的作用：他是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活动和发展个性心理特征的必要条件。记忆的含义：包括记和忆。记体现为识记和保持；忆体现为再认和回忆。记忆的三个阶段：瞬时记忆；短时记忆；长时记忆。§2.4心理因素记忆的三个阶段瞬时记忆长时记忆短时记忆记忆的初级阶段，它是外界刺激以极短的时间一次呈现后，一定数量的信息在感觉通道内被迅速登记并保持一瞬间的过程。它是信息一次呈现后，保持时间在一分钟以内的记忆。记忆发展的最高阶段，保持时间在一分钟以上、数日、数月、数年、甚至终身不忘的记忆。如何增强记忆力呢？1.把人名、面孔、事件等，按一定的思考模式编码。=3.1415926535897932384626……山巅一寺一壶酒(3.14159),

尔乐苦杀吾(26535),

把酒吃(897),

酒杀尔(932),

杀不死(384)

乐尔乐(626)。大秦天烟青，连南上海宁，温福广湛北，十四开放城。如何增强记忆力呢？2.采用“注—义”方法：把注意力集中在想记住的事情上，然后赋予意义。（广告词）3.把枯燥无味的事物简单地组织起来能帮助记忆。（食物杂货单可分成肉类、谷类、蔬菜等）4.设法减少必须记住的事物、事项的数目。（如放钥匙的地方；出门要拿的东西等）5.所谓的“脑慢跑”即多动脑筋，能让头脑强健。（玩猜字迷、多阅读书籍、报刊、杂志、辩论等）6.健身也有利于健脑。（每星期多步行1.6公里,认知能力衰退的几率就降低13%)7.药物治疗：银杏有助于增强记性。8.食物疗法。9.充分休息：睡眠可让大脑有时间去为记忆编码，也可以舒解精神压力。10.放慢生活节奏。11.多关心家人与朋友，多培养几种爱好，都对记忆力有好处。提倡“热爱生活、积极生活”。如何增强记忆力呢？德国记忆天才——塞勒

36岁的塞勒能把24卷的大百科全书倒背如流，仅用几秒钟就能把一本电话簿全部装进脑子里，心算速度快于计算器，独特的记忆术、天资聪颖与后天的勤奋，是塞勒成为当之无愧的记忆大王。6.遗忘：保持在头脑中的信息随着时间的推移和后来经验的影响，不论在质量上，还是在数量上都发生一定的变化，在数量上变化的一个重要表现，即为识记的保持量逐渐减少，致使识记过的信息不能再认和回忆，或者发生错误的再认和回忆，这就是遗忘。遗忘的作用积极作用消极作用§2.4心理因素7.注意：注意是依附和伴随人的认识、情感、意志等心理过程而存在的一种心理现象，人的心理活动均有一定的指向性和集中性，心理学上称为“注意”。注意的过程：当一个人对某一事物发生注意时，他的大脑半球内的有关部分就会形成最优越的兴奋中心，同时这种兴奋中心会对周围的其他部分发生诱导作用，导致对这种事物具有高度的意识性，从而对该事物产生清晰、完整和深刻的反映。分类无意注意有意注意§2.4心理因素有意注意测试§2.4心理因素12334097945722194960

279879870136168099

5419514768159489328

2096346250368167839

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按照顺序依次找出1-15结论：40s以下，优秀40-90s，一般90s以上，不集中8、思维和想象思维思维的定义思维的过程思维是人脑对客观事物的间接和概括的反映，它是认识过程的高级阶段，人们通过思维才能获得知识和经验，才能适应和创造环境，思维是心灵的中枢。分析综合比较抽象概括把事物整体分解成为各个部分思考的过程。把事物各个部分联系起来的思考过程。把事物加以对比，确定他们的相同和不同点的过程把事物的本质特征和非本质特征区别开来的过程把事物的共同点和一般点分开出来，并以此为基础把它们联系起来的过程。思维的形式思维的特点概念判断推理是人们对事物一般特征和本质特征的反映。是对事物之间关系的反映。是从一个和几个已知判断中推出的新的判断。敏捷性深刻性灵活性独创性批判性思维举例观看短片思维测试将空白区域A分成形状相同、面积相等的2部分将空白区域B分成形状相同、面积相等的3部分将空白区域C分成形状相同、面积相等的4部分将空白区域D分成形状相同、面积相等的5部分你思维定势吗？9.想象想象的含义想象的分类利用原有的形象在人脑中形成新的形象的过程。无意想象没有目的、不需要作出努力的想象有意想象指再造想象（即根据一定的文字或图形等描述所进行的想象）、创造想象（即在头脑中构造出前所未有的想象）、幻想（是对未来的一种想象）。想象的作用之一：设计需要想象，每一种设计的创造活动都是创造想象的结果，缺乏创造想象的设计师，没有创造性的指导思想，不可能创造出优秀的、具有一定风格的设计。再现或模仿他人的设计，跳不出现实和已有的设计模式，缺乏个性和判断，其结果必然是大同小异或千篇一律。9.想象9.想象1、想象是一种内省，可以调节人体在各种情况下的反应。想象通过正面积极地对事物作出回应，使身体作出有益于健康的反应。2、想象可以帮助我们克服恐惧、树立自信、增强兴趣，使潜意识（这是控制我们的态度和思维的重要部分）中充满快乐。3、想象就象是人们所说的“白日梦”，可使我们的思维摆脱单调而无聊的日常定式，来到一个更加美好的宇宙中，在这里，