认知及其绩效

认知及其绩效第一节认知心理学及人的信息加工模型

认知心理学人的信息加工模型信息和信息量第2页,共46页，2024年2月25日，星期天第一节认知心理学及人的信息加工模型

21世纪是生命科学的世纪，认知科学是21世纪科学的重要组成部分，认知心理学是认知工效学的基础，在20世纪人类体力延伸和劳动效率提高了百倍，但智力劳动的改善有待提高。认知心理学从心理学的角度研究人与外界交互以及认知外界的原理，包括研究如何通过视觉、听觉等接受和理解来自周围环境信息的感知过程，以及通过人脑进行记忆、思维、推理、学习和问题解决等人的心理活动的认识过程。随着信息论的问世，人们开始用信息加工过程来研究和解释人的心理过程和复杂行为，这便是现代认知心理学。1.认知心理学

第3页,共46页，2024年2月25日，星期天第一节认知心理学及人的信息加工模型

用信息的观点解释人的认知过程，人可以被看作是一个信息加工系统，而人在人机系统的特定作业活动中的作用，在一定意义上，又可以被看作是一种信息传递和加工。

2.人的信息加工模型

注意资源反应的执行知觉编码决策和反应的选择操作记忆长时记忆感觉存储刺激反馈图人的信息加工模型

第4页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY信息加工模型图中的各模块的机能感觉储存：又称为感觉登记、感觉记忆或瞬时记忆，是外界输入刺激后人对信息进行加工的第一个模块。它储存输入感觉器官的刺激信息，保持极短时间记忆。瞬时记忆的容量较大，一般为9~20bit。外界信息输入感官后，只有受到格外注意的信息才能转换成一种较持久的形式而得到保持，否则，信息就会迅速消失。知觉过程的信息加工：可分为“自下而上”和“自上而下”两种方式。“自下而上”的信息加工是由输入的信息（即刺激物的作用）所引起的加工，它主要依赖刺激物自身的性质和特性。“自上而下”的加工是从知识经验开始的加工，当外界刺激输入后，在注意的参与下进行编码，头脑中已储存的与刚输入的信息有关的知识经验，甚至有组织的结构图式被激活，其中适合于图式的信息被加工，而不适合于图式的信息则被忽略。“自下而上”和“自上而下”是大脑统一加工信息过程中的两种方式，互相联系、互相补充。

第5页,共46页，2024年2月25日，星期天信息加工模型记忆和决策：作为人的信息加工过程的两个模块来看待。某个知觉对象一旦被知觉归类确定，个体将经选择决定对它做出某种行动。在有些情况下，人也可能对当前出现的刺激暂不做出反应，而是决定把这些刺激的信息或者存入短时记忆，暂时保持不超过1min的时间，或者存入长时记忆，永久储存起来，到需要时，再根据预定的检索计划和方法，由长期记忆中检索出信息输送到短时记忆，进行选择执行。在实际决策中，往往包含多种可能的行动方案。反应执行：信息经上述加工后，如果人决定对外界刺激采取某种反应活动，这个决策将以指令形式输送到效应器官，支配效应器官做出相应的动作。效应器官是反应活动的执行机构（如手指），反应执行就是信息输出的过程。

第6页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY信息加工模型反馈：实质上是被动系统对主动系统的反作用。将效应器官做出相应动作的结果作为一种新的刺激，反向传递给输入端，即构成反馈回路。人借助于反馈信息，加强或者抑制信息的再输入，从而更为有效地调节效应器官的活动。注意资源：在人类信息加工模型中，注意作为一种重要的心理努力贯穿信息加工的全过程。注意的重要功能在于对外界大量信息进行过滤、筛选，即选择并跟踪需要的信息，避开和抑制无关的信息，使需要的信息在大脑中得到精细的加工。注意在一定条件下，还可以在同一时间内分配给两种或几种活动，如汽车司机在开车的过程中，既要注意周围的动态，又要注意掌握驾驶等。在现代复杂的科学技术和生产活动中，只有具备较高的注意分配能力，才能提高工作效率，防止出现差错和发生事故。第7页,共46页，2024年2月25日，星期天第二节信息的接收与传递

信号识别机理人的信息传递能力表象第8页,共46页，2024年2月25日，星期天Schoolofmanagement信息输入，亦即信息的接收，是信息加工的第一阶段，各种感受器是接收信息的专门装置。在信息输入过程中，信息首先需要经过感受器识别。狭义地讲，人的信息输入过程就是信号识别的过程。人的感受器有视觉、听、触、味和嗅觉等多种。其中人类依靠视觉获得的信息占据所获得信息总量的80％以上，听觉信息占信息总量的约10％，视觉和听觉输入是外界信息输入人脑最主要的两种方式。

一、信号识别机理第9页,共46页，2024年2月25日，星期天a.图像识别理论模型

b.声音的解释

例如“李四踢足球。”

信号识辨的研究内容很多，这里主要介绍图像识别理论模型和声音的解释。

模式匹配理论原型匹配理论泛魔识别模型材料-驱动概念-驱动一、信号识别机理第10页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY一、信号识别机理对视觉信息识别和输入的整个过程目前还不是很清楚，现有的主要理论有模式匹配理论、原型匹配理论和泛魔识别模型。模式匹配理论认为需识别的视觉信息，必须与人脑长时记忆中已有的、完全一致的模式进行匹配。原型匹配理论是模式匹配理论的发展，主张人在长时记忆中存储的是把从各类图像中抽象出来的相似性，以之为原型，拿它来检验所要识别的图像。泛魔识别模型是从特征分析的角度来解释视觉信息的识别。该理论把视觉信息的识别过程分为不同的层次，每一层次都有承担不同职责的特征分析机制，被非常形象地称为魔鬼（Demon）。它们依次进行工作，最终完成对视觉信息的识别。第11页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2、声音的解释听觉系统类似视觉系统，利用以前的经验来识别和接收听觉信息。在接收听觉信息的过程中，听觉系统把声音输入分成三类：噪声和可以忽略的不重要的听觉信息；被赋予意义的非语言听觉信息（如鸟的叫声）；以及用来组成语言的有意义的听觉信息。对人类来说，听觉信息输入的最重要方面是语言。“材料驱动”和“概念驱动”是言语感知和理解中相辅相成的两个过程。材料驱动指的是对言语材料在感知水平上进行的加工过程，它是由下而上（从最低的感觉材料开始）的分析过程。概念驱动是在理解水平上进行的加工过程，它是由上而下（从最高的结构概念开始）的分析过程。第12页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.感知觉的绝对辨认能力绝对辨认也称为绝对判断，它是指当单个刺激呈现而没有与其他刺激作比较的条件下，感觉器官所具有的辨认能力。通过测定人的每一种感觉维度的绝对辨认能力，可以确定人在每一种感知觉的维度上所能传递的最大信息量。右表显示了人的主要感知觉的绝对辨认能力。感知觉刺激维度绝对辨认能力（bit/刺激）辨认的刺激数视觉在直线上（在直线度盘上）3.2510点（指针）的位置3.9010颜色（主波长）3.109明度2.305简单几何图形的面积2.202.6056直线的长度2.60~3.007~8

直线倾斜度2.80~3.307~11弧度（其弦不变）1.60~2.204~5听觉纯音强度（音响）2.305纯音频率（音高）2.507味觉食盐水浓度1.904振动觉（胸）振动强度2.004振动持续时间2.305振动位置2.807电击电击强度1.703电击持续时间1.803第13页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY3.信息传递率信息传递能力指人类接收到的信息在人体神经系统内的传递速度。视觉器官信息的传递能力：每秒钟可以传递的信息量约为109bit。听觉器官信息的传递能力：人的单耳每秒钟可以传递的信息量约为8000bit。人在实际活动中的信息传递能力，不仅取决于感觉器官的信息传递能力，而且更多地取决于中枢神经和动作反应系统的信息传递能力，因此，人的实际信息传递能力的水平远远低于上述理论估计的能力的水平。信息传递率：是指人在单位时间内从信息接收器所能传递至人脑意识的信息量，也称为人的通道容量，其单位为bit/s。一般认为：在典型的实验条件下，人的信息传递率为一常数约为7bit/s左右。实际上，人的信息传递率远远高于7bit/s，这是因为作用于人的感官的外界刺激往往都是多维度的。

第14页,共46页，2024年2月25日，星期天三、表象表象的概念表象的特征以知觉为基础，直观具有一定的概括性表象的种类表象在思维中的作用形象思维表象与概念在心理操作中是双重编码表象是思维的支柱第15页,共46页，2024年2月25日，星期天第三节记忆学习和技能培训

记忆遗忘学习技能培训第16页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY记忆记忆过程中的三个基本环节识记：信息的输入和编码保持：信息的贮存再认（回忆）：信息的提取记忆的两个基本过程：记：体现为识记（信息的输入和编码过程）和保持（信息的贮存）忆：体现为再认和回忆（信息的提取）第17页,共46页，2024年2月25日，星期天SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY记忆记忆的三个阶段瞬时记忆：外界刺激信息在感觉通道内迅速被登记并保持一瞬间的过程，保持时间一般为2s以内，信息容量较大。短时记忆：信息呈现后，保持时间在约1min以内的记忆，容量很小，对中断高度敏感。长时记忆：是记忆发展的高级阶段，它是保持时间1min以上乃至数月、数年，甚至终身不忘的记忆，容量很大。第18页,共46页，2024年2月25日，星期天二.遗忘

间距(h)重学节省(％)（保存量）遗忘数量(%)间距(h)重学节省(％)（保存量）遗忘数量(%)0.3358.241.84827.872.2144.255.86×2425.474.68.835.864.231×2421.178.92433.766.3

19世纪末期，德国心理学家H.艾宾浩斯(H.Ebbinghaus)以其本人为主试和被试，对记忆和遗忘进行了大量系统的实验研究。

表不同时间间隔的保持成绩

a.保持与遗忘曲线第三节记忆学习和技能培训

第19页,共46页，2024年2月25日，星期天

由该曲线可知，遗忘发展的进程是不均衡的，在识记后的短时间内，遗忘速度很快，以后逐渐缓慢，一定时间后，则处于停滞状态而几乎不再忘记。

图艾宾浩斯保持和遗忘曲线

b.记忆保持时间：动作记忆>形象材料和有意义的材料

识记的材料数量越多，识记后保持量越少

第三节记忆学习和技能培训

第20页,共46页，2024年2月25日，星期天c.遗忘的原因

干扰是产生遗忘的重要原因

前摄干扰（也称前摄抑制），即先前学习的材料对识记和回忆后学材料的干扰。倒摄干扰（也称倒摄抑制），即后面学习的材料对保持和回忆先学材料的干扰。/zt2011/rbdz/nuclear.htm?pgv_ref=aio日本核电站泄露原因及核辐射范围动画示意图

d.克服遗忘最好的办法是复习（按照遗忘规律复习）

第21页,共46页，2024年2月25日，星期天Schoolofmanagement三、学习

学习是人掌握知识和技能的主要手段。学习程度将识记材料刚刚学到能一次正确背诵的程度，称为适度学习，即学习程度为100%。学习程度超过100%的学习，则称为过度学习。实验表明，过度学习达150%，保持效果最佳。学习程度（%）4h回忆出的百分数学习程度（％）4h回忆出的百分数学习程度（％）4h回忆出的百分数15081.910064.83342.7表学习程度对记忆的影响

第22页,共46页，2024年2月25日，星期天Schoolofmanagement学习

学习是人掌握知识和技能的主要手段。学习曲线表示学习过程的曲线被称为学习曲线（也称练习曲线），它是表示在技能等形成过程中练习次数（或练习时间）与练习成绩之间的关系的曲线，练习成绩可用单位时间内完成的工作量、完成动作的时间以及出现差错的次数来衡量。第23页,共46页，2024年2月25日，星期天短期学习曲线长期学习曲线

高原现象第三节记忆学习和技能培训

第24页,共46页，2024年2月25日，星期天Schoolofmanagement4技能培训技能培训是人们通过练习而掌握技能的过程，分为如下三个发展阶段：模仿学习阶段提高阶段技能成熟完善阶段

影响技能形成速度的因素

技能的性质技能结构的复杂程度指导方法学习环境人的主观状态第25页,共46页，2024年2月25日，星期天4技能培训技能提高的标志工作速度的加快工作质量的提高工作失误率下降技能的迁移和干扰技能的迁移：已经掌握的技能，对学习新的技能产生积极影响，以促进新技能加快形成称为技能的迁移。技能的干扰：已经掌握的技能对学习新的技能产生消极影响，阻碍新技能的形成和发展，称为技能的干扰。第26页,共46页，2024年2月25日，星期天4技能培训技能培训方法：自始至终都必须把培养用正确方法操作、养成良好的操作习惯。通常分散培训优于集中培训。对于结构复杂的技能培训，应在工作研究的基础上，将操作技能分解为若干个操作动作。在培训中，充分利用电化教学手段如幻灯、录像、电影、计算机等。在整个培训过程中，应将学习者的练习结果进行反馈。

第27页,共46页，2024年2月25日，星期天第五节注意

概念注意的种类注意的基本品质第28页,共46页，2024年2月25日，星期天第五节注意

1.概念a.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，是心理活动对一定对象的指向和集中。指向性

集中性b.注意的功能包括选择功能、保持功能和调节及监督功能。

第29页,共46页，2024年2月25日，星期天2.注意的种类

a.无意注意

b.有意注意（随意注意）

无意注意是一种初级被动的注意，是一种既无预定目的也不需要付出任何意志努力的注意。引起无意注意的主要原因是客观刺激物自身的特点，即刺激物的新异性、刺激物的强度以及刺激物的活动变化和对比度等。

有意注意是一种积极主动的较无意注意高一级的注意，是有预定目的的，同时还需要付出意志努力的注意。引起和维持有意注意的主要原因是预先确定的目的和任务，而刺激物自身的特点以及人的兴趣、欲望则处于次要地位。也就是说，有意注意指向和集中于人应该做的事情，而并不仅仅指向人喜欢做的事情。

第五节注意

第30页,共46页，2024年2月25日，星期天3.注意的基本品质

a.注意的广度

b.注意的稳定性b.注意的分配c.c.d.注意的转移

注意的广度也称注意的范围，是同一时间内，意识所能注意到的对象的数量。一般认为，注意对象越集中、排列越有规律、相互间的联系越趋向于有意义，注意的广度就越大，反之则越小；知觉任务难度小，注意广度相对大些；人的知识经验越丰富，注意广度也越大，即随着知识经验的积累，注意范围有所扩大。但是注意广度的扩大是相对的，也是有限的。

注意的稳定性亦称注意的持久性，是注意较长时间地保持在某特定事物上的能力，是注意在时间上的特征。

注意的分配是指人在同一时间内把注意指向两种或两种以上的活动或对象的能力。它是人根据当前活动的需要主动调整注意指向的一种能力，与注意分散有本质的区别。注意转移的快慢和难易，取决于注意的转移能力以及原来注意的紧张度和新的注意对象的特点和性质。

第五节注意

第31页,共46页，2024年2月25日，星期天第六节人的信息输出

操作运动类型操作运动的速度操作运动的准确度手的运动速度和准确度第32页,共46页，2024年2月25日，星期天第六节人的信息输出

1.操作运动类型

a.定位运动

b.重复运动

c.连续运动

d.逐次运动

e.静态调整运动

第33页,共46页，2024年2月25日，星期天2.操作运动的速度

a.反应时间

反应时间简称反应时，是指从刺激呈现到作出反应之间的时间间隔，也称为反应潜伏期。

简单反应时间当单一刺激呈现时，人只需作出一个特定反应所需的时间即为简单反应时间。

选择反应时间当两种或更多种刺激呈现时，不同的刺激要求作出不同的反应所需要的时间即为选择反应时间。

影响反应时的因素：感觉通道的种类

效应器官的特点

刺激的强度和刺激的性质

刺激出现时间的不确定性

训练程度

反应的复杂性

个体身心状态

图不同感觉通道的简单反应第六节人的信息输出

第34页,共46页，2024年2月25日，星期天图定位运动时间和运动方向的关系第六节人的信息输出

b.运动时间

c.定位运动的速度

运动时间为运动开始至运动结束所耗费的时间，即完成反应动作的时间。运动时间随运动的距离与方式而改变。一般完成控制操作最少需300ms。因此，从刺激呈现到反应动作完成最少需300ms，加上反应时间200ms（估计数）共计500ms。在没有任何期待（预先警告）的情况下，反应时间加运动时间一般为0.7~1s，甚至1s以上。

1954年费兹作实验结果表明，定位运动时间随目标距离的增加而增加；随目标宽度的增加而缩短。

右手沿55°方向向右上方作定位运动时间最短，即速度最快。

1964年费兹：反应时间和运动时间相互独立第35页,共46页，2024年2月25日，星期天3.操作运动的准确度a.盲目定位运动的准确度

盲目定位运动的准确度以人的正前方为最高；右方稍高于左方；同一方位下方高于上方。

第六节人的信息输出

第36页,共46页，2024年2月25日，星期天b.连续运动的准确度

连续运动是在运动的全过程中要求准确控制的运动，但是，由于手臂的颤动，往往使运动偏离设计的轨迹，从而导致操作运动的准确度下降。

在垂直面和水平面内，手臂的前后运动的准确度明显低于垂直面内上下运动和水平面内左右运动的准确度。

图手臂不同运动方向的颤动对连续运动准确度的影响第六节人的信息输出

第37页,共46页，2024年2月25日，星期天

操作运动速度越慢，准确度越高。但当速度慢到一定程度后，再以降低速度来提高准确度已无太大意义。因此，曲线的拐点处（图中点A），速度-准确度综合绩效最佳，即在该点处不仅速度较快，而且错误较少。该点也因此被称为最佳工作点。在实际工作中，操作者一般愿将工作点选在最佳工作点靠右侧的某一位置。

图速度－准确度操作特性曲线第六节人的信息输出

第38页,共46页，2024年2月25日，星期天4.手的运动速度和准确度

a.手的运动速度：生产线的设计

b.手的运动的准确度：控制器的设计一般右手较左手运动速度快，故称右手为优势手。右手由左向右运动又比由右向左运动速度快。手朝向身体的运动比离开身体的运动速度快。前后往复运动比左右往复运动速度快。从上往下运动比从下往上运动速度快。水平面内的运动比垂直面内的运动速度快。旋转运动比直线运动速度快，且顺时针运动比逆时针运动速度快。

向下按的按钮比向前按的按钮操作准确；水平安装的旋钮比垂直安装的旋钮操作准确。手操纵旋钮、指轮、滑块的准确度，以操纵旋钮为最佳，指轮次之，滑块最差。圆柱状手柄，直径10mm左右的比30mm以上的操作准确；L形的柄头比圆形柄头操作准确。设置手臂支撑的手柄操作比无手臂支撑的准确。第六节人的信息输出

第39页,共46页，2024年2月25日，星期天其他方式的输出言语的产生和输出:人机交互的途径三阶段模型：Anderson(1980)(1）构造阶段：依照目的来确定要表达的意思；（2）转换阶段：应用句法规则将思想转换成言语的形式；（3）执行阶段：将言语形式的消息说出来或写出来；例：语言的学习眼睛的信息输出：眼动的研究观察眼动模式，分析人的信息加工过程第40页,共46页，2024年2月25日，星期天第七节人的可靠性与人为差错

人的可靠性

影响人的可靠性的因素人为差错的概念及其分类人为差错和事故的关系人为差错的预防第41页,共46页，2024年2月25日，星期天第七节人的可靠性与人为差错

1.人的可靠性

三里岛核电站事故

2.影响人的可靠性的因素

a.人的可靠性与压力的关系超过操作者能力限度的压力其他方面的压力反馈信息不充分，不足以使操作者下决心改正自己的动作；要求操作者快速比较两个或两个以上的显示结果；要求高速同时完成一个以上的控制；要求高速完成操作步骤；要求完成一项步骤次序很长的任务；要求在极短时间内快速做出决策；要求操作者延长检测时间；要求根据不同来源收集的数据快速做出决策。不得不与性格难以捉摸的人一起工作；不喜欢从事的职业和工作；在工作中得到晋升的机会很少；负担的工作低于其能力与经验；在极紧张的时间限度内工作，或为了在规定时间期限内；完成工作，经常加班；沉重的经济负担；家庭不和睦；健康状况不佳；上级在工作中的过分要求。表给操作人员造成压力的类型第42页,共46页，2024年2月25日，星期天b.人的可靠性与意识水平的关系

等级意识状态注意状态生理状态工作能力可靠度0无意识，神智丧失无睡眠，发呆无0Ⅰ常态以下，意识模糊不注意疲劳，困倦，单调、醉酒(轻度)低下，易出事故0．9以下Ⅱ正常意识的松弛阶段无意注意休息时，安静时或反射性活动可进行熟练性的，重复性的或常规性的操作0.99～0.9999Ⅲ正常意识的清醒阶段有意注意精力充沛，积极活动状态有随机处理能力，有准确决策能力0.999999以上Ⅳ超常态，极度紧张、兴奋注意过分集中于某一点惊慌失措，极度紧张故易出差错，易造成事0．9以下表大脑意识水平的等级划分

第七节人的可靠性与人为差错

第43页,共46页，20