Song feizhou
Human Factors
人因工程
feizhous@tom.com
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教材及参考书
?, 人因 工程, 孙林岩主编 中国科学技术出
版社
?, Human Factors in Engineering and
Design》
M.S.Sanders&E.J.Mccormick McGRAW
－ HILL International Enditions
?, 工效学, 王恒毅主编 机械工业出版社
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课程要求
? 1.理解人的生理及心理基础、作业环境、人机界
面、场所人因工程设计等知识中的基本概念和基
本理论。
? 2.掌握上述知识中的基本分析方法。
? 3.运用上述基本概念、原理和方法，为人 -机 -环
境系统设计提出合理可行的方案，并加深相关课
程知识的理解。
? 4.实践性要求学生必须完成一定的实践经验，以
培养自己的实践技能，并加深本课程基础知识的
理解。
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实验和上机：
? 实验部分计 8学时。开展演示性实验和参与
性实验。
? 具体：环境照明测量；环境噪声测量；微
气候测定；作业环境粉尘测定（机动，备
选）；反应时间测定等系列心理实验；学
习曲线实验等。
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考核
? 平时
? 实验
? 考试
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Human Factors
? Have you ever used a tool,device,appliance,
or machine and said to yourself,“what a
dumb way to design this; it is so hard to use!
If only they had done this or that,using it
would be so much easier?
? The goal of HF is to guide the applications of
technology in the direction of benefiting
humanity
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第一章 人因工程学概述
第一节 学科概述
? 人因工程定义
?人因工程是基于对人、机器、技术和相关环境
的深入研究，发现并利用人的行为方式、工作
能力、作业限制等特点，通过对工具、机器、
系统、任务、环境进行合理设计，以提高生产
（包括日常生活中人的活动）的效率、安全性、
健康性、舒适性和有效性的一门工程技术学科。
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Related Terms
? Human Factors
?Used in the United States and a few other
countries
? Ergonomics
?Prevalent in Europe and the rest of the world
? Human Engineering
?Its use is waning
? Engineering Psychology
?Used by some psychologists
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Definition-focus,objectives and approach
? HF focuses on human beings and their
interaction with products,equipment,facilities,
procedures,and environments used in work and
everyday living
? HF has two objectives
?To enhance the effectiveness and efficiency with
which work and other activities are carried out
?To enhance certain desirable human values,
including improved safety,reduced fatigue and
stress,increased comfort,greater user acceptance,
increased job satisfaction,and improved quality of
life
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Definition-focus,objectives and approach
? The approach of HF is the systematic
application of relevant information about
human capabilities,limitations,characteristics,
behavior,and motivation to the design of
things and procedures people use and the
environments in which they use them
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Definition
? Human factors discovers and applies
information about human behavior,
abilities,and other characteristics to the
design of tools,machines,systems,tasks,
jobs,and environments for productive,
safe,comfortable,and effective human
use
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History
? Early history
? Late 1800s and early 1900s,Frank and Lillian Gilbreth’s work
? During WWII,it became clear that,even with the best selection
and training,the operation of some of the complex equipment still
exceeded the capabilities of the people who had to operate it,It
was time to reconsider fitting the equipment to the person
? 1945 to 1960,The Birth of a Profession
? 1949,the Ergonomics Research Society (now called Ergonomics
Society) was formed in Britain,and the first book on human
factors was published,entitled Applied Experimental Psychology,
Human Factors in Engineering Design
? 1957 was an important year,especially for HF in the United States
? Journal Ergonomics appeared in US
? The HF Society was formed
? 1959,International Ergonomics Association was formed
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History
? 1960 to 1980,A period of Rapid
Growth
?Race for Space,military industry
?Expanded to many companies
?Pharmaceuticals
?Computers
?Automobiles
?Other consumer products
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History
? 1980 to 1990,Computers,Disasters,and Litigation
? Computer
? Ergonomically designed computer equipment
? User-friendly software
? Human factors in offices
? Disasters
? 1979.3,Three Mile Island（ 美国宾州 ） nuclear power station incident
? 1984.12.4,a leak of methylisocyanate(MIC) at the Union Carbide
pesticide plant in Bhopal,India,claimed the lives of nearly 4000 and
injured another 200,000
? 1986,an explosion and fire at the Chernobyl (切尔诺贝利 [苏联乌克兰
北部城市 ]) nuclear power station in the Soviet Union resulted in more
than 300 dead,widespread human exposure to harmful radiation,and
millions of acres of radioactive contamination
? 1989,an explosion ripped through a Phillips Petroleum plastics plant in
Texas,It killed 23 and injured another 100
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History
? 1980 to 1990,Computers,Disasters,and
Litigation
?Computer
?Disasters
?Litigation
? Product Liability
? Personal injury litigations
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History
? 1990 and beyond
?Plans for building a permanent space station
?Computers and application of computer
technology to about everything
?Improve aviation safety
?Design of medical devices
?Design of products and facilities for the elderly
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我国人机发展进程
1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会
议。
1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，
我国第一次派人参加。
国际标准化组织（ ISO） 1975年成立了国际人机工
程标准委员会（ TC—159） 。
1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员
会。
1989年成立, 中国人类工效学学会,
1991年 1月成为, 国际人类工效学协会, 正式成员
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人因工程学的重要性及应用
? 人机关系；
人与环境关系；
人与生态；
人的特性模型；
人机系统的定量描述；
人际关系、直至团体行为、组织行为、心
理状态等方面的研究
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? 产品和工具设计及改
进
? 作业的设计与改进
? 环境的设计与改进
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A good starting point for a comprehensive
ergonomics review program.
The following list provides a summary of indicators for
ergonomic review:
? 1.There is an unacceptably large number of rejects on the
operation.
? 2.Operators are making frequent mistakes on the job.
? 3.There is high material waste.
? 4.Labor turnover on the job is excessive.
? 5.Employees frequently complain about job requirements.
? 6.Production output is unacceptably low.
? 7.Absenteeism is unacceptably high.
? 8.There are accidents or near-accidents on the job.
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A good starting point for a comprehensive
ergonomics review program.
? 9.Employees frequently visit the infirmary.
? 10.Product quality is low.
? 11.Training time is unacceptably long.
? 12.Empolyees take frequent rest periods.
? 13.Personal and fatigue allowances are too high.
? 14.Operator assignment to the job is limited by size,sex,
age,or physique.
? 15.There is interference with verbal communication.
? 16.There are requests for transfers to other jobs.
? 17.Employees cannot meet production standards.
? 18.Employees are frequently away from the workplace.
? 19.Breaks seem excessively long.
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Domains of specialization
? Ergonomists often work in particular economic
sectors or application domains,There
application domains are not mutually exclusive
and they evolve constantly,New ones are
created; old ones take on new perspectives.
? Within the discipline,domains of specialization
represent deeper competencies in specific
human attributes or characteristics of human
interaction:
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Physical ergonomics
? Physical ergonomics is concerned with
human anatomical,anthropometric,
physiological and biomechanical characteristics
as they relate to physical activity.
? The relevant topics include working postures,
materials handling,repetitive movements,work-
related musculoskeletal disorders,workplace
layout,safety and health.
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Cognitive ergonomics
? Cognitive ergonomics is concerned with
mental processes,such as perception,memory,
reasoning,and motor response,as they affect
interactions among humans and other elements
of a system.
? The relevant topics include mental workload,
decision-making,skilled performance,human-
computer interaction,human reliability,work
stress and training as these may relate to
human-system design.
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Organizational ergonomics
? Organizational ergonomics is concerned with
the optimization of sociotechnical systems,
including their organizational structures,policies,
and processes.
? The relevant topics include communication,
crew resource management,work design,
design of working times,teamwork,participatory
design,community ergonomics,cooperative
work,new work paradigms,organizational
culture,virtual organizations,telework,and
quality management.
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第二节 基本原理和研究方法
主要研究方法概述
? 双重任务
? 开始设计的基础
? 结束评估的手段
? 主要研究
? 测量人体各部分静态和动态数据；
? 调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；
? 对时间和动作的分析研究；
? 测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动
态变化；
? 观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；
? 分析差错和意外事故的原因；
? 进行模型实验或用计算机进行模拟实验；
? 运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得
出正确的结论或发展有关理论。
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? 研究方法
?实验法
?人为控制某些因素，实验测试特定因素。
?非实验法
?调查法
?观测法
?测试法
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选择研究方法的一般性问题和研究伦
理问题
? Meister(1985)指出，选择研究方法时应考
虑的因素如下
? 1.效果 (effectiveness)---指该研究法能够达
成研究目的之程度。
? 2.方便 (ease of use)--- 指该研究在特定运
用上的简便性。
? 3.成本 (cost)--- 指该研究法在金钱、数据要
求、设备、人力和时间上需耗费的代价。
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? 4.灵活性 (flexibility)--- 指该研究法能适用于不同
场合和情况的程度。
? 5.范围 (range)--- 指该研究法所能测量的现象、行
为和事件之数目。
? 6.效度 (validity)--- 指该研究法所获得的资料与真
实生活中所发生者的相似程度。
? 7.可靠性 (reliability)--- 指该研究法所获得的数据
与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。
? 8.客观 (objectivity)--- 指该研究法之运用结果乃应
凭据程序与数据，不因研究者之不同而异的程度。
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? Box(1978)认为一件优良的研究应具备如下的条件
? 1.研究的目的或问题应界定清楚，应以明确的概念与词句
予以叙述。
? 2.应足够详实地交代研究所使用的器材、方法程序，以便
其它人能重复进行该研究。
? 3.研究设计应周全而详细地规划，尽可能获得更客观的结
果。
? 4.研究者应坦诚指陈研究设计上的缺陷等结果的可能影响。
? 5.使用适切的资料分析方法，以充分显示资料所涵蕴的意
义与特性。
? 6.结论应以数据所能证实者及所能提供充分基础者为限。
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研究伦理
? 研究人员在顾虑不造成受试者的身心伤害之首要
规范外，仍应特别注意遵守的伦理项目
? 保密 ---尊重受试者的隐私权。
? 征求同意 ---当实验有身心受伤害的可能时，受试者有
权决定是否参与。
? 隐瞒研究目的之斟酌 ---有些研究若事得知则可能无法
研究目的。
? 不予处理之正当性。
? 风俗及文化禁忌。
? 信实而充分揭露 ---科学研究都应遵守信实原则。
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人因工程研究可分
? 描述性研究 (descriptive research)
?根据某些重要属性，来描述某一母群体 (事物、
现象或人员 )的特征。例人体尺寸调查,?,
虽然学问不大，但其所提供的数据为许多设计
决策的基础。另外在解决方案尚未探索与建议
之前往往需先进行描述研究，藉以衡量问题的
轻重和范围。主要重视的是各群体的平均数，
标准差和百分位数。
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? 试验性研究 (experimental research)
?检测某些变量对于行为的影响。所探究的变量
和所测量的行为之选择，通常根据实务情境所
遭遇的设计问题，主要重视的是否对行为产生
影响，以及其影响的方向。
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? 评价研究 (evaluation research)
?与试验研究类似之处 ---其目的仍在于衡量某”
事物”之效应，只不过评价研究指的是一系统
或一产品，所以较具整体性及综合性。
?与描述研究类似之处 ---要求记录系统或产品使
用者的绩效与行为。
? 评价研究往往包括成本效益分析，且需在
具有代表性的使用条件下进行，通常需要
在现场进行实地研究。
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? 人因工程专家在评价研究领域所从事的，
便是评估自己的与他人的设计的”妥善程
度”，并根据所收集的信息提出改善建议 。
? 以上三种研究方法会有以下几项相同的基
本决策：
?选择研究地点
?选择变量
?选择采样主体
?收集数据
?分析数据
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研究地点、变量以及被测者的选择
? 研究地点的选择（ choosing a research
setting）
?1.描述研究 ---实地或实验室 (有争议 ) 。
?其目的在于获取描述某一特定人员群体的资料
?2.试验研究
?一般实务性研究 ---实地 (field)。
?实地的优点 ---作业变项、环境条件及受试特性与真实的状
况相符，其结果较站得住脚。
?实地的缺点 ---成本高，有安全风险，实验控制较难做好。
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?一般理论性研究 ---实验室 (Laboratory)。
?实验室的优点 ---与主题无关的变项可加以控制，可重
复进行，可精确的收集数据。
?实验室的缺点 ---缺乏真实性及结果推论的效力。
?研究者通常结合两者的优点，而使用”模拟”真
实世界的方式，可分为
?实体仿真 ---制作一硬件代表或表征某一系统、程序或
环境。其范围可涵盖简单或复杂的项目，仿真物可缩
小或放大。
?计算机仿真 ---以计算机建构一程序或事件系列的模型
并运转计算而获得预测性的结果。
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?3.评鉴研究 ---实地或实验室 (有争议 ) 。
? 需在具有代表性的使用条件下进行，即与日后使用
时的状况相当
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选择变量（ choosing research
variables)
? 描述研究分两类
? 1.标准变量 (criterion variables)
?研究感兴趣的人员特征与行为之变项，分四类：
?身体特征 (physical characteristics)
?绩效数据 (performance data)
?主观资料 (subjective data)
?生理指标 (physiological indices)
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? 2、分层变量 (stratification variables)或预
测变量 (predictors)
? 依年龄、性别、教育程度等作为分层抽样的
层别基准，再依比例抽出样本。若测量所得数
据是依这些特征 (例年龄、性别等 )加以分析这
些特征称”预测变量”。
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? 评价研究
?将评价的系统或装置的目标或功用，转译成可
以量度的一些特定标准变量 (基本上与描述研
究，试验验研究相同 ) 。
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? 试验研究分
?非独立变量、因变量（ dependent variables,
DVs,)。－－所测度的效应，大多属于绩效，
主观或生理方面的变量。
?独立变量、自变量 (Independent, IVs)---实验
者所操控的变项。人因工程里分三类：
?任务相关变量 (task-related variables)--设备变量
(equipment variables)及程序变量 (procedural
variables)
?环境变量 (environmental variables)---
?受试者相关变量 (subject-related variables)
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? 凡是对因变量产生影响的实验条件都称为 相关变
量；
? 对因变量不产生影响的实验条件称为 无关变量
（ 或 无关变项 ） 。
? 在相关变量中, 实验者用以研究的变量称为自变
量, 实验者不用于研究的那些相关变量称为 额外
相关变量, 或简称为 额外变量 。
? 由于在实验中额外变量是必须加以控制的, 所以额外
变量也被称为 控制变量 。
? 评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看
研究者能否成功地控制那些额外变量 。
额外变量
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? 在实验中对自变量的操纵, 变化称为自变量
的控制 。
? 对自变量的控制, 首先要对自变量进行严格
的规定, 对心理学中一些含混不清的变量必
须使之 操作定义 化, 只有这样才能进行实验 。
? 操作定义,指用可感知, 度量的事物, 时间, 现象
和方法对变量或指标作出具体的界定 。
? 例如, 把, 刚刚感受到, 定义为, 50%次感受到,, 就可测
定感觉阈限了 。
? 又如, 疲倦 （ fatigue） 没有一个共同的起点和尺度, 怎么
测量呢？ 如果定义为, 工作效率的下降,, 那么就可以进
行测量和比较了 。
1.自变量的控制
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? 其次, 对于在刺激维度上连续变化的自
变量, 要做好三项工作：
?（ 1） 要确定好自变量的范围
?（ 2） 要选一定数量的检查点
?（ 3） 要确定好各检查点之间的间距 。
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2.因变量的控制
? 把实验中的被试者的反应控制在主试者所设想的
方向上, 这就是反应的控制问题 。
? 以人作被试者, 往往用指示语来控制被试者的反
应 。
? 指示语 乃是心理实验中主试者给被试者交代任务时说
的话 。
? 使用指导语时, 应注意在允许的范围内做到引起动机,
激发兴趣 。 被试者来到实验室时, 不一定对参加实验
感兴趣 。 因此主试者必须利用言词来引起他们的兴趣 。
在可能的范围内, 告诉他们实验目的与应用价值, 使
他们认识到参与和合作的意义 。
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反应指标的选择
? 在心理学实验中, 一般常用的指标有：
? 绝对阈限
? 差别阈限
? 反应时
? 反应持续时间
? 反应程度
? 完成量
? 错误率
? 完成一定的作业所需要的时间
? 达到一定基准所需要的次数
? 口头报告
……
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选择指标的条件主要有：
? 有效性, 即指标充分代表当时的现象或
过程的程度, 也称为效度 。
? 客观性
? 数量化
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3.额外变量的控制
? 排除法
? 恒定法
? 匹配法
? 随机化法
? 抵消平衡法
? 统计控制法
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? 因为理解自变量、因变量和控制变量非常
重要，所以我们在这里再举一些例子以便
你检查自己是否真的理解了。对于每一个
例子都要说出三种变量。
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汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少
后面司机 意识到前方正在停车的时间。实验就
是回答这一问题。对变量命名。
答案
自变量 (被操纵变量 ),刹车灯的明度
因变量 (被观察变量 ),刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间
控制变量 (恒定变量 ),刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额
外照明度等
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训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作
出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命
名。
答案
自变量 灯的颜色 (红或绿 )
因变量 啄键次数
控制变量 食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等
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答案
自变量 用于奖励的语言种类。
因变量 语言数量 (或频率 )
控制变量 办公室情境、治疗者
治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描
述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑
和额外注意予以奖励。对变量命名。
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社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个
人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更
不舒服。对变量命名 。
答案
自变量 参与者性别
因变量 不舒服的程度
控制变量 电话亭的大小、挤在电话亭的人数 (6)、个体的大小等
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选择被测者（ choosing subjects）
? 描述研究
? (1)代表性样本
? 其目的在于，从可代表我们感兴趣的 母群体的样本身上，搜
集数据。而此样本能够涵盖真正的母群体。
? (2)随机抽样
? 由母群体中采用随机抽取的方式选取样本。
? (3)样本大小：下列三个因素会影响样本大小
? 所要求的精确度, 样本数大，则精确高。
? 母群体的变异数, 样本数大，则变异大。
? 所拟估计的统计量,中位数所需的样本要比平均数的大 。
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? 试验研究
? 挑选具有代表性的样本，但其代表目标母群体的程度，
不用像描述研究那么大。
? 以下有几种方法，可控制因经验或学习的累积而产生
的结果误差。
? 1.采用受试者间设计 (between-subjects design) 。
? 即在自变项的各水准下，所测试的受试者都不同。
? 2.平衡法 (balancing)
? 即设法使经验之累积所产生的影响，在自变项的各水准下，能约
略相等。
? (1)受试者内平衡法 — 包括对抗平衡法、完全随机法、集区随机
法。
? (2)受试者间平衡法 — 包括完全及不完全受试者内平衡法。
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?3.训练法
?即将受测者训练到不再有学习效果的地步，才让他接
受测试 (少用，费时 ) 。
?样本大小 ---应考滤在最短时间与最少资源之耗费，且
对自变量的影响评估能具备相当水准的信度。
? Simon(1976)
? 9位以下 ---50%
? 9~11位 ----25%
? 11位以上 ---25%
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? 评价研究
? 考虑的事项与描述研究和实验研究所探讨的
一样。
? 受试者要能代表最终使用者群体
? 人数要足以容许预测使用者群体
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收集数据（ Collecting Data）
? 描述研究
?可在实地或实验室收集，亦可用调查 (问卷 )和
面试来收集。
? 实验研究
?与描述研究相同，在实验室可用计算机来辅助。
可探讨更多自变量和因变量
? 评鉴研究
? 较为困难，受评机具往往欠缺监测或衡量绩
效的功能，几乎全是用研究者观察使用者，以
及询问方式。
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数据分析（ Data Analysis）
? 描述研究
? 运用基本的统计量予以比较
? 标准差 (s) Standard Deviation
? 相关系数 (r) Correlation Coefficient
? 百分位数 Percentiles ( % ile )
? 试验研究
? 通常使用推论统计技术予以分析,例变异数分析
(ANONA)或多变异数分析 (MANONA)
? 统计显著性 (statistical significance）
? 即出现在叙述中”显著”一词,例自变项对依变项具有”显著效
应”或”两平均数间具有显著差异”。
? 评价研究
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因变量的分类和要求
? 标准尺度 criterion measures的依据
?描述研究 ---指所测量的特征与行为
?试验研究 ---指因变量对人的影响
?评价研究 ---用以判定设计妥善性的基准
? 人因工程领域,可以区分为三类 (Meister，
1985)
?系统描述标准 (system-descriptive criteria)
?以基本工程上的观点来反映整个系统，例如设备可
靠度，耐磨性 ……,多用于评价研究
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? 作业执行标准 (task performance criteria)
?此种标准通常反映某一作业的成果，人员或许
牵连或许不牵连其间。较人员表现标准具整体
性，其包括：
?产出数量
?产出质量
?执行时间
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? 人员表现标准 (human performance criteria)
? 指人员执行作业时的行为和反应，可分为：
? 1.绩效量度
? 频率量度
? 强度量度
? 延滞量度
? 期间量度
? 可靠度
? 2.生理指标
? 测量人们从事体力或心智工作，或受冷热、噪音、震动和加速度等
环境影响，所产生的紧张或过劳状况，分为：
? 心脏血管指标
? 呼吸指标
? 神经指标
? 感觉指标
? 血液生化指标
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? 3.主观反应 (subjective response)
?受测者所提供的主观意见、判断或评比等，在
测量”兴趣”方面效标为唯一合理可用的方法。
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? 终端行为与中间行为
?标准量度依时间行进可分
?终端绩效 (标准 )---较有价值，人员较感兴趣
?中间绩效 (标准 )---较特定而详细，在诊断和解释执
行不当或绩效不佳时颇有用
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? 因变量的要求
标准尺度 必須滿足 实际测量上 和心理測量學上的
要求條件
? 实际测量要求
? 客观的
? 计量性的
? 非强制性的
? 容易收集的
? 不需特别的收集技术或仪器
? 所费之金钱时间与心力等成本最少
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? 心理测量学要求
?可靠性 (reliability)
?可信赖的程度，系指对某一变项的量度，历经不同
时间或不同样本群之测试，所得结果的一致或稳定
程度。常用相关系数来表示
? (1)重复测量可靠性 (repeated measures reliability)
?又称为再测可靠性 (test-retest reliability) 。就是针对一群
相同的受测者，在二个不同的时间施以相同测量，其结果
的稳定性，可用相关系数来评估，而测试的时间间隔不可
太长或太短。
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? (2)内部一致可靠性 (internal consistency
reliability)
? 依问卷式测量工具回答的相似程度来估计可
靠性，最简单的方式为折半可靠性 (split-half
reliability)或称奇偶可靠性 (odd-even
reliability)，将各种的折半相关系数，予与平均，
即可得一更精确的内部一致可靠性。
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? 效度 (validity)
?有效的程度或正确性，指量测工具能够达成测
出研究者所欲测量事物的程度,为科学研究工
具中最重要的必要条件。常以得分与所欲测量
质间的相关系数来表示
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? 表面效度 (face validity)
? 指某种量测工具之表面，易影响受试者参与研究的动
机。
? 内容效度 (content validity)
? 指某种量测工具的内容，能够代表 (适当抽样 )所拟探讨
的领域 (如知识范围或工作行为 )的程度，又称为”逻辑
效度” (logical validity)，其关键因素在于发展量测工具
时，所遵循的”程序” (procedure)或理论 (theory)基础。
? 建构效度 (construct validity)
? 指量测工具能够真正量测出所拟探讨的主题之基底”
建构” (行为或能力的基本类型 )的程度。
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? 干扰因素 freedom from contamination
?标准尺度应尽量不受到所测量的建构之外的不
相干变量之影响。
? 敏感性 sensitivity
?所使用的单位，应与所期望在受试者身上发现
的预期差异相应或相称，即应具有足够的敏感
性。
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人的可靠性 human reliability
? 人的误差 human error
?定量分析
?解释
? Data bases
? Therp
?Technique for human error rate prediction
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人因工程学学科体系
人因工程学
人
体
科
学
技术科学
环
境
科
学
生理学
心理学
劳动卫生学
人体测量学
人体力学
环境卫生学
环境医学
环境心理学
环境保护学
环境检测学
工业设计
工程设计
安全工程
系统工程
机械工程 管理工程
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人机系统 （ Human-machine system）
? 在现代生产和生活中，所有的机器设
备 (这里是泛指。也括各种工具和用具 )
都是由人进行操纵或使用的。因此，
在生产和生活中人和机器联系在 —
起．形成 —个不可分割的整体，脱离
了人或机器任 —要素，就无法实现生
产的目的或使用价值。这个系统就称
为人一机系统。
? 任何一个系统都离不开所在的工作环
境。作为一个完整的概念，人 —机系
统就是指人一机 —环境组成的系统。
人机工程设计研究的中心问题是人与
机器的相互关系，即二者相互作用、
相互配合、相互制约的关系，但起主
导作用的始终是人。
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人机系统（ Human-machine
system）
机 工作方式
人
环境
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人,肌肉结构、能力限制、生理现象
心理现象（加速、温度、气压、情绪、疲劳、决策）
环境,工作站、家、工厂、
社区、邻居、城市、
照明、噪音、大气状况
机,机器、设备、产品、
工作方法、作业程序
习惯
法规
操作
安全
舒适
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Human-Machine System
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人力系统 manual system
人
Sensing Action
Info processing
Info storage
Input Output
Feedback
Hand tools
Human operator (control) and their own physical energy as power source.
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半自动系统 mechanical system or
semiautomated systems
Input 人 Control Processes Output
Displays
Feedback
well integrated physical parts,such as various types of powered
machined tools
perform their function with little variation
operator’s function is essentially one of control
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自动系统 automated system
人
Sensing Action
Info processing
Info storage
Input Output
人 Contro
l
ProcessesDisplays
Feedback
performs all operational functions with little or no human interaction,i.e,
robots.
Require human beings to install,program,reprogram,maintain them.
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? 人在自动系统中的角色可分下列三种：
? 1.程序设定工作 (setting up process)
即设定机械运作程序，输入数据，以控制机械
运作，及机械的测试，调整等工作。
? 2.操作与监察工作 (operating and monitoring)
即监视机械的运作。
? 3.维护工作 (maintenance)
分为 (1)保养工作。
(2)修理工作。
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? 自动系统加重人们的工作，而有以下几个
特色：
? 1.自动系统减少了人们练习心理运动技能
的 机会。
? 2.缺乏足够的回馈 — 无直接的回馈。
? 3.失误的后果严重 — 小小的误差可能造成
严重的后果。
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系统特征
? 目的性
? Systems are purposive
? 层次性
? System can be hierarchical
? System—Subsystem--……,– Component
? 特定环境
? Systems operate in a environment
? The environment of a system is everything outside its
boundaries.
? --immediate environment,workstation,a lounge chair,a typing
desk.
? --intermediate environment,a house,school,factory.
? --general environment,neighborhood,community,city,high
way system.
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? 元素功能性
?信息接受
?信息存储
?信息处理和决策
?执行功能
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Human-Machine System
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? 系统可靠性 system reliability
?正常执行任务的概率
?平均故障间隔时间 ( mean time to failure,
MTF)较适用于连续运作，它有三种方法：
? 1.成功执行的持续期间。
? 2.直到故障的期间。
? 3.介于二次故障之间的期间。
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? 串联系统 series：
? 是指组成系统的各构件成串联式或系列式结
合，如图,其可靠度公式如下：
? RS = R1 ?R2 ? … ?Ri (i=构件个数 )
? 并联系统 parallel
? 是指组成系统的各构件 (通常各个相同 )成并联
式或平行排列式结合，如图，其可靠度公式如
下：
? RP = 1-(1-R )c (c=构件个数 )
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? 混合系统,
? 是指系统由串联与并联混合排列组成，大多
数系统为此，如图,其可靠度公式如下：
? RSP = RA ?[1-(1-RB )B ] ? Rc (B=并联构
件个数 )
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人因工程学科初探
? 目标：认辨人因工程设计问题及人因工程专家解决这类问
题的角色 (请于四星期内缴交答案 )
? 问题一
? 列出你认为的设计问题，而你认为可以被人因工程专家所
解决，说明为何你觉得它们为问题。
? (1)人体计测问题 (如产品设计时未将使用群体的特征列入
考虑 ― 像早期日本车加油踏板与煞车板间的距离对美国使
用者来说，过分靠近而造成危险 )
? (2)人的知觉限制为充分考虑 (如无法辨定救火车的警笛位
置，以便让道 )
? (3)与动作特性有关的问题 (如专业秘书易得腕道症候群，
因打字时腕部造成尺侧且无支撑，正中神经受压迫所致 )
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? 问题二
? 并不是所有的产品或环境都有问题，请列
出一些因人因工程而成功的设计。
? (1)特别好的产品设计 (如计算机用“老鼠”
造型配合手部而且与手部的角度配适 )。
? (2)促进人机交互作用 (如自动柜员机提供如
何插入提款卡的图 )。
? (3)使用者的认知特性被考虑 (如在国际人士
多的场所使用符号图样而非文字说明 )。
Human Factors
人因工程
feizhous@tom.com
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教材及参考书
?, 人因 工程, 孙林岩主编 中国科学技术出
版社
?, Human Factors in Engineering and
Design》
M.S.Sanders&E.J.Mccormick McGRAW
－ HILL International Enditions
?, 工效学, 王恒毅主编 机械工业出版社
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课程要求
? 1.理解人的生理及心理基础、作业环境、人机界
面、场所人因工程设计等知识中的基本概念和基
本理论。
? 2.掌握上述知识中的基本分析方法。
? 3.运用上述基本概念、原理和方法，为人 -机 -环
境系统设计提出合理可行的方案，并加深相关课
程知识的理解。
? 4.实践性要求学生必须完成一定的实践经验，以
培养自己的实践技能，并加深本课程基础知识的
理解。
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实验和上机：
? 实验部分计 8学时。开展演示性实验和参与
性实验。
? 具体：环境照明测量；环境噪声测量；微
气候测定；作业环境粉尘测定（机动，备
选）；反应时间测定等系列心理实验；学
习曲线实验等。
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考核
? 平时
? 实验
? 考试
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Human Factors
? Have you ever used a tool,device,appliance,
or machine and said to yourself,“what a
dumb way to design this; it is so hard to use!
If only they had done this or that,using it
would be so much easier?
? The goal of HF is to guide the applications of
technology in the direction of benefiting
humanity
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第一章 人因工程学概述
第一节 学科概述
? 人因工程定义
?人因工程是基于对人、机器、技术和相关环境
的深入研究，发现并利用人的行为方式、工作
能力、作业限制等特点，通过对工具、机器、
系统、任务、环境进行合理设计，以提高生产
（包括日常生活中人的活动）的效率、安全性、
健康性、舒适性和有效性的一门工程技术学科。
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Related Terms
? Human Factors
?Used in the United States and a few other
countries
? Ergonomics
?Prevalent in Europe and the rest of the world
? Human Engineering
?Its use is waning
? Engineering Psychology
?Used by some psychologists
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Definition-focus,objectives and approach
? HF focuses on human beings and their
interaction with products,equipment,facilities,
procedures,and environments used in work and
everyday living
? HF has two objectives
?To enhance the effectiveness and efficiency with
which work and other activities are carried out
?To enhance certain desirable human values,
including improved safety,reduced fatigue and
stress,increased comfort,greater user acceptance,
increased job satisfaction,and improved quality of
life
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Definition-focus,objectives and approach
? The approach of HF is the systematic
application of relevant information about
human capabilities,limitations,characteristics,
behavior,and motivation to the design of
things and procedures people use and the
environments in which they use them
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Definition
? Human factors discovers and applies
information about human behavior,
abilities,and other characteristics to the
design of tools,machines,systems,tasks,
jobs,and environments for productive,
safe,comfortable,and effective human
use
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History
? Early history
? Late 1800s and early 1900s,Frank and Lillian Gilbreth’s work
? During WWII,it became clear that,even with the best selection
and training,the operation of some of the complex equipment still
exceeded the capabilities of the people who had to operate it,It
was time to reconsider fitting the equipment to the person
? 1945 to 1960,The Birth of a Profession
? 1949,the Ergonomics Research Society (now called Ergonomics
Society) was formed in Britain,and the first book on human
factors was published,entitled Applied Experimental Psychology,
Human Factors in Engineering Design
? 1957 was an important year,especially for HF in the United States
? Journal Ergonomics appeared in US
? The HF Society was formed
? 1959,International Ergonomics Association was formed
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History
? 1960 to 1980,A period of Rapid
Growth
?Race for Space,military industry
?Expanded to many companies
?Pharmaceuticals
?Computers
?Automobiles
?Other consumer products
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History
? 1980 to 1990,Computers,Disasters,and Litigation
? Computer
? Ergonomically designed computer equipment
? User-friendly software
? Human factors in offices
? Disasters
? 1979.3,Three Mile Island（ 美国宾州 ） nuclear power station incident
? 1984.12.4,a leak of methylisocyanate(MIC) at the Union Carbide
pesticide plant in Bhopal,India,claimed the lives of nearly 4000 and
injured another 200,000
? 1986,an explosion and fire at the Chernobyl (切尔诺贝利 [苏联乌克兰
北部城市 ]) nuclear power station in the Soviet Union resulted in more
than 300 dead,widespread human exposure to harmful radiation,and
millions of acres of radioactive contamination
? 1989,an explosion ripped through a Phillips Petroleum plastics plant in
Texas,It killed 23 and injured another 100
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History
? 1980 to 1990,Computers,Disasters,and
Litigation
?Computer
?Disasters
?Litigation
? Product Liability
? Personal injury litigations
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History
? 1990 and beyond
?Plans for building a permanent space station
?Computers and application of computer
technology to about everything
?Improve aviation safety
?Design of medical devices
?Design of products and facilities for the elderly
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我国人机发展进程
1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会
议。
1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，
我国第一次派人参加。
国际标准化组织（ ISO） 1975年成立了国际人机工
程标准委员会（ TC—159） 。
1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员
会。
1989年成立, 中国人类工效学学会,
1991年 1月成为, 国际人类工效学协会, 正式成员
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人因工程学的重要性及应用
? 人机关系；
人与环境关系；
人与生态；
人的特性模型；
人机系统的定量描述；
人际关系、直至团体行为、组织行为、心
理状态等方面的研究
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? 产品和工具设计及改
进
? 作业的设计与改进
? 环境的设计与改进
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A good starting point for a comprehensive
ergonomics review program.
The following list provides a summary of indicators for
ergonomic review:
? 1.There is an unacceptably large number of rejects on the
operation.
? 2.Operators are making frequent mistakes on the job.
? 3.There is high material waste.
? 4.Labor turnover on the job is excessive.
? 5.Employees frequently complain about job requirements.
? 6.Production output is unacceptably low.
? 7.Absenteeism is unacceptably high.
? 8.There are accidents or near-accidents on the job.
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A good starting point for a comprehensive
ergonomics review program.
? 9.Employees frequently visit the infirmary.
? 10.Product quality is low.
? 11.Training time is unacceptably long.
? 12.Empolyees take frequent rest periods.
? 13.Personal and fatigue allowances are too high.
? 14.Operator assignment to the job is limited by size,sex,
age,or physique.
? 15.There is interference with verbal communication.
? 16.There are requests for transfers to other jobs.
? 17.Employees cannot meet production standards.
? 18.Employees are frequently away from the workplace.
? 19.Breaks seem excessively long.
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Domains of specialization
? Ergonomists often work in particular economic
sectors or application domains,There
application domains are not mutually exclusive
and they evolve constantly,New ones are
created; old ones take on new perspectives.
? Within the discipline,domains of specialization
represent deeper competencies in specific
human attributes or characteristics of human
interaction:
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Physical ergonomics
? Physical ergonomics is concerned with
human anatomical,anthropometric,
physiological and biomechanical characteristics
as they relate to physical activity.
? The relevant topics include working postures,
materials handling,repetitive movements,work-
related musculoskeletal disorders,workplace
layout,safety and health.
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Cognitive ergonomics
? Cognitive ergonomics is concerned with
mental processes,such as perception,memory,
reasoning,and motor response,as they affect
interactions among humans and other elements
of a system.
? The relevant topics include mental workload,
decision-making,skilled performance,human-
computer interaction,human reliability,work
stress and training as these may relate to
human-system design.
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Organizational ergonomics
? Organizational ergonomics is concerned with
the optimization of sociotechnical systems,
including their organizational structures,policies,
and processes.
? The relevant topics include communication,
crew resource management,work design,
design of working times,teamwork,participatory
design,community ergonomics,cooperative
work,new work paradigms,organizational
culture,virtual organizations,telework,and
quality management.
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第二节 基本原理和研究方法
主要研究方法概述
? 双重任务
? 开始设计的基础
? 结束评估的手段
? 主要研究
? 测量人体各部分静态和动态数据；
? 调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；
? 对时间和动作的分析研究；
? 测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动
态变化；
? 观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；
? 分析差错和意外事故的原因；
? 进行模型实验或用计算机进行模拟实验；
? 运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得
出正确的结论或发展有关理论。
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? 研究方法
?实验法
?人为控制某些因素，实验测试特定因素。
?非实验法
?调查法
?观测法
?测试法
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选择研究方法的一般性问题和研究伦
理问题
? Meister(1985)指出，选择研究方法时应考
虑的因素如下
? 1.效果 (effectiveness)---指该研究法能够达
成研究目的之程度。
? 2.方便 (ease of use)--- 指该研究在特定运
用上的简便性。
? 3.成本 (cost)--- 指该研究法在金钱、数据要
求、设备、人力和时间上需耗费的代价。
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? 4.灵活性 (flexibility)--- 指该研究法能适用于不同
场合和情况的程度。
? 5.范围 (range)--- 指该研究法所能测量的现象、行
为和事件之数目。
? 6.效度 (validity)--- 指该研究法所获得的资料与真
实生活中所发生者的相似程度。
? 7.可靠性 (reliability)--- 指该研究法所获得的数据
与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。
? 8.客观 (objectivity)--- 指该研究法之运用结果乃应
凭据程序与数据，不因研究者之不同而异的程度。
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? Box(1978)认为一件优良的研究应具备如下的条件
? 1.研究的目的或问题应界定清楚，应以明确的概念与词句
予以叙述。
? 2.应足够详实地交代研究所使用的器材、方法程序，以便
其它人能重复进行该研究。
? 3.研究设计应周全而详细地规划，尽可能获得更客观的结
果。
? 4.研究者应坦诚指陈研究设计上的缺陷等结果的可能影响。
? 5.使用适切的资料分析方法，以充分显示资料所涵蕴的意
义与特性。
? 6.结论应以数据所能证实者及所能提供充分基础者为限。
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研究伦理
? 研究人员在顾虑不造成受试者的身心伤害之首要
规范外，仍应特别注意遵守的伦理项目
? 保密 ---尊重受试者的隐私权。
? 征求同意 ---当实验有身心受伤害的可能时，受试者有
权决定是否参与。
? 隐瞒研究目的之斟酌 ---有些研究若事得知则可能无法
研究目的。
? 不予处理之正当性。
? 风俗及文化禁忌。
? 信实而充分揭露 ---科学研究都应遵守信实原则。
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人因工程研究可分
? 描述性研究 (descriptive research)
?根据某些重要属性，来描述某一母群体 (事物、
现象或人员 )的特征。例人体尺寸调查,?,
虽然学问不大，但其所提供的数据为许多设计
决策的基础。另外在解决方案尚未探索与建议
之前往往需先进行描述研究，藉以衡量问题的
轻重和范围。主要重视的是各群体的平均数，
标准差和百分位数。
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? 试验性研究 (experimental research)
?检测某些变量对于行为的影响。所探究的变量
和所测量的行为之选择，通常根据实务情境所
遭遇的设计问题，主要重视的是否对行为产生
影响，以及其影响的方向。
Song feizhou
? 评价研究 (evaluation research)
?与试验研究类似之处 ---其目的仍在于衡量某”
事物”之效应，只不过评价研究指的是一系统
或一产品，所以较具整体性及综合性。
?与描述研究类似之处 ---要求记录系统或产品使
用者的绩效与行为。
? 评价研究往往包括成本效益分析，且需在
具有代表性的使用条件下进行，通常需要
在现场进行实地研究。
Song feizhou
? 人因工程专家在评价研究领域所从事的，
便是评估自己的与他人的设计的”妥善程
度”，并根据所收集的信息提出改善建议 。
? 以上三种研究方法会有以下几项相同的基
本决策：
?选择研究地点
?选择变量
?选择采样主体
?收集数据
?分析数据
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研究地点、变量以及被测者的选择
? 研究地点的选择（ choosing a research
setting）
?1.描述研究 ---实地或实验室 (有争议 ) 。
?其目的在于获取描述某一特定人员群体的资料
?2.试验研究
?一般实务性研究 ---实地 (field)。
?实地的优点 ---作业变项、环境条件及受试特性与真实的状
况相符，其结果较站得住脚。
?实地的缺点 ---成本高，有安全风险，实验控制较难做好。
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?一般理论性研究 ---实验室 (Laboratory)。
?实验室的优点 ---与主题无关的变项可加以控制，可重
复进行，可精确的收集数据。
?实验室的缺点 ---缺乏真实性及结果推论的效力。
?研究者通常结合两者的优点，而使用”模拟”真
实世界的方式，可分为
?实体仿真 ---制作一硬件代表或表征某一系统、程序或
环境。其范围可涵盖简单或复杂的项目，仿真物可缩
小或放大。
?计算机仿真 ---以计算机建构一程序或事件系列的模型
并运转计算而获得预测性的结果。
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?3.评鉴研究 ---实地或实验室 (有争议 ) 。
? 需在具有代表性的使用条件下进行，即与日后使用
时的状况相当
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选择变量（ choosing research
variables)
? 描述研究分两类
? 1.标准变量 (criterion variables)
?研究感兴趣的人员特征与行为之变项，分四类：
?身体特征 (physical characteristics)
?绩效数据 (performance data)
?主观资料 (subjective data)
?生理指标 (physiological indices)
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? 2、分层变量 (stratification variables)或预
测变量 (predictors)
? 依年龄、性别、教育程度等作为分层抽样的
层别基准，再依比例抽出样本。若测量所得数
据是依这些特征 (例年龄、性别等 )加以分析这
些特征称”预测变量”。
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? 评价研究
?将评价的系统或装置的目标或功用，转译成可
以量度的一些特定标准变量 (基本上与描述研
究，试验验研究相同 ) 。
Song feizhou
? 试验研究分
?非独立变量、因变量（ dependent variables,
DVs,)。－－所测度的效应，大多属于绩效，
主观或生理方面的变量。
?独立变量、自变量 (Independent, IVs)---实验
者所操控的变项。人因工程里分三类：
?任务相关变量 (task-related variables)--设备变量
(equipment variables)及程序变量 (procedural
variables)
?环境变量 (environmental variables)---
?受试者相关变量 (subject-related variables)
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? 凡是对因变量产生影响的实验条件都称为 相关变
量；
? 对因变量不产生影响的实验条件称为 无关变量
（ 或 无关变项 ） 。
? 在相关变量中, 实验者用以研究的变量称为自变
量, 实验者不用于研究的那些相关变量称为 额外
相关变量, 或简称为 额外变量 。
? 由于在实验中额外变量是必须加以控制的, 所以额外
变量也被称为 控制变量 。
? 评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看
研究者能否成功地控制那些额外变量 。
额外变量
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? 在实验中对自变量的操纵, 变化称为自变量
的控制 。
? 对自变量的控制, 首先要对自变量进行严格
的规定, 对心理学中一些含混不清的变量必
须使之 操作定义 化, 只有这样才能进行实验 。
? 操作定义,指用可感知, 度量的事物, 时间, 现象
和方法对变量或指标作出具体的界定 。
? 例如, 把, 刚刚感受到, 定义为, 50%次感受到,, 就可测
定感觉阈限了 。
? 又如, 疲倦 （ fatigue） 没有一个共同的起点和尺度, 怎么
测量呢？ 如果定义为, 工作效率的下降,, 那么就可以进
行测量和比较了 。
1.自变量的控制
Song feizhou
? 其次, 对于在刺激维度上连续变化的自
变量, 要做好三项工作：
?（ 1） 要确定好自变量的范围
?（ 2） 要选一定数量的检查点
?（ 3） 要确定好各检查点之间的间距 。
Song feizhou
2.因变量的控制
? 把实验中的被试者的反应控制在主试者所设想的
方向上, 这就是反应的控制问题 。
? 以人作被试者, 往往用指示语来控制被试者的反
应 。
? 指示语 乃是心理实验中主试者给被试者交代任务时说
的话 。
? 使用指导语时, 应注意在允许的范围内做到引起动机,
激发兴趣 。 被试者来到实验室时, 不一定对参加实验
感兴趣 。 因此主试者必须利用言词来引起他们的兴趣 。
在可能的范围内, 告诉他们实验目的与应用价值, 使
他们认识到参与和合作的意义 。
Song feizhou
反应指标的选择
? 在心理学实验中, 一般常用的指标有：
? 绝对阈限
? 差别阈限
? 反应时
? 反应持续时间
? 反应程度
? 完成量
? 错误率
? 完成一定的作业所需要的时间
? 达到一定基准所需要的次数
? 口头报告
……
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选择指标的条件主要有：
? 有效性, 即指标充分代表当时的现象或
过程的程度, 也称为效度 。
? 客观性
? 数量化
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3.额外变量的控制
? 排除法
? 恒定法
? 匹配法
? 随机化法
? 抵消平衡法
? 统计控制法
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? 因为理解自变量、因变量和控制变量非常
重要，所以我们在这里再举一些例子以便
你检查自己是否真的理解了。对于每一个
例子都要说出三种变量。
Song feizhou
汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少
后面司机 意识到前方正在停车的时间。实验就
是回答这一问题。对变量命名。
答案
自变量 (被操纵变量 ),刹车灯的明度
因变量 (被观察变量 ),刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间
控制变量 (恒定变量 ),刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额
外照明度等
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训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作
出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命
名。
答案
自变量 灯的颜色 (红或绿 )
因变量 啄键次数
控制变量 食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等
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答案
自变量 用于奖励的语言种类。
因变量 语言数量 (或频率 )
控制变量 办公室情境、治疗者
治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描
述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑
和额外注意予以奖励。对变量命名。
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社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个
人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更
不舒服。对变量命名 。
答案
自变量 参与者性别
因变量 不舒服的程度
控制变量 电话亭的大小、挤在电话亭的人数 (6)、个体的大小等
Song feizhou
选择被测者（ choosing subjects）
? 描述研究
? (1)代表性样本
? 其目的在于，从可代表我们感兴趣的 母群体的样本身上，搜
集数据。而此样本能够涵盖真正的母群体。
? (2)随机抽样
? 由母群体中采用随机抽取的方式选取样本。
? (3)样本大小：下列三个因素会影响样本大小
? 所要求的精确度, 样本数大，则精确高。
? 母群体的变异数, 样本数大，则变异大。
? 所拟估计的统计量,中位数所需的样本要比平均数的大 。
Song feizhou
? 试验研究
? 挑选具有代表性的样本，但其代表目标母群体的程度，
不用像描述研究那么大。
? 以下有几种方法，可控制因经验或学习的累积而产生
的结果误差。
? 1.采用受试者间设计 (between-subjects design) 。
? 即在自变项的各水准下，所测试的受试者都不同。
? 2.平衡法 (balancing)
? 即设法使经验之累积所产生的影响，在自变项的各水准下，能约
略相等。
? (1)受试者内平衡法 — 包括对抗平衡法、完全随机法、集区随机
法。
? (2)受试者间平衡法 — 包括完全及不完全受试者内平衡法。
Song feizhou
?3.训练法
?即将受测者训练到不再有学习效果的地步，才让他接
受测试 (少用，费时 ) 。
?样本大小 ---应考滤在最短时间与最少资源之耗费，且
对自变量的影响评估能具备相当水准的信度。
? Simon(1976)
? 9位以下 ---50%
? 9~11位 ----25%
? 11位以上 ---25%
Song feizhou
? 评价研究
? 考虑的事项与描述研究和实验研究所探讨的
一样。
? 受试者要能代表最终使用者群体
? 人数要足以容许预测使用者群体
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收集数据（ Collecting Data）
? 描述研究
?可在实地或实验室收集，亦可用调查 (问卷 )和
面试来收集。
? 实验研究
?与描述研究相同，在实验室可用计算机来辅助。
可探讨更多自变量和因变量
? 评鉴研究
? 较为困难，受评机具往往欠缺监测或衡量绩
效的功能，几乎全是用研究者观察使用者，以
及询问方式。
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数据分析（ Data Analysis）
? 描述研究
? 运用基本的统计量予以比较
? 标准差 (s) Standard Deviation
? 相关系数 (r) Correlation Coefficient
? 百分位数 Percentiles ( % ile )
? 试验研究
? 通常使用推论统计技术予以分析,例变异数分析
(ANONA)或多变异数分析 (MANONA)
? 统计显著性 (statistical significance）
? 即出现在叙述中”显著”一词,例自变项对依变项具有”显著效
应”或”两平均数间具有显著差异”。
? 评价研究
Song feizhou
因变量的分类和要求
? 标准尺度 criterion measures的依据
?描述研究 ---指所测量的特征与行为
?试验研究 ---指因变量对人的影响
?评价研究 ---用以判定设计妥善性的基准
? 人因工程领域,可以区分为三类 (Meister，
1985)
?系统描述标准 (system-descriptive criteria)
?以基本工程上的观点来反映整个系统，例如设备可
靠度，耐磨性 ……,多用于评价研究
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? 作业执行标准 (task performance criteria)
?此种标准通常反映某一作业的成果，人员或许
牵连或许不牵连其间。较人员表现标准具整体
性，其包括：
?产出数量
?产出质量
?执行时间
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? 人员表现标准 (human performance criteria)
? 指人员执行作业时的行为和反应，可分为：
? 1.绩效量度
? 频率量度
? 强度量度
? 延滞量度
? 期间量度
? 可靠度
? 2.生理指标
? 测量人们从事体力或心智工作，或受冷热、噪音、震动和加速度等
环境影响，所产生的紧张或过劳状况，分为：
? 心脏血管指标
? 呼吸指标
? 神经指标
? 感觉指标
? 血液生化指标
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? 3.主观反应 (subjective response)
?受测者所提供的主观意见、判断或评比等，在
测量”兴趣”方面效标为唯一合理可用的方法。
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? 终端行为与中间行为
?标准量度依时间行进可分
?终端绩效 (标准 )---较有价值，人员较感兴趣
?中间绩效 (标准 )---较特定而详细，在诊断和解释执
行不当或绩效不佳时颇有用
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? 因变量的要求
标准尺度 必須滿足 实际测量上 和心理測量學上的
要求條件
? 实际测量要求
? 客观的
? 计量性的
? 非强制性的
? 容易收集的
? 不需特别的收集技术或仪器
? 所费之金钱时间与心力等成本最少
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? 心理测量学要求
?可靠性 (reliability)
?可信赖的程度，系指对某一变项的量度，历经不同
时间或不同样本群之测试，所得结果的一致或稳定
程度。常用相关系数来表示
? (1)重复测量可靠性 (repeated measures reliability)
?又称为再测可靠性 (test-retest reliability) 。就是针对一群
相同的受测者，在二个不同的时间施以相同测量，其结果
的稳定性，可用相关系数来评估，而测试的时间间隔不可
太长或太短。
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? (2)内部一致可靠性 (internal consistency
reliability)
? 依问卷式测量工具回答的相似程度来估计可
靠性，最简单的方式为折半可靠性 (split-half
reliability)或称奇偶可靠性 (odd-even
reliability)，将各种的折半相关系数，予与平均，
即可得一更精确的内部一致可靠性。
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? 效度 (validity)
?有效的程度或正确性，指量测工具能够达成测
出研究者所欲测量事物的程度,为科学研究工
具中最重要的必要条件。常以得分与所欲测量
质间的相关系数来表示
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? 表面效度 (face validity)
? 指某种量测工具之表面，易影响受试者参与研究的动
机。
? 内容效度 (content validity)
? 指某种量测工具的内容，能够代表 (适当抽样 )所拟探讨
的领域 (如知识范围或工作行为 )的程度，又称为”逻辑
效度” (logical validity)，其关键因素在于发展量测工具
时，所遵循的”程序” (procedure)或理论 (theory)基础。
? 建构效度 (construct validity)
? 指量测工具能够真正量测出所拟探讨的主题之基底”
建构” (行为或能力的基本类型 )的程度。
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? 干扰因素 freedom from contamination
?标准尺度应尽量不受到所测量的建构之外的不
相干变量之影响。
? 敏感性 sensitivity
?所使用的单位，应与所期望在受试者身上发现
的预期差异相应或相称，即应具有足够的敏感
性。
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人的可靠性 human reliability
? 人的误差 human error
?定量分析
?解释
? Data bases
? Therp
?Technique for human error rate prediction
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人因工程学学科体系
人因工程学
人
体
科
学
技术科学
环
境
科
学
生理学
心理学
劳动卫生学
人体测量学
人体力学
环境卫生学
环境医学
环境心理学
环境保护学
环境检测学
工业设计
工程设计
安全工程
系统工程
机械工程 管理工程
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人机系统 （ Human-machine system）
? 在现代生产和生活中，所有的机器设
备 (这里是泛指。也括各种工具和用具 )
都是由人进行操纵或使用的。因此，
在生产和生活中人和机器联系在 —
起．形成 —个不可分割的整体，脱离
了人或机器任 —要素，就无法实现生
产的目的或使用价值。这个系统就称
为人一机系统。
? 任何一个系统都离不开所在的工作环
境。作为一个完整的概念，人 —机系
统就是指人一机 —环境组成的系统。
人机工程设计研究的中心问题是人与
机器的相互关系，即二者相互作用、
相互配合、相互制约的关系，但起主
导作用的始终是人。
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人机系统（ Human-machine
system）
机 工作方式
人
环境
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人,肌肉结构、能力限制、生理现象
心理现象（加速、温度、气压、情绪、疲劳、决策）
环境,工作站、家、工厂、
社区、邻居、城市、
照明、噪音、大气状况
机,机器、设备、产品、
工作方法、作业程序
习惯
法规
操作
安全
舒适
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Human-Machine System
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人力系统 manual system
人
Sensing Action
Info processing
Info storage
Input Output
Feedback
Hand tools
Human operator (control) and their own physical energy as power source.
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半自动系统 mechanical system or
semiautomated systems
Input 人 Control Processes Output
Displays
Feedback
well integrated physical parts,such as various types of powered
machined tools
perform their function with little variation
operator’s function is essentially one of control
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自动系统 automated system
人
Sensing Action
Info processing
Info storage
Input Output
人 Contro
l
ProcessesDisplays
Feedback
performs all operational functions with little or no human interaction,i.e,
robots.
Require human beings to install,program,reprogram,maintain them.
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? 人在自动系统中的角色可分下列三种：
? 1.程序设定工作 (setting up process)
即设定机械运作程序，输入数据，以控制机械
运作，及机械的测试，调整等工作。
? 2.操作与监察工作 (operating and monitoring)
即监视机械的运作。
? 3.维护工作 (maintenance)
分为 (1)保养工作。
(2)修理工作。
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? 自动系统加重人们的工作，而有以下几个
特色：
? 1.自动系统减少了人们练习心理运动技能
的 机会。
? 2.缺乏足够的回馈 — 无直接的回馈。
? 3.失误的后果严重 — 小小的误差可能造成
严重的后果。
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系统特征
? 目的性
? Systems are purposive
? 层次性
? System can be hierarchical
? System—Subsystem--……,– Component
? 特定环境
? Systems operate in a environment
? The environment of a system is everything outside its
boundaries.
? --immediate environment,workstation,a lounge chair,a typing
desk.
? --intermediate environment,a house,school,factory.
? --general environment,neighborhood,community,city,high
way system.
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? 元素功能性
?信息接受
?信息存储
?信息处理和决策
?执行功能
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Human-Machine System
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? 系统可靠性 system reliability
?正常执行任务的概率
?平均故障间隔时间 ( mean time to failure,
MTF)较适用于连续运作，它有三种方法：
? 1.成功执行的持续期间。
? 2.直到故障的期间。
? 3.介于二次故障之间的期间。
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? 串联系统 series：
? 是指组成系统的各构件成串联式或系列式结
合，如图,其可靠度公式如下：
? RS = R1 ?R2 ? … ?Ri (i=构件个数 )
? 并联系统 parallel
? 是指组成系统的各构件 (通常各个相同 )成并联
式或平行排列式结合，如图，其可靠度公式如
下：
? RP = 1-(1-R )c (c=构件个数 )
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? 混合系统,
? 是指系统由串联与并联混合排列组成，大多
数系统为此，如图,其可靠度公式如下：
? RSP = RA ?[1-(1-RB )B ] ? Rc (B=并联构
件个数 )
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人因工程学科初探
? 目标：认辨人因工程设计问题及人因工程专家解决这类问
题的角色 (请于四星期内缴交答案 )
? 问题一
? 列出你认为的设计问题，而你认为可以被人因工程专家所
解决，说明为何你觉得它们为问题。
? (1)人体计测问题 (如产品设计时未将使用群体的特征列入
考虑 ― 像早期日本车加油踏板与煞车板间的距离对美国使
用者来说，过分靠近而造成危险 )
? (2)人的知觉限制为充分考虑 (如无法辨定救火车的警笛位
置，以便让道 )
? (3)与动作特性有关的问题 (如专业秘书易得腕道症候群，
因打字时腕部造成尺侧且无支撑，正中神经受压迫所致 )
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? 问题二
? 并不是所有的产品或环境都有问题，请列
出一些因人因工程而成功的设计。
? (1)特别好的产品设计 (如计算机用“老鼠”
造型配合手部而且与手部的角度配适 )。
? (2)促进人机交互作用 (如自动柜员机提供如
何插入提款卡的图 )。
? (3)使用者的认知特性被考虑 (如在国际人士
多的场所使用符号图样而非文字说明 )。
