第2讲_认知心理学.ppt

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1、人机交互设计第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学总纲n认知心理学对于人机界面设计的重要性n介绍认知心理学的基础知识n人机界面设计中认知心理学的具体应用2第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学第2讲 认知心理学2.1 感觉信号的检测2.2 视觉2.3 听觉2.4 记忆和学习2.5 人的特性2.6 认知心理学中的人机比较3第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学认知心理学研究人类如何获得信息、如何表征信息、如何转化信息为知识、如何储存知识、如何使用知识指导人类行为以信息加工观点研究认知过程：信息的获取、处理、存储和反馈作为信息加工系统的人作为信息加工系统的计算机两者类似人机界面设计必须遵循认知心理学原理

2、防止出错提高工作效率4第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学n传统人机界面设计的缺陷 以技术为中心的人机界面 以美工为中心的人机界面5第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.1 感觉信号的检测人通过某些途径感知信息，然后加工和储存信息，并对其作出反应，带来新的感觉线索，引起新的循环感觉信号的检测是其第一环节6第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉人从外界所获得的信息80%是通过视觉得到视觉系统：生理学研究。折光系统和感光系统视敏度和色彩感知视敏度（视锐度/视力）眼睛能分辨物体很小间距的能力受图像本身复杂程度、光强度、图像颜色和背景光因素影响用于指导显示器亮度、刷新速度、界面中的图像、图

3、形、文字的大小设计等色彩感知颜色由波长决定视网膜对于不同颜色的感知亮度不同7第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉视觉模式识别：比较当前感知到的信息（实时信息）和记忆中存储的信息（参考信息），以达到模式识别的目的。其相关理论有：格式塔（Gestalt）心理学/完形（Configuration）心理学8第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉接近性原则：对于相互接近的物体更容易当作一个整体接近性原则：对于相互接近的物体更容易当作一个整体9第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉相似性原则：对于相似的物体更容易当作一个整体10第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视

4、觉连续性原则：对于连续性更好的线条更容易当作一个整体11第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉完整和闭合性原则：对于彼此相属的部分，更容易当作一个整体。闭合倾向：直觉者趋向于将不连贯的有缺口的图形尽可能在心理上使之趋合12第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉对称性原则：对于物体更容易按照对称性去进行识别13第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉视觉模式识别：比较当前感知到的信息（实时信息）和记忆中存储的信息（参考信息），以达到模式识别的目的。其相关理论有：模板匹配（Template Matching）理论识别物体通过匹配存储的模板与当前感知信息完成需要无数个不同

5、大小模板，亦不能识别变异的物体原型匹配（Prototype Matching）理论对于模板匹配中的模板的抽象，得到原型，用于匹配特征分析模板匹配理论和原型匹配理论的发展刺激是一些基本特征的结合物识别物体时采用特征匹配14第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致15第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉16第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学17第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的

6、视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致设计师需要了解视错觉现象，并在设计中灵活应用18第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉视错觉由于环境因素、物体特征、人自身心理因素的影响，而产生的视觉认识上的“错觉”原因一：人的生理特征所致原因二：人的心理知觉所致设计师需要了解视错觉现象，并在设计中灵活应用含糊图像：设计中需对其特别注意19第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.2 视觉20第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.3 听觉人从外界所获得的信息15%是通过听觉得到语言是人类自然交往的媒介，也是一种合适的机器控制手段人机交互中人对机的控制方式，从人控制的

7、角度，由易到难：听觉；视觉；触觉（键盘/鼠标等）人机交互中人对机的控制方式，从机器接受的角度，由易到难：触觉（键盘/鼠标等）；听觉；视觉人机交互中机对人的反馈方式，从人接受的角度，由易到难：视觉；听觉；其它人机交互中机对人的反馈方式，从机器反馈的角度，由易到难：视觉；听觉；其它21第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.3 听觉听觉的预处理和听觉系统音波及其特性听阈、痛阈、掩蔽生理学研究：听觉器官声音的解释噪声、非语言声音、语言声音语音分析和理解22第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习视觉的图像识别和听觉的声音解释，均涉及记忆，需要研究如何记忆、如何使用记忆记忆的分类分为感觉

8、记忆、短时记忆、长时记忆信息在这三种记忆之间的流动和转化是认知过程的基础人为什么不能过目不忘？感觉记忆（寄存器）信息加工的第一个阶段信息以原始形式存在短暂记录，持续约1秒。是否表明人无法记忆？23第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习记忆的分类短时记忆（RAM）信息以非原始形式存在能力有限，容量大约72个项目持续约30秒短时记忆的容量和效果受到记忆的信息形式、熟悉程度的影响以信息组块形式存储：一定“模式”的信息有利于记忆受到记忆内容的系列位置的影响借助于“复述”，加强短时记忆强度，并促使向长时记忆转移，使信息可得到“长时间保存”听觉材料的开头和结尾部分比较容易记忆视觉材料的前面

9、部分比后面部分容易记忆24第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习记忆的分类长时记忆（外部存储器）永久性记忆（really？）信息容量几乎无限（really？）信息存储和提取的两种方式：基于规则和基于知识。长时记忆存储信息时，有赖于信息的结构遗忘：无法提取长时记忆的信息。并非丧失了长时记忆的信息，而是失去了提取信息的途径（回答了前两个问题）长时记忆信息的组织、编码、存储、提取方式：心理学研究内容25第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习记忆的分类模式识别介于感觉记忆和短时记忆之间的一个过程将进入系统的感觉信息与先前掌握的、存储在长时记忆中的信息进行匹配的过程将粗糙

10、的、对系统来说相对无效的感觉信息，转化成某种对系统来说有意义的东西26第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习记忆的分类三种记忆的比较长时记忆以比较高水平的语义的编码形式储存短时记忆是在感觉记忆的基础上主要以语音听觉的编码形式储存长时记忆的遗忘机制主要是干扰短时记忆的遗忘机制主要是迅速的衰退从长时记忆中提取信息需要有较长的搜索时间从短时记忆中提取信息只需要极段的时间短时记忆中的信息或者经不断的复述而进入长时记忆，或迅速衰退而遗忘长时记忆中的项目能经久不衰，甚至终生难忘27第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习记忆的分类记忆理论对于人机界面设计的作用在人机界面设计中

11、，尽量减少必须学习的信息总量必须学习时，应使用记忆线索帮助回忆应利用结构性支持、规则和分类处理复杂事物赋予的分类和结构性越多，信息就越容易学习28第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.4 记忆和学习学习迁移学习与长时记忆密切相关学习迁移对于记忆的干扰先学的干扰：先学的事物阻碍后学事物的学习后学的干扰：后学事物对先学事物的干扰界面设计中，需要了解作业的性质，控制技能学习的过程，防止学习迁移的干扰负迁移和正迁移负迁移：学习迁移的不利干扰正迁移：学习迁移的有利促进29第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.5 人的特性人的信息处理将人看作一个信息处理系统人信息处理系统的组成：感觉器官、中枢神经系统

12、、运动器官人信息处理系统中的存储器、输入、输出和处理器30第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.5 人的特性人的易出错性人具有易出错性原因人具有功能和行动上的自由度：判断错误；动作失误工作时注意力不集中、开小差、训练不足及素质较差等人为失误的定义：人未发挥自己本身所具备的功能而产生的失误，它可能降低人机系统的功能人机系统未完成分配的功能的原因操作人机系统的人的失误（主观原因）人机系统设计中存在的问题（客观原因）避免人为失误主观上：增强人的责任心、增加训练、提高人员素质客观上：改善人、机、环境、管理31第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.5 人的特性注意（Attention）注意的功能：滤

13、掉不重要的输入，选取重要的输入进一步加工，使人能够稳定地集中于所要加工的信息（人是否能做到正确选取重要的信息？）注意产生的原因：人的信息通道容量有限，不能对所有输入都进行加工人对信息的加工基本上是顺序进行，难以同时完成两项或两项以上的心理任务也有一定的并行处理能力，实现n种活动并行。其中（n-1）种活动是熟练、自动完成的动作，即技巧当遭遇顺序处理的瓶颈时，资源分配主要通过对重要事件安排中断进行控制（与计算机比较）32第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.5 人的特性注意（Attention）对于需要人长时间保持警觉状态的人机系统（雷达监控、汽车驾驶、仪表监控等），容易产生人的疲劳现象，需要注

14、意避免人的注意力还受到任务难度、个人兴趣和动机的影响。在人机界面设计中，必须把注意力引向用户需要的信息和要采取的行动上。必须避免同时对注意力过多竞争的设计（电脑游戏？），否则会超出认知处理器的处理能力，从而导致人体机器的失灵和故障33第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.5 人的特性疲劳（Fatigue）原因：由于长时间执行监控任务、连续的心理活动或执行十分困难的任务，精神高度集中而引起（与注意的时间密切相关？）疲劳使人的工作能力下降，疲劳，尤其是脑疲劳对于工作可靠性影响很大对于人机界面设计的要求尽量避免长时间执行单调的任务在执行长时间的连续任务期间有适当的休息间隔，使用户的心理疲劳得以恢复避免由于使用太多的强刺激（例如强光、艳丽的色彩、强噪音等感觉因素）而引起疲劳34第第2 2讲讲 认知心理学认知心理学2.6 认知心理学中的人机比较现代认知心理学认为：人类是类似于计算机的信息加工系统由于人的心理和生理活动的复杂性，很难用计算机实现对人的智能活动的物理模拟和数学模拟但对于规则化、形式化、符号化的人的认知活动，或可规则化、形式化、符号化的认知活动，可用计算机实现功用模拟，例如：国际象棋35