第4章 认知及其绩效

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,書式設定,書式設定,第,2,第,3,第,4,第,5,書式設定,書式設定,第,2,第,3,第,4,第,5,第四章 认知及其绩效,本章运用认知科学的观点阐述在人机系统中，人所进行的脑力作业与技能作业的特征、方法及其基本规律，从而为提高人机系统整体效率以及人机系统的设计提供理论依据。,信号识别,认知心理学及人的信息加工模型,记忆、学习和技能培训,思维,注意与持续警觉,人的信息输出,人的可靠性与人为差错,群体认知与群体决策,本章主要内容,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,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,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,920bit,。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。,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。,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,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,School of management,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,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,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,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。,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,2,、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。,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,2.,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）,3.25,10,点（指针）的位置,3.90,10,颜色（主波长）,3.10,9,明度,2.30,5,简单几何图形的面积,2.20,2.60,5,6,直线的长度,2.603.00,78,直线倾斜度,2.803.30,711,弧度（其弦不变）,1.602.20,45,听觉,纯音强度（音响）,2.30,5,纯音频率（音高）,2.50,7,味觉,食盐水浓度,1.90,4,振动觉,（胸）,振动强度,2.00,4,振动持续时间,2.30,5,振动位置,2.80,7,电击,电击强度,1.70,3,电击持续时间,1.80,3,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,3.,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,10,9,bit,。,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。,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,第三节 记忆学习和技能培训,记忆,遗忘,学习,技能培训,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,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,）,School of management,Xian,Jiaotong,UNIVERSITY,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。,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,(%),0.33,58.2,41.8,48,27.8,72.2,1,44.2,55.8,624,25.4,74.6,8.8,35.8,64.2,3124,21.1,78.9,24,33.7,66.3,19,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,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,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。,http:/ of management,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,150,81.9,100,64.8,33,42.7,表 学习程度对记忆的影响,School of