北京郵電大學(xué)人機課件.ppt

第2章人因工程的研究方法與工具 人機主要任務(wù)是把與人的能力和行為有關(guān)的信息及研究結(jié)果應(yīng)用于產(chǎn)品 設(shè)施 程序和周圍環(huán)境的設(shè)計中去 這些知識主要來源于實驗和觀察 定性研究與定量研究定量研究 主要用觀察 實驗 調(diào)查 統(tǒng)計等方法 研究現(xiàn)象是要尋求將數(shù)據(jù)定量表示的方法 定性研究 定性研究是探索性研究的另一主要方法 調(diào)研者利用定性研究來定義問題或?qū)ふ姨幚韱栴}的途徑 常常用于制定假設(shè)或是確定研究中應(yīng)包括的變量 定性和定量是會結(jié)合在一起的 定性主要是為了發(fā)現(xiàn)問題所在 定量則主要是為了驗證定性中所發(fā)現(xiàn)的問題各自所站的比重 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 1 定量研究是演繹法 從目標(biāo)設(shè)定 調(diào)查 推理驗證 定性研究是歸納法 訪談 體驗 總結(jié) 2 定量研究以目標(biāo)為導(dǎo)向 以結(jié)論導(dǎo)向 以數(shù)據(jù)來保障 定性研究以過程導(dǎo)向 以過程的可靠性來保障 3 定量研究自上而下 定性研究自下而上 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 從研究結(jié)果看可分為描述性研究 實驗性研究 評價研究 描述性研究 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 就是通過一定程序收集資料 根據(jù)某些重要屬性 來描述某一母群體 事物 現(xiàn)象或人員 的特征 例 人體尺寸調(diào)查 測量人們?nèi)绾问褂媚撤N型號的ATM 觀測某一制造工廠的工人 看他們不安全行為的類型與頻次 雖然學(xué)問不大 但其所提供的數(shù)據(jù)為許多設(shè)計決策的基礎(chǔ) 另外在解決方案尚未探索與建議之前往往需先進(jìn)行描述研究 以衡量問題的輕重和范圍 主要重視的是各群體的平均數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)差和百分位數(shù) 常用 觀察法 訪談法 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 從研究手段看 研究方法可以分為實驗性和非實驗性兩大類 即實驗法與非實驗法 非實驗法則是通過調(diào)查法 觀測法 行為觀測 測試法 心理測試 感覺評判法 身體測量 生理指征測量 等方法開展研究的 實驗法是基于人為控制某些因素 通過實驗測試特定因素的影響 觀察法的要點1 研究者首先要明確觀察的目標(biāo) 也就是 觀察什么 的問題 因為觀察時研究者的注意范圍和思考能力有限 不可能同時注意多種現(xiàn)象 2 第二個問題相對更有趣些 我們?nèi)绾伪ＷC觀察本身不會對觀察結(jié)果產(chǎn)生影響 這涉及到觀察過程中被觀察對象的反應(yīng) 反應(yīng)性 問題 2 2觀察法 因為觀察法是描述性的 這種特性必定為其帶來如下限制 觀察法無法讓研究者對各因素間的關(guān)系作出推論 有時 觀察法所提供的資料并不充分 觀察法的描述性限制常常被忽略 觀察法本身并不一定客觀無偏 觀察法的局限性 2 2觀察法 問卷法 是否式 選答式 等級排列式 等距式 1 是否式2 選擇式 即列出多種答案 由被調(diào)查者自由選擇一項或多項的回答方式 如 您認(rèn)為您所在的城鎮(zhèn)亟須解決的社會問題是什么 請在您選擇的項目后打 可任選3項 住房緊張交通擁擠空氣污染水源不足人口膨脹社會秩序不好這種回答方式 適用于有幾種互不排斥的答案的定類問題 3 等級式您對您所在社區(qū)的社會治安工作是否滿意 請按您的感受在下列適當(dāng)?shù)目崭駜?nèi)打 很滿意 比較滿意 無所謂水滿意 很不滿意 不知道適用于要表示意見 態(tài)度 感情的等級或強烈程度的定序問題 2 2觀察法 4 等距法 5點或7點量表 又稱利克特量表 是由美國心理學(xué)家利克特提出的您認(rèn)為當(dāng)前最嚴(yán)重的社會問題是什么 請在適當(dāng)?shù)姆礁駜?nèi)打 非常嚴(yán)重比較嚴(yán)重一般不太嚴(yán)重不嚴(yán)重 下崗失業(yè)問題 社會治安問題 貧富分化問題 國民素質(zhì)問題 官員腐敗問題 社會公德問題 適用于同類問題 同類回答方式的一組定序問題 2 2觀察法 訪談法通過訪問從訪問對象那里獲得信息 即 通過交談來收集資料特點 靈活方法 結(jié)構(gòu)式訪談 指導(dǎo)性的 正式的 回答相同的問題 非結(jié)構(gòu)式訪談 非指導(dǎo)性的 自由式的 聊天 1 你對xx公司的汽車設(shè)計風(fēng)格有什么看法 2 你認(rèn)為xx公司的汽車設(shè)計風(fēng)格屬哪種風(fēng)格 豪華 運動 越野 2 2觀察法 實驗性研究 是為了檢測一些變量對人的行為的影響 通常根據(jù)實際問題 預(yù)測理論來決定需要調(diào)查的變量和檢測的行為 實驗性的研究更關(guān)心變量是否對行為有影響以及將如何影響的問題 描述性研究則更關(guān)心所描述對象的統(tǒng)計結(jié)果 如平均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差和百分比等 2 3實驗法 占座改變桌上的環(huán)境椅子的舒適性不安寧的身體移動 改變 包括對環(huán)境的改變和可能由它導(dǎo)致的行為改變 然后 比較 是實驗研究最基本的邏輯和基本特征 實驗研究 2 3實驗法 實驗研究是在實驗室條件下觀察事物變化 獲得事實材料的方法 實驗就是尋找自變量和因變量之間的關(guān)系各種變量的操縱 控制 觀察和比較等的過程 變量是使實驗運轉(zhuǎn)的齒輪 好實驗與差實驗的區(qū)別就在于變量的有效選擇和操縱 因此 變量是實驗研究最基本的問題 是實驗研究的根基 座椅舒適性比較 不安寧的身體移動 頭部 軀干的移動 2 3實驗法 在實驗中實驗者所操縱的 對被試者的反應(yīng)產(chǎn)生影響的變量稱為自變量 1 自變量 實驗法 2 因變量 因為自變量的變化而產(chǎn)生的現(xiàn)象變化 行為表現(xiàn) 稱為因變量 自變量的結(jié)果 2 3實驗法 凡是對因變量產(chǎn)生影響的實驗條件都稱為相關(guān)變量 對因變量不產(chǎn)生影響的實驗條件稱為無關(guān)變量 或無關(guān)變項 由于在實驗中額外變量是必須加以控制的 所以額外變量也被稱為控制變量 評價一項實驗設(shè)計的好壞的一個重要依據(jù)就是看研究者能否成功地控制那些額外變量 3 控制變量 可能影響自變量的變量保持恒定盡量消除被試個體間差異對實驗的影響 2 3實驗法 因變量的要求基本要求 客觀存在 數(shù)量較多 無突變 容易收集 不需要特別的數(shù)據(jù)收集技術(shù) 消耗盡可能少的財力和實驗者的精力 可靠性 是指對一個變量測量多次結(jié)果保持穩(wěn)定的特性 正確性 如方向正確性 內(nèi)容正確性 體系正確性 防止干擾因素的影響 因變量不能受那些與體系無關(guān)的變量的影響 敏感性 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 因為理解自變量 因變量和控制變量非常重要 所以我們在這里再舉一些例子以便你檢查自己是否真的理解了 對于每一個例子都要說出三種變量 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 汽車制造者想知道剎車燈多亮可最大程度地減少后面司機意識到前方正在停車的時間 實驗就是回答這一問題 對變量命名 答案自變量 被操縱變量 剎車燈的明度因變量 被觀察變量 剎車燈亮到尾隨車司機踩剎車踏板之間的時間控制變量 恒定變量 剎車燈顏色 剎車板的形狀 剎車所需力氣 額外照明度等 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 訓(xùn)練鴿子綠燈亮?xí)r啄鍵 紅燈亮?xí)r停止 對作出正確反應(yīng)的鴿子給予玉米的獎勵 對變量命名 答案自變量燈的顏色 紅或綠 因變量啄鍵次數(shù)控制變量食物剝奪時間 鍵的大小 紅燈綠燈的強度等 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 答案自變量用于獎勵的語言種類 因變量語言數(shù)量 或頻率 控制變量辦公室情境 治療者 治療者試圖改善患者的自我形象 每次患者描述自己積極的一面時 治療者就以點頭 微笑和額外注意予以獎勵 對變量命名 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 社會心理學(xué)家做了一個實驗 為了發(fā)現(xiàn)當(dāng)六個人擠在一個電話亭里時是男人還是女人感到更不舒服 對變量命名 答案自變量參與者性別因變量不舒服的程度控制變量電話亭的大小 擠在電話亭的人數(shù) 6 個體的大小等 2 3實驗法 變量命名練習(xí) 1 觀察不同形狀和顏色時眼運動的順序性因變量 了解顧客注視廣告時的先后順序注視時間 注視次數(shù) 眼跳距離 瞳孔直徑 面積 變化自變量 不同形狀和顏色的圖面 3 網(wǎng)頁色彩搭配自變量 背景色與文字顏色因變量 產(chǎn)生不同的注意效果注視時間 注視次數(shù) 眼跳距離 瞳孔直徑 面積 變化 2 開車時使用手機對駕駛的影響使用手機 不使用手機 交通事故交通量大 小停車 轉(zhuǎn)彎 道路 高速公路 組間設(shè)計 自變量不同水平是用不同的被試組來考察的 一組 交通擁擠的情況下邊打手機邊開車 另一組 交通暢通的情況下邊打手機便開車 比較不同組的被試開車作業(yè)的績效 組內(nèi)設(shè)計讓同一被試參與實驗中的各種條件實驗 比較同樣的人在比同條件下的作業(yè)績效 獲得不同實驗條件之間的顯著差異自變量a 材料難度 兩個水平 難 易 自變量b 呈現(xiàn)方式 三個水平 無插圖 黑白插圖 彩色插圖 因變量 閱讀理解成績2 3實驗設(shè)計 因素設(shè)計 比如 考察駕駛績效自變量1 手動撥號 語音撥號 不使用手機自變量2 城市道路和高速公路因變量 駕駛績效3 2因素設(shè)計增加一個變量 年輕司機和年老司機2 3 2的因素設(shè)計 三因素設(shè)計 優(yōu)點 能更好的控制無關(guān)變量的影響更為經(jīng)濟局限性 離不開描述性方法的支持實驗情境下得到的結(jié)果 其推廣受到限制 實驗法的評價 2 3實驗法 實驗效度 實驗效度是指實驗方法能達(dá)到實驗?zāi)康牡某潭?由于不同的實驗者在設(shè)計上和在對額外變量的控制程度上極不相同 實驗的效度也會有很大的不同 每種實驗都有幾個不同的組成部分 其中每一部分也會影響整個實驗的效度 了解影響實驗效度的諸因素 將有助于我們評價實驗設(shè)計的質(zhì)量 提高實驗設(shè)計的科學(xué)性 實驗效度主要包括內(nèi)部效度和外部效度 2 2實驗法 1 前測的影響 在一般正常情況下 前后兩次測量的結(jié)果會有一定的差異 后測的分?jǐn)?shù)將比前測的高 這中間包括練習(xí)因素 臨場經(jīng)驗 以及對實驗?zāi)康牡拿舾谐潭?從而提高了后測的成績 特別是前后兩次測量時間較近 這一因素的影響就更顯著 2 被試者的選擇偏性 在對被試者進(jìn)行分組時 如果沒有用隨機取樣和隨機分配的方法 在實驗處理之前 他們在各方面并不相等或有偏性 從而造成實驗結(jié)果的混淆 降低了內(nèi)部效度 3 被試者的缺失 如果是一項長期的實驗 要保持原實驗被試者的人數(shù)不變是相當(dāng)困難的 即使開始參加實驗的被試者樣本是經(jīng)過隨機取樣和隨機分配的 但由于被試者的中途缺失 常常使缺失后的被試者樣本難以代表原來的樣本 這就降低了內(nèi)部效度 4 實驗程序的不一致 在實驗過程中 實驗儀器 控制方式的不一致 測量程度的變化 實驗處理的擴散和交流等都可能混淆實驗變量 即自變量 的效果 實驗者知道實驗?zāi)康乃a(chǎn)生的 實驗者效應(yīng) 以及被試者知道實驗?zāi)康幕蚱渥约赫谎芯克a(chǎn)生的 霍桑效應(yīng) 和 安慰劑效應(yīng) 等都將混淆實驗變量 即自變量 的效果 從而降低了內(nèi)部效度 5 統(tǒng)計回歸 統(tǒng)計回歸現(xiàn)象是 第一次測量平均值偏高者 第二次測量平均值有趨低的傾向 向常態(tài)分布的平均數(shù)回歸 第一次測量平均值偏低者 第二次測量平均值有趨高的傾向 也向常態(tài)分布的平均數(shù)回歸 研究地點選擇研究地點的選擇是第一個需要決定的問題 其內(nèi)容就是選擇實地研究 還是選擇在實驗室中進(jìn)行研究 對于不同的研究方法有不同的選擇規(guī)則 具體研究的基本過程現(xiàn)實中一個具體的研究往往涉及多個類別 雖然每一類都有不同的目標(biāo) 使用不同的方法 但它們?nèi)加型瑯拥幕緵Q策過程 選擇研究地點 選擇變量 選擇采樣主體 收集數(shù)據(jù) 分析數(shù)據(jù) 2 4研究過程 描述性研究代表性的抽樣 隨即抽樣樣本空間大小 被測者選擇 2 4研究過程 試驗性研究為試驗性研究選擇被測對象就是要選擇那些具有代表性的 一般化的個體 評價研究評價研究中選擇個體與描述性研究和試驗性研究考慮的因素一樣 被測對象必須能夠代表最終用戶群體 被測者選擇 2 4研究過程 4 數(shù)據(jù)收集 描述性研究 可以在實地或?qū)嶒炇抑羞M(jìn)行 觀察法 問卷法 訪談法 試驗性研究 所以常采用計算機輔助的方法 評價研究 通過研究人員觀察或訪問使用者來收集數(shù)據(jù) 2 4研究過程 評價研究類似于試驗性研究 但它的目的多是為了評價一個系統(tǒng)或產(chǎn)品 并希望事先了解人們在使用系統(tǒng)或產(chǎn)品時的行為表現(xiàn) 2 4研究過程 描述性研究這里常采用基本的統(tǒng)計方法進(jìn)行 如計算頻率分布 平均值 中位數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 相關(guān)系數(shù) 百分位數(shù)等 實驗性研究實驗性研究中的數(shù)據(jù)常用一些較為復(fù)雜的數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行分析 比如方差分析 回歸分析等 評價性研究評價性研究中的數(shù)據(jù)也常用一些較復(fù)雜的數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行分析 5 數(shù)據(jù)分析 2 4研究過程 2 4研究過程 數(shù)據(jù)分析方法 運用基本的統(tǒng)計量予以比較方差 標(biāo)準(zhǔn)差 s 相關(guān)系數(shù) r 百分位數(shù) 2 4研究過程 常用統(tǒng)計指標(biāo) 集中量算術(shù)平均數(shù)中位數(shù)眾數(shù)加權(quán)平均數(shù)幾何平均數(shù)調(diào)和平均數(shù) 差異量全距平均差方差與標(biāo)準(zhǔn)差相對差異量差異系數(shù)偏態(tài)量峰態(tài)量 2 4研究過程 集中量 集中量 measuresofcentraltendency 是代表一組數(shù)據(jù)典型水平或集中趨勢的量 它能反映頻數(shù)分布中大量數(shù)據(jù)向某一點集中的情況 集中量包括算術(shù)平均數(shù) 加權(quán)平均數(shù) 幾何平均數(shù) 調(diào)和平均數(shù) 中位數(shù) 眾數(shù)等 2 4研究過程 算術(shù)平均數(shù) 算術(shù)平均數(shù) arithmeticmean 是所有觀察值的總和除以總頻數(shù)所得之商 簡稱為平均數(shù)或均數(shù) 2 4研究過程 2 4研究過程 算術(shù)平均數(shù)的優(yōu)點 反應(yīng)靈敏 嚴(yán)密確定 簡明易懂 計算方便 適合代數(shù)運算 受抽樣變動的影響較小 樣本算術(shù)平均數(shù)是總體平均數(shù)的最好估計值 2 4研究過程 差異量 差異量 measuresofdispersion 用于表示數(shù)據(jù)的變異程度或離散程度 常用的差異量有全距 平均差 方差 標(biāo)準(zhǔn)差和差異系數(shù)等 2 4研究過程 方差和標(biāo)準(zhǔn)差 方差 variance 樣本中各數(shù)據(jù)與樣本平均數(shù)的差的平方和的平均數(shù)叫做樣本方差 樣本方差的算術(shù)平方根叫做樣本標(biāo)準(zhǔn)差 樣本方差和樣本標(biāo)準(zhǔn)差都是衡量一個樣本波動大小的量 樣本方差或樣本標(biāo)準(zhǔn)差越大 樣本數(shù)據(jù)的波動就越大 定義公式和計算公式 2 4研究過程 標(biāo)準(zhǔn)差 標(biāo)準(zhǔn)差 standarddeviation 是指離差平方和平均后的方根 即方差的平方根 定義公式和計算公式 2 4研究過程 方差分析是檢驗兩個總體或多個總體的均值間差異是否具有統(tǒng)計意義的一種方法 得到標(biāo)準(zhǔn)差的值 才能完整地表述被測群體的特征 2 4研究過程 標(biāo)準(zhǔn)差能反映一個數(shù)據(jù)集的離散程度 平均數(shù)相同的 標(biāo)準(zhǔn)差未必相同 例如 A B兩組各有6位學(xué)生參加同一次語文測驗 A組的分?jǐn)?shù)為95 85 75 65 55 45 B組的分?jǐn)?shù)為73 72 71 69 68 67 這兩組的平均數(shù)都是70 但A組的標(biāo)準(zhǔn)差為17 08分 B組的標(biāo)準(zhǔn)差為2 16分 說明A組學(xué)生之間的差距要比B組學(xué)生之間的差距大得多 相關(guān)分析用離差來判別 2 4研究過程 回歸分析 相關(guān)系數(shù) 雙向關(guān)系回歸方程 單向關(guān)系一元線性回歸一元線性回歸方程的檢驗一元線性回歸方程的應(yīng)用多元線性回歸簡介 我們要了解的是變量之間是如何發(fā)生相互影響的 這就是所謂的相關(guān)分析和回歸分析 2 4研究過程 簡單次數(shù)分布圖 直方圖 histogram 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 簡單次數(shù)分布圖 次數(shù)多邊圖 linegraph 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 次數(shù)多邊圖的優(yōu)點 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 散點圖 scatterplot 2 1人因工程的研究方法 研究方法概述 雷達(dá)圖 radarchart 意向尺度圖 2 2人因工程的研究工具 硬件類研究工具 1 實驗基礎(chǔ)環(huán)境測量工具 實驗基礎(chǔ)環(huán)境測控主要是對實驗環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量與控制 內(nèi)容包括溫度 濕度 光照 噪聲 輻射 空氣等環(huán)境參數(shù) 測量儀器包括溫度計 濕度計 照度計 噪聲計等 生理參數(shù)測量工具 生理參數(shù)測量儀器主要針對實驗被試的基本生理參數(shù)進(jìn)行測量 獲取被試的基本生理特征 包括三個小類 單維靜態(tài)生理參數(shù)測量儀器多維靜態(tài)生理參數(shù)測量儀器動態(tài)生理參數(shù)測試儀器 2 5人因工程的研究工具 2 5人因工程的研究工具 2 2 4 綜合類研究工具 2 2 2 2 軟件類研究工具 2 2 3 量表類研究工具 1 2 2 4 綜合類研究工具 1 眼動議 五 撰寫實驗報告 研究報告的主要內(nèi)容 1 標(biāo)題2 摘要3 前言4 方法5 結(jié)果 6 討論與分析7 結(jié)論8 參考文獻(xiàn)9 附錄 作業(yè) 1 相關(guān)分析與因果關(guān)系的差別是什么 舉例說明2 對下列命題設(shè)計實驗進(jìn)行驗證 說明自變量 因變量 控制變量以及實驗思路 1 長鼻子的人聰明 2 得到優(yōu)秀成績的方法是靠前死記硬背 3 開車打電話危及駕駛安全