工程心理学是一门采用心理学及其相关学科的科学研究方法，通过对人机环系统中人、机器和环境界面的研究，实现界面优化，从而提高工作、学习绩效，创造舒适环境，防止事故发生的学科。在美国，工程心理学通常称为人的因素(human factors)。在欧洲，工程心理学则被称为工效学(ergonomics)。

本章主要论述的是工程心理学的基本概念、研究目的及其发展的历史和主要研究领域、特点。本章中，首先论述了人、机器、环境等基本概念，工程心理学的研究目的，及其和工程心理学相关的其它学科；然后概述工程心理学的发展历程，特别是介绍了我国工程心理学研究的发展历程，主要介绍工程心理学研究领域、及其特点。

1.1学科性质

工程心理学的研究都是围绕着人、机器和环境系统进行的。作为一门学科，工程心理学的研究目的和其它学科有明显的不同，但是，工程心理学和心理学等其它学科有着密切的联系。这节中，我们将首先介绍人机器环境的一些基本概念，然后，讨论工程心理学的研究目的，介绍工程心理学和其它学科关系。

1.1.1 人机器环境系统

人机器环境系统

人机器环境系统是由彼此相互作用的人、机器和环境三个要素组成的系统(以下简称，人机环系统)。其中，“人”泛指在一定环境下使用或者不使用机器的人们，例如，车间里的装配工人、教室里的学生、躺在家里睡觉的孩子等等；“机器”指的是人所使用、控制的一切客观对象，包括榔头、钳子等简单的手工工具，车床、飞机、计算机等复杂的机器，也包括各种文体用具、家具和日常生活用品等；“环境”不仅指物理环境，社会环境，也包括情景意识(situation awareness，简称SA)。物理环境指的是由声、光、空气、温度、振动等物理因素构成的工作场所；社会环境则是指由团体组织、社会舆论、工作气氛、同事关系等组成的社会环境，而情景意识主要指情景意识是指操作者基于环境(系统、环境、设备及其他成员)信息和已有知识形成的动态化心理表征。这个心理表征协助操作者完成个体子目标，以及和其他操作人员共享的整体目标，并在此过程中得到不断的更新。

在人、机器和环境三要素中，人是最重要的。这不仅是因为人可以制造、控制机器，也可以选择和创造环境，人、机器和环境三个要素彼此组合可以形成各种属于人机环系统的子系统。工程心理学研究中关注的子系统是人和机器组成的人机系统和人环境系统。操作工人操作机床是人机系统的典型例子，其中操作工人是人，而机床则是机器。其次，工程心理学还关注人环境系统，例如，在高温环境下工作的装配工人，其中，高温环境是系统中的环境部分，而装配工人则是人。人的各种活动通常都是在人、机器、环境三方面因素相互作用下完成的，所以在研究人机系统、和人环境系统等子系统的时候，还应该考虑其它因素的作用。

人机界面

人机环系统中，界面(interface)指的是人、机器和环境三个要素彼此作用的交界面，也称为接口，例如，人的视觉系统和计算机显示屏就构成视觉系统和显示屏界面，通过该界面，可以实现人和计算机的彼此交互。

人、机器和环境三个要素构成的界面有两种基本的类型。一种是与人相关的界面；另一种是与人无关的界面，例如，机器和环境的界面。工程心理学只研究与人相关的人和机器界面(huamn machine interface，简称人机界面，下同)、人和环境界面(human environment interface，简称人环境界面，下同)。

人机界面是人机环系统中人和机器之间的界面，包括人机器硬件界面(简称人硬件界面，下同)和人机器软件界面(简称人软件界面)两种基本类型。

人硬件界面中，硬件指的是人所使用的一切具有物理形态的机器总称，例如，各种车床、工具、劳动防护、日常生活、文娱用品和衣着服饰等等。人手握铁锹进行劳动，手和铁锹之间构成了手和铁锹的界面；人搜索计算机屏幕上的特定字符，人的视觉系统和字符之间构成了视觉系统和字符的界面。

人软件界面中，软件指的是程序、方法、规则、守则、手册和管理制度等不同形式的软件，例如，计算机的程序、操作规则等等。人操作计算机程序，人和程序之间就构成了人和程序之间的软件界面。人遵循一定的操作规则，人和操作规则之间就形成了人和规则软件界面。

人环境界面

人不论是工作学习，还是休闲，总是处在一定的环境之中。人和环境组成的界面就是人环境界面。

人物理环境界面指的是人和声音、光线、气温、振动、个人空间等物理环境构成的界面。我们平时工作的办公室或车间、日常生活的家庭居住环境、学习的教室环境等各种物理环境都和在这些环境中工作、居住学习的人构成了人物理环境。

除了人物理界面，在环境中人的工作、学习和生活还受到社会因素，和情景因素的影响。

可见，工程心理学的研究对象具体的就是指人机环系统中的人机界面和人环境界面。

1.1.2研究目的

工程心理学是心理学科中的一门应用性学科，其研究目的和研究途径和其它的学科有着明显的不同。

人的各种活动是在人机环系统中进行的。有不少学科的研究和人机环系统相关，例如，心理学、教育学把人作为研究对象，各种工业工程学科和环境学科则分别把“机器”和“环境”作为研究对象。这些学科的研究在一定程度上都可以提高人的工作学习绩效和舒适度，创造高效、舒适的环境，防止错误和事故发生。例如，心理学、教育学通过对人的素质培养，可以提高人的工作学习绩效。环境学科通过对环境的研究，可以创造更为舒适的环境。各类工业工程学科可以通过新材料、新工具、新设备的发明制造，新型劳保装置的使用来改进工作绩效，防止错误和事故发生。但是，工程心理学和上述这些学科有两点明显的不同：

l 工程心理学研究的对象是人机界面和人环境界面，不是具体的“人”，或者“机器”或者“环境”；

l 工程心理学通过研究人机界面和人环境界面及其相关的产品设计，使得这些和人相关的设计能够符合机器操作者和产品使用者的心理、行为和生理的特点和规律，从而实现提高绩效和舒适度，创造高效、舒适环境、防止错误和事故发生的目的。

可见，工程心理学是采用心理学及其相关学科的科学方法，通过研究人机环系统中的人机界面和人环境界面，使得和人相关的界面设计及其和界面设计相关的产品设计能够符合机器操作者和产品使用者的心理、行为和生理的特点和规律，从而提高学习、工作和使用的绩效和舒适程度，降低工作负荷，创造有利于学习、工作和使用绩效和舒适的环境，防止错误和事故发生。

归纳起来，工程心理学研究的目的有以下五个方面：

l 提高学习、工作的绩效；

l 增加学习、工作的舒适；

l 降低学习、工作的负荷；

l 创造有利于学习、工作的环境；

l 防止错误和事故发生。

这些研究目的和其它学科虽有重叠，但是工程心理学的研究途径或者说着眼点和其它学科是不同的。工程心理学是通过研究人机环系统中的人机界面和人环境界面，和界面设计相关的产品设计问题，来实现其研究的目的。工程心理学要求这些界面及其和这些界面人相关的设计问题能够符合系统操作者和产品使用者的心理、行为和生理特征的规律和特点。

1.1.3相关学科

工程心理学是一门多学科交叉重叠的科学。它和相关的学科有着基础性、重叠性、互补性和衍生性四种不同的关系。

基础性学科

心理学科、生理学科、人体测量学和统计学科是工程心理学的基础性学科。这四个学科构建了工程心理学的学科基础。

心理学(戴维.迈尔斯，2013)是对人的心理特点和规律进行研究的学科。正是根据心理学，特别是认知心理学对人的研究成果，工程心理学可以从人的心理特点出发对界面进行研究，从而优化界面。例如，计算机软件界面的设计，需要考虑的是人的知觉特点、记忆特点和思维特点。工程心理学研究的基本思路和模式都是借鉴心理学研究。可以简单地说，工程心理学是心理学在界面研究上的具体应用。

生理学(王庭槐，2015)对于人的生理特点和规律的研究无疑也有助于工程心理学中对界面的研究和优化。例如，工作环境中，人的工作姿势确立，就需要从人体生物力学、能量消耗、基础代谢、肌肉疲劳和易受损伤性等各个方面进行分析和比较。

人体测量学(席焕久，2010)也是工程心理学不可缺少的基础。人体测量学中，静态结构性和动态功能性人体测量数据是人机界面设计的重要依据。

统计学科是工程心理学研究的一个基础性学科。实验数据的分析和处理都需要借助于专门的统计学知识。

统计学科(贾俊平，2014)是工程心理学研究的一个基础性学科。实验数据的分析和处理都需要借助于专门的统计学知识。

重叠性学科

工程心理学和人类工效学(黄河，2016)、人机工程学(达尔，2010)以及人机环系统工程(吴青，2009)等学科在研究内容上有许多重叠。有学者认为，人类工效学、人机工程学和人机环系统工程是工程心理学的别称(朱祖祥，2003)。

2016年4月9日至10日的首届人因工程高峰论坛的特邀发言中，中国载人工程副总设计师陈善广人因工程学(human factors engineering)的概念、发展及其在第四次工业革命中的地位和作用做了精彩的发言。他认为：人因工程学在理论和方法上具有系统性的特性，在具体的应用上强调设计的具体应用，在研究目标上突出目标协调一致性，即系统性能(system performance)和人员状态(well-being)的化。陈善广研究员所说的人因工程学和工程心理学的研究有许多相似之处。

另外，工业工程(industrial engineering，IE)(易树平和郭伏，2013)等学科和工程心理学研究内容也有部分是重叠的。例如，动作与时间研究是工业工程体系中最重要的基础技术，同时也是工程心理学重要的研究内容之一。工程心理学通过对作业程序和操作行为进行分析和改进，并对作业活动需要的时间进行测量和标准化，从而提高人机系统的整体绩效。

互补性学科

设计类学科(尹定邦和邵宏，2013)、制造业学科(黄胜银和卢松涛，2014)和计算机学科(Glenn Brookshear，2009)与工程心理学之间的关系是互补的，即这些学科和工程心理学处于彼此渗透、相互补充的关系。

工程心理学的界面设计和优化都涉及工业工程及其产品的设计，因此，界面设计的成果有助于工业工程和产品的设计。例如，工作时间的分析成果直接有助于产品流水线的设计，用户体验的研究直接有助于用户产品的设计和改善。从另一方面说，设计类学科和制造业学科的知识和方法也有助于工程心理学的研究。工程心理学的界面研究成果需要通过设计和制造最终得以体现。工程心理学研究工程中，界面优化的构思、评价原型的构建也需要专门的设计和制造的相关知识。

衍生性学科

工程心理学在其发展过程中也衍生发展了一些分支的研究。这些研究经过不断的积累，也形成了一定的学科规模，其中典型的就是人计算机交互(human computer interaction，HCI)、可用性研究和神经人因学。

人计算机交互(孟祥旭，2010)是专门研究人和计算机的交互界面的学科。随着计算机技术的出现和不断发展，人计算机交互的研究也得到了飞速的发展。以窗口、图标、菜单和鼠标为基础的Window操作系统的界面替代了原来的DOS操作系统的界面，大大促进了计算机的普及。命令语言、菜单、填空式等诸多界面的研究结果对人计算机界面的优化起到了决定性的作用。近年来出现的自适应界面、虚拟现实的研究又为人计算机交互的研究开拓了许多新的领域。

可用性研究(Barnum，2010)是新兴的学科研究领域。近年来一直受到软件工程、人机交互等诸多领域研究者的关注。可用性研究是用户和产品之间的桥梁，这一桥梁的目的是通过改进产品的用户界面来实现用户对产品的高效使用。为了达到这样的目的，可用性研究中不可避免地会涉及两个方面的内容：一是对用户的研究；二是对产品的研究。开展对用户的研究和对产品的研究是进行产品用户界面研究的基础。比如，对于IPTV产品，在进行可用性研究时既需要对目标用户及目标用户的需求进行研究，也需要对目前IPTV能够实现哪些功能、产品设计技术能够达到何种水平以及还存在哪些技术屏障进行分析，才能开发出真正具有高可用性水平的产品。此外，作为一个主要从人机交互研究领域中衍生出的概念，可用性的概念及其研究还以人机交互为取向，其中用户研究和产品可用性评价研究是可用性研究的重要内容。通过可用性研究，可以洞悉用户的产品使用需求，建立用户心理模型，确定测试产品的可用性相对水平，发现测试产品的可用性问题，从而为产品或产品原型设计的优化提供依据，为产品设计提供参数。令人欣慰的是，近年来出现越来越多的可用性组织，许多学校的心理学专业也成立了工程心理学专业方向或者可用性研究中心，还有很多从事可用性研究的专业公司，不少公司成立了可用性研究的专职部门，这些都表明可用性研究越来越受关注。

神经人因学(neuroergonomics)是研究工作中的脑与行为的科学(Parasuraman，2003)，是工程心理学与神经科学交叉而形成的新的学科领域。与传统的神经科学以及近年来兴起的认知神经科学不同，神经人因学的目的不仅仅是考察人的基本认知过程的神经及生理机制，而是更加致力于探索人的与现实生活紧密相关的认知功能，如视觉、听觉、注意、记忆、决策、计划以及情感等。神经人因学关注的核心问题是，人们在自然的工作、居家、交通等日常生活情境下的心理行为特性、规律及其神经生理机制。