人机工程学实验指导书1406.doc

人机工程学实验指导书

适用专业： 工业设计

2009 年 8月

实验1 注意分配能力测试

【准备知识】
注意分配指人在同一时间内把注意指向两种或两种以上的活动或对象的能力。它是人根据当前活动需要主动调整注意指向的一种能力，与注意分散有本质区别。其实现主要取决于是否具有熟练的技能技巧，即同时进行的两种或两种以上的活动中，只能有一种是生疏的、需要加以集中注意的，而其余的动作则必须是相当熟练的处于注意的边缘即可完成的。此外同时进行的几种活动必须是在人的不同加工器内进行信息加工的，否则不可能实现一心二用或多用。
注意分配的水平，依赖于同时进行的几种活动的性质复杂的程度和个体熟练程度。通常同时进行的几种活动之间存在着内在联系，处于邻近空间内，复杂程度低，个体熟练程度高时的利于注意分配，否则注意难于分配。

【实验目的】
检验被试者同时进行两项工作的能力。

【实验原理】
1。被测试者对仪器发出的的连续，随机，不同音调的声刺激做出判断和反应。用左手按下相应按键，在规定时间内尽快的操作。仪器记录下正确的反应次数S1。
2. 被测试者对仪器发出的的连续，随机，不同音调的光刺激做出判断和反应。用右手食指按下相应按键，在规定时间内尽快操作。仪器记录下正确的反应次数F1。
3.仪器随机的，自动的，连续的按规定时间，同时呈现声刺激和灯光刺激，要求被试者左右手，分别按下声光按键，在规定时间内尽快操作，仪器分别记录下正确的反应次数：S2和F2。则注意分配量Q的计算公式如下：

Q=√S2/S1*F2/F1
【实验仪器】
采用BD-II-314 型注意分配实验仪。本仪器由单片机及有关控制电路，主试面板、被试面板等部分组成。

主试面板设有功能选择拨码开关，三位数码显示器、音量调节旋钮等。
被试面板设有低音、中音、高音三个反应键、八个发光管和与其对应的八个光反应键。

1. 主试面板说明：
（1）工作指示灯；
（2） 启动键— 主试开始测试键；
（3） 复位键— 开机或换新被试时数据清除；
（4） 数码显示器— 显示状态由拨码开关Ｄ值决定；
（5） 音量控制旋钮— 实验前由主试调整合适音量；
（6） “定时”键：主试按此键设置每组实验时间，1-9分钟九档，数码显示于此键上方；
（7） “方式”键：选择工作方式，数码显示于此键上方；
W
功能
0
自检方式，此方式可试音、试光，即检查仪器好坏，也可让被试熟悉低、中、高三种声调。
1
中、高二声反应方式
2
低、中、高三声反应方式
3
光反应方式
4
二声＋光反应方式
5
三声＋光反应方式
6
检定Q值，二声反应、光反应、二声+光反应三项实验连续进行
7
检定Q值，三声反应、光反应、三声+光反应三项实验连续进行
（8） “次数”键：实验结束后，选择显示的次数为正确次数或错误次数，其键上方的相应指示等亮。

2. 被试者操作面板说明：

3 个声信号操作键：听到低音按“低音键”；听到中音按“中音键”；听到高音按“高音键”；
8 个光信号操作键：依据红灯亮位置按下对应操作键；
光信号灯：红灯亮为光刺激；
工作指示灯：绿色灯不亮表示开机复位状态；灯亮表示开始工作；灯闪烁表示规定时间内完成了一项操作；灯灭表示一组实验完成；
启动键：与主试面板一致，为开始测试键。

【实验步骤】
1. 插好～220V 电源插头，开“电源”开关，电源指示灯亮。
2. 按“定时”键设定工作时间。
3.按“方式”键设定工作方式。
4. 检测（试音，试光）：主试设定方式“0”，按启动键，开始自检，被试者分别按压三个声音按键，细心辨别三种不同音调，分别按压8个光按键，对应发光二极管亮，每按下一键，数码管显示相应一组数值。监测仪器是否正常。
5. 注意分配实验过程： 主试设定设定方式1-7.
（1）被试者按启动键，工作指示灯亮，测试开始。
（2）二声反应（方式1），出声后，被试者依声调用左手食指和中指分别对高中二音尽快正确反应。
（3）三声反应（方式2）：出声后，被试依声调用左手食指，中指，无名指分别对高中低三音尽快正确反应；
（4）光反应（方式3）：出光后，被试者用右手食指尽快按下所亮发光管相对应的按键。
（5）二/三声与光同时反应（方式4/5）：左右手依上述方法同时反应
（6）测试Q值（方式6/7）：二/三声反应，光反应，二/三声与光同时反应三项实验连续进行，最后自动算出注意分配量Q值;每项实验完成后，中间将休息，启动灯闪烁，按启动键，实验继续。
（7）当工作指示灯灭，表示规定测试时间到；
（8）测试过程中，将实时显示正确或错误次数，显示正确次数，相应“正确”指示灯亮；显示错误次数，相应错误指示灯亮。方式4或5声光组合实验，显示正确或错误次数时，声为显示方式4或5，光为显示方式4.或5.。即光有小数点以示区别。
6.查看被测试成绩
每次组实验完成后，按次数及方式键，可查看被测试成绩。
（1）声或光单独实验（方式1、2、3）：按次数键，查看正确或错误次数；
（2）声或光组合实验（方式4、5）：按方式键，查看声或光的数据，声方式显示4或5，光方式显示4.或5.。按次数键，查看对应的正确或错误的次数。
（3）测定Q值实验（方式6、7）：按方式键，可以查看每项的实验数据，对应方式显示为1/2（声）→3.光→4/5（声光组合中声）→4./5（声光组合中光）→6/7（Q值），依次循环，按次数键无效，相应指示灯全灭；当Q值>1.0，注意分配值无效，显示———。
7.每组实验完成后，重新开始，必须按复位键。
【实验结果】
被试者
实验方式
反应方式
正确次数
错误次数
Q值

声

光

声光组合中声

声光组合中光

声

光

声光组合中声

声光组合中光

【思考题】
1．被试者多次测试，Q 值有所提高，这说明注意分配能力是可以培养或训练的。这种说法正确吗？为什么？
2．“一心不能二用”的说法和注意分配是否矛盾，谈谈你的看法。
3．列举一些对注意分配能力要求较高的职业。

实验2 反应时和运动时测试

【准备知识】
反应时指的是从刺激呈现到外部反应开始所用的时间，运动时间指的是从开始运动到运动完成所用的时间。反应时间反映的是知觉过程所需要的时间，它和刺激呈现以前被试的准备状态有关；而运动时间反映的是运动过程所需要的时间，它和运动的距离以及要击中目标的难度有关。因为知觉和运动是两种性质不同的过程，所以反应时间和运动时间不应该有显著的相关。这个观点已被P.M.Fitts 等人的实验研究证明。
P.M.Fitts 等人用来和运动比较的是选择反应时间，且被试者只有6 人，严格地说，只用6 人地实验结果求相关是恨不可靠地。北京大学杨博民等人曾用80 名被试，对简单反应时间和运动时间做了对比研究，结果表明，二者的相关系数如果用手反应为0.21，用脚反应为0.29，虽然都达到了显著水平，但因相关系数太小，对于预测来说还是没有多大意义。

【实验目的】
检验优势手反应时和运动时是否相关，学习测量运动时的方法。

【实验仪器】
控制器、被试专用键盘箱与敲击板三部分组成

1．主试面板：（见图1）
图1 仪器主试面板
仪器主试面板设有七个数码管，指示反应时间、次数等。设有表示显示内容的指示灯。后面板中央为被试专用键盘箱或敲击板的联线插座，下方设有微型打印机的输出插座。
2．被试敲击板：（见图2）
图2 敲击板示意图

敲击板分左三块，编号为123，右三块，编号为456。左输入和右输入是互锁的，例如当你敲击左击板时，只接受第一次敲击信号后就被锁定，并开放右击板，当敲击右击板的第一下后，也被锁定，并开放左击板。所以必须轮流敲击，而第一次先敲击左边还是右边，这由主试老师决定。

【实验内容】
先把敲击板上的插头与仪器后面板上的插座插好，接通～220V 电源。

（一）实验I
1．选用被试专用键盘箱，主试面板“实验选择“键上方的I指示灯亮。
2.选择刺激方式：按刺激方式键，键上方的光灯亮，表示光刺激呈现；声灯亮，表示声音刺激呈现；声光等全亮，则声光刺激同时呈现。
3.仪器初始设定的实验次数为10次。按次数键，可以增加相应设定的次数，每按键一下增加10次，最大90次。次数显示窗相应显示设定值。如设定值00，则表明设定的实验次数不限，实验结束由手动控制。
4.主试按开始键，实验开始。
5.被试用食指按下键箱面板下方中央的反应键，进入预备状态，否则会声光闪烁报警，提示被试按下反应键。
6.按下并经过预备等待后，依刺激方式，反应键指示灯亮或刺激声响或二者同时呈现，被试应立即抬起食指，同时观察8个运动键哪一个指示灯亮，迅速用食指将亮灯的键按下，灯灭，即完成一次实验。从反应声或光刺激开始至抬起食指的时间为被试者的反应时，同时抬起食指至按运动键的时间为被试的运动时。被试在实验过程中，如果按错运动键，则蜂鸣器报警，被试应迅速纠正按下亮灯的反应键，仪器记录下一次错误次数，可供打印输出。其运动键方位完全随机选定。实验过程中，实时显示实验次数，反应时，运动时。
7.被试每次实验后，必须马上返回按下反应键，回到第五步，准备下次实验。如设定的实验次数不为00，则实验次数达到相应次数后，长声响，实验自动结束；如设定为00，则按打印键，实验结束。
8。显示平均反应和平均运动时，可按显示键分别显示，对应其键上指示灯亮。
9.按打印键，如已接打印机，则打印输出实验结果。
10.实验重新开始，必须按复位键。回到第二步。
11。注意事项，在实验过程中，规定被试只能用一个食指进行实验操作，不得一指按反应键，一指按运动键，不宜在强光下实验。
（二）实验II
1.选用敲击板，调整中央板至中间位置，左右敲击板调整至适当距离，并记录其位置值。可按主试面板实验选择键，使其上方的II指示灯亮。
2.选择刺激方式：按刺激方式键，键上方的光灯亮，表示光刺激呈现；声灯亮，表示声音刺激呈现；声光等全亮，则声光刺激同时呈现。
3.仪器初始设定的实验次数为10次。按次数键，可以增加相应设定的次数，每按键一下增加10次，最大90次。次数显示窗相应显示设定值。如设定值00，则表明设定的实验次数不限，实验结束由手动控制。
4.主试按开始键，实验开始。
5.被试用优势手拿好敲击棒，把敲击棒点在中央板上等待，进入预备状态，否则会声光闪烁报警，提示被试者敲击棒点在中央板上。
6.经过预备等待后，依刺激方式，中央板上指示灯亮或刺激声响或二者同时呈现。被试受声刺激或光刺激后立即抬起敲击棒，并用敲击棒去敲击旁边的金属板，要求反应和动作又快又准。究竟去敲左边还是右边的那一块敲击板，由被试自主或主试规定。此时，被试者已经做完了一次实验。实验过程中，实时显示实验次数、反应时、运动时。被试者接受声或光刺激到抬起敲击棒所用的时间为反应时，被试者抬起敲击棒到敲击棒敲击旁边的金属板上所用的时间为运动时。
7，被试每次实验后，必须马上返回把敲击棒点在中央板上等待。回到第五步，准备下次实验。如设定的实验不超为00，则实验达到相应次数后，长声响，实验自动结束，如设定为00，则按动打印键，实验结束。
8. 显示平均反应和平均运动时，可按显示键分别显示，对应其键上指示灯亮。显示各板的平均运动时时，次数窗口显示板号，并且显示键上方的板号指示灯亮。如此板没有进行运动时实验，显示————。
（三）实验III
1.选用敲击板，调整中央板至中间位置，左右敲击板调整至适当距离，并记录其位置值。
2.可按主试面板实验选择键，使其上方的III指示灯亮。
3.选择刺激方式：按刺激方式键，键上方的光灯亮，表示光刺激呈现；声灯亮，表示声音刺激呈现；声光等全亮，则声光刺激同时呈现。
4.选择实验定时时间：按次数/定时键，时间显示窗口会显示30.00或60.00秒，即0.5或1分钟。
5.主试按开始键，实验开始。
6.被试用优势手拿好敲击棒，把敲击棒点在中央板上等待，进入预备状态，否则会声光闪烁报警，提示被试者敲击棒点在中央板上。
7. 经过预备等待后，依刺激方式，中央板上指示灯亮或刺激声响或二者同时呈现。被试受声刺激或光刺激后立即抬起敲击棒，并用敲击棒去敲击旁边的金属板，要求反应和动作又快又准。主试可规定好左右敲击的程序。例如：规定左边敲一号板，右边敲4号板，或左右任意敲。左输入或右输入是互锁的，例如当你敲击左击板时，只接收第一次敲击信号后就被锁住，并开放右击板，当敲击右击板第一下后，也被锁住，并开放左击板，所以必须轮流敲击。
8.被试按规定的程序尽快左右敲击，直到定时时间到，长声响，停止敲动，实验自动结束，实验过程中，实时计时显示。
9.显示定时时间和敲击总数以及各板的敲击次数，可按显示键分别显示。显示个板的敲击次数时，时间窗口显示板号，并且显示键上方的板号指示灯亮。

（四）实验IV
1.选用敲击板，调整中央板至中间位置，左右敲击板调整至适当距离，并记录其位置值。
2.可按主试面板实验选择键，使其上方的III指示灯亮。
3.选择刺激方式：按刺激方式键，键上方的光灯亮，表示光刺激呈现；声灯亮，表示声音刺激呈现；声光等全亮，则声光刺激同时呈现。
4. 被试熟悉敲击编码：153426 或514262（参看敲击板示意编号），从两种编码中选择一种，请记住。
5.主按开始键，实验开始。
6.被试用优势手拿好敲击棒，把敲击棒点在中央板上等待，进入预备状态，否则会声光闪烁报警，提示被试者敲击棒点在中央板上。
7. 经过预备等待后，依刺激方式，中央板上指示灯亮或刺激声响或二者同时呈现。被试受声刺激或光刺激后立即抬起敲击棒，一次敲击一组编码。如果敲错，会蜂鸣警报。应及时改正方法：如果选择一组编码153426，先敲左后敲右，发现击错时，必须右边敲一下，再从左开始纠正。
8. 当正确地敲完一组编码，计时立即停止，工作灯灭，蜂鸣响一下。此时可观察被试的成绩：反应时、运动时、运动完成时、总计时和敲击总次数。反应时——被试接到声或光刺激信号，到抬起测笔的时间。
运动时——从抬起测笔到敲击第一块板的时间。
运动完成时——从敲第一块板到正确敲完一组编码的时间。
总计时——从启动到停止的总时间。
敲击总次数——把敲击在左右击板上的正确和错误的次数累计。敲击总次数可以用来判断敲击的准确度，一次正确的敲击次数为6次。
9.实验重新开始，需按复位键，回到第二步。
【实验记录】
要求每位同学除记录自己的实验数据外，至少尽可能多收集其他同学的实验数据。

实验I 数据记录表
被试姓名
优势手（左/右）
刺激源（声/光）
敲击总次数
反应时平均值
运动时平均值

实验IV 数据记录表
被试姓名
优势手
编码
反应时
运动时
完成时
总计时
总次数

【思考题】
1．你认为一个人的工作效率与他的反应速度是否有关？为什么？如何用实验来检验？
2．一个优秀的短跑运动员是他的起跑快还是跑的速度快，还是二者兼有？

实验3 运动稳定性测试

【准备知识】
如果不用直尺让你任意画一条约30cm 长的直线，你会觉得完成这个任务并不太难。但是，如果固定画线的方向，而且在这个方向的两边规定一个较窄的宽度，要求直线不能画出这个范围，要画成这条直线就不太容易了。因为它要求手的动作有较高的稳定性，画线时也要高度集中注意力。T.L.Bolton 曾按这种要求制成一种仪器，用这种仪器画线，就可测定手画线运动的稳定性。

前人在有关的实验研究中发现下列一些事实：（1）手臂动作的稳定性随年龄增长而提高，尤其6－8 岁最明显；（2）右手的运动稳定性超过左手；（3）W.L.Bryan 根据700 个孩子的实验结果发现，男孩的两手稳定性都超过女孩的有51.5％，女孩超过男孩的只有35.3 ％，男女相等的有13.4％；（4）Bolton 和H.B.Thompson 发现运动的方向对稳定性有影响，画线从离开身体较远的地方开始向接近身体的方向画时稳定性较高，当向离开身体的方向画线时稳定性较低。
动作稳定性也是情绪稳定程度的外在表现。

【实验目的】
测试手臂保持稳定的能力，间接测定情绪的稳定程度。

【实验仪器】

图1 仪器盒内部视图

采用BD-II-304A 型动作稳定器。该仪器组成如下：
1．仪器盒，内部视图如图1，前面板正视图如图2。
2．一根带绝缘棒的金属测试针。
3．可选配BD－Ⅱ-308A 型定时记时计数器

图2 前面板正视图

【实验步骤】
1. 打开底板中央的盖板，装入二节５号电池。注意长时间不使用时请取出。
2. 将测试针的插头，插入仪器盒的右侧插座中。将测试针插入前面板之洞或槽中，并与中隔板接触，前面板上部中间的发光管将亮；将测试针与洞或槽的边缘接触，盒内蜂鸣器将发出声响。
3. 九洞测试：令被试手握测试针，悬肘，悬腕，将金属针垂直插入最大直径的洞内直至中隔板，灯亮后再将棒拔出。然后按大小顺序重复以上动作。插入和拔出金属针时，均不允许接触洞的边缘，一经接触蜂鸣器即发出声音，表示试验失败，只有在插入和拔出时皆未碰边才算通过。九洞测验以通过最小洞的直径之倒数作为被试手臂稳定性的指标。
4. 曲线或楔形槽测试：将金属针插入楔形槽左侧最大宽度处或曲线槽中央最大宽度处（必须插到与中隔板接触）。然后悬臂，悬腕，垂直地将针沿槽向宽度减小的方向平移，至最小宽度处为止，移动时不与中隔板接触。此过程中均不允许针接触槽的边缘，如有接触发生，则蜂鸣器会发出声音。以不碰边时的最小宽度值之倒数为被试手臂稳定性指标。
5. 定量测试：（选配数字记时计数器）
(1) 将连线插头插入仪器盒左侧插座（右侧是测试针插座）中，另一头二线连接记时计数器，其中黑（或白）线与记时计数器后面板的接线柱“地”相连，绿（或红，或黄）线与接线柱“计数”相连。打开记时计数器，其使用请见“BD－Ⅱ－308A 型定时记时计数器”说明书。
(2) 九洞、曲线或楔形槽测试同上。每次实验开始时，按记时计数器“开始”键，开始记时。如金属针与洞、曲线或楔的边缘接触一次，则记时计数器计数一次。
(3) 实验可以记录下被试移动整个曲线或楔的时间及接触边缘次数，也可以记录被试在某一洞或曲线、楔某一位置稳定停留的时间，或某确定时间内接触边缘次数。
(4) 稳定性指标可用（碰边次数×时间）之倒数表示，碰边次数越多、时间越长，则稳定性越差。

【实验结果】
练习次数

洞孔直径及测试出错次数，成功打√
每孔测试定时为10s
2.5
3
3.5
4
4.5

5
6
8
12
手臂平均稳定指标为

曲线（左侧）
练习次数

测试时间/s
出错次数
稳定性指标

曲线（右侧）
练习次数

测试时间/s
出错次数
稳定性指标

楔形
练习次数

测试时间/s
出错次数
稳定性指标

【思考题】
1．结合人机工程学理论，分析动作稳定在提高手动作业中的劳动绩效的重要性。
2．某位同学第一次在大会上发言，紧张地两腿打颤。请从动作稳定和情绪稳定的联系出发，解释这一现象。

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