工程心理學(xué)是一門(mén)采用心理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的科學(xué)研究方法，通過(guò)對(duì)人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中人、機(jī)器和環(huán)境界面的研究，實(shí)現(xiàn)界面優(yōu)化，從而提高工作、學(xué)習(xí)績(jī)效，創(chuàng)造舒適環(huán)境，防止事故發(fā)生的學(xué)科。在美國(guó)，工程心理學(xué)通常稱為人的因素（human factors）。在歐洲，工程心理學(xué)則被稱為工效學(xué)（ergonomics）。
本章主要論述的是工程心理學(xué)的基本概念、研究目的及其發(fā)展的歷史和主要研究領(lǐng)域、特點(diǎn)。本章中，首先論述了人、機(jī)器、環(huán)境等基本概念，工程心理學(xué)的研究目的，及其和工程心理學(xué)相關(guān)的其它學(xué)科；然后概述工程心理學(xué)的發(fā)展歷程，特別是介紹了我國(guó)工程心理學(xué)研究的發(fā)展歷程，最后主要介紹工程心理學(xué)研究領(lǐng)域、及其特點(diǎn)。

1.1學(xué)科性質(zhì)
工程心理學(xué)的研究都是圍繞著人、機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行的。作為一門(mén)學(xué)科，工程心理學(xué)的研究目的和其它學(xué)科有明顯的不同，但是，工程心理學(xué)和心理學(xué)等其它學(xué)科有著密切的聯(lián)系。這節(jié)中，我們將首先介紹人機(jī)器環(huán)境的一些基本概念，然后，討論工程心理學(xué)的研究目的，最后介紹工程心理學(xué)和其它學(xué)科關(guān)系。
1.1.1 人機(jī)器環(huán)境系統(tǒng)
人機(jī)器環(huán)境系統(tǒng)
人機(jī)器環(huán)境系統(tǒng)是由彼此相互作用的人、機(jī)器和環(huán)境三個(gè)要素組成的系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱，人機(jī)環(huán)系統(tǒng)）。其中，“人”泛指在一定環(huán)境下使用或者不使用機(jī)器的人們，例如，車(chē)間里的裝配工人、教室里的學(xué)生、躺在家里睡覺(jué)的孩子等等；“機(jī)器”指的是人所使用、控制的一切客觀對(duì)象，包括榔頭、鉗子等簡(jiǎn)單的手工工具，車(chē)床、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)等復(fù)雜的機(jī)器，也包括各種文體用具、家具和日常生活用品等；“環(huán)境”不僅指物理環(huán)境，社會(huì)環(huán)境，也包括情景意識(shí)（situation awareness，簡(jiǎn)稱SA）。物理環(huán)境指的是由聲、光、空氣、溫度、振動(dòng)等物理因素構(gòu)成的工作場(chǎng)所；社會(huì)環(huán)境則是指由團(tuán)體組織、社會(huì)輿論、工作氣氛、同事關(guān)系等組成的社會(huì)環(huán)境，而情景意識(shí)主要指情景意識(shí)是指操作者基于環(huán)境（系統(tǒng)、環(huán)境、設(shè)備及其他成員）信息和已有知識(shí)形成的動(dòng)態(tài)化心理表征。這個(gè)心理表征協(xié)助操作者完成個(gè)體子目標(biāo)，以及和其他操作人員共享的整體目標(biāo)，并在此過(guò)程中得到不斷的更新。
在人、機(jī)器和環(huán)境三要素中，人是最重要的。這不僅是因?yàn)槿丝梢灾圃臁⒖刂茩C(jī)器，也可以選擇和創(chuàng)造環(huán)境，人、機(jī)器和環(huán)境三個(gè)要素彼此組合可以形成各種屬于人機(jī)環(huán)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。工程心理學(xué)研究中關(guān)注的子系統(tǒng)是人和機(jī)器組成的人機(jī)系統(tǒng)和人環(huán)境系統(tǒng)。操作工人操作機(jī)床是人機(jī)系統(tǒng)的典型例子，其中操作工人是人，而機(jī)床則是機(jī)器。其次，工程心理學(xué)還關(guān)注人環(huán)境系統(tǒng)，例如，在高溫環(huán)境下工作的裝配工人，其中，高溫環(huán)境是系統(tǒng)中的環(huán)境部分，而裝配工人則是人。人的各種活動(dòng)通常都是在人、機(jī)器、環(huán)境三方面因素相互作用下完成的，所以在研究人機(jī)系統(tǒng)、和人環(huán)境系統(tǒng)等子系統(tǒng)的時(shí)候，還應(yīng)該考慮其它因素的作用。
人機(jī)界面
人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中，界面（interface）指的是人、機(jī)器和環(huán)境三個(gè)要素彼此作用的交界面，也稱為接口，例如，人的視覺(jué)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)顯示屏就構(gòu)成視覺(jué)系統(tǒng)和顯示屏界面，通過(guò)該界面，可以實(shí)現(xiàn)人和計(jì)算機(jī)的彼此交互。
人、機(jī)器和環(huán)境三個(gè)要素構(gòu)成的界面有兩種基本的類型。一種是與人相關(guān)的界面；另一種是與人無(wú)關(guān)的界面，例如，機(jī)器和環(huán)境的界面。工程心理學(xué)只研究與人相關(guān)的人和機(jī)器界面（huamn machine interface，簡(jiǎn)稱人機(jī)界面，下同）、人和環(huán)境界面（human environment interface，簡(jiǎn)稱人環(huán)境界面，下同）。
人機(jī)界面是人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中人和機(jī)器之間的界面，包括人機(jī)器硬件界面（簡(jiǎn)稱人硬件界面，下同）和人機(jī)器軟件界面（簡(jiǎn)稱人軟件界面）兩種基本類型。
人硬件界面中，硬件指的是人所使用的一切具有物理形態(tài)的機(jī)器總稱，例如，各種車(chē)床、工具、勞動(dòng)防護(hù)、日常生活、文娛用品和衣著服飾等等。人手握鐵鍬進(jìn)行勞動(dòng)，手和鐵鍬之間構(gòu)成了手和鐵鍬的界面；人搜索計(jì)算機(jī)屏幕上的特定字符，人的視覺(jué)系統(tǒng)和字符之間構(gòu)成了視覺(jué)系統(tǒng)和字符的界面。
人軟件界面中，軟件指的是程序、方法、規(guī)則、守則、手冊(cè)和管理制度等不同形式的軟件，例如，計(jì)算機(jī)的程序、操作規(guī)則等等。人操作計(jì)算機(jī)程序，人和程序之間就構(gòu)成了人和程序之間的軟件界面。人遵循一定的操作規(guī)則，人和操作規(guī)則之間就形成了人和規(guī)則軟件界面。
人環(huán)境界面
人不論是工作學(xué)習(xí)，還是休閑，總是處在一定的環(huán)境之中。人和環(huán)境組成的界面就是人環(huán)境界面。
人物理環(huán)境界面指的是人和聲音、光線、氣溫、振動(dòng)、個(gè)人空間等物理環(huán)境構(gòu)成的界面。我們平時(shí)工作的辦公室或車(chē)間、日常生活的家庭居住環(huán)境、學(xué)習(xí)的教室環(huán)境等各種物理環(huán)境都和在這些環(huán)境中工作、居住學(xué)習(xí)的人構(gòu)成了人物理環(huán)境。
除了人物理界面，在環(huán)境中人的工作、學(xué)習(xí)和生活還受到社會(huì)因素，和情景因素的影響。
可見(jiàn)，工程心理學(xué)的研究對(duì)象具體的就是指人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中的人機(jī)界面和人環(huán)境界面。
1.1.2研究目的
工程心理學(xué)是心理學(xué)科中的一門(mén)應(yīng)用性學(xué)科，其研究目的和研究途徑和其它的學(xué)科有著明顯的不同。
人的各種活動(dòng)是在人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行的。有不少學(xué)科的研究和人機(jī)環(huán)系統(tǒng)相關(guān)，例如，心理學(xué)、教育學(xué)把人作為研究對(duì)象，各種工業(yè)工程學(xué)科和環(huán)境學(xué)科則分別把“機(jī)器”和“環(huán)境”作為研究對(duì)象。這些學(xué)科的研究在一定程度上都可以提高人的工作學(xué)習(xí)績(jī)效和舒適度，創(chuàng)造高效、舒適的環(huán)境，防止錯(cuò)誤和事故發(fā)生。例如，心理學(xué)、教育學(xué)通過(guò)對(duì)人的素質(zhì)培養(yǎng)，可以提高人的工作學(xué)習(xí)績(jī)效。環(huán)境學(xué)科通過(guò)對(duì)環(huán)境的研究，可以創(chuàng)造更為舒適的環(huán)境。各類工業(yè)工程學(xué)科可以通過(guò)新材料、新工具、新設(shè)備的發(fā)明制造，新型勞保裝置的使用來(lái)改進(jìn)工作績(jī)效，防止錯(cuò)誤和事故發(fā)生。但是，工程心理學(xué)和上述這些學(xué)科有兩點(diǎn)明顯的不同：
? 工程心理學(xué)研究的對(duì)象是人機(jī)界面和人環(huán)境界面，不是具體的“人”，或者“機(jī)器”或者“環(huán)境”；
? 工程心理學(xué)通過(guò)研究人機(jī)界面和人環(huán)境界面及其相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使得這些和人相關(guān)的設(shè)計(jì)能夠符合機(jī)器操作者和產(chǎn)品使用者的心理、行為和生理的特點(diǎn)和規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)提高績(jī)效和舒適度，創(chuàng)造高效、舒適環(huán)境、防止錯(cuò)誤和事故發(fā)生的目的。
可見(jiàn)，工程心理學(xué)是采用心理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的科學(xué)方法，通過(guò)研究人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中的人機(jī)界面和人環(huán)境界面，使得和人相關(guān)的界面設(shè)計(jì)及其和界面設(shè)計(jì)相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠符合機(jī)器操作者和產(chǎn)品使用者的心理、行為和生理的特點(diǎn)和規(guī)律，從而提高學(xué)習(xí)、工作和使用的績(jī)效和舒適程度，降低工作負(fù)荷，創(chuàng)造有利于學(xué)習(xí)、工作和使用績(jī)效和舒適的環(huán)境，防止錯(cuò)誤和事故發(fā)生。
歸納起來(lái)，工程心理學(xué)研究的目的有以下五個(gè)方面：
? 提高學(xué)習(xí)、工作的績(jī)效；
? 增加學(xué)習(xí)、工作的舒適；
? 降低學(xué)習(xí)、工作的負(fù)荷；
? 創(chuàng)造有利于學(xué)習(xí)、工作的環(huán)境；
? 防止錯(cuò)誤和事故發(fā)生。
這些研究目的和其它學(xué)科雖有重疊，但是工程心理學(xué)的研究途徑或者說(shuō)著眼點(diǎn)和其它學(xué)科是完全不同的。工程心理學(xué)是通過(guò)研究人機(jī)環(huán)系統(tǒng)中的人機(jī)界面和人環(huán)境界面，和界面設(shè)計(jì)相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題，來(lái)實(shí)現(xiàn)其研究的目的。工程心理學(xué)要求這些界面及其和這些界面人相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題能夠符合系統(tǒng)操作者和產(chǎn)品使用者的心理、行為和生理特征的規(guī)律和特點(diǎn)。
1.1.3相關(guān)學(xué)科
工程心理學(xué)是一門(mén)多學(xué)科交叉重疊的科學(xué)。它和相關(guān)的學(xué)科有著基礎(chǔ)性、重疊性、互補(bǔ)性和衍生性四種不同的關(guān)系。
基礎(chǔ)性學(xué)科
心理學(xué)科、生理學(xué)科、人體測(cè)量學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)科是工程心理學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科。這四個(gè)學(xué)科構(gòu)建了工程心理學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)。
心理學(xué)（戴維.邁爾斯，2013）是對(duì)人的心理特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行研究的學(xué)科。正是根據(jù)心理學(xué)，特別是認(rèn)知心理學(xué)對(duì)人的研究成果，工程心理學(xué)可以從人的心理特點(diǎn)出發(fā)對(duì)界面進(jìn)行研究，從而優(yōu)化界面。例如，計(jì)算機(jī)軟件界面的設(shè)計(jì)，需要考慮的是人的知覺(jué)特點(diǎn)、記憶特點(diǎn)和思維特點(diǎn)。工程心理學(xué)研究的基本思路和模式都是借鑒心理學(xué)研究�？梢院�(jiǎn)單地說(shuō)，工程心理學(xué)是心理學(xué)在界面研究上的具體應(yīng)用。
生理學(xué)（王庭槐，2015）對(duì)于人的生理特點(diǎn)和規(guī)律的研究無(wú)疑也有助于工程心理學(xué)中對(duì)界面的研究和優(yōu)化。例如，工作環(huán)境中，人的最佳工作姿勢(shì)確立，就需要從人體生物力學(xué)、能量消耗、基礎(chǔ)代謝、肌肉疲勞和易受損傷性等各個(gè)方面進(jìn)行分析和比較。
人體測(cè)量學(xué)（席煥久，2010）也是工程心理學(xué)不可缺少的基礎(chǔ)。人體測(cè)量學(xué)中，靜態(tài)結(jié)構(gòu)性和動(dòng)態(tài)功能性人體測(cè)量數(shù)據(jù)是人機(jī)界面設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
統(tǒng)計(jì)學(xué)科是工程心理學(xué)研究的一個(gè)基礎(chǔ)性學(xué)科。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理都需要借助于專門(mén)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)。
統(tǒng)計(jì)學(xué)科（賈俊平，2014）是工程心理學(xué)研究的一個(gè)基礎(chǔ)性學(xué)科。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理都需要借助于專門(mén)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)。
重疊性學(xué)科
工程心理學(xué)和人類工效學(xué)（黃河，2016）、人機(jī)工程學(xué)（達(dá)爾，2010）以及人機(jī)環(huán)系統(tǒng)工程（吳青，2009）等學(xué)科在研究?jī)?nèi)容上有許多重疊。有學(xué)者認(rèn)為，人類工效學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和人機(jī)環(huán)系統(tǒng)工程是工程心理學(xué)的別稱（朱祖祥，2003）。
2016年4月9日至10日的首屆人因工程高峰論壇的特邀發(fā)言中，中國(guó)載人工程副總設(shè)計(jì)師陳善廣人因工程學(xué)（human factors engineering）的概念、發(fā)展及其在第四次工業(yè)革命中的地位和作用做了精彩的發(fā)言。他認(rèn)為：人因工程學(xué)在理論和方法上具有系統(tǒng)性的特性，在具體的應(yīng)用上強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，在研究目標(biāo)上突出目標(biāo)協(xié)調(diào)一致性，即系統(tǒng)性能（system performance）和人員狀態(tài)（well-being）的最優(yōu)化。陳善廣研究員所說(shuō)的人因工程學(xué)和工程心理學(xué)的研究有許多相似之處。
另外，工業(yè)工程（industrial engineering，IE）（易樹(shù)平和郭伏，2013）等學(xué)科和工程心理學(xué)研究?jī)?nèi)容也有部分是重疊的。例如，動(dòng)作與時(shí)間研究是工業(yè)工程體系中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，同時(shí)也是工程心理學(xué)重要的研究?jī)?nèi)容之一。工程心理學(xué)通過(guò)對(duì)作業(yè)程序和操作行為進(jìn)行分析和改進(jìn)，并對(duì)作業(yè)活動(dòng)需要的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)化，從而提高人機(jī)系統(tǒng)的整體績(jī)效。
互補(bǔ)性學(xué)科
設(shè)計(jì)類學(xué)科（尹定邦和邵宏，2013）、制造業(yè)學(xué)科（黃勝銀和盧松濤，2014）和計(jì)算機(jī)學(xué)科（Glenn Brookshear，2009）與工程心理學(xué)之間的關(guān)系是互補(bǔ)的，即這些學(xué)科和工程心理學(xué)處于彼此滲透、相互補(bǔ)充的關(guān)系。
工程心理學(xué)的界面設(shè)計(jì)和優(yōu)化都涉及工業(yè)工程及其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，因此，界面設(shè)計(jì)的成果有助于工業(yè)工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。例如，工作時(shí)間的分析成果直接有助于產(chǎn)品流水線的設(shè)計(jì)，用戶體驗(yàn)的研究直接有助于用戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和改善。從另一方面說(shuō)，設(shè)計(jì)類學(xué)科和制造業(yè)學(xué)科的知識(shí)和方法也有助于工程心理學(xué)的研究。工程心理學(xué)的界面研究成果需要通過(guò)設(shè)計(jì)和制造最終得以體現(xiàn)。工程心理學(xué)研究工程中，界面優(yōu)化的構(gòu)思、評(píng)價(jià)原型的構(gòu)建也需要專門(mén)的設(shè)計(jì)和制造的相關(guān)知識(shí)。
衍生性學(xué)科
工程心理學(xué)在其發(fā)展過(guò)程中也衍生發(fā)展了一些分支的研究。這些研究經(jīng)過(guò)不斷的積累，也形成了一定的學(xué)科規(guī)模，其中典型的就是人計(jì)算機(jī)交互（human computer interaction，HCI）、可用性研究和神經(jīng)人因?qū)W。
人計(jì)算機(jī)交互（孟祥旭，2010）是專門(mén)研究人和計(jì)算機(jī)的交互界面的學(xué)科。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，人計(jì)算機(jī)交互的研究也得到了飛速的發(fā)展。以窗口、圖標(biāo)、菜單和鼠標(biāo)為基礎(chǔ)的Window操作系統(tǒng)的界面替代了原來(lái)的DOS操作系統(tǒng)的界面，大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的普及。命令語(yǔ)言、菜單、填空式等諸多界面的研究結(jié)果對(duì)人計(jì)算機(jī)界面的優(yōu)化起到了決定性的作用。近年來(lái)出現(xiàn)的自適應(yīng)界面、虛擬現(xiàn)實(shí)的研究又為人計(jì)算機(jī)交互的研究開(kāi)拓了許多新的領(lǐng)域。
可用性研究（Barnum，2010）是新興的學(xué)科研究領(lǐng)域。近年來(lái)一直受到軟件工程、人機(jī)交互等諸多領(lǐng)域研究者的關(guān)注�？捎眯匝芯渴怯脩艉彤a(chǎn)品之間的橋梁，這一橋梁的目的是通過(guò)改進(jìn)產(chǎn)品的用戶界面來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)產(chǎn)品的高效使用。為了達(dá)到這樣的目的，可用性研究中不可避免地會(huì)涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是對(duì)用戶的研究；二是對(duì)產(chǎn)品的研究。開(kāi)展對(duì)用戶的研究和對(duì)產(chǎn)品的研究是進(jìn)行產(chǎn)品用戶界面研究的基礎(chǔ)。比如，對(duì)于IPTV產(chǎn)品，在進(jìn)行可用性研究時(shí)既需要對(duì)目標(biāo)用戶及目標(biāo)用戶的需求進(jìn)行研究，也需要對(duì)目前IPTV能夠?qū)崿F(xiàn)哪些功能、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)能夠達(dá)到何種水平以及還存在哪些技術(shù)屏障進(jìn)行分析，才能開(kāi)發(fā)出真正具有高可用性水平的產(chǎn)品。此外，作為一個(gè)主要從人機(jī)交互研究領(lǐng)域中衍生出的概念，可用性的概念及其研究還以人機(jī)交互為取向，其中用戶研究和產(chǎn)品可用性評(píng)價(jià)研究是可用性研究的重要內(nèi)容。通過(guò)可用性研究，可以洞悉用戶的產(chǎn)品使用需求，建立用戶心理模型，確定測(cè)試產(chǎn)品的可用性相對(duì)水平，發(fā)現(xiàn)測(cè)試產(chǎn)品的可用性問(wèn)題，從而為產(chǎn)品或產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供依據(jù)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供參數(shù)。令人欣慰的是，近年來(lái)出現(xiàn)越來(lái)越多的可用性組織，許多學(xué)校的心理學(xué)專業(yè)也成立了工程心理學(xué)專業(yè)方向或者可用性研究中心，還有很多從事可用性研究的專業(yè)公司，不少公司成立了可用性研究的專職部門(mén)，這些都表明可用性研究越來(lái)越受關(guān)注。
神經(jīng)人因?qū)W（neuroergonomics）是研究工作中的腦與行為的科學(xué)（Parasuraman，2003），是工程心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)交叉而形成的新的學(xué)科領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的神經(jīng)科學(xué)以及近年來(lái)興起的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)不同，神經(jīng)人因?qū)W的目的不僅僅是考察人的基本認(rèn)知過(guò)程的神經(jīng)及生理機(jī)制，而是更加致力于探索人的與現(xiàn)實(shí)生活緊密相關(guān)的認(rèn)知功能，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、注意、記憶、決策、計(jì)劃以及情感等。神經(jīng)人因?qū)W關(guān)注的核心問(wèn)題是，人們?cè)谧匀坏墓ぷ鳌⒕蛹�、交通等日常生活情境下的心理行為特性、�?guī)律及其神經(jīng)生理機(jī)制。