本書闡述飛行活動中的人為因素,由3位美國的航空心理學家聯(lián)合撰寫,著重介紹了如何將心理學原理和技術應用于航空領域中特定的情景和問題解決,包括人與系統(tǒng)最佳結合、飛行迷航問題、生態(tài)駕駛艙設計、駕駛輔助系統(tǒng)、飛行員訓練和選拔、航空安全及航空環(huán)境中的視覺和觸覺等方面,既能讓飛行員了解心理學對于航空操作的積極作用,學會在航空作業(yè)過程中恰當運用心理學知識,也能幫助心理學家更好地理解了心理學科是如何服務于航空領域的。
敏于實際需求,追蹤學術前沿,代表了西方航空心理學研究成果,適合高校航空專業(yè)教學及飛行員培養(yǎng)。
航空心理學(aviation psychology)是研究航空活動中人的心理規(guī)律和行為機制以增進飛行安全和效率的一門應用性學科。由于航空活動的主體是飛行人員、乘務人員、乘客或空中戰(zhàn)勤人員,同時涉及空中交通管制員、塔臺指揮員甚至地面勤務保障人員等,因此,也可以講,航空心理學是根據(jù)心理學和生理學研究人在大氣飛行環(huán)境中以及處于訓練和飛行單位的社會系統(tǒng)中,如何發(fā)揮飛行人員掌握飛行技能和進行飛行活動達到最佳效能的學科。
西方航空心理學起源于第一次世界大戰(zhàn),經(jīng)歷了幾次發(fā)展演變。最先關注的是飛行員選拔(personnel selection)。1914年美國Earle L. Ovington發(fā)表《飛行中的心理因素》,描述自己臨空4000米高度飛行中的視覺現(xiàn)象和心理感受;同年意大利Carlo Maurizio Belli發(fā)表《空中和海上飛行駕駛員體格與心理要求》;1915年德國建立第一個心理檢測中心用于選拔軍事飛行員;1916年法國J. Boyer發(fā)表《飛行員選拔:法國航空勤務隊候選者心理動機檢查》;1917年美國R.M. Yerkes組織編制陸軍甲種測驗用于輔助選拔軍事飛行員;1918年一戰(zhàn)結束以后軍事飛行員數(shù)量迅速減少,航空心理學研究規(guī)模也很快收縮;1939年德國心理學家在Paul Mentz指導下專門為空軍研制了一套心理選拔程序,美國開始在國家科學研究會心理委員會指導下廣泛推動航空心理研究;1941~1945年,美國John C. Flanagan牽頭負責陸軍航空心理學項目,形成19卷系列報告,其中推出了包含150題的心理資格考試、20
組的飛行人員分類測試和標準九分制綜合計分法,其影響一直持續(xù)到今天。第一次演變是開始關注飛行員人機界面(pilot interface)。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于飛行員誤讀儀表等人的失誤(human error)導致飛行事故增多,英美國家開始研究設備設計中的心理學問題。1940年英國劍橋大學建造模擬座艙開展應用實驗心理學研究;1943年F.C. Bartlett完成皇家空軍《儀表控制與顯示高效人力操作》研究報告;1946年美國Paul M. Fitts發(fā)表《航空設備設計中的心理學要求》,1947年主編形成陸軍航空心理學項目中的《設備設計心理學研究》報告。美國空軍后來明確提出飛機人員子系統(tǒng)概念,極大地推動了工程心理領域發(fā)展。第二次演變是開始關注飛行員效能(human performance)。1977年美國George L. Engel提出生物-心理-社會醫(yī)學模式。1984年英國F. H. Hawkins提出航空人因(human factors)積木模型理論,指出人的失誤源于硬件與人(hardware-liveware)、軟件與人(software-liveware)、環(huán)境與人(environment-liveware)、人-人之間(liveware-liveware)的失匹配。航空心理學在多學科交叉、多領域并重、人與系統(tǒng)融合的大趨勢下進一步蓬勃發(fā)展和壯大。目前正在孕育第三次演變。
回顧歷史,1940年英國劍橋大學建造超級座艙,由F.C. Bartlett牽頭的開展模擬飛行應用實驗心理學研究則是一個大事件,其孕育了新的學科發(fā)展趨勢;隨后歐洲率先形成學術共同體,稱這門新興學科為人機工效學(ergonomics)。1950年后,美國以Paul M. Fitts為代表開展的飛行員視覺掃視、儀表認讀、操作定位等系列實驗也是一個大事件,之后其催生的新學科被稱為人的因素(human factors)。盡管國際人類工效學學會(International Ergonomics Association,IEA)在2000年對ergonomics和human factors做了等同定義,但是human factors在美國仍然是一個主流名稱。中國民用航空規(guī)章如《運輸類飛機適航標準》等曾將human factors翻譯成人為因素,目前國內多稱為
人因。
中國航空心理學的奠基人是陳祖榮教授。1954年空軍航空醫(yī)學研究所成立,下設航空心理研究組;1958年起在陳祖榮教授總體指導下先后針對飛行學員心理選拔、飛行錯覺調查和預防、殲擊機儀表設計與判讀問題進行研究;1978年心理選拔首次用于實踐;1984年起結合軍機研制開展《殲擊機座艙儀表的工程心理學分析》,研究《電/光顯示漢字的瞬時視覺量與排列格式》等,工程心理學開始受到重視;1987年后心理素質測量、智能效率測驗、心理會談、個性特點問卷等反映了篩選-控制選拔體系新變化;2002年GJB 4424《殲擊機飛行員心理品質檢查方法》發(fā)布實施;近二十年來,結合新機人機工效的科研實踐也更加深厚有效,空軍航空醫(yī)學研究所已經(jīng)成為航空心理學、人機工效學的學科高地。2018年9月,原空軍航空醫(yī)學研究所、空軍總醫(yī)院、空軍疾控中心合并重組為空軍特色醫(yī)學中心。本書就是空軍特色醫(yī)學中心科研團隊為讀者奉獻的一份西餐佳肴。在此非常感謝清華大學出版社在版權獲取、美術設計、版面編排、文本編輯、出版發(fā)行等方面的傾力付出!
這本來自美國的《航空心理學研究進展(第一卷)》在封面注明同屬飛行操作中的人因研究,一方面契合了在多學科交叉、跨專業(yè)融合新發(fā)展趨勢下航空心理學的深刻演變,另一方面也孕育著飛機設計新技術、航空實踐新經(jīng)驗在飛機研制初始適航、飛行運營持續(xù)適航全行業(yè)各方面、全周期各環(huán)節(jié)的科技變革。我相信對人員選拔、裝備設計、組織管理、績效評估和人-裝(備)結合新質生產力、新質戰(zhàn)斗力感興趣的讀者,和有志于航空心理學、人機工效學、組織管理學、工業(yè)工程學、航空醫(yī)學、航空技術、生物工程等學習研究的專業(yè)人士,以及熱愛飛行、向往空天的從業(yè)人員和發(fā)燒友都可以從閱讀中受益。中文翻譯的不足之處還望大家不吝指正。
原空軍航空醫(yī)學研究所航空心理工效研究室主任
錢學森人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程研究卓越貢獻獎得主
2024年9月于北京航天橋
劉娟,應用心理學博士,空軍特色醫(yī)學中心航空心理研究室副主任,飛行員心理危機干預專業(yè)組組長,全軍機動衛(wèi)勤力量心理衛(wèi)生救援隊隊員。兼任空軍招飛局心理選拔專家、全軍航空航天醫(yī)學專業(yè)委員會航空心理學組委員兼秘書、中國心理衛(wèi)生協(xié)會職業(yè)心理健康促進專業(yè)委員會委員和中國醫(yī)學救援協(xié)會神經(jīng)生物反饋治療與干預分會常務理事。自2006年以來一直從事空軍飛行員及試飛員心理選拔、心理訓練和事故后心理危機干預相關課題研究和技術保障工作,在部隊心理防護方法、設備研究和應用方面擁有豐富的技術積累與工作經(jīng)驗。以第1(通訊)作者發(fā)表學術論文30余篇、制訂國軍標1項,提交國防科技報告2份,獲批國家專利5項、軟件著作權8項,以副主編參編著作2部。榮立三等功2次,被評為軍隊優(yōu)秀專業(yè)技術人才,獲軍隊科技進步二等獎1項。
第一部分 航空心理學總論
第一章 航空心理學:人機系統(tǒng)性能優(yōu)化 2
航空心理學發(fā)展歷史和現(xiàn)狀分析 2
航空與心理學共生 5
原著參考文獻 10
撰稿人介紹 14
第二章 將系統(tǒng)思維應用于航空心理學 15
航空事故是如何造成的 16
識別危險場景 20
人的因素擴展模型 23
結論 24
致謝 24
原著參考文獻 24
撰稿人介紹 25
第三章 航空航天飛行中的方位錯覺 26
前庭系統(tǒng)實驗 28
觸壓力實驗 30
旋轉和手臂伸展(T&R)實驗 33
結論 39
致謝 40
原著參考文獻 40
撰稿人介紹 44
第二部分 未來空域和下一代空中交通管制
第四章 美國國家航空航天局下一代駕駛艙研究:相關內容和
結果數(shù)據(jù)庫 46
空管運行模式及存在問題 47
賦能技術 50
人的因素問題 52
致謝 56
原著參考文獻 56
撰稿人介紹 63
第五章 飛行員績效模型構建:基于工作負荷和多任務處理的
建模和實證研究綜述 64
飛行員績效模型 64
基于工作負荷和多任務處理建模 68
結果:工作負荷和多任務處理模型驗證 68
討論和結論:有效性、可驗證性和復雜性 74
致謝 75
原著參考文獻 75
撰稿人介紹 78
第六章 紛雜進港高峰空中交通管制的認知復雜性與策略 80
ATC管制員認知過程和航空運行態(tài)勢模型(ACoPOS) 80
厘清ATC任務的認知復雜性 83
進港高峰空中交通管制認知策略 88
結論和建議 93
原著參考文獻 93
撰稿人介紹 95
第七章 飛機座艙生態(tài)界面設計玻璃后面的世界 96
我的荷蘭式世界觀 96
飛機座艙的生態(tài)界面設計 98
示例:間隔保障輔助顯示生態(tài)界面設計 101
結束語 108
致謝 109
原著參考文獻 109
撰稿人介紹 112
第八章 生態(tài)信息系統(tǒng)中的風險感知 113
研究背景 113
意向性約束 114
實驗評估:具有意向性約束的地形感知顯示系統(tǒng) 117
結果 122
討論 126
結論 129
致謝 129
原著參考文獻 130
撰稿人介紹 130
第九章 文本通信對機組人員溝通與協(xié)同的影響 132
文本通信的特征 134
文本通信與語音通信實驗 137
無人機團隊任務協(xié)同 138
基于Agent的文本通信與語音通信建模 142
結論 144
致謝 145
原著參考文獻 145
撰稿人介紹 147
第十章 通過以人為中心的自動化設計提高工作效率 148
引言 148
關于人與自動化代理功能分配的思考 150
團隊和組織結構設計的相關見解 150
人在團隊中行為的相關研究 151
人類團隊工作設計與人-自動化代理功能分配的比較 152
人類團隊工作設計與任務分配映射規(guī)則的比較 154
對人-自動化代理團隊的工作進行建模 156
確保功能分配高效科學的通用要求 157
結論:以人為中心的完美自動化是不可能的 160
原著參考文獻 161
撰稿人介紹 164
第十一章 通過資源自適應人機對話管理增強直升機
飛行員輔助系統(tǒng)的功能 166
引言 166
雙模式認知自動化(DMCA) 167
資源自適應輔助系統(tǒng) 172
實驗評估 177
結論 180
原著參考文獻 181
撰稿人介紹 184
第十二章 跑道侵入應對能力預測:一項基于飛行員個體特征的研究 185
跑道侵入應對能力的預測因素 186
飛行模擬研究:探討跑道侵入應對能力的預測因素 190
總結 197
致謝 199
原著參考文獻 199
撰稿人介紹 201
第三部分 訓練與選拔
第十三章 合成任務環(huán)境與三元模型 204
符號學 204
三元模型 207
合成任務環(huán)境 211
結論 212
原著參考文獻 213
撰稿人介紹 214
第十四章 提高飛行員對復雜情況和意外情況的處理能力:
認知適應訓練的新趨勢 216
提高飛行員在航空活動中對復雜情況和意外情況處理能力的
需求分析 216
認知控制增強訓練 218
認知適應能力訓練的新趨勢 221
新型訓練模式的作用 226
結論 228
原著參考文獻 228
撰稿人介紹 232
第十五章 注意力隨時間的變化而變化:一種測量態(tài)勢感知的新方法 234
態(tài)勢感知和注意力分配 234
注意力分配的典型測量方法 236
實證研究結果 243
結論與討論 246
致謝 248
原著參考文獻 248
撰稿人介紹 250