安全人机工程学实验指导书

2023年12月28日发(作者：暴力老师)

安全人机工程学

验 指 导

湖南工学院

2012年3月

实 书

目 录

实验六 深度知觉测定

实验八 记忆广度测量实验

实验九 动作速度测定实验

实验七 手指灵活性、手腕动觉方位能力测定

实验六 深度知觉测定

一 实验目的

深度知觉测试是测试人的视觉在深度上的视锐程度，通过测试可以了解双眼对距离或深度的视觉误差，也可以比较双眼和单眼在辨别深度中的差异。

二 实验仪器简介

采用EP503A深度知觉测试仪。

（一）主要技术指标：

1 比较刺激移动速度分快慢二档：

快档50mm/s 慢档25mm/s

2 比较刺激移动方向可逆。±200mm

3 比较刺激移动范围：400mm。

4 比较刺激与标准刺激的横向距离为55mm

5 工作电压 220v 50HE

（二）工作原理：

1 EP503A深度知觉测试仪结构如图2所示：

图2 EP503A深度知觉测试仪结构

移动比较刺激，使之与标准刺激三点成一直线，在实验过程中，可测出被试者视觉在深度上的差异性。

2 遥控键如图3所示：

图3 EP503A深度知觉测试遥控器面板示意

3 面板布置如图4所示：

图4 EP503A深度知觉测试面板示意

三 实验步骤

1、被试在仪器前，视线与观察窗保持水平，固定头部，能看到仪器内两根立柱中部。

2、以仪器内其中一根立柱为标准刺激，距离被试2米，位置固定。另一根可移动的立柱为变异刺激，被试可以操纵电键前后移动。

3、正式实验时，先由主试将变异刺激调至任意位置，然后要求被试仔细观察仪器内两根立柱，自由调整，直至被试认为两根立柱在同一水平线上，离眼睛的距离相等为止。被试调整后，主试记录两根立柱的实际误差值，填入下表中。

4、正式实验时，先进行双眼观察20次，其中:有10吃是变异刺激在前，由近到远调整；

有10次是变异刺激在后，由远到近调整。顺序和距离随机安排。

5、用上述同样的方法进行20次单眼观察。

四 实验数据及分析

表1

观察条件

次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

平均数

远→近

双眼观察

近→远

远→近

单眼观察

近→远

五 实验结果及处理

1、计算双眼和单眼20次测量误差的平均数。

2、计算在双眼观察情况下表示深度知觉阈限的视觉差。其计算公式（以弧秒计算）为：aX206265(秒)

Y(YX)其中：η为视觉差；a为观察者两眼间的距离；X为视差距离，即为判读误差（平均数）；Y为观察距离，即为被试距标准刺激的距离。

3、根据全体被试双眼和单眼误差的平均数，用t检验的方法，检验双眼和单眼辨别远近的能力是否有显著差异。

六 问题及讨论

研究深度知觉有什么理论和实践意义？

实验七 手指灵活性、手腕动觉方位能力测定

一、实验目的：

手指灵活性测试可用于测定手指、手、手腕的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。

二、实验仪器简介：

1、实验板圆孔：直径1.6mm，100个，各孔中心距20mm；

2、金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个；

3、记时：1ms～9999 S，4位数字显示，内藏式整体结构（见图5）；

4、记时开始与结束可用按键，也可以由棒插入左上角第1个孔与右上角后1个孔自动进行；

5、实验用镊子：1把。

三、实验步骤：

1、金属插棒放入左侧槽中；优势手拿起右侧槽中的镊子；

2、被试用镊子将左侧槽中的金属棒插入实验板的圆孔中。先插开始位，从上至下，再从下至上，„„依次逐列插入，最后插终止位，记时会自动开始与结束，记录插入100个棒所需时间；

3、每次重新开始需按“复位”键清零。

图 5 手指灵活性测试仪

四、实验数据及报告：

顺 序

次 数

1

2

平均时间

比较两种情况手指的灵活性

从左到右

从右到左

手腕动觉方位能力测试

一、实验目的：

本实验可测定左右手腕的动觉感受性，也可以测量通过练习动觉感受性提高的程度。

二、实验仪器简介：

1、一个半圆仪和一个与半圆仪圆心处的轴相连的鞍座；

2、八个制止器，用主试的食指在半圆仪的周围上把它托起来或者放下去，它在周围的位置从30°到150°各间隔20°；

3、对各度数的标记共有两行，都是0°-180°。上连一行的数字是按顺时针方向增加的，下边一行是按逆时针方向增加的。

实验步骤：

1、让被试戴上遮眼罩，主动根据实验要求将制止器在某度数上托起来；

2、要求被试手腕放在鞍座上，并从半圆仪的0°处摆动手腕直到制止器为止；

3、如用右手臂必须按顺时针方向摆动。如用左手臂则摆动方向相反；

4、主试移去制止器，要求被试复制出刚才摆动的幅度。其偏差值就是被试的手腕动觉方位能力；

5、如果要检验通过练习动觉感受性是否提高，应按上述程序重复做几遍，并将结果进行比较。

三、实验数据与分析：

项 次

偏差值

1

2

3

4

5

平 均

比较五次试验结果，通过练习动觉感受性是否提高。

实验八 记忆广度测量实验

一、实验目的

1、学习用记忆广度测试仪测量视觉数字记忆广度的方法。

2、测定再认能力，学习回忆法和再认法。

二、实验仪器和材料

BD-Ⅱ-407型记忆广度测试仪

记忆广度指的是按固定顺序逐一地呈现一系列刺激以后，刚刚能够立刻正确再现的刺激系列长度。所呈现的各刺激之间的时间间隔必须相等。再现的结果必须符合原来呈现的顺序才算正确。记忆广度是测定短时记忆能力的一种最简单易行的方法。刺激系列可以通过视觉呈现，也可以通过听觉呈现。呈现的刺激可以是字母也可以是数字。

记忆广度法（memory span method ）乃是研究记忆材料呈现一次后所能记忆最大量的方法。记忆广度的研究最早是由贾查布斯（Jakobs,1887）创用的，它是根据艾宾浩斯发明的系列回忆法稍加改动形成的。研究者事先准备好一系列若干项目的刺激材料，各项目分别有3到12个左右的数字符号。实验时，主试者口述后用速视器向被试者呈现某个刺激项目，刺激消失即请被试者按照同样的次序说出刺激内容。实验的目的视根据被试者的反应，度量他能正确记忆多少项目。为了避免误差，研究者一般得准备多套等价的材料，每个刺激只对被试者使用一次。下表是一套材料的样本。

表8—1 研究记忆广度的数字表

972 641

1406 2730

39418 85943

067285 706294

3516927 1538796

58391204 29081357

764580129 042865129

2164089573 4790386215

45382170369 39428157036

87 54

（采用Woodworth et al.,1955）

实验一般从一个短的刺激开始，某一长度的刺激材料一般要用2—3组，逐步增加强度，直到被试回答发生错误为止。关于记分方法主要有两种：

第一种方法设每种刺激长度为三个项目，每一个完全记住的项目得三分之一分。假如被试者通过6个和6个以下长度的全部刺激，记6分。他还分别通过一次7个和9个数目的刺激，但8个数目的刺激没通过，那么总分是6+2/3。

第二种方法若被试者做对了8个项目的刺激，但没有通过9位数的刺激。我们

知道他的“广度”至少为8，但不够9，于是取两数的中点记分。这种方法就像心理物理法计算阈值那样在理论上有依托，因而被认为是一种改良的方法。

测定记忆广度时，如果被试采用组块（Chunk）的方法，其记忆广度就可大为增加。因此在测定记忆广度后，要询问被试在识记过程中曾采用什么策略，以便在比较个体之间记忆广度的差异时参考。由于记忆广度的实验比较简单，因此一经使用就开拓出许多方面的研究，从较早的文献中可以见到一些很有价值的的研究。例如，记忆广度因年龄而变化；经过训练能获得较大幅度的提高；超广度呈现刺激材料，会使被试者降低广度。

三、实验步骤

1、将键盘的插头与仪器被试面板上的插座连接好，接通220V电源。

2、按下复位键，由程序将码Ｉ灯、记分灯、数码管呈示为0202.00，码I灯亮表示记忆材料选编码I，记分灯亮，六位数码管显示记分和记位，0202.00,表示基础位长=2，基础分=02.00。主试根据需要如下按键：

（1）编码键：将“码Ⅰ/码Ⅱ”开关，拨在“码Ⅱ”位置，仪器启动后显示第二套编码。

（2）显示键：将“计分/计时”开关，拨在“计分”位置，数码管显示器显示出错误次数，正确得分（此开关可在测试过程中随时改变位置）。

码II灯亮表示记忆材料选编码II，记时灯亮，六位数码管显示记时和记错。

3、主试按下键盒上的回车键（＊），仪器自动提取一个三位数组。被试见到回答灯亮时，用键盘按顺序回答所记忆的数字，回答正确，回答灯灭，记0.25分，被试再按下回车键，仪器马上又提取下一个数字组，再次回答。如4个数组都答对了，记1分，位长+1，按回车键后，仪器提取下一位组的第一个数组，如果回答有错，仪器想一下蜂鸣，答错灯亮，记数一次。被试日记不住呈示的数码，可按下任一数字键，仪器响蜂鸣指示出错，再杂系回车键，仪器也马上提取下一组数码。如此循环，直到仪器出现停机长蜂鸣，测试结束。

4、主试按下“停蜂鸣”键，改变显示键状态，记录被试测试成绩。

5、如重新测试，只要按下复位键，选择好操作内容后，按下回车键，仪器将从头开始测试。

6、再测试过程中，主试也可随时更换码I或码II。改变编码键状态后，再按回车键，仪器将按新的编码测试。如想改变检测，应先按复位键，再按检测键。

7、检测：当按下检测键，检测灯亮时，再按回车键，仪器进行自检。此时，主试面的六位数码管被试面的一位大数码管顺序呈示：0、2、3、4、5、6、7、8、9，数码没改变一次，响一次蜂鸣，回答灯、答错灯、码I灯、码II灯、记时灯、记分灯一起闪烁一次。如果停止检测，再按一下检测键，检测灯灭，按下回车键，仪器转为正常工作状态。（教师可以在实验课前，利用检测功能才能检验仪器的好坏）。

四、实验结果及处理

表8—2 记录被试测试14个位组的成绩。

位组

成绩

1

2

3

4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

五、问题及讨论

1、你认为一个人记忆广度能作为他的记忆能力的指标吗？为什么？

2、如果被试的年龄相同而文化程度差别较大，他们通过听觉和视觉测得记忆广度会有差异吗？

注：1、记忆材料：数字1—9随机组合成三位至六位的位组，同一位组内有四组不同的数组。共有两套编码（见附录）。

2、记忆材料呈现方式：数字投影器投影显示，每一数字在投影器上显示时间为0.7秒。

3、测试结果显示方式：六位数码呈示器显示测试结果。仪器自动记分、记错、记位、记时。测试完十四位组或被试连续测记忆错，仪器响蜂鸣，提示主试记录被试成绩。被试的得分按以下公式由仪器自动计算：F=2.0+0.25x，其中：F为被试的得分，x为被试正确回答的次数。仪器测试结果的统计规则如下：

⑴ 记分规则：基础分为2.0分，答对一个数组记0.25分，答对4个数组（一个位组）记1分，答对14个位组记满分16分。分数显示分小数、整数两部分，满1.0分进到整数显示器显示。

⑵ 记位规则：起始位长=2(2位)每测一个位组，位长加二，如在一个位组中，只答对一组数，也认为被试正确地记忆了该位组的位长。

⑶ 记时规则：计时单位（秒），最大计时100分钟，计时最大显示为99F分59秒，复位后按下回车秒键开始记时，当记满分（16分）或连续8次错时，停机蜂鸣计时停止。

实验九 动作速度的测定

（一）背景介绍

敲击的工作效率通常是以在限定的时间内敲定的总次数来表示，也可以分析在每轮实验中或各轮实验之间所产生的敲击速度的变化。如果把敲击的工作效率作为疲劳的指标，可以把每轮实验中最初15秒的敲击次数（I）和最后15秒的敲击次数（L）进行比较，计算出(IL)/I100%，即工作效率变化的百分比。如果把敲击的工作效率作为偏手性的指标，可以比较左手和右手工作效率的差别。

根据前人的实验结果，敲击速度随年龄的增长而增加，至少在6~18岁的范围内是这样的。但是，有的实验结果又表明，13和14岁男孩没有明显的差异，14和15岁女孩没有明显差别。

敲击速度的性别差异为男快女慢，并且这种差异岁年龄增长而增大。有69.8%的男孩超过女孩敲击速度的中数。对成人敲击速度的研究表明，有80%的男子超过女子的敲击速度的中数。左右手敲击速度的差异，儿童比成人更为明显，妇女的差别比男子大。练习对左手敲击速度的影响并不比对右手的大。因此，以敲击速度作为偏手性的指标并不受练习的影响。

在连续1分钟的敲击中，可以看到疲劳（工作效率降低）现象的产生。在练习以后，随着敲击时间的延长，仍有工作效率降低的情况，但是疲劳的主观感觉都消失了。

(二）实验目的

1.学习测量简单动作速度的方法。

2.测定优势手和非优势手敲击工作效率的差异。

（三）实验仪器和材料

敲击板（5510厘米2，两端各有一块10厘米见方的金属板，金属板之间是互相绝缘的，见图1.33.1）；敲击用铁笔；计数器；秒表。

（四）实验程序

1.连接好线路，将铁笔、金属板、计数器和电源连起来。当铁笔接触时即接通电源，计数器跳动1个数字。被试由学生做，主试可有老师或学生担任。主试手持秒表，以便记时。

2.为了顺应桌边所平放的敲击板，被试站在在敲击板旁，身子向前略倾，手和臂与敲击板平行，手执笔的上端，肘部悬空，铁笔与敲击板垂直。开始时把铁笔放在两块金属板的中间。臂与板的距离，以笔尖能击着板两端的钢板为止。

3 为了采取适当的动作，被试可以预演一下。用笔尖击钢板时，两端击或一端击随便，其

目的是以在一定时间内所敲击次数越多越好。每击中1次，计数器上计数1次。手腕活动形式随便。

4 预示完毕后，主试发出“预备——开始”的口令，同时开动秒表。被试用优势手拿铁笔在上端尽快地在两块金属板上来回地敲击，直到主试喊“停”为止。每15秒在记录表中记1次敲击的次数（从第2个15秒开始，记录的是计数器上累积的次数）。到1分钟时喊停止，记下1分钟内敲击的总次数后将计数器回零。

5 让被试休息1分钟，然后换非优势手重复以上实验。实验结果记录在表1.33.1中。

6.换被试用相同的方法重复以上实验。

表1.33.1 敲击次数记录记录表

是否优势手

15s

优势手

非优势手

敲击的累积次数

30s

45s

60s

0~15s

每15秒的敲击次数

16~30s 31~45s 46~60s

（五）实验结果及处理

以每分钟4次记录（每15秒1次）的顺序为横坐标，以每次敲击次数为纵坐标，把被试的优势手和非优势手的敲击速度的变化分别画线。

（六）问题及讨论

1.根据本班同学的实验结果描述, 敲击过程工作效率变化有几种形式（如4个单位时间内的敲击次数是连续上升，或者是连续下降，还是有波动等等）？

2.分析比较被试的优势手和非优势手的敲击速度是否存在差异，若存在差异，分析差异在哪些方面。

3.你认为单位时间内敲击的次数是否能作为研究疲劳的指标？为什么？