本書闡述飛行活動(dòng)中的人為因素,由3位美國(guó)的航空心理學(xué)家聯(lián)合撰寫,著重介紹了如何將心理學(xué)原理和技術(shù)應(yīng)用于航空領(lǐng)域中特定的情景和問題解決,包括人與系統(tǒng)最佳結(jié)合、飛行迷航問題、生態(tài)駕駛艙設(shè)計(jì)、駕駛輔助系統(tǒng)、飛行員訓(xùn)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(xué)對(duì)于航空操作的積極作用,學(xué)會(huì)在航空作業(yè)過程中恰當(dāng)運(yùn)用心理學(xué)知識(shí),也能幫助心理學(xué)家更好地理解了心理學(xué)科是如何服務(wù)于航空領(lǐng)域的。
敏于實(shí)際需求,追蹤學(xué)術(shù)前沿,代表了西方航空心理學(xué)研究成果,適合高校航空專業(yè)教學(xué)及飛行員培養(yǎng)。
航空心理學(xué)(aviation psychology)是研究航空活動(dòng)中人的心理規(guī)律和行為機(jī)制以增進(jìn)飛行安全和效率的一門應(yīng)用性學(xué)科。由于航空活動(dòng)的主體是飛行人員、乘務(wù)人員、乘客或空中戰(zhàn)勤人員,同時(shí)涉及空中交通管制員、塔臺(tái)指揮員甚至地面勤務(wù)保障人員等,因此,也可以講,航空心理學(xué)是根據(jù)心理學(xué)和生理學(xué)研究人在大氣飛行環(huán)境中以及處于訓(xùn)練和飛行單位的社會(huì)系統(tǒng)中,如何發(fā)揮飛行人員掌握飛行技能和進(jìn)行飛行活動(dòng)達(dá)到最佳效能的學(xué)科。
西方航空心理學(xué)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(guān)注的是飛行員選拔(personnel selection)。1914年美國(guó)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(guó)建立第一個(gè)心理檢測(cè)中心用于選拔軍事飛行員;1916年法國(guó)J. Boyer發(fā)表《飛行員選拔:法國(guó)航空勤務(wù)隊(duì)候選者心理動(dòng)機(jī)檢查》;1917年美國(guó)R.M. Yerkes組織編制陸軍甲種測(cè)驗(yàn)用于輔助選拔軍事飛行員;1918年一戰(zhàn)結(jié)束以后軍事飛行員數(shù)量迅速減少,航空心理學(xué)研究規(guī)模也很快收縮;1939年德國(guó)心理學(xué)家在Paul Mentz指導(dǎo)下專門為空軍研制了一套心理選拔程序,美國(guó)開始在國(guó)家科學(xué)研究會(huì)心理委員會(huì)指導(dǎo)下廣泛推動(dòng)航空心理研究;1941~1945年,美國(guó)John C. Flanagan牽頭負(fù)責(zé)陸軍航空心理學(xué)項(xiàng)目,形成19卷系列報(bào)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(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)九分制綜合計(jì)分法,其影響一直持續(xù)到今天。第一次演變是開始關(guān)注飛行員人機(jī)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(dǎo)致飛行事故增多,英美國(guó)家開始研究設(shè)備設(shè)計(jì)中的心理學(xué)問題。1940年英國(guó)劍橋大學(xué)建造模擬座艙開展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)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(bào)告;1946年美國(guó)Paul M. Fitts發(fā)表《航空設(shè)備設(shè)計(jì)中的心理學(xué)要求》,1947年主編形成陸軍航空心理學(xué)項(xiàng)目中的《設(shè)備設(shè)計(jì)心理學(xué)研究》報(bào)告。美國(guó)空軍后來明確提出飛機(jī)人員子系統(tǒng)概念,極大地推動(dòng)了工程心理領(lǐng)域發(fā)展。第二次演變是開始關(guān)注飛行員效能(human performance)。1977年美國(guó)George L. Engel提出生物-心理-社會(huì)醫(yī)學(xué)模式。1984年英國(guó)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(xué)在多學(xué)科交叉、多領(lǐng)域并重、人與系統(tǒng)融合的大趨勢(shì)下進(jìn)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(guó)劍橋大學(xué)建造超級(jí)座艙,由F.C. Bartlett牽頭的開展模擬飛行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)研究則是一個(gè)大事件,其孕育了新的學(xué)科發(fā)展趨勢(shì);隨后歐洲率先形成學(xué)術(shù)共同體,稱這門新興學(xué)科為人機(jī)工效學(xué)(ergonomics)。1950年后,美國(guó)以Paul M. Fitts為代表開展的飛行員視覺掃視、儀表認(rèn)讀、操作定位等系列實(shí)驗(yàn)也是一個(gè)大事件,之后其催生的新學(xué)科被稱為人的因素(human factors)。盡管國(guó)際人類工效學(xué)學(xué)會(huì)(International Ergonomics Association,IEA)在2000年對(duì)ergonomics和human factors做了等同定義,但是human factors在美國(guó)仍然是一個(gè)主流名稱。中國(guó)民用航空規(guī)章如《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》等曾將human factors翻譯成人為因素,目前國(guó)內(nèi)多稱為
人因。
中國(guó)航空心理學(xué)的奠基人是陳祖榮教授。1954年空軍航空醫(yī)學(xué)研究所成立,下設(shè)航空心理研究組;1958年起在陳祖榮教授總體指導(dǎo)下先后針對(duì)飛行學(xué)員心理選拔、飛行錯(cuò)覺調(diào)查和預(yù)防、殲擊機(jī)儀表設(shè)計(jì)與判讀問題進(jìn)行研究;1978年心理選拔首次用于實(shí)踐;1984年起結(jié)合軍機(jī)研制開展《殲擊機(jī)座艙儀表的工程心理學(xué)分析》,研究《電/光顯示漢字的瞬時(shí)視覺量與排列格式》等,工程心理學(xué)開始受到重視;1987年后心理素質(zhì)測(cè)量、智能效率測(cè)驗(yàn)、心理會(huì)談、個(gè)性特點(diǎn)問卷等反映了篩選-控制選拔體系新變化;2002年GJB 4424《殲擊機(jī)飛行員心理品質(zhì)檢查方法》發(fā)布實(shí)施;近二十年來,結(jié)合新機(jī)人機(jī)工效的科研實(shí)踐也更加深厚有效,空軍航空醫(yī)學(xué)研究所已經(jīng)成為航空心理學(xué)、人機(jī)工效學(xué)的學(xué)科高地。2018年9月,原空軍航空醫(yī)學(xué)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(xué)中心。本書就是空軍特色醫(yī)學(xué)中心科研團(tuán)隊(duì)為讀者奉獻(xiàn)的一份西餐佳肴。在此非常感謝清華大學(xué)出版社在版權(quán)獲取、美術(shù)設(shè)計(jì)、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(guó)的《航空心理學(xué)研究進(jìn)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(xué)科交叉、跨專業(yè)融合新發(fā)展趨勢(shì)下航空心理學(xué)的深刻演變,另一方面也孕育著飛機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)、航空實(shí)踐新經(jīng)驗(yàn)在飛機(jī)研制初始適航、飛行運(yùn)營(yíng)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(duì)人員選拔、裝備設(shè)計(jì)、組織管理、績(jī)效評(píng)估和人-裝(備)結(jié)合新質(zhì)生產(chǎn)力、新質(zhì)戰(zhàn)斗力感興趣的讀者,和有志于航空心理學(xué)、人機(jī)工效學(xué)、組織管理學(xué)、工業(yè)工程學(xué)、航空醫(yī)學(xué)、航空技術(shù)、生物工程等學(xué)習(xí)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(xué)研究所航空心理工效研究室主任
錢學(xué)森人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究卓越貢獻(xiàn)獎(jiǎng)得主
2024年9月于北京航天橋
劉娟,應(yīng)用心理學(xué)博士,空軍特色醫(yī)學(xué)中心航空心理研究室副主任,飛行員心理危機(jī)干預(yù)專業(yè)組組長(zhǎng),全軍機(jī)動(dòng)衛(wèi)勤力量心理衛(wèi)生救援隊(duì)隊(duì)員。兼任空軍招飛局心理選拔專家、全軍航空航天醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)航空心理學(xué)組委員兼秘書、中國(guó)心理衛(wèi)生協(xié)會(huì)職業(yè)心理健康促進(jìn)專業(yè)委員會(huì)委員和中國(guó)醫(yī)學(xué)救援協(xié)會(huì)神經(jīng)生物反饋治療與干預(yù)分會(huì)常務(wù)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(xùn)練和事故后心理危機(jī)干預(yù)相關(guān)課題研究和技術(shù)保障工作,在部隊(duì)心理防護(hù)方法、設(shè)備研究和應(yīng)用方面擁有豐富的技術(shù)積累與工作經(jīng)驗(yàn)。以第1(通訊)作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇、制訂國(guó)軍標(biāo)1項(xiàng),提交國(guó)防科技報(bào)告2份,獲批國(guó)家專利5項(xiàng)、軟件著作權(quán)8項(xiàng),以副主編參編著作2部。榮立三等功2次,被評(píng)為軍隊(duì)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才,獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
第一部分 航空心理學(xué)總論
第一章 航空心理學(xué):人機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)化 2
航空心理學(xué)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀分析 2
航空與心理學(xué)共生 5
原著參考文獻(xiàn) 10
撰稿人介紹 14
第二章 將系統(tǒng)思維應(yīng)用于航空心理學(xué) 15
航空事故是如何造成的 16
識(shí)別危險(xiǎn)場(chǎng)景 20
人的因素?cái)U(kuò)展模型 23
結(jié)論 24
致謝 24
原著參考文獻(xiàn) 24
撰稿人介紹 25
第三章 航空航天飛行中的方位錯(cuò)覺 26
前庭系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 28
觸壓力實(shí)驗(yàn) 30
旋轉(zhuǎn)和手臂伸展(T&R)實(shí)驗(yàn) 33
結(jié)論 39
致謝 40
原著參考文獻(xiàn) 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(guó)國(guó)家航空航天局下一代駕駛艙研究:相關(guān)內(nèi)容和
結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù) 46
空管運(yùn)行模式及存在問題 47
賦能技術(shù) 50
人的因素問題 52
致謝 56
原著參考文獻(xiàn) 56
撰稿人介紹 63
第五章 飛行員績(jī)效模型構(gòu)建:基于工作負(fù)荷和多任務(wù)處理的
建模和實(shí)證研究綜述 64
飛行員績(jī)效模型 64
基于工作負(fù)荷和多任務(wù)處理建模 68
結(jié)果:工作負(fù)荷和多任務(wù)處理模型驗(yàn)證 68
討論和結(jié)論:有效性、可驗(yàn)證性和復(fù)雜性 74
致謝 75
原著參考文獻(xiàn) 75
撰稿人介紹 78
第六章 紛雜進(jìn)港高峰空中交通管制的認(rèn)知復(fù)雜性與策略 80
ATC管制員認(rèn)知過程和航空運(yùn)行態(tài)勢(shì)模型(ACoPOS) 80
厘清ATC任務(wù)的認(rèn)知復(fù)雜性 83
進(jìn)港高峰空中交通管制認(rèn)知策略 88
結(jié)論和建議 93
原著參考文獻(xiàn) 93
撰稿人介紹 95
第七章 飛機(jī)座艙生態(tài)界面設(shè)計(jì)玻璃后面的世界 96
我的荷蘭式世界觀 96
飛機(jī)座艙的生態(tài)界面設(shè)計(jì) 98
示例:間隔保障輔助顯示生態(tài)界面設(shè)計(jì) 101
結(jié)束語 108
致謝 109
原著參考文獻(xiàn) 109
撰稿人介紹 112
第八章 生態(tài)信息系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)感知 113
研究背景 113
意向性約束 114
實(shí)驗(yàn)評(píng)估:具有意向性約束的地形感知顯示系統(tǒng) 117
結(jié)果 122
討論 126
結(jié)論 129
致謝 129
原著參考文獻(xiàn) 130
撰稿人介紹 130
第九章 文本通信對(duì)機(jī)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(shí)驗(yàn) 137
無人機(jī)團(tuán)隊(duì)任務(wù)協(xié)同 138
基于Agent的文本通信與語音通信建模 142
結(jié)論 144
致謝 145
原著參考文獻(xiàn) 145
撰稿人介紹 147
第十章 通過以人為中心的自動(dòng)化設(shè)計(jì)提高工作效率 148
引言 148
關(guān)于人與自動(dòng)化代理功能分配的思考 150
團(tuán)隊(duì)和組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)見解 150
人在團(tuán)隊(duì)中行為的相關(guān)研究 151
人類團(tuán)隊(duì)工作設(shè)計(jì)與人-自動(dòng)化代理功能分配的比較 152
人類團(tuán)隊(duì)工作設(shè)計(jì)與任務(wù)分配映射規(guī)則的比較 154
對(duì)人-自動(dòng)化代理團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)行建模 156
確保功能分配高效科學(xué)的通用要求 157
結(jié)論:以人為中心的完美自動(dòng)化是不可能的 160
原著參考文獻(xiàn) 161
撰稿人介紹 164
第十一章 通過資源自適應(yīng)人機(jī)對(duì)話管理增強(qiáng)直升機(jī)
飛行員輔助系統(tǒng)的功能 166
引言 166
雙模式認(rèn)知自動(dòng)化(DMCA) 167
資源自適應(yīng)輔助系統(tǒng) 172
實(shí)驗(yàn)評(píng)估 177
結(jié)論 180
原著參考文獻(xiàn) 181
撰稿人介紹 184
第十二章 跑道侵入應(yīng)對(duì)能力預(yù)測(cè):一項(xiàng)基于飛行員個(gè)體特征的研究 185
跑道侵入應(yīng)對(duì)能力的預(yù)測(cè)因素 186
飛行模擬研究:探討跑道侵入應(yīng)對(duì)能力的預(yù)測(cè)因素 190
總結(jié) 197
致謝 199
原著參考文獻(xiàn) 199
撰稿人介紹 201
第三部分 訓(xùn)練與選拔
第十三章 合成任務(wù)環(huán)境與三元模型 204
符號(hào)學(xué) 204
三元模型 207
合成任務(wù)環(huán)境 211
結(jié)論 212
原著參考文獻(xiàn) 213
撰稿人介紹 214
第十四章 提高飛行員對(duì)復(fù)雜情況和意外情況的處理能力:
認(rèn)知適應(yīng)訓(xùn)練的新趨勢(shì) 216
提高飛行員在航空活動(dòng)中對(duì)復(fù)雜情況和意外情況處理能力的
需求分析 216
認(rèn)知控制增強(qiáng)訓(xùn)練 218
認(rèn)知適應(yīng)能力訓(xùn)練的新趨勢(shì) 221
新型訓(xùn)練模式的作用 226
結(jié)論 228
原著參考文獻(xiàn) 228
撰稿人介紹 232
第十五章 注意力隨時(shí)間的變化而變化:一種測(cè)量態(tài)勢(shì)感知的新方法 234
態(tài)勢(shì)感知和注意力分配 234
注意力分配的典型測(cè)量方法 236
實(shí)證研究結(jié)果 243
結(jié)論與討論 246
致謝 248
原著參考文獻(xiàn) 248
撰稿人介紹 250