工程心理學是一門采用心理學及其相關學科的科學研究方法，通過對人機環(huán)系統中人、機器和環(huán)境界面的研究，實現界面優(yōu)化，從而提高工作、學習績效，創(chuàng)造舒適環(huán)境，防止事故發(fā)生的學科。在美國，工程心理學通常稱為人的因素（human factors）。在歐洲，工程心理學則被稱為工效學（ergonomics）。
本章主要論述的是工程心理學的基本概念、研究目的及其發(fā)展的歷史和主要研究領域、特點。本章中，首先論述了人、機器、環(huán)境等基本概念，工程心理學的研究目的，及其和工程心理學相關的其它學科；然后概述工程心理學的發(fā)展歷程，特別是介紹了我國工程心理學研究的發(fā)展歷程，最后主要介紹工程心理學研究領域、及其特點。

1.1學科性質
工程心理學的研究都是圍繞著人、機器和環(huán)境系統進行的。作為一門學科，工程心理學的研究目的和其它學科有明顯的不同，但是，工程心理學和心理學等其它學科有著密切的聯系。這節(jié)中，我們將首先介紹人機器環(huán)境的一些基本概念，然后，討論工程心理學的研究目的，最后介紹工程心理學和其它學科關系。
1.1.1 人機器環(huán)境系統
人機器環(huán)境系統
人機器環(huán)境系統是由彼此相互作用的人、機器和環(huán)境三個要素組成的系統（以下簡稱，人機環(huán)系統）。其中，“人”泛指在一定環(huán)境下使用或者不使用機器的人們，例如，車間里的裝配工人、教室里的學生、躺在家里睡覺的孩子等等；“機器”指的是人所使用、控制的一切客觀對象，包括榔頭、鉗子等簡單的手工工具，車床、飛機、計算機等復雜的機器，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，社會環(huán)境，也包括情景意識（situation awareness，簡稱SA）。物理環(huán)境指的是由聲、光、空氣、溫度、振動等物理因素構成的工作場所；社會環(huán)境則是指由團體組織、社會輿論、工作氣氛、同事關系等組成的社會環(huán)境，而情景意識主要指情景意識是指操作者基于環(huán)境（系統、環(huán)境、設備及其他成員）信息和已有知識形成的動態(tài)化心理表征。這個心理表征協助操作者完成個體子目標，以及和其他操作人員共享的整體目標，并在此過程中得到不斷的更新。
在人、機器和環(huán)境三要素中，人是最重要的。這不僅是因為人可以制造、控制機器，也可以選擇和創(chuàng)造環(huán)境，人、機器和環(huán)境三個要素彼此組合可以形成各種屬于人機環(huán)系統的子系統。工程心理學研究中關注的子系統是人和機器組成的人機系統和人環(huán)境系統。操作工人操作機床是人機系統的典型例子，其中操作工人是人，而機床則是機器。其次，工程心理學還關注人環(huán)境系統，例如，在高溫環(huán)境下工作的裝配工人，其中，高溫環(huán)境是系統中的環(huán)境部分，而裝配工人則是人。人的各種活動通常都是在人、機器、環(huán)境三方面因素相互作用下完成的，所以在研究人機系統、和人環(huán)境系統等子系統的時候，還應該考慮其它因素的作用。
人機界面
人機環(huán)系統中，界面（interface）指的是人、機器和環(huán)境三個要素彼此作用的交界面，也稱為接口，例如，人的視覺系統和計算機顯示屏就構成視覺系統和顯示屏界面，通過該界面，可以實現人和計算機的彼此交互。
人、機器和環(huán)境三個要素構成的界面有兩種基本的類型。一種是與人相關的界面；另一種是與人無關的界面，例如，機器和環(huán)境的界面。工程心理學只研究與人相關的人和機器界面（huamn machine interface，簡稱人機界面，下同）、人和環(huán)境界面（human environment interface，簡稱人環(huán)境界面，下同）。
人機界面是人機環(huán)系統中人和機器之間的界面，包括人機器硬件界面（簡稱人硬件界面，下同）和人機器軟件界面（簡稱人軟件界面）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)的機器總稱，例如，各種車床、工具、勞動防護、日常生活、文娛用品和衣著服飾等等。人手握鐵鍬進行勞動，手和鐵鍬之間構成了手和鐵鍬的界面；人搜索計算機屏幕上的特定字符，人的視覺系統和字符之間構成了視覺系統和字符的界面。
人軟件界面中，軟件指的是程序、方法、規(guī)則、守則、手冊和管理制度等不同形式的軟件，例如，計算機的程序、操作規(guī)則等等。人操作計算機程序，人和程序之間就構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
人不論是工作學習，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、個人空間等物理環(huán)境構成的界面。我們平時工作的辦公室或車間、日常生活的家庭居住環(huán)境、學習的教室環(huán)境等各種物理環(huán)境都和在這些環(huán)境中工作、居住學習的人構成了人物理環(huán)境。
除了人物理界面，在環(huán)境中人的工作、學習和生活還受到社會因素，和情景因素的影響。
可見，工程心理學的研究對象具體的就是指人機環(huán)系統中的人機界面和人環(huán)境界面。
1.1.2研究目的
工程心理學是心理學科中的一門應用性學科，其研究目的和研究途徑和其它的學科有著明顯的不同。
人的各種活動是在人機環(huán)系統中進行的。有不少學科的研究和人機環(huán)系統相關，例如，心理學、教育學把人作為研究對象，各種工業(yè)工程學科和環(huán)境學科則分別把“機器”和“環(huán)境”作為研究對象。這些學科的研究在一定程度上都可以提高人的工作學習績效和舒適度，創(chuàng)造高效、舒適的環(huán)境，防止錯誤和事故發(fā)生。例如，心理學、教育學通過對人的素質培養(yǎng)，可以提高人的工作學習績效。環(huán)境學科通過對環(huán)境的研究，可以創(chuàng)造更為舒適的環(huán)境。各類工業(yè)工程學科可以通過新材料、新工具、新設備的發(fā)明制造，新型勞保裝置的使用來改進工作績效，防止錯誤和事故發(fā)生。但是，工程心理學和上述這些學科有兩點明顯的不同：
? 工程心理學研究的對象是人機界面和人環(huán)境界面，不是具體的“人”，或者“機器”或者“環(huán)境”；
? 工程心理學通過研究人機界面和人環(huán)境界面及其相關的產品設計，使得這些和人相關的設計能夠符合機器操作者和產品使用者的心理、行為和生理的特點和規(guī)律，從而實現提高績效和舒適度，創(chuàng)造高效、舒適環(huán)境、防止錯誤和事故發(fā)生的目的。
可見，工程心理學是采用心理學及其相關學科的科學方法，通過研究人機環(huán)系統中的人機界面和人環(huán)境界面，使得和人相關的界面設計及其和界面設計相關的產品設計能夠符合機器操作者和產品使用者的心理、行為和生理的特點和規(guī)律，從而提高學習、工作和使用的績效和舒適程度，降低工作負荷，創(chuàng)造有利于學習、工作和使用績效和舒適的環(huán)境，防止錯誤和事故發(fā)生。
歸納起來，工程心理學研究的目的有以下五個方面：
? 提高學習、工作的績效；
? 增加學習、工作的舒適；
? 降低學習、工作的負荷；
? 創(chuàng)造有利于學習、工作的環(huán)境；
? 防止錯誤和事故發(fā)生。
這些研究目的和其它學科雖有重疊，但是工程心理學的研究途徑或者說著眼點和其它學科是完全不同的。工程心理學是通過研究人機環(huán)系統中的人機界面和人環(huán)境界面，和界面設計相關的產品設計問題，來實現其研究的目的。工程心理學要求這些界面及其和這些界面人相關的設計問題能夠符合系統操作者和產品使用者的心理、行為和生理特征的規(guī)律和特點。
1.1.3相關學科
工程心理學是一門多學科交叉重疊的科學。它和相關的學科有著基礎性、重疊性、互補性和衍生性四種不同的關系。
基礎性學科
心理學科、生理學科、人體測量學和統計學科是工程心理學的基礎性學科。這四個學科構建了工程心理學的學科基礎。
心理學（戴維.邁爾斯，2013）是對人的心理特點和規(guī)律進行研究的學科。正是根據心理學，特別是認知心理學對人的研究成果，工程心理學可以從人的心理特點出發(fā)對界面進行研究，從而優(yōu)化界面。例如，計算機軟件界面的設計，需要考慮的是人的知覺特點、記憶特點和思維特點。工程心理學研究的基本思路和模式都是借鑒心理學研究�？梢院唵蔚卣f，工程心理學是心理學在界面研究上的具體應用。
生理學（王庭槐，2015）對于人的生理特點和規(guī)律的研究無疑也有助于工程心理學中對界面的研究和優(yōu)化。例如，工作環(huán)境中，人的最佳工作姿勢確立，就需要從人體生物力學、能量消耗、基礎代謝、肌肉疲勞和易受損傷性等各個方面進行分析和比較。
人體測量學（席煥久，2010）也是工程心理學不可缺少的基礎。人體測量學中，靜態(tài)結構性和動態(tài)功能性人體測量數據是人機界面設計的重要依據。
統計學科是工程心理學研究的一個基礎性學科。實驗數據的分析和處理都需要借助于專門的統計學知識。
統計學科（賈俊平，2014）是工程心理學研究的一個基礎性學科。實驗數據的分析和處理都需要借助于專門的統計學知識。
重疊性學科
工程心理學和人類工效學（黃河，2016）、人機工程學（達爾，2010）以及人機環(huán)系統工程（吳青，2009）等學科在研究內容上有許多重疊。有學者認為，人類工效學、人機工程學和人機環(huán)系統工程是工程心理學的別稱（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，中國載人工程副總設計師陳善廣人因工程學（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。他認為：人因工程學在理論和方法上具有系統性的特性，在具體的應用上強調設計的具體應用，在研究目標上突出目標協調一致性，即系統性能（system performance）和人員狀態(tài)（well-being）的最優(yōu)化。陳善廣研究員所說的人因工程學和工程心理學的研究有許多相似之處。
另外，工業(yè)工程（industrial engineering，IE）（易樹平和郭伏，2013）等學科和工程心理學研究內容也有部分是重疊的。例如，動作與時間研究是工業(yè)工程體系中最重要的基礎技術，同時也是工程心理學重要的研究內容之一。工程心理學通過對作業(yè)程序和操作行為進行分析和改進，并對作業(yè)活動需要的時間進行測量和標準化，從而提高人機系統的整體績效。
互補性學科
設計類學科（尹定邦和邵宏，2013）、制造業(yè)學科（黃勝銀和盧松濤，2014）和計算機學科（Glenn Brookshear，2009）與工程心理學之間的關系是互補的，即這些學科和工程心理學處于彼此滲透、相互補充的關系。
工程心理學的界面設計和優(yōu)化都涉及工業(yè)工程及其產品的設計，因此，界面設計的成果有助于工業(yè)工程和產品的設計。例如，工作時間的分析成果直接有助于產品流水線的設計，用戶體驗的研究直接有助于用戶產品的設計和改善。從另一方面說，設計類學科和制造業(yè)學科的知識和方法也有助于工程心理學的研究。工程心理學的界面研究成果需要通過設計和制造最終得以體現。工程心理學研究工程中，界面優(yōu)化的構思、評價原型的構建也需要專門的設計和制造的相關知識。
衍生性學科
工程心理學在其發(fā)展過程中也衍生發(fā)展了一些分支的研究。這些研究經過不斷的積累，也形成了一定的學科規(guī)模，其中典型的就是人計算機交互（human computer interaction，HCI）、可用性研究和神經人因學。
人計算機交互（孟祥旭，2010）是專門研究人和計算機的交互界面的學科。隨著計算機技術的出現和不斷發(fā)展，人計算機交互的研究也得到了飛速的發(fā)展。以窗口、圖標、菜單和鼠標為基礎的Window操作系統的界面替代了原來的DOS操作系統的界面，大大促進了計算機的普及。命令語言、菜單、填空式等諸多界面的研究結果對人計算機界面的優(yōu)化起到了決定性的作用。近年來出現的自適應界面、虛擬現實的研究又為人計算機交互的研究開拓了許多新的領域。
可用性研究（Barnum，2010）是新興的學科研究領域。近年來一直受到軟件工程、人機交互等諸多領域研究者的關注�？捎眯匝芯渴怯脩艉彤a品之間的橋梁，這一橋梁的目的是通過改進產品的用戶界面來實現用戶對產品的高效使用。為了達到這樣的目的，可用性研究中不可避免地會涉及兩個方面的內容：一是對用戶的研究；二是對產品的研究。開展對用戶的研究和對產品的研究是進行產品用戶界面研究的基礎。比如，對于IPTV產品，在進行可用性研究時既需要對目標用戶及目標用戶的需求進行研究，也需要對目前IPTV能夠實現哪些功能、產品設計技術能夠達到何種水平以及還存在哪些技術屏障進行分析，才能開發(fā)出真正具有高可用性水平的產品。此外，作為一個主要從人機交互研究領域中衍生出的概念，可用性的概念及其研究還以人機交互為取向，其中用戶研究和產品可用性評價研究是可用性研究的重要內容。通過可用性研究，可以洞悉用戶的產品使用需求，建立用戶心理模型，確定測試產品的可用性相對水平，發(fā)現測試產品的可用性問題，從而為產品或產品原型設計的優(yōu)化提供依據，為產品設計提供參數。令人欣慰的是，近年來出現越來越多的可用性組織，許多學校的心理學專業(yè)也成立了工程心理學專業(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，這些都表明可用性研究越來越受關注。
神經人因學（neuroergonomics）是研究工作中的腦與行為的科學（Parasuraman，2003），是工程心理學與神經科學交叉而形成的新的學科領域。與傳統的神經科學以及近年來興起的認知神經科學不同，神經人因學的目的不僅僅是考察人的基本認知過程的神經及生理機制，而是更加致力于探索人的與現實生活緊密相關的認知功能，如視覺、聽覺、注意、記憶、決策、計劃以及情感等。神經人因學關注的核心問題是，人們在自然的工作、居家、交通等日常生活情境下的心理行為特性、規(guī)律及其神經生理機制。