2025年大學(xué)認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認知工程學(xué)的原理與應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.認知工程學(xué)主要關(guān)注的是？A.機械結(jié)構(gòu)的強度B.系統(tǒng)硬件的可靠性C.人類認知能力及其與外部系統(tǒng)的相互作用D.組織管理效率2.根據(jù)認知負荷理論，以下哪種設(shè)計策略有助于降低用戶的認知負荷？A.提供大量不相關(guān)的操作選項B.使用復(fù)雜難記的命令語言C.采用一致且符合直覺的界面布局D.強制用戶進行快速決策3.心智模型理論強調(diào)？A.用戶必須完全掌握系統(tǒng)內(nèi)部工作原理B.系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)隱藏所有技術(shù)細節(jié)C.用戶需要在頭腦中形成對系統(tǒng)的簡化表征D.系統(tǒng)應(yīng)盡可能自動化，減少用戶思考4.操作分析（OperationAnalysis）主要關(guān)注？A.用戶執(zhí)行任務(wù)時的心理過程B.系統(tǒng)物理部件的運動和協(xié)調(diào)C.完成一項任務(wù)所需的一系列步驟和動作D.系統(tǒng)故障對用戶的影響5.認知任務(wù)分析（CognitiveTaskAnalysis,CTA）的主要目的是？A.確定系統(tǒng)的最優(yōu)處理速度B.量化用戶的操作失誤率C.識別完成目標任務(wù)所需的知識、技能和決策過程D.評估系統(tǒng)的經(jīng)濟效益6.在人機交互設(shè)計中，"Affordance"概念主要由誰提出？A.JamesReasonB.DonNormanC.JeanPiagetD.HerbertA.Simon7.情境意識（SituationalAwareness）在操作中扮演著重要角色，其核心要素通常不包括？A.目標理解（GoalUnderstanding）B.系統(tǒng)狀態(tài)感知（SystemStatePerception）C.環(huán)境信息處理（EnvironmentalInformationProcessing）D.長期職業(yè)規(guī)劃（Long-termCareerPlanning）8.以下哪項不是常用的人因預(yù)測模型？A.Fitts'LawB.HumanReliabilityAnalysis(HRA)C.CognitiveWalkthroughD.SystemDynamicsModel9.在醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計中，認知工程學(xué)主要關(guān)注？A.醫(yī)療設(shè)備的物理造型美觀B.醫(yī)護人員之間的溝通效率C.減少因認知失誤導(dǎo)致的醫(yī)療差錯D.醫(yī)院建筑的空間布局優(yōu)化10.以下哪項技術(shù)或方法不屬于認知工程學(xué)的研究范疇？A.用戶界面可用性測試B.認知任務(wù)分析C.神經(jīng)經(jīng)濟學(xué)實驗D.人因事故調(diào)查分析二、填空題（每空1分，共10分）1.認知工程學(xué)是心理學(xué)、______、工程學(xué)和人文學(xué)科等領(lǐng)域的交叉學(xué)科。2.認知負荷過大會導(dǎo)致用戶出現(xiàn)______、反應(yīng)遲鈍等現(xiàn)象。3.心智模型是用戶對系統(tǒng)如何工作的一種______性表征。4.操作分析通常包括______分析、______分析和______分析等層面。5.認知任務(wù)分析可以通過訪談、觀察、______等多種方法進行。6."Everyactionhasanequalandoppositereaction"這句名言（雖然源于物理學(xué)）也間接體現(xiàn)了認知工程學(xué)中的______原則。7.界面設(shè)計應(yīng)遵循______、一致性、容錯性等原則。8.情境意識的三個主要維度是______、______和______。9.在系統(tǒng)設(shè)計中，通過______和______來優(yōu)化人機交互，是認知工程學(xué)的核心目標。10.認知工程學(xué)在軟件工程中的應(yīng)用，常被稱為______。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.認知負荷（CognitiveLoad）2.啟發(fā)式方法（HeuristicEvaluation）3.認知walkthrough（CognitiveWalkthrough）4.用戶模型（UserModel）5.人因工程學(xué)（Ergonomics）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述認知工程學(xué)中“以用戶為中心”的設(shè)計理念及其重要性。2.簡要說明心智模型理論在系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用價值。3.操作分析（OperationAnalysis）有哪些主要類型？各自關(guān)注什么？4.簡述情境意識（SituationalAwareness）及其在復(fù)雜系統(tǒng)操作中的重要性。五、論述題（10分）結(jié)合一個具體的例子（如你常用的一個軟件應(yīng)用、駕駛汽車、使用某個智能設(shè)備等），分析其中存在的至少兩個認知工程學(xué)相關(guān)的問題，并運用所學(xué)的認知工程學(xué)原理或方法，提出具體的改進建議。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.B7.D8.D9.C10.C二、填空題1.工程學(xué)2.分散注意力3.理性4.宏觀（或策略），中觀（或微觀），微觀5.問卷調(diào)查6.對稱性7.易學(xué)性（或易用性）8.對環(huán)境（或任務(wù)）的理解，對自身狀態(tài)（或能力）的認識，對行動后果（或系統(tǒng)反饋）的預(yù)期9.設(shè)計，評估10.人機交互工程（或人機交互設(shè)計）三、名詞解釋1.認知負荷（CognitiveLoad）：指完成一項任務(wù)時，用戶認知系統(tǒng)所承受的負荷量。它包括內(nèi)在負荷（任務(wù)固有的復(fù)雜性）、外在負荷（設(shè)計與任務(wù)不符的線索造成的負荷）和相關(guān)負荷（學(xué)習(xí)效果相關(guān)的指導(dǎo)性信息負荷）。過高的認知負荷會干擾學(xué)習(xí)和績效。2.啟發(fā)式方法（HeuristicEvaluation）：一種通過專家或用戶根據(jù)一套預(yù)定義的、經(jīng)驗性的設(shè)計原則（啟發(fā)式規(guī)則）來評價系統(tǒng)可用性的方法。它旨在快速發(fā)現(xiàn)設(shè)計中普遍存在的問題，而非進行全面的可用性評估。3.認知walkthrough（CognitiveWalkthrough）：一種用于評估系統(tǒng)易學(xué)性的方法，模擬新手用戶首次使用系統(tǒng)完成特定任務(wù)時的認知過程。評估者扮演新手用戶，通過一系列假設(shè)性的操作步驟，考察系統(tǒng)是否提供了足夠的引導(dǎo)和反饋，以減少用戶的認知負擔(dān)。4.用戶模型（UserModel）：指用戶在頭腦中形成的關(guān)于系統(tǒng)如何工作、如何與之交互的內(nèi)部表征。良好的用戶模型有助于用戶理解系統(tǒng)狀態(tài)、預(yù)測行動后果，從而更有效地使用系統(tǒng)。5.人因工程學(xué)（Ergonomics）：也稱工效學(xué)，是一門研究人、機器（或系統(tǒng)）、環(huán)境之間相互作用的學(xué)科，旨在通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，使人的使用更有效、更安全、更舒適。四、簡答題1.簡述認知工程學(xué)中“以用戶為中心”的設(shè)計理念及其重要性。解析思路：首先定義“以用戶為中心”設(shè)計理念，強調(diào)設(shè)計出發(fā)點是用戶的需求、能力和限制。然后說明其重要性，從提升可用性、用戶滿意度、系統(tǒng)安全性、降低使用成本、提高工作效率等方面闡述。核心在于將用戶的需求和認知特點置于設(shè)計的核心位置。答案要點：該理念強調(diào)在系統(tǒng)設(shè)計的各個階段，都應(yīng)將最終用戶的需求、能力和認知特點作為設(shè)計的出發(fā)點和核心考慮因素。其重要性在于能夠顯著提升系統(tǒng)的可用性（易學(xué)、易用、易記），提高用戶滿意度和忠誠度，減少因人因失誤導(dǎo)致的安全事故和系統(tǒng)故障，降低用戶的學(xué)習(xí)成本和使用成本，最終提高系統(tǒng)的整體效能和經(jīng)濟效益。2.簡要說明心智模型理論在系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用價值。解析思路：首先解釋心智模型的概念，即用戶對系統(tǒng)如何工作的內(nèi)部表征。然后說明其應(yīng)用價值，主要從用戶如何通過模型來理解、預(yù)測和與系統(tǒng)交互的角度展開。例如，模型好的話用戶能減少錯誤、提高效率、更好地適應(yīng)系統(tǒng)變化。答案要點：心智模型理論幫助設(shè)計者理解用戶如何表征和理解系統(tǒng)。其應(yīng)用價值在于：1）指導(dǎo)設(shè)計應(yīng)提供構(gòu)建良好心智模型的線索，使界面和交互方式符合用戶的預(yù)期；2）有助于設(shè)計易于理解和學(xué)習(xí)的系統(tǒng)，用戶可以通過少量嘗試形成有效模型；3）當(dāng)系統(tǒng)需要變更時，如果用戶已有的心智模型破壞不大，系統(tǒng)更容易被接受和適應(yīng)；4）有助于解釋用戶行為，預(yù)測用戶可能遇到的問題，從而進行預(yù)防性設(shè)計。3.操作分析（OperationAnalysis）有哪些主要類型？各自關(guān)注什么？解析思路：列出操作分析的主要類型（通常按分析粒度或?qū)蛹墑澐郑?。然后分別解釋每種類型關(guān)注的內(nèi)容和目的。宏觀關(guān)注策略和整體流程，中觀關(guān)注子任務(wù)和交互模式，微觀關(guān)注具體動作和操作細節(jié)。答案要點：操作分析主要有三種類型：1）宏觀操作分析（或策略操作分析），關(guān)注完成一項任務(wù)所需遵循的策略、主要階段和子任務(wù)分解；2）中觀操作分析（或任務(wù)操作分析），關(guān)注在宏觀階段之間轉(zhuǎn)換時涉及的具體子任務(wù)序列、操作順序和資源轉(zhuǎn)換；3）微觀操作分析（或動作操作分析），關(guān)注執(zhí)行具體操作所需的最小動作單元序列、身體姿態(tài)、工具使用等細節(jié)。它們共同構(gòu)成了從宏觀戰(zhàn)略到微觀執(zhí)行的完整操作圖景。4.簡述情境意識（SituationalAwareness）及其在復(fù)雜系統(tǒng)操作中的重要性。解析思路：首先定義情境意識，可以參考其三個維度（對任務(wù)、自身狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)的感知）。然后說明其在復(fù)雜系統(tǒng)操作中的重要性，強調(diào)其對做出正確決策、預(yù)測事件、及時響應(yīng)變化、避免沖突和事故的關(guān)鍵作用。答案要點：情境意識是指操作者對與當(dāng)前任務(wù)相關(guān)的環(huán)境狀態(tài)、自身狀態(tài)以及行動后果的理解程度。它包含三個主要維度：1）對任務(wù)的理解，即明確當(dāng)前要做什么；2）對自身狀態(tài)的認識，即了解自身的能力、資源和精力水平；3）對環(huán)境的感知，即知道環(huán)境中的對象、事件和變化。在復(fù)雜系統(tǒng)操作中，高水平的情境意識至關(guān)重要，它使操作者能夠準確理解當(dāng)前狀況，預(yù)測可能發(fā)生的事件，及時調(diào)整策略和行動，有效監(jiān)控系統(tǒng)運行，從而做出恰當(dāng)決策，避免誤解、錯誤和事故。五、論述題解析思路：1.選擇例子：選擇一個自己熟悉且功能較復(fù)雜的例子（如軟件、駕駛、設(shè)備操作等）。2.識別問題：仔細觀察該例子，找出至少兩個與認知工程學(xué)相關(guān)的、影響用戶體驗或操作安全的問題。這些問題可以涉及記憶負擔(dān)、認知負荷、心智模型偏差、信息呈現(xiàn)方式、操作流程不合理、情境意識支持不足等。例如，軟件界面按鈕標簽不清導(dǎo)致用戶猜測；駕駛時手機干擾分散注意力；設(shè)備錯誤信息提示不明確等。3.運用原理：針對每個問題，明確指出其涉及的核心認知工程學(xué)原理或概念。4.提出建議：基于所應(yīng)用的原理，提出具體、可行的改進建議。建議應(yīng)說明如何通過修改設(shè)計來解決問題，并闡述修改的預(yù)期效果。5.結(jié)構(gòu)組織：按照例子描述->問題識別->原理分析->改進建議的順序清晰展開論述。答案要點（以常用軟件為例）：例如，以常用的智能手機地圖導(dǎo)航App為例。首先，該App在用戶進行復(fù)雜路線規(guī)劃并行駛過程中，存在以下兩個認知工程學(xué)問題：問題一：頻繁的指令輸入導(dǎo)致認知負荷過高。當(dāng)用戶需要修改導(dǎo)航路線（如繞開擁堵路段或添加目的地）時，App通常要求用戶通過觸摸屏幕上的具體地點或手動輸入地址來完成。這一過程需要用戶在駕駛時將注意力從道路環(huán)境過度轉(zhuǎn)移到屏幕，進行精確點擊或輸入，尤其是在高速行駛或交通復(fù)雜時，這顯著增加了用戶的認知負荷，分散了駕駛注意力，容易引發(fā)安全問題。此問題涉及認知負荷理論（外在負荷過高）和認知心理學(xué)中關(guān)于駕駛時注意力資源有限性的觀點。改進建議一：采用更智能的語音交互功能，允許用戶通過自然語言描述（如“前方兩公里加速到100碼”、“在下一個紅綠燈右轉(zhuǎn)進入輔路”）來修改導(dǎo)航指令。同時，在界面設(shè)計上，可以提供預(yù)設(shè)的常用操作快捷方式（如“避開高速”、“尋找加油站”）。這些改進可以減少用戶在駕駛時對屏幕的操作需求，降低認知負荷，將注意力更多地保持在道路上，從而提高操作安全性。問題二：實時路況信息呈現(xiàn)方式不利于快速理解與決策。App雖然提供實時路況，但信息呈現(xiàn)方式有時較為雜亂。例如，在地圖上用不同顏色標記擁堵區(qū)域，但顏色飽和度差異不大；或者交通事件（事故、施工）的說明文字位置不固定，需要用戶反復(fù)查找。這導(dǎo)致駕駛員在行駛中難以快速、準確地獲取關(guān)鍵信息，并據(jù)此做出最優(yōu)決策（如是否變道、是否提前繞行），增加了決策的難度和潛在風(fēng)險。此問題與