Human Factors in Simulation and Training pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Vincenzi, Dennis A. (EDT)/ Hancock, Peter A. (EDT)/ Mouloua, Mustapha (EDT)/ Wise, John A. (EDT)

出品人:

页数:453

译者:

出版时间:

价格:959.00元

装帧:

isbn号码:9781420072839

丛书系列:

图书标签:

• 人机工程学
• 模拟
• 培训
• 仿真
• 人机交互
• 认知
• 学习
• 安全
• 性能
• 评估

沉浸式体验的理论与实践：构建有效人机交互环境的深度剖析 图书名称：《沉浸式体验的理论与实践：构建有效人机交互环境的深度剖析》 引言：复杂系统的认知负荷与人机界面设计的核心挑战 在当代工程、医疗、军事和航空等高风险领域，复杂系统的操作日益依赖于精确、高效的人机交互。传统的界面设计往往侧重于技术功能的展示，而忽略了操作者在真实情境下的认知负荷、感知限制以及决策过程的非线性特点。本书旨在跳脱出单纯的工程实现层面，深入探讨如何从人类因素（Human Factors）和认知科学的视角出发，系统性地设计、评估和优化这些交互环境，确保系统的安全性和操作者的绩效。 本书聚焦于“沉浸式体验”这一核心概念，它不仅指虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术带来的感官逼真度，更深层次地探讨了操作者心智模型（Mental Model）与系统模型之间的匹配程度，以及这种匹配度如何影响错误发生率和学习效率。 第一部分：理论基石——人类认知与感知系统的约束 本部分将奠定理解人机交互的基础，剖析人体的生物学和心理学特性如何制约信息处理的效率。 第一章：感官通道的带宽与信息过载 本章详细分析视觉、听觉、触觉和本体感觉（Proprioception）这四大主要感官通道的处理能力及其局限性。我们将探讨视觉错觉在模拟环境中的表现，以及如何利用空间听觉（Spatial Audio）来增强态势感知（Situational Awareness）。重点将放在“信息过滤”机制的研究上，阐述在信息爆炸的环境中，操作者的大脑如何本能地筛选信息，以及不良设计如何误导这一筛选过程，导致关键信息的遗漏。 第二章：认知负荷的量化与管理 认知负荷理论（Cognitive Load Theory, CLT）是理解操作绩效的关键。本章区分内在负荷（Intrinsic Load）、相关负荷（Germane Load）和无关负荷（Extraneous Load）。我们将深入研究如何通过界面布局、信息组织和任务分块策略，最小化无关负荷，从而释放操作者的工作记忆资源，使其专注于解决核心问题。此处将引入眼动追踪数据在测量认知负荷中的应用案例分析。 第三章：心智模型的构建、维护与失真 心智模型是操作者对系统内部工作原理的内部表征。一个准确、稳定的心智模型是有效控制复杂系统的先决条件。本章将探讨模拟环境如何帮助或阻碍心智模型的形成。我们讨论“表征失真”的风险——当模拟环境的反馈与真实世界存在细微差异时，如何快速识别并修正操作者错误的心智模型，避免“模拟习得的错误行为”迁移到真实操作中。 第二部分：设计原则——构建高效的交互界面与环境 这一部分将从理论走向实践，提出适用于各类沉浸式环境的设计准则。 第四章：态势感知的工程化设计 态势感知（SA）不仅仅是“知道发生了什么”，更是“知道它意味着什么以及接下来会发生什么”。本章聚焦于如何设计信息展示，以促进操作者对环境的动态理解。我们将分析“自上而下”和“自下而上”两种感知模式的平衡，并介绍使用比率（Ratios）、趋势线（Trend Lines）和空间化数据表示法（Spatial Data Representation）来增强对关键变量之间关系的直观理解。 第五章：反馈回路的优化与延迟的容忍度 反馈是学习和控制的基础。本章探讨了反馈的类型（即时、延迟、摘要性）及其对不同任务的适用性。我们将量化分析系统延迟（Latency）对操作性能的影响阈值。对于涉及快速反应的系统，我们提出“预测性反馈”的设计策略，即系统根据当前输入模型预测未来状态，并提前提供视觉或触觉暗示，以规避感官处理的固有延迟。 第六章：多模态交互与一致性原则 随着技术的发展，操作者越来越多地需要处理来自不同模态（视觉、听觉、触觉）的信息流。本章强调“模态一致性”的重要性，即相同的信息应以相似的方式在不同模态间传递。我们将分析如何利用触觉反馈（Haptics）来减轻视觉通道的负担，特别是在低能见度或高压力情境下的应用。 第三部分：评估与验证——确保模拟环境的有效性 优秀的设计必须经过严格的评估。本部分关注如何科学地验证沉浸式体验是否达到了预期的训练或操作目标。 第七章：保真度的层次结构与效度分析 模拟的“保真度”（Fidelity）是一个多维度的概念，远不止于视觉的逼真程度。本章区分了物理保真度、功能保真度、感知保真度和行为保真度。我们将深入探讨如何根据训练目标来确定不同保真度的优先级，并介绍如何通过“任务效度”（Task Validity）而非单纯的“外观相似度”来指导模拟环境的开发。 第八章：操作者绩效的客观测量指标 传统的评估往往依赖于主观问卷，本书提倡采用更客观、量化的指标。本章详细介绍了适用于复杂交互环境的绩效指标，包括反应时间分布、决策路径熵（Decision Path Entropy）、资源分配效率（Resource Allocation Efficiency）以及错误模式分析（Error Pattern Analysis）。我们将展示如何利用时间序列分析工具来识别绩效下降的早期预警信号。 第九章：压力情境下的设计鲁棒性测试 在现实世界中，操作往往在时间压力或高风险下进行。本章探讨如何设计和实施“压力测试”协议，以评估交互系统在认知超负荷状态下的鲁棒性（Robustness）。我们将介绍如何通过操纵干扰因素和时间限制，系统性地探索操作者的性能边界，并据此对界面进行降级设计（Graceful Degradation），确保在系统性故障发生时，人机交互仍能维持在安全操作的最低标准之上。 结论：面向未来的人机共生系统 本书总结了从认知基础到工程实现的完整链条，展望了人工智能（AI）在提升沉浸式体验中的角色——AI 不仅是模拟环境的构建者，更是实时认知状态的监测者和干预者。最终目标是构建一个“人机共生系统”，其中人与机器的交互不再是简单的指令与执行，而是基于对彼此能力的深刻理解，共同应对复杂世界挑战的伙伴关系。 目标读者： 本书面向人机工程学研究人员、系统设计工程师、虚拟与增强现实开发者、专业领域（如航空、医疗、军事）的训练项目主管及认知心理学学者。

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