人因工程的研究方法

第二章人因工程的研究方法研究：運用科學的方法，有系統地收集資料，分析資料以發現，評估或解決問題。以前的方法---不可信，難以說服對方。科學的方法---概述人因工程：屬實徵科學或經驗科學，建立且運用有關人類能力和行為的資料來設計或評鑑人們所處的環境、所使用的機具設備和工作程序。這些資料大部份來自於實驗和觀察。選擇研究方法的一般性問題和研究倫理問題Meister(1985)指出，選擇研究方法時應考慮的因素如下1.效果(effectiveness)---指該研究法能夠達成研究目的之程度。2.方便(easeofuse)---指該研究在特定運用上的簡便性。3.成本(cost)---指該研究法在金錢、資料要求、設備、人力和時間上需耗費的代價。4.彈性(flexibility)---指該研究法能適用於不同場合和情況的程度。5.範圍(range)---指該研究法所能測量的現象、行為和事件之數目。6.效度(validity)---指該研究法所獲得的資料與真實生活中所發生者的相似程度。7.信度(reliability)---指該研究法所獲得的資料與歷經時間遷移及多次應用之間的一致程度。8.客觀(objectivity)---指該研究法之運用結果乃應憑據程序與資料，不因研究者之不同而異的程度。Fox(1958)認為一件優良的研究應具備如下的條件1.研究的目的或問題應界定清楚，應以明確的概念與詞句予以敘述。2.應足夠詳實地交代研究所使用的器材、方法程序，以便其他人能重複進行該研究。3.研究設計應周全而詳細地規劃，儘可能獲得更客觀的結果。4.研究者應坦誠指陳研究設計上的缺陷等結果的可能影響。5.使用適切的資料分析方法，以充分顯示資料所涵蘊的意義與特性。6.結論應以資料所能證實者及所能提供充分基礎者為限。研究倫理以下幾個課題，是研究人員在顧慮不造成受試者的身心傷害之首要規範外，仍應特別注意遵守的倫理項目保密---尊重受試者的隱私權。徵求同意---當實驗有身心受傷害的可能時，受者試有權決定是否參與。隱瞞研究目的之斟酌---有些研究若事得知則可能無法研究目的。不予處理之正當性。風俗及文化禁忌。信實而充分揭露---科學研究都應遵守信實原則。人因工程研究可分描述研究(descriptiveresearch)根據某些重要屬性，來描述某一母群體(事物、現象或人員)的特徵。例人體尺寸調查，…，雖然學問不大，但其所提供的數據為許多設計決策的基礎。另外在解決方案尚未探索與建議之前往往需先進行描述研究，藉以衡量問題的輕重和範圍。主要重視的是各群體的平均數，標準差和百分位數。實驗研究(experimentalresearch)檢定某些變項對於行為的效應。所探究的變項和所量測的行為之選擇，通常根據實務情境所遭遇的設計問題(例Garg，BakkenandSaxenal1982)，主要重視的是否對行為產生影響，以及其影響的方向。評鑑研究(evaluationresearch)–與實驗研究類似之處---其目的乃在於衡量某”事物”之效應只不過評鑑研究指的是一系統或一產品，所以較具整體性及綜合性。–與描述研究類似之處---企求記錄系統或產品使用者的績效與行為。評鑑研究往往包括成本效益分析，且需在具有代表性的使用條件下進行，通常需要在現場進行實地研究。人因工程專家在評鑑研究領域所從事的，便是評量自己的與他人的設計的”妥善程度”，並根據所收集的資訊提出改善建議。以上三種研究方法會有以下幾項相同的基本決策研究情境的選擇研究變項的選擇受試者樣本的選擇資料收集方法的選擇資料分析方法的選擇研究情境的選擇(choosingaresearchsetting)1.描述研究---實地或實驗室(有爭議)。其目的在於獲取描述某一特定人員群體的資料2.實驗研究一般實務性研究---實地(field)。實地的優點---作業變項、環境條件及受試特性與真實的狀況相符，其結果較站得住腳。實地的缺點---成本高，有安全風險，實驗控制較難做好。一般理論性研究---實驗室(Laboratory)。實驗室的優點---與主題無關的變項可加以控制，可重複進行，可精確的收集資料。實驗室的缺點---缺乏真實性及結果推論的效力。研究者通常結合兩者的優點，而使用”模擬”真實世界的方式，可分為實體模擬---製作一硬體代表或表徵某一系統、程序或環境。其範圍可涵蓋簡單或複雜的項目，模擬物可縮小或放大。電腦模擬---以電腦建構一程序或事件系列的模型並運轉計算而獲得預測性的結果。3.評鑑研究---實地或實驗室(有爭議)。需在具有代表性的使用條件下進行，即與日後使用時的狀況相當研究變項的選擇描述研究分兩類1.效標變項(criterionvariables)研究感興趣的人員特徵與行為之變項，分四類：身體特徵(physicalcharacteristics)績效數據(performancedata)主觀資料(subjectivedata)生理指標(physiologicalindices)2.成層變項(stratificationvariables)或預測變項(predictors)依年齡、性別、教育程度等作為分層抽樣的層別基準，再依比例抽出樣本。若測量所得資料是依這些特徵(例年齡、性別等)加以分析這些特徵稱”預測變項”。實驗研究–自變項(Independentvariables，IVs)---實驗者所操控的變項。人因工程裡分三類作業關聯變項(task-relatedvariables)--設備變項(equipmentvariables)及程序變項(proceduralvariables)環境變項(environmentalvariables)---受試者關聯變項(subject-relatedvariables)因(依)變項(Dependentvariables，DVs)：所測度的效應，大多屬於績效，主觀或生理方面的變項。評鑑研究將評鑑的系統或裝置的目標或功用，轉譯成可以量度的一些特定效標變項(基本上與描述研究，實驗研究相同)。受試者樣本的選擇描述研究(1)代表性樣本其目的在於，從可代表吾人感興趣的母群體的樣本身上，搜集資料。而此樣本能夠涵蓋真正的母群體。(2)隨機抽樣由母群體中採用隨機抽取的方式選取樣本。(3)樣本大小下列三個因素會影響樣本大小(a)所要求的精確度:樣本數大，則精確高。(b)母群體的變異數:樣本數大，則變異大。(c)所擬估計的統計量:中位數所需的樣本要比平均數的大。實驗研究挑選具有代表性的樣本，但其代表目標母群體的程度，不用像描述研究那麼大。以下有幾種方法，可控制因經驗或學習的累積而產生的結果誤差。1.採用受試者間設計(between-subjectsdesign)。即在自變項的各水準下，所測試的受試者都不同。2.平衡法(balancing)即設法使經驗之累積所產生的影響，在自變項的各水準下，能約略相等。(1)受試者內平衡法—包括對抗平衡法、完全隨機法、集區隨機法。(2)受試者間平衡法—包括完全及不完全受試者內平衡法。3.訓練法即將受者訓練到不再有學習效果的地步，才讓它接受測試(少用，費時)。樣本大小---應考量在最短時間與最少資源之耗費，且對自變項的影響評估能具備相當水準的信度。Simon(1976)9位以下---50%9~11位----25%11位以上---25%評鑑研究考慮的事項與描述研究和實驗研究所探討的一樣。受試者要能代表最終使用者群體人數要足以容許預測使用者群體資料收集方法的選擇描述研究可在實地或實驗室收集，亦可用調查(問卷)和晤談來收集。實驗研究與描述研究相同，在實驗室可用電腦來輔助。可探討更多自變項和因變項評鑑研究較為困難，受評機具往往欠缺監測或衡量績效的功能，幾乎全是用研究者觀察使用者，以及詢問方式。資料分析方法的選擇描述研究運用基本的統計量予以比較–標準差(s)–相關係數(r)–百分位數實驗研究通常使用推論統計技術予以分析,例變異數分析(ANONA)或多變異數分析(MANONA)統計顯著性(statisticalsignific-ance即出現在敘述中”顯著”一詞,例自變項對依變項具有”顯著效應”或”兩平均數間具有顯著差異”。評鑑研究效標之量度(criterionmeasures)描述研究---指所測量的特徵與行為實驗研究---指依變項評鑑研究---用以判定設計妥善性的基準人因工程領域,可以區分為三類(Meister，1985)系統描述效標(system-descriptivecriteria)以基本工程上的觀點來反映整個系統，例如設備可靠度，耐磨性……，多用於評鑑研究作業執行效標(taskperformancecriteria)此種效標通常反映某一作業的成果，人員或許牽連或許不牽連其間。較人員表現效標具整體性，其包括：–產出數量–產出品質–執行時間人員表現效標(humanperformancecriteria)指人員執行作業時的行為和反應，可分為1.績效量度次數量度強度量度延滯量度期間量度可靠度2.生理指標測量人們從事體力或心智工作，或受冷熱、噪音、震動和加速度等環境影響，所產生的緊張或過勞狀況，分為：心臟血管指標呼吸指標神經指標感覺指標血液生化指標3.主觀反應(subjectiveresponse)受測者所提供的主觀意見、判斷或評比等，在測量”興趣”方面效標為唯一合理可用的方法。終端效標與中間效標效標量度依時間行進可分終端績效(效標)---較有價值，人員較感興趣中間績效(效標)---較特定而詳細，在診斷和解釋執行不當或績效不佳時頗有用效標的要件效標量度必須滿足實務應用上和心理測量學上的要求條件實務應用要件–客觀的–計量性的–非強制性的–容易收集的–不需特別的收集技術或儀器–所費之金錢時間與心力等成本最少心理測量學要件信度(reliability)可信賴的程度，係指對某一變項的量度，歷經不同時間或不同樣本群之測試，所得結果的一致或穩定程度。常用相關係數來表示方法有二(1)重複測量信度(repeatedmeasuresreliability)又稱為再測信度(test-retestreliabil-ity)。就是針對一群相同的受測者，在二個不同的時間施以相同測量，其結果的穩定性，可用相關係數來評估，而測試的時間間隔不可太長或太短。內部一致信度(internalconsistencyreliability)依問項式測量工具回答的相似程度來估計信度，最簡單的方式為折半信度(split-halfreliability)或稱奇偶信度(odd-evenreliability)，將各種的折半相關係數，予與平均，即可得一更精確的內部一致信度。效度(validity)有效的程度或正確性，指量測工具能夠達成測出研究者所欲測量事物的程度，為科學研究工具中最重要的必要條件。常以得分與所欲測量質間的相關係數來表示與人因工程研究有關的效度有：(1)表面效度(facevalidity)指某種量測工具之表面，易影響受試者參與研究的動機。(2)內容效度(contentvalidity)指某種量測工具的內容，能夠代表(適當抽樣)所擬探討的領域(如知識範圍或工作行為)的程度，又稱為”羅輯效度”(logicalvalidity)，其關鍵因素在於發展量測工具時，所遵循的”程序”(procedure)或理論(theory)基礎。效標關聯效度(criteria-relatedvalidity)是指量測工具能夠預測績效的程度，較適用於評定測驗作為人員甄選基礎的妥當性，其效度之計算乃以量測所得分數與某種已考驗過的效標分數兩者間的關聯係數來表示。可分為同時效度(concurrentvalidity)指量測分數與當時即可獲得的效標分數間之相關係數。預測效度(predictivevalidity)指量測分數(前兆行為)與日後績效表現(預測行為)之相關係數。建構效度(constructvalidity)指量測工具能夠真正量測出所擬探討的主題之基底”建構”(行為或能力的基本類型)的程度。Campbell&Fiske(1959)多特質多方法矩陣(Multitra