人因实验

1 定义

1.1 学术定义

为了确立变量间的因果关系，运用实证研究中的控制实验（controlled experiments）方法，通过严谨的设计来主动操纵自变量、严格控制额外变量，以测量因变量变化的研究范式。将这种控制实验用于回答人因工程问题，即为本教材所指的人因实验。

1.2 与心理学实验的对比

两个学科在认识论目标和效度取舍（内部效度 vs. 外部效度，将在后续章节详细介绍两个概念）上存在不同。心理学实验主要以理论构建与机制解释为目标，研究者希望寻找人类认知或行为的普遍规律，通常需要通过严格控制无关因素来识别清晰的因果关系，尤其重视内部效度。而人因工程以系统优化与问题解决为目标，正如人因工程的定义所示，旨在提升特定人机系统中的绩效、安全舒适和体验。如果一个设计能让事故率下降，即使背后的认知理论尚存争议，这一结果仍具有直接的工程价值。因此，人因实验通常比基础心理学实验更重视研究结果能否推广到目标用户、任务和使用情境，即外部效度（但具体实验仍需根据研究目的在内部效度与外部效度之间进行权衡）。

这也会体现在实验类型（详见控制实验）的选择上。两个学科的共同点是都有较多验证性实验和实证建模实验，但人因工程较少使用批判性实验，而探索性实验在人因工程中比在心理学中更常见。

按目的分类	定义	心理学实验vs.人因实验
探索性实验（what-if实验）	改变自变量来看因变量有何变化，明确如果我这么做会发生什么？也就是进行系统摸底，探索变量间的联系。	心理学通常更强调实验的理论或假设基础，但也采用探索性实验；在人因工程中，面对新技术、新系统或新交互方式时，缺乏成熟理论的情况更常见，因此探索性实验具有更突出的应用价值。
实证建模实验 / 参数估计实验（包括部分基线校准测试和心理物理实验）	已知自变量与因变量之间存在一定的关联，实验的目的是通过精细操纵自变量的梯度变化，来精确测量因变量的响应规律，旨在拟合出准确的数学模型（如对人行为的预测模型）或标定系统的特定边界数值（如某种感知的绝对阈限）。	两门学科都关注对人进行认知或行为建模、心理物理学（如绝对阈限测定）。此外，人因工程还会据此制定工业标准和设计指南（如特定屏幕尺寸下的最佳字号、操作摇杆的最佳阻尼系数）。
验证性实验	有一个需要验证的理论或主导假设（例如对比研究者提出的界面设计方案与现有基准界面），实验的目的是提供证据来支持或拒绝这一理论或假设。不过，风险是即使数据支持了该理论，也不能排除其他未知理论同样能解释该数据的可能性。	两门学科都通过大量验证性实验来构建与验证理论。此外，人因工程还将验证性实验用于总结性评估，证明某种设计方案确实能提升系统绩效。
批判性实验	有多个相互竞争的理论，实验的目的是对这些理论进行区分或证伪。	心理学需要批判性实验来推动理论与范式转移；人因工程则较少涉及批判性实验。

2 操作要点 / 适用条件

与控制实验的要点或特征相似。此外，从人因研究或设计的角度出发，人因实验适用于：

1. 当研究的核心诉求是确立因果关系，且研究条件允许对变量进行严格控制和定量测量时。
2. 进行总结性评估（summative evaluation，以证明方案有效为目的的评估）而非形成性评估（formative evaluation，以改进方案为目的的评估）时。

人因实验不适用于纯探索性的研究，或需要极高自然度或生态效度的真实场景观察记录（此时更适合观察法或相关研究）。

另外，人因实验通常涉及人类参试者，因此需要进行伦理审查。