作者：郑晓敏
在人一机一环境系统中，人是劳动的主体，能有意识、有目的地识别环境中的危险因素、评估机器的性能，并进行判断和决策执行，是系统的核心因素。大量的事故调查与统计研究表明，我国80%以上的煤矿事故直接或间接源于员工的不安全行为，因此，充分研究矿工的行为机制和对外界信息的处理过程尤为重要。
虽然国内外学者对矿工的不安全行为进行了大量研究，但主要集中在员工不安全行为的定义和归类，矿工不安全行为影响因素的确定及其在事故发生原因中的权重分析和不安全行
为的测量工具的开发上，很少研究矿工不安全行为本身的产生机制。虽然试图从心理学的角度研究矿工的不安全行为，但大多仅限于影响矿工不安全行为的心理因素分析。然而人的行为只是认知过程的外在表现，要加强对矿工行为的管理，就必须研究矿工对外界信息的加工方式，从根源上了解矿工安全行为的产生过程。曹庆仁在认知心理学视角下构建了煤矿员工的“知一能一行”不安全行为模式模型，并在该模型下描绘了煤矿员工不安全行为的认知过程，但该过程只是对认知过程中的各种影响因素及相互作用机制的一种系统描述，并没有体现煤矿员工采取不安全行为的内在心理机制。
在对矿工、机器、煤矿井下作业环境所构成的“人一机一环境”系统结构模型的建立和分析基础上，应用认知心理学中的感觉、注意、记忆等理论，研究矿工获取和加工外界输入信息的认知过程，构建矿工信息加工模型，并对该模型的运行机制和特点进行分析，可为煤矿安全设计，如安全培训材料、安全研讨会等促进矿工安全意识和安全行为的实践提供理论参考。
1矿工信息加工模型的认知理论基础
认知心理学家之父Ulric Neisser认为认知心理学( cognition psychology)是感觉输入的变换、减少、解释、贮存、恢复和使用的所有过程。人接受外界输入信息，并将这些信息经过神经系统的加工处理，转换成内在的心理活动，进而支配人的行为，这个过程就是信息加工的过程，也就是认知过程。而人的信息加工模型即为描述人类对外界信息的认知过程的理论模型，模型中应用的认知理论主要包括感觉、注意、记忆。
1)感觉是人脑对事物个别属性的认识。通过感觉，从外界环境获取必要的信息，保证机体的正常生活。人要正常生活必须保持信息平衡，信息超载或不足都会破坏信息的平衡，给机体带来严重的不良影响；通过感觉，人也能察觉自身机体的状态，没有感觉提供信息，人就无法根据外界信息及自身状态来调节自己的行为。然而人的感觉器官并不能对所有的刺激物做出反应，只有超过绝对感觉阈限的刺激物才能被人类察觉，才能成为人的认知对象。然而绝对感觉阈限并不是绝对不变的，人的活动性质、刺激的强度及持续的时间、个体的注意和态度及年龄都会对感觉阈限产生影响。
2)注意是心理活动或意识对一定对象的指向和集中，具有选择性，会对同时呈现的两种或两种以上的刺激选择性注意一种，同时忽略其他的刺激，且容量有限，人类可以有意识地控制注意的选择性。有人认为，在注意状态下，人才能对个别特征的信息进行精细加工并将其整合为一个完整的物体，而在非注意状态下，人只能对事物的个别特征进行初步加工。不同的认知活动对注意的要求不同，认知资源理论认为对刺激的识别需要占用认知资源，当刺激越复杂时，占用的认知资源就越多，然而认知资源有限，当认知资源完全被占用时，新的刺激将不会被注意，得不到加工处理。因此，人要有意识地控制自己的注意行为，注意重要信息，同时忽略不相关的甚至是干扰的信息。注意的双加工理论认为人类的认知加工分为自动化加工和受意识控制的加工，其中自动化加工不受认知资源的限制，不需要注意参与；而受意识控制的加工受认知资源的限制，需要注意参与；且意识控制的加工在经过大量的练习后，有可能转变为自动加工。因此只要对新的技能反复练习，熟练掌握技能后，就不需要占用太多的注意，从而保证有更多地认知资源来注意工作共出现的新情况新问题。由此可见，注意对人的行为控制和学习可产生至关重要的影响。
3)人类的记忆是一个对外界输入信息进行编码、存储和读取的信息处理系统。根据信息在头脑中保持时间的长短，可将记忆分为感觉记忆、工作记忆和长时记忆3个阶段。三级记忆模型显示信息是如何流过这3个记忆系统及三者之间的关系，如图1所示。
外界刺激信息被人的感觉器官感知并储存为感觉记忆中，引起个体注意的的感觉信息进入工作记忆中，经过复述后存储于长时记忆中，而存储于长时记忆中的信息在需要时经过提取可进入工作记忆中。存储于工作记忆中的信息与长期记忆建立的连接越多，信息才更容易被记住，也就是说，经过个体深加工过的工作信息，才能进入长时记忆，在头脑中长时间地保存下来。长时记忆中存储的与工作相关的信息越多，人的知识经验越丰富，处理心理的速度越快，质量越高。
2煤矿人一机一环境系统结构模型
煤矿井下作业系统是一个复杂系统，其优劣程度受诸多因素的影响，如井下自然环境、矿工的生理、心理因素等。煤矿井下生产过程均处于人一机一环境系统中，系统中的任何一要素出现故障，都会影响安全生产，并可能造成重大事故。因此，必须把矿工、机器和煤矿井下环境视为一个整体进行考虑，这样才能正确揭示各个环节之间的相互关系及性能。在充分考虑各个环节的基础上，建立适用于分析煤矿井下生产过程的人一机一环境系统结构模型，如图2所示。
该模型中，影响矿工生产行为的输入信息有煤矿井下自然环境、人文环境、矿工的自身特性及矿工操作的机器信息。煤矿井下自然环境复杂，且潜在的危险因素较多，水、火、瓦斯、煤尘及破碎顶板时刻威胁着安全生产及生命安全，甚至引发重大安全事故，矿工需时刻注意警惕；其次矿工自身的特性，即矿工生产时的生理、心理状态，也会影响其判断和行为的准确性，特别是矿工的不良心理因素心理会导致违章行为的发生。当各种输入信息进入矿工信息加工模型后，在控制模块中矿工根据已往的工作经验、安全知识和知识结构，筛选与生产任务相关的重要信息并对其进行分析，得出可能的行动方案并估计执行方案后可能产生的后果，最后做出判断，通过操作掘进机、采煤机、打钻机等其他劳动工具将行动方案付诸实践；随后作业机器运作方式对环境的改变又将重新反馈给矿工，并影响矿工下一次的决策和行动执行。
3矿工信息加工模型
认知心理视角下，应用感觉、注意、记忆等认知理论，通过面对面访谈搜集材料及总结得出，具备一定的工作经验和安全知识，且能熟练操作各种工作器械的一般矿工，通常会应用3种方式处理外部刺激，并据此构建矿工信息加工结构模型，如图3。
该模型由煤矿井下环境系统及目标矿工认知系统两大部分组成，认知对象及矿工的认知过程都处于煤矿井下环境中。煤矿井下环境中存在大量信息，只要刺激强度超过矿工的绝对感觉阈限的信息才能被感知、记忆，成为矿工的认知对象。
目标矿工的认知系统由4个模块组成，分别为信息获取模块A、信息加工模块B、信息输出模块C及矿工感知处理信息的原则及偏好模块D。图中这4个模块都以椭圆形表示。
3.1 模型运行机制分析
煤矿井下环境中的信息经由矿工感觉器官感知后，成为认知对象并存储感觉记忆中，其中注意捕获到的信息进入工作记忆中，这些信息经过信息加工模块处理后，输出最佳方案并执行。这样的信息加工经验将成为人的长期记忆，并影响矿工感知处理信息的原则和偏好。
1)在信息获取模块中，刺激强度超过矿工的绝对感觉阈限的信息被感觉器官感知，并经过神经系统在极短的时间转换成神经信号并保存在感觉记忆中，感觉记忆中的信息经过注意机制选择和过滤掉一些无关的信息，保留与认知任务相关的，需要处理的信息存储于工作记忆中，随后信息加工模块从中提取信息并对其进行分析。
2)信息加工模块是该模型的核心部分。矿工根据感知和处理信息的原则、偏好提取暂时存储于工作记忆中的信息，经过信息加工模块中3种信息处理方式并行处理，得到相应的执行方案，3种执行方案随后进入比较器中竞争，选优去劣，得出最佳执行方案。生产过程中，采煤机司机对周围生产环境进行判断决策后，将比较器输出的执行方案转换为实际行动来操纵采煤机，完成预期的操作任务：启动或关闭电器隔离开关、采煤机总起按钮、截割电机、泵电机及牵引机，通过控制遥控板上的向左、向右按钮改变采煤机牵引方向及操作滚筒调高按钮调整采煤速度等。采煤机司机通过以上操作改变采煤机的运行参数和状态，并将其反馈至相关的感知器官，同时采煤机司机仍不断观察、接受采煤机本身参数的变化，如压力表的压力变化及自身运转声音及油温有无异常；同时也接受并分析工作面顶、底板和煤层的变化及作业区域有无其他工作人员等新的环境信息；并根据新的信息调整执行方案以适应新的环境，同时保证采煤机自身的稳定及安全，如此循环往复直至采煤任务完成。
3种信息处理方式各有不同，各自占用的认知资源，如注意、记忆容量不同，认知速度和准确度也有显著差异。信息直觉处理仅凭直觉和条件反射判断信息，并作出决策，处理过程占用的认知资源极少，所以处理信息的速度最快，但因与模块D的交互程度最低，认知准确性最差，矿工采用这种方式加工信息，容易得出错误的执行方案，产生违章等不安全行为，导致工伤和事故发生；而信息推理方式是根据已往的工作经验及安全知识判断信息，并对所有可行方案和执行各种可行方案后可能产生的结果进行分析、比较，最后做出决策，该过程需要占用大量的注意及记忆资源，认知速度最慢，因与模块D交互程度最高，处理的准确度最好，矿工采用这种方式加工处理信息，往往得出正确的行动方案，发生违章行为的可能性低，一般不会造成人员伤害，也就是说矿工执行由信息推理方式得出的行动方案可视为安全行为；而信息模板处理方式是根据工作记忆中提取的信息，在已往工作经验及知识结构中搜索与之匹配的信息模板并形成解决方案直接输出，过程中占用的认知资源及判断的准确度都介于以上两种方式之间。
信息处理过程中，为了提高认知的速度和质量，3种信息加工方式之间除了相互竞争，还存在协作与交互。矿工在长期的生产实践过程中，通过直觉处理信息，不断获得成功或失败的工作经验，这些经验逐渐成为信息模板，为信息推理分析过程提供新的知识结构，成为更为理性的信息处理原则，随后应用于生产实践中，如此循环往复，可提高3种信息加工方式的效率和准确度。
然而煤矿井下开采环境十分复杂且潜在危险因素众多，需要矿工注意、处理的信息数量巨大，而人的认知资源有限，经常导致信息过载，即便训练有素，经验丰富的矿工在判断信息时也难免出错。所以在信息处理过程中，矿工应学会选择注意易于引发事故的刺激因素，忽略其他的干扰因素，以保证有足够的认知资源来处理与任务相关的信息。
3)存储于工作记忆中的信息经过3种方式的加工处理，产生的3种行动方案经过比较器竞争选择，得出最优方案输出并执行。矿工通过调整作业机器参数，改变其速度和性能，将最优方案付诸行动，其行为产生的结果一般不会造成人身伤害和安全事故，这样的成功经验会存储于长期记忆中，影响矿工感知、处理信息的原则及偏好（模块D）。而存储于长期记忆中的信息经过提取进入工作记忆，与模块D共同影响矿工信息加工方式。
值得一提的是，信息加工过程的各个阶段并非按序列进行的。众多认知心理学的研究结果证明，人脑具有强大的并行处理能力，因此，模型中的各阶段有可能是同时进行的。
3.2 模型运行特点及不足
3.2.1 模型运行特点
通过对模型运行机制的分析，该模型具有以下特点：
1)基于认知心理学的感知、注意和记忆理论研究矿工行为本身的发生机制。
2)模型中任何一个环节出现问题，都会反馈给上一级，图中以双箭头表示。
3)矿工认知过程的各个环节都受到矿工对煤矿井下环境的熟悉程度、认知对象的熟悉程度和感知敏感性及矿工处理信息的原则和偏好的影响，同时也受矿工生产时的生理及心理状态的影响。
3.2.2模型中存在的不足
1)该模型是基于认知理论，并借鉴信息加工的观点建立的，强调注意力、记忆力、思维能力、操作能力等智力因素，但对动机、情绪、性格等非智力因素研究不够重视。然而大量的研究证明非智力因素影响信息判断及操作执行的准确性，甚至可能引发重大事故。
2)3种信息加工方式也受到诸多因素的影响，特别是矿工的年龄、工作年限、知识结构等个人因素的影响。例如，新手和专家处理运用相同的信息处理方式处理同种信息时的效率和质量可能存在很大差别：由于缺乏工作经验，工作相关知识不足，往往凭直觉和条件反射处理信息，准确度较差；而专家由于工作经验及知识丰富，运用直觉处理方式得出的决策也往往是正确的；而且工作年限长，知识结构丰富的员工采用信息推理分析、信息模板比对处理同类信息时，得到的执行方案的优劣也存在差别。
4结论
1)本模型虽然立足于加涅的信息加工模型，但提出3种信息处理方式，对执行控制过程进行了细化；但模型仅适用于分析非突发危险状态下，一般矿工的信息加工过程。本阶段的研究工作仅限于信息加工模型的建立及对信息加工各阶段的定性分析，但矿工信息加工过程及其复杂，因此还有待于后续研究的不断完善。
2)煤矿井下作业环境及矿工自身的生理、心理状态等都会影响矿工加工信息的效率和质量，因此在制定安全管理措施时，要尽量改善矿工作业环境及生活质量，并加强对矿工的情绪管理，及时发现与疏导矿工的不良情绪，以保障生产安全。
3)矿工对周围信息的加工过程，也是对信息的内化学习过程。了解信息加工过程及处理信息的具体方式，可为后续的安全培训内容及环节的设计提供理论依据。
5摘要：矿工在煤矿井下的生产过程是对外界信息的加工处理过程。矿工能否正确处理外界刺激，将直接产生安全或不安全行为，影响煤矿安全生产，甚至引发重大事故。在认知心理学视角下，应用感觉、注意和记忆理论对矿工行为的形成机制进行分析，建立矿工信息加工模型，并对模型的特点和作用进行分析，同时指出该模型存在的不足。信息加工模型的建立与分析可为安全管理措施的制定及安全培训内容及环节的设计提供理论依据。
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