導(dǎo)語：軟件心理學(xué)研究論述一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

軟件心理學(xué)這門新興學(xué)科逐漸發(fā)展，吸引了認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程、人機(jī)交互等各領(lǐng)域?qū)W者的參與。歐洲在1987年建立了“程序開發(fā)心理學(xué)年會(huì)”，美國在1986年成立了“程序員實(shí)證研究”會(huì)議，我國在該領(lǐng)域還處于起步階段。鑒于軟件心理學(xué)對軟件相關(guān)領(lǐng)域的重要作用，有必要對其研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。本文第2節(jié)概述軟件心理學(xué)的發(fā)展歷程；第3節(jié)分析軟件心理學(xué)的內(nèi)容體系；第4節(jié)總結(jié)軟件心理學(xué)各分支領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，并闡述對軟件工程的應(yīng)用啟示，分析目前研究存在的不足，在此基礎(chǔ)上給出未來的研究方向；最后總結(jié)軟件心理學(xué)的總體發(fā)展趨勢。

軟件心理學(xué)的發(fā)展史

軟件心理學(xué)發(fā)展大致可分為兩個(gè)階段［7］，第一階段是軟件心理學(xué)的創(chuàng)立和初探階段，第二階段為軟件心理學(xué)的豐富和發(fā)展階段。兩個(gè)階段的主要區(qū)別是理論基礎(chǔ)、研究對象和研究方法不同。20世紀(jì)70年代為軟件心理學(xué)研究的第一階段，研究學(xué)者主要由計(jì)算機(jī)科學(xué)家組成。1971年，Weinberg出版了《程序開發(fā)心理學(xué)》一書，開辟了軟件心理學(xué)的新領(lǐng)域。該書從人類行為、社會(huì)行為和個(gè)人行為等3個(gè)角度審視程序開發(fā)。但是溫伯格坦言，該書中的許多思想未找到“科學(xué)依據(jù)”，沒有很好的理論基礎(chǔ)。該階段采用實(shí)驗(yàn)手段研究的代表是Shnei－derman，他采用內(nèi)省、案例研究和實(shí)地研究等手段，對編程風(fēng)格、項(xiàng)目組織、團(tuán)隊(duì)進(jìn)程、程序員能力傾向和人格特質(zhì)因素等方面進(jìn)行了探索［4］。但是，Shneiderman的實(shí)驗(yàn)缺乏認(rèn)知模型的支撐，面臨設(shè)計(jì)問題簡單、編程環(huán)境失真等問題。20世紀(jì)80年代至今為軟件心理學(xué)發(fā)展的第二階段，吸引了計(jì)算機(jī)科學(xué)家、心理學(xué)家和人素工程學(xué)家的參與。該階段以認(rèn)知模型的構(gòu)建為特征，采用客觀的行為分析作為嚴(yán)格試驗(yàn)方法的補(bǔ)充。從認(rèn)知心理學(xué)引進(jìn)理論框架，并將其研究成果引入到軟件工程中，以促進(jìn)軟件工具的研發(fā)，改進(jìn)編程活動(dòng)。該階段彌補(bǔ)了第一階段的不足：研究對象擴(kuò)展到專業(yè)程序員，而第一階段的研究對象幾乎都是學(xué)生；考慮了軟件開發(fā)的集體性及協(xié)作性；所涉及的活動(dòng)不只是編碼，也研究需求規(guī)格說明及軟件設(shè)計(jì)；考慮了語言和編程范式對編程活動(dòng)的影響?？v觀軟件心理學(xué)的發(fā)展史，軟件心理學(xué)的研究方法漸趨成熟、研究內(nèi)容逐漸豐富、研究學(xué)者日益多元化。軟件心理學(xué)的發(fā)展過程是軟件工程與心理學(xué)融合程度逐步提高的過程。

軟件心理學(xué)研究體系

從學(xué)術(shù)文獻(xiàn)來看，軟件心理學(xué)研究的熱點(diǎn)主要集中在7個(gè)領(lǐng)域：程序設(shè)計(jì)的認(rèn)知機(jī)制、程序理解理論、專家與新手的差別、程序員人格特質(zhì)與績效的關(guān)系、程序員情感與績效的關(guān)系、程序員能力傾向測試和人機(jī)界面設(shè)計(jì)。筆者分析了各項(xiàng)研究內(nèi)容之間的關(guān)系，如圖1所示。軟件心理學(xué)的研究從3個(gè)層面展開：第一層面為認(rèn)知活動(dòng)機(jī)理層，第二層面為根源因素層，第三層面為應(yīng)用層。第一層面從軟件生命周期的核心活動(dòng)出發(fā)，研究其認(rèn)知機(jī)制，主要包括軟件設(shè)計(jì)活動(dòng)的認(rèn)知機(jī)制，以及編碼、測試、維護(hù)中的程序理解機(jī)制。第二層面在第一層面的基礎(chǔ)上，研究影響主體績效的根源因素，一方面研究情感、人格特質(zhì)對主體績效的影響；另一方面從“主體的能力是由學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得來的”這一觀點(diǎn)出發(fā)，研究專家與新手在知識(shí)、策略和元認(rèn)知方面存在怎樣的差別。第三個(gè)層面是將前兩個(gè)層面的研究成果應(yīng)用到軟件工程相關(guān)的活動(dòng)中，如將根源因素層的研究成果與心理學(xué)測量方法相結(jié)合，研究程序員能力傾向測試，用于選拔適合從事軟件開發(fā)的人員。將程序員的行為和認(rèn)知機(jī)制的研究結(jié)果用于指導(dǎo)軟件開發(fā)環(huán)境的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。將專家與新手的差別的研究成果應(yīng)用于軟件工程人員的教育與培訓(xùn)。軟件心理學(xué)在人機(jī)交互中主要應(yīng)用于用戶建模及可用性的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，關(guān)注用戶描述，對用戶的感知、認(rèn)知和動(dòng)作進(jìn)行建模，并構(gòu)建感知－認(rèn)知－動(dòng)作的集成建模。該方面的應(yīng)用旨在了解和支持人與計(jì)算機(jī)的交互，使設(shè)計(jì)的軟件或系統(tǒng)的可用性更高。該領(lǐng)域是軟件心理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合最成功的研究領(lǐng)域，存在的評述較多。本文接下來對前6個(gè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及其對軟件工程領(lǐng)域的啟發(fā)展開論述。

主要研究進(jìn)展

1程序設(shè)計(jì)的認(rèn)知機(jī)制

研究進(jìn)展程序設(shè)計(jì)認(rèn)知機(jī)制主要包含3類元素：知識(shí)、策略和過程組織。程序設(shè)計(jì)知識(shí)分為句法知識(shí)、語義知識(shí)和圖式知識(shí)［5］。前兩類知識(shí)與程序語言緊密相關(guān)，而圖式知識(shí)是程序設(shè)計(jì)的核心。圖式（Schema）是主體內(nèi)部的一種動(dòng)態(tài)的、可變的認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元，是由舊知識(shí)組成的無意識(shí)的心理結(jié)構(gòu)。圖式理論的核心思想是，將主體過去的經(jīng)歷形成模式，在解決問題的時(shí)候無意識(shí)地匹配和調(diào)用與目前情況相符的模式。圖式的存在使得人類的認(rèn)知具有自動(dòng)加工的特點(diǎn)，同時(shí)也是認(rèn)知失誤的重要原因［6］。程序設(shè)計(jì)圖式包括編程圖式、結(jié)構(gòu)圖式和問題域圖式［13］。編程圖式是編程領(lǐng)域特有的圖式，包括編程基礎(chǔ)知識(shí)和算法知識(shí)等。結(jié)構(gòu)圖式是生成和理解文本的重要知識(shí)，如1個(gè)功能程序的結(jié)構(gòu)圖式由3個(gè)角色組成：輸入、計(jì)算和輸出。問題域圖式是程序要解決的特定問題的領(lǐng)域知識(shí)。根據(jù)圖式理論，程序設(shè)計(jì)的核心活動(dòng)是相關(guān)圖式的激活。程序設(shè)計(jì)過程就是程序員激活儲(chǔ)存于記憶中的適合解決當(dāng)前問題的若干圖式，并對這些圖式進(jìn)行組合的過程。以圖式為核心的程序設(shè)計(jì)模型以Adelson模型［7－9］和Détienne模型［10］為代表，將程序設(shè)計(jì)認(rèn)知活動(dòng)視為圖式檢索、圖式匹配、解決方案評價(jià)、調(diào)試和通用化［7，8］的過程。程序設(shè)計(jì)的策略［11－13］包括：①自頂向下和自底向上。自頂向下是指將總體問題逐層分解為小問題解決的策略，自底向上是從細(xì)節(jié)到總體逐步構(gòu)造的策略。②向前和向后。向前設(shè)計(jì)模式即程序解決方案按照執(zhí)行方向設(shè)計(jì)，向后設(shè)計(jì)模式即程序解決方案按照與執(zhí)行相反的方向設(shè)計(jì)。③廣度優(yōu)先和深度優(yōu)先策略。廣度優(yōu)先策略是先解決完一個(gè)層面的所有問題，再解決低一個(gè)層面的問題，深度優(yōu)先策略是將一個(gè)問題從上到下解決完成后再解決其它問題。④過程式和聲明式策略。若編程方案是規(guī)程控制，則是過程式的。若編程方案用于聲明靜態(tài)屬性，如對象、角色等，則是聲明式的。⑤心理模擬，用于評價(jià)問題解決方案。程序員在不同情境下會(huì)使用不同的策略，策略的觸發(fā)情景包括編程語言的認(rèn)知維度［14］、編程環(huán)境特征、問題類型和程序員自身思維方式和已獲得的圖式，程序員趨于選擇自己熟悉和使用頻率高的策略［15］。程序設(shè)計(jì)的過程組織有兩種方式。一種為結(jié)構(gòu)化組織方式，認(rèn)為程序設(shè)計(jì)是按照自頂向下、寬度優(yōu)先的方式組織的。但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的程序設(shè)計(jì)過程并不是嚴(yán)格按照這種結(jié)構(gòu)化的過程進(jìn)行的。程序員設(shè)計(jì)或編程過程中會(huì)出現(xiàn)機(jī)會(huì)性的偏離［16］，即程序員（設(shè)計(jì)師）以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)為第一要?jiǎng)?wù)，不受規(guī)則的限制，自頂向下和自底向上、深度優(yōu)先和寬度優(yōu)先策略都會(huì)用到，取決于具體的情景。存在許多支持該模型的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，如程序員有時(shí)會(huì)優(yōu)先實(shí)現(xiàn)他認(rèn)為最重要的功能。這種認(rèn)知策略會(huì)被多個(gè)因素觸發(fā)，如資源限制。當(dāng)工作記憶超出容量時(shí)，結(jié)構(gòu)化的工作模式就會(huì)失效，由寬度優(yōu)先策略跳變?yōu)樯疃葍?yōu)先策略，產(chǎn)生機(jī)會(huì)主義偏離，即機(jī)會(huì)主義組織方式。

應(yīng)用與啟示從程序設(shè)計(jì)認(rèn)知機(jī)制可以看出，良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)模式）、恰當(dāng)?shù)牟呗院瓦^程組織將促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的開展?；诖?，可設(shè)計(jì)出更適合程序員使用的軟件開發(fā)工具。在軟件開發(fā)環(huán)境中提供可視化的結(jié)構(gòu)圖式和知識(shí)圖式支持，對程序員具有重要的輔助作用。如在面向?qū)ο缶幊坦ぞ咧刑峁┮粋€(gè)通用化的對象圖式，包括創(chuàng)建、初始化、讀、寫、輸入和輸出功能；在開發(fā)工具中提供控制流、數(shù)據(jù)流和功能分解圖等。同時(shí)，領(lǐng)域知識(shí)庫的構(gòu)建對軟件開發(fā)具有重要意義，也是軟件開發(fā)工具面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)［17］。程序員機(jī)會(huì)偏離現(xiàn)象說明，編程環(huán)境不能過分強(qiáng)制程序員按照自頂向下的方式編程［18］。編程環(huán)境應(yīng)提供相對靈活的導(dǎo)航工具，以便程序員在不同對象之間快速切換。在支持機(jī)會(huì)主義偏離的情況下，同時(shí)也要提供未完成任務(wù)的追蹤功能，因?yàn)榘l(fā)生機(jī)會(huì)主義偏離后，被中斷的任務(wù)擱置后容易被遺忘。

不足與展望程序設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是解決的問題是“不明確的問題”（ill－definedproblem）［13，18］，存在需求描述不清晰、缺失等問題；并且，一個(gè)問題可能存在多個(gè)解決方案，無法通過單一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，甚至無法評價(jià)。因此，對所要解決的問題的表征（representation）非常重要，問題表征中生成的情景模型直接影響設(shè)計(jì)方案的生成，也與設(shè)計(jì)方案共同演化，是造成個(gè)體差異的重要活動(dòng)之一［19］。而目前的研究都是假設(shè)所有程序員對問題的表征是一致的，缺乏對程序員問題表征的研究。分析程序員的問題表征，將其集成到程序設(shè)計(jì)認(rèn)知模型中，是未來的研究趨勢［13，19］。目前的認(rèn)知模型將設(shè)計(jì)的核心活動(dòng)簡化為圖式檢索、匹配和評價(jià)的過程。而實(shí)際項(xiàng)目中，程序員可能面臨知識(shí)不足的問題。因此學(xué)習(xí)成為程序設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的認(rèn)知活動(dòng)。學(xué)習(xí)中理解和集成圖式將占用大量的工作記憶資源（germaneload）［20］，對程序設(shè)計(jì)的其它活動(dòng)存在重要影響。而目前的認(rèn)知模型均缺乏對學(xué)習(xí)活動(dòng)的研究，這將是未來研究的一個(gè)重要內(nèi)容。最后，人類認(rèn)知的一個(gè)重要特性就是具有主動(dòng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)的高級能力，即關(guān)于“認(rèn)知的認(rèn)知”———元認(rèn)知能力。元認(rèn)知能力與認(rèn)知失效調(diào)節(jié)及問題解決能力密切相關(guān)［21］，而目前的認(rèn)知模型幾乎都沒有考慮這一全局性的認(rèn)知活動(dòng)。研究程序設(shè)計(jì)元認(rèn)知能力對程序設(shè)計(jì)其它活動(dòng)的影響機(jī)理及其評價(jià)和訓(xùn)練方法，對程序員的選拔和培訓(xùn)具有重要應(yīng)用價(jià)值，將是未來一項(xiàng)重要的研究方向［22］。

2程序理解機(jī)制

程序理解可謂是程序開發(fā)心理學(xué)最古老的課題之一。它解決的核心問題是，程序員如何處理源代碼和構(gòu)建高效的軟件系統(tǒng)［23］。研究程序員程序理解的行為和策略，以此指導(dǎo)軟件可視化編程環(huán)境的開發(fā)［24］。

研究進(jìn)展程序理解理論最初從文本理解理論借鑒而來。文本理解是通過信息加工構(gòu)造表征的過程。該過程翻譯文本中包含的顯式信息，并調(diào)用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)得到推斷信息，再將兩類信息綜合為一體。即信息加工過程的信息有兩個(gè)來源：外源，編碼在文本中的信息；內(nèi)源，存儲(chǔ)在記憶中的知識(shí)。Letovsky模型［25］使用知識(shí)庫、心智模型（內(nèi)部表征）和同化過程，從較高的抽象層次描述了這一過程。程序理解模型包括3類：功能方法，理解程序等價(jià)于利用知識(shí)圖式；結(jié)構(gòu)化方法，理解程序等價(jià)于構(gòu)造關(guān)系網(wǎng)；心智模型方法，理解程序等價(jià)于構(gòu)造詳細(xì)的情景表征。功能方法的核心假設(shè)是，程序理解就是激活和實(shí)例化知識(shí)圖式。程序理解的活動(dòng)包括：激活儲(chǔ)存在記憶中的圖式，利用從程序代碼中提取的索引，并從援引的圖式出發(fā)推斷程序所包含的某些信息。功能理解模型的主要代表是Soloway模型［26］。結(jié)構(gòu)化方法認(rèn)為，理解程序就是構(gòu)造命題之間的關(guān)系網(wǎng)。程序可以用順序、迭代和條件等控制結(jié)構(gòu)的基本單位來描述。專家利用結(jié)構(gòu)圖式識(shí)別結(jié)構(gòu)單元（順序、迭代和條件），然后構(gòu)造不同層次的表征。結(jié)構(gòu)化方法的模型主要有Shneiderman＆Mayer模型［27］。心智模型方法認(rèn)為，程序理解就是構(gòu)造情境表征。這就需要區(qū)分兩類模型：程序模型和情景模型。程序模型與自然文本理解中的命題模型和文本庫概念類似，反映程序在命題層次包含什么內(nèi)容。而情景模型反映問題領(lǐng)域的實(shí)體及其關(guān)系，即問題目標(biāo)及數(shù)據(jù)流。程序的理解首先需要構(gòu)造程序模型，這依賴于結(jié)構(gòu)化知識(shí)，特別是編程語言的語義和句法知識(shí)；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建情景模型，從而達(dá)到對程序的理解。心智模型主要有Pennington模型［28］。Mayrhauser集成元模型［29］將Soloway模型和Penning－ton組合起來，并且實(shí)驗(yàn)證明，程序員在3個(gè)理解過程中轉(zhuǎn)換。該模型由4個(gè)部分組成：自頂向下、情境模型、程序模型和知識(shí)庫。前3個(gè)部分反映理解過程，知識(shí)庫是構(gòu)建其它3個(gè)部分的必要因素，為程序理解過程提供相關(guān)信息并存儲(chǔ)推斷得出的新信息。

應(yīng)用與啟示對程序理解原理的研究，可指導(dǎo)程序理解輔助工具的設(shè)計(jì)［30］。如在程序?yàn)g覽方面，對于自頂向下的理解過程，需要提供從頂層的抽象信息到底層的細(xì)節(jié)信息的瀏覽；對于自底向上的理解過程，需要提供控制流和數(shù)據(jù)流瀏覽；工具還需要同時(shí)提供寬度優(yōu)先和深度優(yōu)先的瀏覽，才能同時(shí)滿足專家和新手的要求。除此之外，工具代碼及注釋檢索功能將大大提高程序理解效率［31］。同時(shí)需要提供能夠讓程序員詢問變量角色等的詢問功能。最后，應(yīng)考慮為程序理解提供一些其它認(rèn)知支持手段，如為專家提供外部便簽薄，為新手提供教學(xué)輔助，使其能夠?qū)崟r(shí)地獲得語言和領(lǐng)域知識(shí)。集成領(lǐng)域知識(shí)將提高程序理解效率［32］。

不足與展望首先，在實(shí)際的軟件項(xiàng)目中，維護(hù)人員很可能不是程序編寫者，程序理解過程中通常伴隨新知識(shí)的學(xué)習(xí)。因此，隨著編程人員和技術(shù)的變化，終端用戶相關(guān)的學(xué)習(xí)理論將成為一個(gè)研究趨勢。第二，從理解模型可以看出，領(lǐng)域知識(shí)在程序理解過程中發(fā)揮重要作用。領(lǐng)域知識(shí)的集成是一大難點(diǎn)，也是未來的重要研究方向之一。第三，目前程序理解理論主要研究個(gè)體的認(rèn)知機(jī)制，程序理解將向社會(huì)化組織化的方面擴(kuò)展，同地合作和分布式合作方面將受到關(guān)注。第四，在工具方面，未來程序理解輔助工具將向快速改進(jìn)、綜合化、集成建議和搜索功能、接口高適應(yīng)性、可視化、支持團(tuán)隊(duì)合作等方向發(fā)展［30］。

3專家與新手的差別

研究進(jìn)展程序員的技能在很大程度上是一種習(xí)得性能力，因而研究專家與新手的差別對程序員的教育和培訓(xùn)有著重要意義。專家和新手的差別主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：知識(shí)、策略、熟練程度和元認(rèn)知［33］。專家與新手在領(lǐng)域知識(shí)和編程知識(shí)方面存在較大差別。Adelson＆Soloway［7］和Burkhardt等人［34］發(fā)現(xiàn)，新手在領(lǐng)域知識(shí)方面的欠缺將導(dǎo)致其在構(gòu)建情景模型方面存在困難，但是并不影響其構(gòu)建程序模型。Schraagen［35］發(fā)現(xiàn)，即使都是有經(jīng)驗(yàn)的程序員，領(lǐng)域知識(shí)欠缺的程序員的解決方案也會(huì)比領(lǐng)域知識(shí)豐富的程序員給出的方案差。因此，區(qū)分專家與新手的一個(gè)重要因素就是領(lǐng)域知識(shí)的掌握情況。在編程知識(shí)方面，Rist［36］發(fā)現(xiàn)新手更關(guān)注語言句法等表面細(xì)節(jié)信息，而專家更關(guān)注于語義信息或設(shè)計(jì)模式等深層次的信息。Soloway和Adelson等人發(fā)現(xiàn)［7］，專家在解決模式化問題時(shí)的表現(xiàn)比新手好，而在解決非模式化問題時(shí)卻不存在顯著差別。Wiedenbeck［37］同樣發(fā)現(xiàn)專家傾向于記住程序的語義等抽象表征信息，而新手傾向于記住程序的函數(shù)和語義等具體信息。Ye［38］指出，專家比新手擁有更大的圖式組塊（chunks），在他所研究的樣本中，與新手相比，專家在C語言方面的概念塊更抽象，組成元素更多。由于知識(shí)的組塊，對新手是多個(gè)圖式，對專家卻可能只是一個(gè)圖式，這使得專家的工作記憶能夠調(diào)用和處理更多的信息。專家與新手除了在知識(shí)的數(shù)量與組織結(jié)構(gòu)上存在差別之外，在知識(shí)的使用策略方面也存在顯著差別。經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員傾向于使用自頂向下、寬度優(yōu)先和向前的策略，而新手傾向于使用自底向上、深度優(yōu)先和向后的策略［7，33，40，41］；并且專家的編程策略可以在不同的問題上重用。Schraagen［35］指出，即使面臨新的問題，良好的策略也能保障他們以較為結(jié)構(gòu)化的方式解決問題。Ko［42］發(fā)現(xiàn)，即使在陌生的編程環(huán)境中，也不會(huì)影響專家程序員的問題理解策略。專家與新手在元認(rèn)知方面存在重大差別。研究［33］發(fā)現(xiàn)，專家能夠更好地意識(shí)到所犯的錯(cuò)誤，并及時(shí)對生成的問題解決方案進(jìn)行驗(yàn)證。專家元認(rèn)知能力也表現(xiàn)在專家更善于利用外界記憶輔助設(shè)施（如筆記）作更多的注釋［43］。

應(yīng)用與啟示專家和新手不只是存在知識(shí)占有多少的差別，在知識(shí)的組織、知識(shí)的使用策略、熟練程度和元認(rèn)知方面也存在差別，這對軟件工程人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)以及專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。對程序員的培訓(xùn)不能只灌輸編程語言規(guī)則等顯性知識(shí)，還需要啟發(fā)其分析知識(shí)之間的關(guān)系，以及不同解決方案使用的場景，進(jìn)而形成高層次的圖式；還需對知識(shí)使用策略和元認(rèn)知進(jìn)行訓(xùn)練；在培訓(xùn)的方式上，僅采用書本和授課方式是不夠的，由于專家具有實(shí)用主義和自動(dòng)化的特點(diǎn)［44］，因此需要設(shè)計(jì)具體的任務(wù)對其進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。

不足與展望在弄清專家與新手的差別，特別是找到新手存在的缺點(diǎn)后，新手的學(xué)習(xí)和教育就成為重要的研究課題［45，46］。面向?qū)ο缶幊探逃翱梢暬逃ぞ叩拈_發(fā)成為近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)［47］。

4程序員人格特質(zhì)與績效的關(guān)系

大量證據(jù)表明，軟件開發(fā)中程序員的生產(chǎn)率和能力存在著巨大差別。具有相似背景的程序員在編程績效方面存在巨大差別，學(xué)者們猜想，只有存在某種“固有的人格特質(zhì)”才能解釋這種差別。該領(lǐng)域的研究對程序員的選拔具有重要指導(dǎo)意義。

研究進(jìn)展目前軟件心理學(xué)領(lǐng)域主要采用邁爾斯－布里格斯類型指標(biāo)（MBTI）和五因素模型［48］來研究人格特質(zhì)類型與程序員績效之間的聯(lián)系。根據(jù)MTBI理論分析［49］：①在思考（thinking）／情感（feeling）維度方面（T／F），要檢測和修改編程錯(cuò)誤，克服語言錯(cuò)誤，編程工作需要邏輯和分析能力，思考型比情感型更能勝任編程工作。②在感覺（sensing）／直覺（intuiting）方面（S／N），感覺型人更傾向于一步一步達(dá)到目標(biāo)，對工作和細(xì)節(jié)更有耐性；而直覺型人工作更依賴于預(yù)感和直覺；但是直覺型人對復(fù)雜任務(wù)更感興趣，感知型人更適合簡單任務(wù)。③外向型（extrovert）／內(nèi)向型（introvert）維度（E／I），內(nèi)向型人更注意細(xì)節(jié)，在行動(dòng)前喜歡徹底思考事情；外向型人思考問題傾向于表面化。在E／I維度的實(shí)證研究方面：David研究了MBTI與代碼審查能力之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)證明，E／I維度與代碼理解能力之間存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系［50］；Capretz［51］研究結(jié)果表明，軟件工程人員大部分都是內(nèi)向型性格；Chandler等人［52］發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生主要都是內(nèi)向、感知和判斷型的；在程序員人格特質(zhì)調(diào)查中，Turley發(fā)現(xiàn)軟件行業(yè)樣本中90％是內(nèi)向型人［53］。在SN維度實(shí)證研究方面：Bishop［54，55］發(fā)現(xiàn)直覺型人在解決問題中表現(xiàn)得更好；Whitley［49］發(fā)現(xiàn)直覺型的學(xué)生確實(shí)更具編程潛能；Capretz［56］研究發(fā)現(xiàn)，他的專業(yè)程序員樣本中直覺型人所占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般人群，他認(rèn)為直覺型、思考型，特別是直覺－思考型在編程相關(guān)任務(wù)中能夠工作得更好；Devito研究了MBTI與代碼審查能力之間的關(guān)系［57］，發(fā)現(xiàn)直覺型人比感知型表現(xiàn)好，直覺－思考型表現(xiàn)尤其好。在TF維度實(shí)證研究方面：Bishop［55］認(rèn)為，完成軟件開發(fā)中的一些任務(wù)（特別是問題解決相關(guān)領(lǐng)域的任務(wù)），需要在規(guī)定的限制條件下執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化過程，需要進(jìn)行客觀的邏輯的分析，思考型人更能勝任；Turley和Bieman［53］的研究表明，他們的樣本中85％是思考型人；Capretz的專業(yè)程序員樣本中81％是思考型；Chandler等人的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生中86％是思考型；Myers研究表明，思考型人更適合于與邏輯思考有關(guān)的任務(wù)［58］。

應(yīng)用與啟示在現(xiàn)代軟件人員選拔和項(xiàng)目管理中，人員的性格因素不容忽視。人員選拔需要根據(jù)角色的任務(wù)特點(diǎn)，選擇適宜性格的人員，如直覺－思考型人普遍更適宜作編程工作；而需求分析更偏重交流能力，外向型性格比內(nèi)向型性格更為適宜。實(shí)驗(yàn)表明，如果IT企業(yè)能夠根據(jù)雇員的性格特點(diǎn)和潛能進(jìn)行優(yōu)化組織，生產(chǎn)效率和質(zhì)量都可能得到提高［56，59］。

不足與展望正如Whitley所說［49］，人格特質(zhì)與績效方面的研究是相關(guān)性研究，而不是本質(zhì)上的實(shí)驗(yàn)研究，不能得出因果關(guān)系推論，不能說編程潛力、態(tài)度和行為的差別是由于人格類型導(dǎo)致的。需要對這種相關(guān)關(guān)系進(jìn)行深入的機(jī)理研究，給出人格特質(zhì)與績效之間的相關(guān)關(guān)系的合理解釋，這將是未來的一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容。在找到性格類型與能力偏好的關(guān)系的基礎(chǔ)上，對于一個(gè)特定任務(wù)，如何選擇和搭配團(tuán)隊(duì)成員以形成更加和諧、高效和多樣化的團(tuán)隊(duì)也是未來一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容［48］。

5程序員情感與績效的關(guān)系

情感（moods）是指“心境或主要情緒的意識(shí)狀態(tài)”［60］。Merriam－Webster字典將情緒（emotion）定義為“意識(shí)的情感方面，一種感覺狀態(tài)，是一種有意識(shí)的心智反應(yīng)（如憤怒或恐懼），對特定對象的強(qiáng)烈感覺體驗(yàn)，一般伴隨有身理的和行為的變化”。情感和情緒都是感情狀態(tài)。情感持續(xù)的時(shí)間更長，引起的原因沒有情緒明確。情感可以持續(xù)一兩天或者更久，而情緒在幾分鐘或者幾秒鐘之內(nèi)發(fā)生或者消逝。大多數(shù)心理學(xué)家認(rèn)為情緒和情感在本質(zhì)上是一樣的。幾乎所有的日?；顒?dòng)都受到情緒的影響，從駕駛飛機(jī)到編程，無一例外都能感受到正面或者負(fù)面情緒。情緒可能破壞日常任務(wù)，通常會(huì)對精力、睡眠和思維造成干擾，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致疼痛。研究發(fā)現(xiàn)，情感會(huì)影響人類的多種活動(dòng)，如創(chuàng)造性、記憶、推理、行為、認(rèn)知加工、信息加工、學(xué)習(xí)、決策和工作績效［60］。

研究進(jìn)展雖然情感與績效關(guān)系方面存在大量研究，但是很少有針對IT專業(yè)人士的情緒研究。近年心理學(xué)領(lǐng)域開展了情緒對行為的影響研究，情緒對IT專業(yè)人士的影響的研究卻很少［60］。情緒心理學(xué)相關(guān)研究表明，情感影響推理。而推理是編程的必要元素，如果情感能影響推理能力，那也可能會(huì)影響程序員的績效。Khan［61］設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)來測試情感對程序員調(diào)試任務(wù)的影響。其方法是讓程序員在開始調(diào)試任務(wù)之前，先觀看幾組激發(fā)特定情緒的錄像帶，比對各組任務(wù)績效。結(jié)果表明，情緒的覺醒水平對調(diào)試任務(wù)存在重大影響，而情緒的效價(jià)對任務(wù)的影響卻不明顯。即程序員檢測和改正錯(cuò)誤的能力依賴于情緒的覺醒水平。Good等人［62］意識(shí)到情感對程序員績效的影響，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中引進(jìn)了表達(dá)和監(jiān)控學(xué)生情緒的設(shè)備。實(shí)驗(yàn)表明，此設(shè)備有助于學(xué)生的情緒表達(dá)、交流與修復(fù)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)業(yè)成績，獲得了良好的反饋。

應(yīng)用與啟示情感對編程績效存在影響，該領(lǐng)域的研究對程序員的管理有著重要指導(dǎo)意義。如情緒的覺醒水平對調(diào)試任務(wù)存在重大影響，企業(yè)管理中就需要盡量避免員工情緒出現(xiàn)大幅波動(dòng)，過于高興或悲傷都對工作不利。需要避免員工帶著負(fù)面情緒工作，思維受到影響可能引入嚴(yán)重的軟件缺陷。情感波動(dòng)對編程績效存在較大影響，組織在選拔程序員過程中可參考此因素，優(yōu)選那些情緒穩(wěn)定型人格特質(zhì)程序員負(fù)責(zé)關(guān)鍵性任務(wù)?？捎么笪迦烁駵y量中的神經(jīng)質(zhì)維度（neu－roticism）問卷衡量情緒穩(wěn)定性。

不足與展望針對程序員情緒的研究目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，這與實(shí)際工程項(xiàng)目中程序員的工作環(huán)境存在巨大差別；并且情緒具有實(shí)時(shí)性和積累效應(yīng)，如何在不侵?jǐn)_程序員編程工作的條件下，實(shí)時(shí)地檢測程序員情緒進(jìn)而幫助其調(diào)節(jié)情緒是未來的發(fā)展趨勢。文獻(xiàn)［63］提出通過程序員使用鼠標(biāo)和鍵盤的信息來監(jiān)測程序員的情緒。文獻(xiàn)［64］提出通過增加人機(jī)界面的情感意識(shí)（emotionawareness）設(shè)計(jì)來促進(jìn)用戶的正面情緒。

6編程能力傾向測試

眾所周知，有些人認(rèn)為學(xué)編程很困難，而有些人卻覺得很簡單。要可靠地將這兩類人識(shí)別出來卻是一個(gè)大問題。編程能力傾向測試旨在解決這樣的問題。

研究進(jìn)展Wilson＆Shrock［65］研究了12個(gè)預(yù)測因子后發(fā)現(xiàn)，有3個(gè)預(yù)測因子與編程能力有著重要的相關(guān)關(guān)系，依次是：舒適水平、數(shù)學(xué)和歸因（把成功歸因于運(yùn)氣的學(xué)生編程能力較差）。Beise等［66］考察了年齡、種族和性別與編程入門課程之間的關(guān)系，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上表明，性別和年齡都不是有效的預(yù)測因子。Nathan等人發(fā)現(xiàn)學(xué)生的預(yù)期是一個(gè)重要影響因素，那些預(yù)期自己能得“A”的學(xué)生更容易成功［67，68］。Lister等［69］、Fincher等［70］、deRaadt等［71］、Simon等［72］、Tolhurst等［73］指出，在編程入門課程中表現(xiàn)差的學(xué)生缺乏問題解決能力。Stuart實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)商數(shù)（SQ）－移情商數(shù)（EQ）與編程存在強(qiáng)正相關(guān)［74］。Simon等人［75］、Sue＆Gary［76］、Tolhurst等人［73］都發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的空間觀想能力與編程能力存在正相關(guān)，地圖描繪實(shí)驗(yàn)中畫俯瞰圖的學(xué)生在課程中得分更高，畫路線圖的學(xué)生成績比俯瞰圖的差，畫路標(biāo)圖的學(xué)生成績最差?？臻g觀想能力與代碼導(dǎo)航能力有關(guān)，進(jìn)而關(guān)系到程序心智模型的構(gòu)建。

應(yīng)用與啟示編程能力傾向測試可以提供學(xué)業(yè)和就業(yè)方向咨詢，選擇那些適合學(xué)習(xí)編程的學(xué)生，提高編程課程的通過率，減少計(jì)算機(jī)學(xué)生的退學(xué)率［77］；為企業(yè)選拔更適合編程的員工，并識(shí)別哪些員工需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)相關(guān)訓(xùn)練。

不足與展望可以看出，目前該領(lǐng)域的研究未能取得公認(rèn)統(tǒng)一的結(jié)論。學(xué)者們對預(yù)測因子的選取具有較大隨意性，各自提出的預(yù)測因子繁多且缺乏系統(tǒng)性。究其原因，研究者們未能對軟件工程中各種角色所需的認(rèn)知能力進(jìn)行機(jī)理層面的分析。相關(guān)性分析不能說明因果關(guān)系。學(xué)生在某種任務(wù)中的績效與編程績效相關(guān)只能說明該項(xiàng)任務(wù)與編程任務(wù)在所需的認(rèn)知活動(dòng)上存在某種程度的交疊。因此，用這些因子預(yù)測學(xué)生將來的編程表現(xiàn)是不夠合理的。作為編程能力潛力的預(yù)測因子，需要選取與編程認(rèn)知活動(dòng)密切相關(guān)且相對穩(wěn)定的因素。本文前幾節(jié)的分析和總結(jié)對編程能力傾向測試的未來研究方向具有重要啟發(fā)：1）編程能力在很大程度上是習(xí)得性能力，知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的差異是程序員個(gè)體差異的最主要原因。因此在個(gè)體經(jīng)歷和其它條件相同的情況下，學(xué)習(xí)能力的差異是影響程序員未來編程能力的一個(gè)重要因素。同時(shí)，學(xué)習(xí)能力是一項(xiàng)較為穩(wěn)定的能力，可作為編程潛力預(yù)測因子之一。2）軟件工程的核心認(rèn)知活動(dòng)是問題解決（problemsol－ving），而元認(rèn)知對問題解決活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)。元認(rèn)知能力的高低對問題解決績效起著重要影響［78］，并且元認(rèn)知能力也是較為穩(wěn)定的高級能力［21］，可作為編程潛力預(yù)測因子之一。3）情緒、動(dòng)機(jī)（motivation）等因素對認(rèn)知活動(dòng)存在較大影響。同樣，在外界刺激條件下，人格特質(zhì)是個(gè)體情緒動(dòng)機(jī)差異的決定因素，且人格特質(zhì)具有長期穩(wěn)定的特點(diǎn)，可探索部分人格特質(zhì)維度作為編程潛力的預(yù)測因子，如情緒穩(wěn)定性?？傊幊棠芰A向測試的未來研究應(yīng)著眼于分析軟件工程的任務(wù)活動(dòng)特征，識(shí)別那些對編程活動(dòng)有著因果關(guān)系且較為穩(wěn)定的因素作為預(yù)測因子，才可能達(dá)到“潛力測試”的效果。

結(jié)束語

盡管自1987年召開首屆程序開發(fā)心理學(xué)年會(huì)以來，軟件心理學(xué)研究領(lǐng)域取得了上述的若干成果，但其總體上仍存在不足：1）目前軟件心理學(xué)的研究對象主要是程序員，對軟件工程中的其它角色如需求分析師、軟件測試工程師、項(xiàng)目管理人員等研究較少。2）目前的研究主要考察個(gè)體的行為。而現(xiàn)代軟件項(xiàng)目是大量人員合作完成的，個(gè)體之間的合作與交流日益重要。對編程中的合作與交流的研究是近年呈現(xiàn)的新熱點(diǎn)［79］。3）軟件心理學(xué)研究成果未能在軟件工程中得到充分應(yīng)用。如軟件工程中缺乏對程序員使用的編程環(huán)境可用性的考慮，即使有少數(shù)系統(tǒng)考慮，也將其視為技術(shù)問題，而不是人－機(jī)系統(tǒng)問題。近年來軟件工程學(xué)者開始意識(shí)到人的問題，開始采用編程活動(dòng)模型來評價(jià)開發(fā)工具的可用性。但總體而言，軟件心理學(xué)呈現(xiàn)與軟件工程應(yīng)用結(jié)合越來越緊密的趨勢。將軟件心理學(xué)與軟件可靠性工程中各項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合［80］，對改進(jìn)缺陷預(yù)防［22］、改善容錯(cuò)設(shè)計(jì)都具有重要應(yīng)用價(jià)值。最后，筆者建議，進(jìn)一步加強(qiáng)軟件心理學(xué)和軟件工程兩大團(tuán)體之間的交流，以軟件工程需求為牽引，開展軟件心理學(xué)基礎(chǔ)研究，同時(shí)給出軟件工程可實(shí)施的方法和技術(shù)，這將是推動(dòng)軟件心理學(xué)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值的根本思路。

作者：黃撫群劉斌王軼辰單位：北京航空航天大學(xué)可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院