人机工程学教案

人机工程学课程教案课程编号：总学时：36学时周学时：2学时适用年级专业（学科类）：2008级艺术设计专科开课时间：2009-2010学年第二学期使用教材：自编讲义授课教师姓名：张丹萍绪论人机工程学及应用教学目的：介绍人机工程学的定义、命名分类及应用情况等基本的学科基础知识。教学重点：重点让学生了解本课程的学习目的。教学内容：人体工程学又叫人类工学或人类工程学，是第二次世界大战后发展起来的一门新学科。它以人－机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。从室内设计的角度来说，人体工程学的主要功用在于通过对于生理和心理的正确认识，使室内环境因素适应人类生活活动的需要，进而达到提高室内环境质量的目标。一、学科的命名叙述人体工程学的定义可有不同的表达方式，故其名称较多。美国：人类工程学或人的因素工程学西欧国家：人类工效学。按其来源，名称有实验心理学，应用心理物理学，工业心理技术学，心理工艺学，工程心理学，生物工艺学。按研究目的，其名称有人类工效学，功量学，工力学，宜人学。按研究内容，有人体工程学，人类工程学，人机工程学，机械设备利用学，工程心理学。建筑设计类学科称其为：人体工程学并将其阐释为：人体工程学是研究人与工程系统及其环境相关的学科。二、学科的定义国际功效学会（IEA）把工效学定义为：这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素，研究人——机器——环境系统中的交互作用着的各组成部分在工作条件下，在家庭中，在休假的环境中，如何达到最优化的问题。我国1979年出版《辞海》中对人体工程学的定义：人体工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合的进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适合位置。三、人体工程学的起源和发展人体工程学有：“起源于欧洲，形成于美国”之说。120年前，波兰教育家就把人类工效学这一术语写入文献。1、经验人机工程学20世界初美国学者F.W泰罗在传统管理方法的基础上，首创了新的管理方法和理论，并据此制订了一整套以提高工作效率为目的的操作方法，考虑了人使用的机器、工具、材料及作业环境的标准化问题。这是人类工效学的始祖。该阶段的研究由于偏重于心理学，所以大多称为“应用实验心理学”。该阶段学科发展的主要特点：机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。第一次世界大战期间，英国成立了工业疲劳研究所，研究如何减轻疲劳，提高工效。2、科学人体工程学第二次世界大战期间人体工程学受到重视，许多国家展开人类工效学研究。1950年英国成立了第一个人类工效学学会，名称为《英国人类工效学协会》。1957年美国政府创办了《人的因素学会》。该学科在此阶段大多称为“工程心理学”。该阶段的发展特点：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应与人。3、现代人体工程学60年代至今是现代人体工厂学的发展阶段。现代人体工程学发展的三个特点：1）不同于传统人体工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求，现代人体工程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类能力界限之外。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计。3）力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。现代人体工程学研究的方向是：把人-机-环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。1961年建立了《国际人类工效学协会》，并在瑞典首都斯德哥尔摩召开了第一次国际会议。1964年日本建立了《日本人间工学会》。我国1989年成立《中国人类工效学学会》，下设安全与环境等专业学会。1991年1月成为《国际人类工效学协会》的正式成员。四、人体工程学的研究内容研究内容包括理论和应用两方面。美国偏重工程和人际关系。法国侧重劳动生理学。前苏联注重工程心理学保加利亚侧重人体测量捷克、印度等注重劳动卫生1、建筑工程类专业对本学科的研究内容：（1）生理学（2）心理学（3）环境心理学（4）人体测量学2、人体工程学在室内设计中的作用主要体现在以下几方面：1）为确定空间范围提供依据2）为设计家具提供依据3）为确定感觉器官的适应能力提供依据。A、功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。B、构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。3、环艺专业学生对本课程的学习目的通过本课的学习，掌握与室内设计相关的“人”的知识，为将来设计课程的学习及以后的工作中涉及到与“人”有关的问题提供解决的方法或参照系五、人体工程学的应用1、学科体系充分体现“人体科学”、“技术科学”、“环境科学”之间的有机融合。2、学科的应用。教学后记：第一章人体工程学基础教学目的：通过教学使学生了解人体工程学的有关基础知识，即对人体的认识。了解人的生理学和心理学知识，能够灵活应用人体测量学的数据。教学重点：结合室内设计学科，认识人机工程学基础知识的作用。重点是通过教学使学生在设计中能有意识的根据人体测量学数据进行相关的设计。教学内容：第一讲人体生理学知识一、人体感觉系统人的感觉系统是由神经系统和感觉器官组成，（一）神经系统神经系统是人体生命活动的调节中枢一般的反射活动，是在脊髓上发生的，而大脑皮层则能发生高级反射，具有思维和意识的功能。神经系统可分为中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统包括脑和脊髓，是神经系统的高级部分。而脑又分为大脑、小脑、间脑和脑干。周围神经系统是由脑干出发的12对脑神经和脊髓发出的31对脊神经组成，遍布全身。大脑皮层对人的控制更高级。小脑主管人体的运动平衡。脑干和间脑参与调节。大脑分左右两个半球，大脑对人体的管理是一种交叉倒置关系。左半球偏重于语言功能，右半球偏重于有关空间概念的功能。（二）视觉生理基础每只眼球直径约25MM，重约7G。外界物体发出或反射的光线，从眼睛角膜、瞳孔进入眼球，穿过晶状体，使光线聚集在视网膜上，形成物体的像。图形刺激视网膜上的感光细胞，产生神经冲动，沿着视觉神经传到大脑的视觉中枢（三）听觉的生理基础耳朵包括外耳、中耳和内耳三部分。外耳由耳廓和外耳道组成。耳廓有收集声波的作用，外耳道是声音传人中耳的通道。中耳包括鼓膜、鼓室和听小骨。内耳由耳蜗、前庭和半规管组成，其中耳蜗主管听觉，前庭和半规管掌握位置和平衡。（四）嗅觉生理基础人的鼻子是由外鼻、鼻腔与副鼻窦三部分组成，鼻子是由鼻和软骨做支架。（五）肤觉的生理基础人体的肤觉及触觉器官主要依靠皮肤。人的皮肤由表皮、真皮、皮下组织三个主要的层和皮肤衍生物（汗腺、毛发、皮脂腺、指甲）所组成。皮肤的作用：1、对人体有防卫功能2、有散热和保温的作用3、是产生外界感受的重要感觉器官。二、血液循环系统人体的血液循环系统由心脏和血管组成。体循环又称大循环。肺循环又叫小循环。血液在大循环里流一圈要20~25S的时间，在小循环里流一圈4~5S。血液在毛细血管里的流动循环称为微循环，也叫末梢循环。三、人体运动系统和人体力学（一）运动系统人体运动系统是由骨骼、关节和肌肉组成。1、骨骼骨骼是人体的支架，人体有206块骨头。人骨按形状分长骨、短骨和扁骨。骨骼连接方式：1、通过韧带和软骨的直接连接。2、通过关节的间接连接。人的骨骼分中轴骨和四肢骨。2、肌肉肌肉是人体运动系统的动力，人体有639块肌肉。肌肉分骨骼肌、平滑肌和心肌。3、关节和韧带关节是人体运动杠杆的重要联结方式和联结结构。（二）人体力学1、人体骨骼力学2、人体姿势3、力的传递4、运动和疲劳疲劳的特征：1）疲劳通过机体的活动产生，通过休息可减轻或消失2）人体的耐疲劳能力通过疲劳和恢复的重复交替而得到提高3）人体能量消耗越多，疲劳的产生和发展越快4）疲劳程度有一定限度，超过限度就会损伤人的肌体。第二讲心理学知识心理学是研究人的心理现象及活动规律的科学。一、心理和行为人的心理是客观世界在人头脑中主观能动的反映，即人的心理活动的内容来源于我们的客观现实和周围的环境。每个具体的人所想、所作、所为均为两个方面，即心理和行为。人的心理活动一般可以分为三大类型：1、人的认识活动2、人的情绪活动3、人的意志活动二、感觉和知觉（一）感觉的类型和作用感觉是人的大脑对客观事物的个别特征的反映。感觉分为两大类：1、反映外界各种事物个别特性的感觉2、反映我们自身各个部分内在现象的感觉（二）感受性感受性是能够反映有关事物个别特性的能力。感受性分两种：1、绝对感受性。2、差别感受性（三）感觉特性1、感觉适应，是由于感觉器官不断接受同一种刺激物的刺激而产生的。2、感觉疲劳，当同一种刺激物的刺激时间过长时，由于生理原因，感觉适应就变成感觉疲劳。3、感觉的对比，这是因为同一感觉器官能接受不同刺激物的刺激，这就产生了比较。4、感觉的补偿，当某种感觉丧失后，其他感觉能在一定程度上进行补偿。（四）知觉特性知觉是大脑两个半球对于一个具有某些统一特征的对象或现象所发生的反映。知觉的基本特性：1、知觉的选择性2、知觉的整体性3、知觉的理解性4、知觉的恒长性（五）知觉的种类知觉可分为空间知觉、时间知觉和运动知觉三种，它们分别反映客观事物的空间特性、时间特性和运动特性。空间知觉是指人对物体的空间特性的反映。时间知觉是人对时间的知觉，是依靠人体感官与客观事物的参照物比较而产生。运动知觉是人对物体运动的反映。三、注意与记忆（一）注意的特点和作用人的各种生理活动有一定的指向性和集中性，心理学上称之为“注意”。注意分无意注意和有意注意。无意注意是指没有预定的目的，也不需要意志努力的注意，它是由于周围环境的变化而引起。影响注意的因素：1、人的自身努力和生理因素2、客观环境加强环境刺激量的常用方法：1、加强环境刺激的强度2、加强环境刺激的变化性3、采用新异突出的形象刺激有意注意是指有预定目的，必要时还需要作出一定意志努力的注意。（二）记忆的特点和作用记忆是过去的经验在人头脑中的反映，是人脑对外界刺激的信息储存。按照信息保持的时间长短，可以把人的记忆分为瞬时记忆、短时记忆和长时记忆。按照记忆的内容，记忆还可以分为动作记忆、情绪记忆、形象记忆和词语记忆四种。整个记忆过程通常都是从识记开始的，识记可分为无意识记和有意识记。无意识记表明了凡是发生过的心理活动都恩能够在大脑中保留印记。有意识记是有目的的或有动机的采取一定措施，按一定的方法步骤，经过意志努力去进行的识记。四、思维和想象（一）思维过程思维是人脑对客观现实的间接和概括的反映，它是认识过程的高级阶段。思维的基本过程是分析、综合、比较、抽象和概括。分析就是在头脑中把事物整体分解为各个部分进行思考的过程。综合，是在头脑中把事物的各个部分联系起来的思考过程。比较，是在头脑中把事物加以对比，确定它们的相同点和不同点的过程。抽象，是在头脑中把事物的本质特征和非本质特征区别开来的过程。概括，是把事物和现象中共同的和一般的东西分出来，并以此为基础，在头脑中把它们联系起来的过程。（二）思维形式思维形式主要包括概念、判断和推理三种概念是人脑对事物的一般特征和本质特征的反映。判断是对事物关系的反映。推理是从一个或几个已知判断中推出新的判断。（三