人机工程学基础（精选8篇）
第1章
1.人机交互的概念，所涉及的学科及关系。
答：人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的科学。
人机交互技术与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟实现技术密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟实现技术与人机交互技术是相互交叉和渗透的。2.人机交互研究的内容。
答：人机交互的研究内容有人机交互界面表示模型与设计方法、可行性分析与评估、多通道交互技术、认知与智能用户界面、群件、Web设计、移动界面设计。3.人机交互经历的三个阶段
答：命令行界面交互阶段、图形用户界面交互阶段、自然和谐的人机交互阶段 4.发展趋势
答：集成化、网络化、智能化、标准化 5.狭义的讲人机交互技术
答：人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
第2章
1.人的主要的感知方式
答：视觉、听觉、触觉 2.人的常见认知过程
答：
1、感知和识别
2、注意
3、记忆
4、问题解决
5、语言处理
交互原则：许多认知过程是相互依赖的，一个活动可同时涉及多个不同的过程，只涉及一个过程的情况非常罕见。3.人机系统设计步骤 答：（1）需求分析阶段（2）调查研究阶段（3）系统分析规划阶段
（4）系统设计阶段（5）测试阶段（6）人机系统的生产制造及提交使用阶段 4.人机工程学的定义
答：人机工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中的人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。
第3章
1.交互设备的的分类 输入设备 { 文本输入设备：键盘、手写输入设备（手写板）
图形输入设备：二维扫描仪、数码摄像头
三维信息输入设备：三维扫描仪、动作捕捉设备 指点输入设备：鼠标、光笔、控制杆板、触摸屏 } 输出设备
显示器、打印机、语音交互设备（耳麦、声音合成设备）
虚拟现实交互设备：
三维空间定位设备（空间跟踪定位器、数据手套、触觉和力反馈器），三维显示设备（立体视觉、头盔式显示器、VAVE（洞穴是现实环境）、裸眼立体显示器、真三维显示）
第5章
1.人机界面的分类方式：
根据用户界面的具体形式、根据根据用户界面中信息载体的类型、根据计算机输出信息的形式
图形用户界面有哪几种：命令行界面、图形界面和多通道用户界面 2.图形用户界面的三个重要思想
答：1.桌面隐喻 2.所见即所得 3.直接操纵 3.设计用户界面的一般性原则
答：(1)界面要具有一致性(2)常用操作要有快捷方式(3)提供必要的错误处理功能
(4)提供信息反馈(5)允许操作可逆(6)设计良好的联机帮助(7)合理划分并高效地使用显示屏幕
4.多通道用户界面的基本特点
答：1.使用多个感觉和效应通道 2.允许非精确的交互 3.三维和直观操纵 4.交互的双向性 5.交互的隐含性
第6章
1.GOMS、LOTOS、UAN的定义与作用。
GOMS：定义：是在交互系统中用来分析用户复杂性的建模技术，主要被软件设计者用于建立用户行为模型。作用：采用“分而治之”的思想，将一个任务进行多层次的细化，通过目标（goal）、操作（operator）、方法（method）、以及选择规则（selection rule）四个元素来描述用户的行为。
LOTOS：是一种作为国际标准的形式描述语言，它的特点是适于描述解决并发、交互、反馈和不确定性等问题的一系列系统的设计，因此可以用来描述交互系统。
UAN：是一种简单的符号语言，着眼于用户和界面两个交互实体的描述，主要描述用户的行为序列以及在招待任务时所用的界面
第7章
1.WEB界面设计的基本原则
答：1.以用户为中心 2.一致性 3.简洁与明确 4.体现特色 5.兼容不同的浏览器 6.明确的导航设计
2.WEB网站可用性的5个原则
答：易学性、有效性、易记性、容错性、满意程度 2.WEB界面字体和颜色的选用原则
颜色：确定网站的标准色彩、以红、绿、蓝三色称为三基色、底色应应柔和、素雅。网页色彩搭配的原则：色彩的鲜明性、色彩的独特性、色彩的合适性、色彩的联想性。
字体：1.整个网站上的字体应该保持使用的一致2.考虑字体如何适应网页，以及字体与整个设计的关系3.的字体和整个页面及网站应融为一体4.计元素例如页边框，行间距，背景颜色和前景颜色等都可以影响最终的结果。5.通过字体不同的安排，可以让网站产生丰富变化的外观和感觉
WEB界面基本设计技术
HTML、JavaScript、JavaApplet、服务器端脚本语言、AJAX技术
第9章
1.可用性的定义及5个“E”。
答：可用性是指特定的用户在特定环境下使用产品并达到特定的目标的效力、效率和满意的程度。5个“E”是指有效性(Effective)、效率(Efficient)、吸引力(Engaging)、容错能力(Error Tolerant)、易于学习(Easy to Learn)2.支持可用性的设计原则及各原则所包含内容。
答：1.可学习性(其中包括可预见性、同步性、熟悉性、通用性、一致性)
2.灵活性(其中包括可制定性、对话主动性、多线程、可互换性、可替换性)3.鲁棒性(其中包括可观察性、可恢复性、响应性、任务规范性)3.用户测试的三个部分
答：1.前期准备工作(明确测试的目的、准备测试环境、准备测试设备、确定测试过程中的各种角色分配)2.测试执行的六个阶段(制定测试计划、选择测试者、准备测试材料、执行引导测试、执行正式测试、分析最终报告)3.可用性测试的评价(通过搜集一些客观、量化的数据进行性能评价、如果要比较两个可选的交互设计，即对两个交互界面A和B，根据某一准则做一个客观的测试决定哪个更好。4.可用性工程的生命周期有以下几个阶段
答：1.了解用户 2.竞争性分析 3.设定可用性目标 4.用户参与的设计 5.迭代设计 6.产品发布后的工作
1、人机交互：是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。
2、人机交互是一门综合学科。认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，虚拟现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。
3、人机交互的发展历史：命令行界面交互阶段；图形用户界面交互阶段；自然和谐的人机交互阶段。
4、人的感知交互过程主要是通过视觉、听觉和触觉感知进行的。
5、人类从周围世界获得的信息约有80%是通过视觉得到的。
6、RGB颜色模型通常用于彩色阴极摄像管等彩色光栅图形显示设备中。
7、CMYK颜色模型对于认识某些印刷硬拷贝设备的颜色处理很有帮助。
8、常见的认知过程：感知和识别；注意；记忆；问题解决；语言处理。
9、影响认知的因素：情感；人的个性差异。
10、分布式认知理论是传统认知理论的发展，和传统的认知理论并不冲突。
11、分布式认知理论的特征：强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用；强调认知的分布性；强调交互作用和信息共享；关注具体情境和情境脉络。
12、输入设备：键盘、手写输入设备（手写板）、二维扫描仪、数码摄像头、三维扫描仪、动作捕捉、鼠标、光笔、控制杆、触摸板、触摸屏。
13、输出设备：显示器、打印机、语音交互设备。
14、三维扫描仪成为了实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。动作捕捉设置则用于捕捉用户的肢体甚至是表情动作，生成运动模型。
15、人机交互输入模式?请求模式：在请求模型下，输入设备的启动是在应用程序中设置的；采样模式：输入设备和应用程序独立地工作；事件模式：输入设备和程序并行工作；
16、基本交互技术？定位：定位是确定平面或空间的一个点的坐标，是交互中最基本的输入设备技术之一；笔画：笔画输入用于输入一组顺序的坐标点；定值：定值输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等；选择；选择是在某个选择集中选出一个元素，通过注视。指点或接触一个对象，使对象成为后续行为的焦点，是操作对象时不可缺少的一部分；字符串：键盘是目前输入字符串最常用的方式，现在用写字板输入字符也已经很流行。
17、WIMP用户界面仍是主要的人机交换基础。WIMP界面由窗口、图标、菜单、指点设备。
18、用户界面可以分为：命令行界面、图形界面、多通道用户界面。
19、在目前的计算机应用中，图形用户界面仍然是最常见的交互方式。20、图形用户界面的主要思想：桌面隐喻；所见隐喻；直接隐喻。
21、隐喻可以分为三种：直接隐喻；工具隐喻；过程隐喻。
22、隐喻的主要缺点是需要占用屏幕空间，并且难以表达和支持比较抽象的信息。
23、图形用户界面设计的一般原则：界面要具有一致性；常用操作要有快捷方式；提供必要的错误处理功能；提供信息反馈；允许操作可逆；设计良好的联机帮助；合理划分并高效地使用显示屏幕。
24、用户体验的元素：品牌、使用性、功能性、内容。
25、影响用户体验的因素：现有技术上的限制，使得设计人员必须优先在相对固定的UI框架内进行设计；设计的创新，在用户的接受程度上也存在一定的风险；开发进度表，也会给这样一种具有艺术性的工作带来压力；设计人员很容易认为他们了解用户需要，丹实际情况常常不是这样。
26、用户的区别：偶然型用户；生疏型用户；熟练型用户；专家型用户。
27、用户的观察主要方法有：情境访谈；焦点小组；单独访谈。
28、一个好的人机交互界面设计一开始就要考虑可用性问题。
29、美国IBM公司采用OVID方法，OVID模型有：设计者模型；编程者模型；用户感念模型。
30、OVID方法的关键是确定交互中涉及的对象，并把这些对象组织到交互视图中。
31、行为模型的概念：主要从用户和任务的角度考虑如何描述人机交互界面
32、结构模型的概念：主要从系统的角度来表示人机交互界面。
33、行为模型包括：GOMS:目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中来分析用户复杂性的建模技术，主要被软件设计者用于建立用户行为模型。LOTOS：时序关系说明语言是一种作为国际标准的形式描述语言，它的特点是适于描述解决并发、交互、反馈和不确定性等问题的一系列系统的设计。UAN：用户行为标准是一种简单的符号语言，着眼于用户和界面两个交互实体的描述，主要描述用户的行为序列以及在执行任务时所用的界面。
34、GOMS；LOTOS；UAN的优缺点？GOMS的优点：采用“分而治之”是思想，将一个任务进行多层次的细化。缺点：对于任务之间的关系描述过于简单，实现比较困难，任务是面向目标而忽视了问题的本质和个体差异，无法表示真正的认知过程；LOTOS的优点：可保证描述不存在的二义性，便于分析和一致性测试理论的研究，复杂的行为由简单的行为表达式表示。缺点：没有明确事件或行为的发生时间。UAN的优点：紧密且功能强大，合理的抽象层次来描述复杂的界面设计和交互任务，有行为模型和结构模型的特点。缺点：设计需要一定的编程基础，复杂度大，刻画各种平行和串行的序列关系方面不足，任务时间的时序关系没能明确表示，描述输入设备和若干功能平行路径是比较繁琐。
35、行为模型合成UML：G-U-L运用GOMS原理为基础进行任务分解，建立基本的行为模型，原子操作由UANM模型描述，在此基础上，运用LOTOS算符来表示任务目标之间的时序关系。
36、行为模型和结构模型的转换：行为模型主要对设计起指导作用，设计人员在此基础上再进行结构模型（如状态转换网络等）的创建。
37、界面描述语言一般分为两类：命令式语言；陈述式语言。
38、窗口系统的三种结构？在各个应用程序内部实现和管理多任务；在操作系统核心集中处理多任务管理；多任务的管理可由独立的管理程序进行管理。
39、UIMS：用户界面管理系统。
40、对话独立性的概念：是人机交互研究领域的主要问题，主要是强调业务（应用程序的定义）与提供给用户的界面的分离。
41、对话独立性的优点：可移植性；可重用性；界面的多样性；定制界面。
42、Web界面设计原则？以用户为中心：是以Web界面设计必须遵循的一个主要原则；一致性；简洁与明确；体现特点；兼顾不同的浏览器；明确的导航设计。
43、Web界面规划：在规划设计Web界面时，第一个步骤就是要明确网站的目标和用途（如企业的Web网站和个人Web网站有不同的目标和用途）。
44、Web界面设计常用到HTML标注语言、Java Script客户端脚本语言、Java Applet小应用程序、ASP、ASP等服务器脚本语言、AJAX等技术。
45、Web3D可以看成是Web技术和3D技术结合的产物，是互联网上实现3D图形技术的总称。
46、移动界面设计受到的限制：由于移动设备的便携带性、位置不固定性和计算机能力的有限性，以及无线网络的低宽带、高延迟等诸多的限制，移动界面设计又具有自己的特点。
47、可用性可从五个方面理解：有效性、效率、吸引力、容错能力、易于学习。
48、产品开发过程增加可用性的优点？：提高生产率、增加销售和利润、降低培训和产品支持的成本、减少开发时间和开发成本、减少维护成本、增加用户的满意度。
49、支持可用性的设计原则？可学习性：新用户能否很容易地学会交互和达到最佳交互性能；灵活性：用户和系统之间信息交流的方式是否灵活多样；鲁棒性：体现为用户能不能成功达到交互目标，能否达到的目标进行评估。
50、可用性评估方法：用户模型法、启发式评估、认知性遍历。用户测试、用户调查（常用）。
51、结合GOMS和LOTOS对任务“中国象棋对弈”进行描述。Task：中国象棋对弈
-----------------GOAL:中国象棋 [>: GOAL:运行 |||: *GOAL:走棋
ACTION:自动记录棋谱 >>: GOAL:当前方走 >>: OPRATOR:拾取棋子 OPRATOR:放置棋子 GOAL:对弈方走 >>: OPRATOR:拾取棋子 OPRATOR:放置棋子 *GOAL：打谱 []: OPRATOR:加速 OPRATOR:减速 OPRATOR:暂停 OPRATOR:恢复 GOAL：退出
一、“大比例尺基础测绘工程”与“无人机影像”
1. 大比例尺基础测绘工程
基础测绘工程, 就是指对某一个区间、空间进行测量, 或者是对某个区域的土地及面积进行测量, 通过测量到的各种有效信息、资料来绘制地形地图等。在我们这里, 通常会在一些大型工程建设之前来对其所在区域进行地形图的绘制工作, 或者是在开发处女地 (未经开垦的土地或未探索的领域) 的时候进行基础航空摄影, 来获取基础地理信息的遥感资料。
就目前而言, 我国有专门统一的测绘基准和测绘系统, 它们是人们在各类测绘活动中进行工作的基础。在大比例尺基础测绘工程方面, 我国也对其基本比例尺地图明确了相关的比例尺系列, 例如:1:100、1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:15000等。在一些大比例尺地形图的绘制领域里, 一般情况下, 地形图成图的面积往往是小于100平方千米的, 根据本人的认识并结合工作经验可以知道大比例尺成图的面积往往在25平方千米至50平方千米之间。
2. 无人机影像
无人机影像就是指无人机遥感影像。在新形势下背景下, 无人机遥感是遥感的发展趋势之一。无人机遥感影像技术之所以得到了广泛的应用和发展, 主要体现在两个方面: (1) 无人机遥感影像技术应用系统具备很多优点、优势, 它运行工作的成本较低, 再者就是在执行任务的时候灵活性非常强, (2) 无人机遥感影像应用技术是作为卫星遥感、航空遥感的补充而存在和发展的, 因为无人机由于自身特性, 所以很多的功能是卫星遥感、航空遥感所不具备的。
无人机影响的特点:前面也稍微的提及到了一点, 无人机摄影相比较于那些载人的常规比较大的航空摄影飞机而言, 其摄影相机的小型化、非专业化以及无人机飞行平台的低空化是其独有的特点, 同时也是一定意义上的优势。其具体的优势主要表现为, 无人机的种类多样化、所搭配的摄影相机也多样化, 所以不同种类的无人机搭配不同类型摄影相机, 其获取到的影像信息及数据方面的质量也就不同。像幅小、色彩真实、分辨率高是无人机影像普遍存在的特点和优势。
二、制作大比例尺地图中无人机影像的主要流程
研究无人机影像应用技术的主要流程之前, 让我们先来认识一下无人机影像航测系统的结构设计及其相应的功能。无人机影像航测系统主要包括三个方面:地面控制系统、空中控制系统、影像数据处理系统。地面控制系统主要由飞机控制软件、无人飞机飞行及起降拍摄的遥控控制设备、影像数据接受处理器共同组成的。空中控制系统是由相关的通信设备、摄影设备、GPS接收天线、无人机自主飞行微处理器共同组成的。其中影像数据处理系统的主要功能有:全自动化的定向处理、识别影像框标的自动化、自动提取定向点用于相对定向和建立平差网等。
1. 无人机飞行平台的选择以及影像资料的获取
在飞行平台的选择和运用方面, 可以根据当地地形地貌的具体情况来进行, 可以采用曝光延迟补偿、飞行姿态控制、转弯缓冲等相关的技术。与传统的航空摄影所不同的是, 无人机旋偏角比较大、而且像幅比较低, 所以基于这个因素的影响, 无人机就不能按照传统常规的方式来进行工作, 否则就会造成航摄漏洞。
空中三角测量在无人机航空摄影测量专业技术中占据着极为关键的作用地位, 它是无人机航测影像应用技术工作过程中不可或缺的重要部分。进行空中三角测量的目的就是为了将影像进行纠正和修改等。
2. 无人机影像处理流程图
三、无人机影像处理应用技术
1. 空三加密应用技术
关于空三加密, 空三加密是我国无人机影像处理技术的关键所在, 同时它也是整个工作流程当中的处理最难点, 其质量和程度的好坏直接影响到后续的成果精度的准确性。我国早期发展无人机影像处理技术时, 在大比例尺的基础测绘工程过程中, 空三加密是当时的主要瓶颈。后来经过综合运用多项相关的先进技术, 以及科学的处理方法和策略, 才得以解决这个问题。目前, 空三加密多是采用我国测绘科学研究院研究制作的Pixel Grid这种高分辨率的远程低空遥感影像一体化测图系统。
2. 大比例尺基础测绘工程影像数据预处理
无人机影像本身在航空测绘拍摄的过程中, 所用到的摄影相机基本上都是非量测相机, 所以其所拍摄到的影像图片也存在边缘上的光学畸变, 所谓畸变现象在图E中可以看到。这种影像相片的边缘光学畸变, 它已经改变了所拍摄区域的实际地面地形位置等方面。所以, 在基础测绘过程中进行数据预处理可以更好地对影像图片进行矫正。
3. 影像畸变改正
前面也提到了影像畸变, 无人机影像航空测绘与传统航空摄影有所不同, 我们所使用的低空遥感平台, 通常情况下搭载的都是非量测摄影相机。就目前而言, 我国国内在进行大比例尺基础测绘工程过程中, 在无人机影像处理技术的运用领域上, 普遍使用的是500D、5DMark II等民用普通单反摄影相机, 它是用来配合定焦镜头来进行空中拍摄的。
在以上这些因素的影响和作用下, 无人机拍摄到的影像相片存在着不同程度的畸变现象, 如图E所示。所以, 我们在测绘的时候为了削弱和降低非量测摄影相机由于畸变而带来的误差, 采取以下必要的改正措施。改正模型如下:
(1) 式和 (2) 式中的x, y分别表示像素坐标系中像点的坐标, K1和K2为影像图片畸变系数, P1, P2表示偏心畸变系数。通过计算来对其进行还原。
四、总结
关键词:人机工程学;教学改革;教学方法;教学内容
人机工程学是工业设计、工业工程专业的核心课程之一,也是机械、电子、车辆工程等专业的学科选修课,在课程教学中,一方面要系统地给传授学生人机工程学的基本概念、理论、方法和技能,另一方面还要注重培养学生的综合运用知识和创新实践的能力。通过对人机工程学课程的教学实践和研究,我们根据该课程的特点和教学目标,结合课程内容,采用了一种理论与实践相结合的教学模式,以课堂教学为载体,改变教学内容,激发学生的创新热情;改革教学方法,建立研讨式的教学模式,积极引导学生进行创新思维;在课堂内、外与学生展开交流讨论,张扬学生个性;结合工业设计的专业特点,积极引入最新的设计成果,使理论的转化既快又直接,取得了较好的教学效果。
一、教学内容的研究
(一)教学内容要有明确的目的性
人机工程学是工业设计专业重要的专业基础课之一。它通过介绍与工业设计相关的人的结构、生理和心理等基本特征,研究人、机和环境之间的相互作用,使人机系统最优(见图1)。其理论方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据,为设计中“机的功能”合理性提供科学依据,为“环境因素”提供设计准则。学习本课程的目的是使学生具备以人为本的设计思想,掌握人机系统设计的一般方法,在明确系统总体要求的前提下,分析和研究人、机、环境3个要素应具备的功能及其对系统总体性能的影响,寻求人机系统最优组合方案,并能应用人机工程学知识指导具体产品的设计,使人机系统安全、高效、可靠。
(二)构建课程框架体系
教学内容的选择和编排要符合教学规律,要按照一定的程序将完整的知识教给学生以保证教学的系统性和循序渐进性。人机工程学是一门交叉性的学科,是人体科学、环境科学、工程科学交叉渗透的产物,是一门新兴的边缘学科,涉及的范围较广。它的研究对象是人、机、环境系统,我们将课程也分为4大模块,人的模块、机的模块、环境模块和其他。而其中的重点是“人”,所以在课程安排上围绕“人”的因素来展开,首先通过人体测量与数据应用来了解人体的生理结构和测量数据的具体应用方法,探讨人的设计心理学在设计上的应用;从与设计有关的“中枢神经系统”、“感觉系统”、“运动系统”3大系统的特点来讲述其与设计的关系及应用方法;机器模块主要是“显示系统”和“控制系统”为主的人机的信息界面设计;环境模块主要是与人和机器有关的环境因素,如热环境、光环境等。其他模块主要研究人机系统的总体设计、事故的成因等。通过以上模块的教学给学生构建出一个清晰的课程框架体系,从全方位把握课程内容,强化各部分的内在联系和整体性,形成一个相对合理的课程体系框架结构。
(三)教学内容动态更新
人机工程学近几年在我国的发展十分迅猛。随着人机工程学研究的深入以及人们认识上的提高,在学术界和企业界都取得了很多成果。因此在课程教学过程中,要紧跟时代的发展,在教学内容上不断更新。一方面要不断把人机工程学理论研究的最新成果及时纳入到教学内容中,让学生充分了解当前发展的新动向和新趋势;另一方面将教学与科研相结合,及时将教师本人和他人的科研成果转化为教学内容,实现了课程教学内容的动态更新。再者紧密联系人机工程应用的最新发展,用案例的形式向学生介绍,如网上资源、学生作品、毕业设计、教师制作等,及时穿插入日常的教学活动中,丰富课堂的教学。在教学过程中还要依据学生的不同情况与需求,进行适当的调整。如工业设计专业的学生来源有两个方向,一个是工科的,一个是艺术类的,对于这两类学生在教学过程中要有不同的侧重点,针对学生思维活动方式的不同以及所掌握的知识的不同进行适当的调整,在教学模块上进行变化,增加不同的内容,与学生的特长相结合,使课程的作用发挥到最大。
二、教学方法的实践
在教学过程中,针对不同的教学内容主要采用了以下几种教学方法。
(一)以教师为主体的讲授形式
对于基本原理和基本概念的学习主要采用讲授方式,原理和概念一般都是比较枯燥、抽象的,在讲授的过程中注意引导学生从各种不同的角度深入理解,帮助他们理清楚概念的基本构架,掌握其内在的含义,从而改变了学生死记硬背的学习方法,也培养了学生富于思考和综合理解的能力。讲授中要注意将抽象的内容用形象的方式进行传达,将枯燥的理论用一种新颖的表达方式呈现,从而引起学生的兴趣,强化记忆效果。如在讲感觉和知觉时,用了“瞎子摸象”来说明感觉和知觉的区别与联系,学生很容易就记住了。在理论讲授中结合实物直观来配合,即用不同的实物通过学生的实际操作来体会原理的具体应用。如在讲授控制装置的布置原则时,用几种不同布置方式的摇控器让学生进行操作,并提醒学生注意其操作过程,然后再讨论在布置时应该注意的问题,总结出布置的原则。这种原则是由学生在思考过程中自然产生的,所以对于原则的理解更加深刻。人机工程学的知识系统性较强,并且作为一门交叉性的学科,涉及的知识面较广,所以在教学过程中要注意与其它学科的联系,在讲授时要注意促进学习的正向迁移,使知识的理解更深刻,对于学科的知识有一个整体上的认识,学习的知识能以一种更稳定的形式存储,提高问题的解决能力。
(二)师生互动式
在教学过程中,根据教学内容创设问题情境。由于人机工程学与我们的日常生活关系较为密切,所以在教学过程中,一方面结合教学内容提出一些常见的问题让学生思考,这些问题一般是我们司空见惯,然而又没有进行过深入的思考,或尚未归结出错误的原因的,让学生进行广泛地讨论,并适时把握讨论的方向,最后总结出问题产生的原因及解决方法,加深对相关知识的理解。如给出市场上的两种电磁炉的控制面板,让学生思考在设计中存在的问题,由此还引发出了上市场找缺点的一个高潮。另一方面根据教学内容布置一定的作业,在学生完成作业的过程中发现问题并及时给予指导,由于是在实际的制作过程中发现的错误,便于了解学生对知识的掌握情况。展示作业让学生对作业进行评论,并就一些普遍性的问题展开讨论,利用作业的讲评来完善教学内容。在讲评过程中,由于相互的激励往往会产生一些新颖的想法,课堂气氛热烈,互动效果很好。
(三)案例教学式
结合典型案例和综合性案例进行讲解。通过对具体案例的评析、讲解和讨论,使学生理解其中所隐含的人机工程学知识和设计原理,掌握相关教学内容和设计方法。案例的选择要有一定的深度和难度,能体现相关的知识点或原理,存在着从多方面进行分析的可能性。一般案例的选择是国内外的优秀的作品、学生作品、教师作品等,内容一般是与学习、生活密切相关的、学生比较熟悉的产品。通过对案例的研究能领会到理论应用的条件和环境,激发学生对人机工程学课程的好奇心、求知欲和探索欲,促使学生产生浓厚的学习兴趣,以开阔学生的视野,拓宽学习的思路。有助于学生举一反三,培养其分析问题和解决问题的能力。
通过上述3种教学方法的结合,可以有效地将理论内容的传授与实际中的应用进行有机的结合,针对工业设计专业的特点,在平时练习和毕业设计中,强化人机工程学的应用,指导大学生参与科研工作,在具体的实践中体会理论的应用方法,并将这些成果不断转化为新的教学内容传授给下一届的学生,取得了不错的成绩。
三、与现代化教学手段的结合
(一)课件的设计
人机工程学的内容繁杂、信息量大,传统的教学方式不能有效地解决这个问题。而采用多媒体教学,可以灵活运用多种直观形式如文字、图形、声音、视频等,将传统教学中的各种信息表现出来,在较短时间里,让学生的各种感官并用,利用多种信息渠道,提高对信息的吸收率,加深对知识的理解。结合多媒体的教学,通过精心设计的插图、声音、视频等,使知识简单、直观、明了,将抽象的理论形象化,所以对于人机工程学来说,制作多媒体课件是达到良好教学效果的一种途径。课件的每一章都要依据章节的特点来确定其结构与布局、色彩的搭配、界面的表现形式等方面的内容。使重点和难点突出,知识点易于理解,并加深记忆。在课堂教学来检验课件的效果,根据学生的反馈信息,再将课件加以修改,从而使其达到最优。并在此基础上推出了网络课程,实施远程教育,方便学生适时查看课程内容并通过大量的练习来强化知识,并在网络课程中补充了大量相关信息,如案例分析、精品文章、名人名作等,为学生详细讲解案例,推荐课程相关精品文章及名家作品,内容涵盖全面。以此确保学生在网络学习中不仅掌握了本课程知识,并且通过对相关信息的摄取极大地大扩充了知识层面,从而达到有效地辅助课程学习的目的。
(二)教学方法
在运用多媒体教学时同样要注意言语直观。大部分多媒体课件使用者只利用鼠标或键盘控制演示内容,忽略了通过教师的授课形体、语调、表情和动作来提高学生的感知效果。反而不能与学生进行更好的沟通,缺少了在课堂上面对面的互动。另外在课件的演示过程中要把握好节奏,有张有弛,给学生留下思考的时间。
参考文献:
1、汪惠芬,刘婷婷.“人机工程学”课程教学模式探索与实践[J].中国制造业信息化,2007(9).
2、王兴凯.设计基础课程——人机工程学教学探索[J].艺术与设计,2008(7).
3、高等教育心理学[M].华东师范大学出版社,2006.
项目报告
郑州公交车设计与改进
(一)前言
随着城市的发展和现代化水平的提高，公交车作为城市公共交通的重要组成部分，不仅担负着大众日常交通的使命，而且从一个侧面反映了该城市现代化的发展程度。公交车已经不再是简单的代步工具，人性化、智能化成为新一代公交车发展的方向。如果公交车生产厂商能够在设计之初就将人因工程的设计理念融入进去，那么，其产品定会在激烈的竞争中脱颖而出，赢得客户的认可。
(二)项目介绍
此次项目结合郑州公交车的现状，对公交车内、外环境设计进行了基于人机工程学的研究，提出科学、合理、人性化的公交车设计新方法,方便市民生活。
针对公交车部位多研究面大的特点，我们从扶手、门窗、座椅及其他地方进行了一些改进与设计。
（三）具体内容
一、扶手
扶手是公交车上最常用的工具之一，也是发现问题最多的。下面将从高度、卫生、材料、颜色及美观舒适等方面提出一些我们的想法，来做一些改进。（1）高度
目前，公交车车厢内扶手及栏杆基本上为无变化的竖直和水平布置，不能满足不同身高乘客的需要。靠近竖直栏杆的乘客相对好些，无论身材高矮都还“有杆可拉”，远离竖直栏杆的乘客就只能拉扶水平栏杆，常会出现身材较小的人够着费力甚至够不着的情况，而身材较高的乘客在抓握相对较低的栏杆时也会出现“使不上力”的情况。这就导致较高或者较矮的乘客在手握水平栏杆时都容易产生疲劳，在紧急制动状况下还可能造成腕部拉伤。
鉴于此种情况，建议采用以下2种设计方案：
一是渐变式栏杆设计。栏杆不是统一的高度，而采用渐变式设计。将栏杆设计为凹凸形状，这样，可以尽可能地使大部分乘客抓握到。另外，还可在车内靠近通道的2排座椅椅背上端安装固定的拉手，以方便身材较矮的乘客抓握
二是可调节式拉手设计。在水平栏杆安装若干个拉手（类似于地铁拉手），拉手通过一段安全带和栏杆相联接。安全带的长度设计成可以调节的，这样就方便了不同身高乘客的需要，有效避免了因紧急制动等情况对人体的伤害。
在扶手设计时，应该做到，表面无尖角，末端圆滑，全车提供扶靠设施，防滑表面。在数据上，可以参考——直径：30-45mm 水平扶栏高度175-180cm 垂直栏杆间距离150cm或每隔两个座位提供。（2）卫生
由于人流量大，接触的人多，扶手处很容易滋生细菌，因此扶手的卫生就显得很有必要了。可以在拉手下部设计一些喷孔，通过定时装置或触钮开关，消毒液就会直接将人们接触扶手的部位进行消毒，拉手中部可以设计成透明罐状，里面装消毒液，外部透明部分可以作为广告载体，既美观实用，具有广告性能，又可以快捷消毒，防止细菌病毒交叉感染，有利于公共卫生安全。可以设计一种公交车自动消毒多功能拉手，包括固定架、拉手，固定架连接有弧形连接装置，弧形连接装置与拉手间固定有罐体，罐体内装有消毒剂，与罐体连接的拉手内侧开有喷孔。拉手上设置有定时装置，可以控制喷孔定时喷射消毒液，也可以在拉手上设置触钮开关，控制喷孔手动喷射消毒液。罐体由内体和外壳两部分组成，外壳为透明塑料，内体表面为流动载体，上面设计有广告图案。为保证广告图案的连续性，罐体采用圆柱形。固定架的穿孔穿过公交车扶拉杆，从而将拉手固定在扶杆上。
（3）材料
栏杆材料：采用不锈钢复合管，这是一种新型材料，其外层采用不锈钢材料，内层采用普通碳钢材料，经特殊工艺复合而成。它既有纯不锈钢耐腐蚀、光亮等优点，又具有碳钢价格低、强度和钢度好等长处，是替代纯不锈钢的理想材料。
拉手材料：1.采用进口PC原料生产，韧性好,永不破碎,更坚固、更美观；2.连接带采用汽车安全带材料，四条纹高密度，两头无缝连接，更坚固、耐用；3.采用改进型倒挂式夹具设计，双螺栓,更牢固、更可靠；4.采用镀锌，防锈，防松螺母螺丝，更安全，更持久
(4)颜色
现在公交扶手大部分都是黄色。一般黄色有表示警示提醒之意，公交车的设计应注重人性化设计，黄色部位表示不宜接近部位，防止乘客夹伤等。以前小的客车用银色的只是起到防锈或美观作用，而现在用黄色，除了起到防锈，美观作用外，还有警示作用。(5)美观舒适
扶手的形状及色彩的丰富性对乘客有着很大的影响，美观、可爱的扶手总是会让乘客有一个好的心情。现在很多扶手上都有商家广告，可以利用这一点，比如说制造个性的扶手，如下图：
也可以装扮上可爱的图像，如下图：
这些不仅让乘客感觉而舒适，而且对商家的也是一种有效地宣传。
二、门窗
门窗是公交车最重要的地方，不仅涉及到乘客上下车及空气流通，更更重要的是在危急时刻能够顺利逃生。现在来往穿梭的空调公交车基本上都是全封闭的，只有少量的几个狭小的换气窗口，成人绝对是不可能钻出来的！而大幅面的钢化玻璃窗，在车内乘客遇险时是根本不可能砸开的！就算备有什么安全铁锤什么的，也没有用，当浓烟或火焰一下子腾起，谁能在几秒钟内取下锤子，而且还要完成一锤敲破钢化玻璃车窗的艰难任务！我想就是受过专业训练的人士也很难一锤敲出生之孔洞！何况普普通通的市民百姓呢！上面提到的安全锤其实只是一个很小的部分，但公交车的安全设备配备的问题之严重，是我们所有人都没有认真想过的。
除了从窗户逃生外，除了司机座位边上的那个门外，另两个门在出现燃烧等事故时，因为控制电路被烧坏，基本上就无法打开而成为逃生的出口。任何一个装载大量人员的车辆或建筑，首要考虑的必须是安全，安全中的一个最后的防线是人员撤离和逃生。因为当所有的安全措施都失效时，逃生就是一个最后的安全方案。但我们现在的各种公交车辆除了象征性的灭火器和敲碎玻璃的安全锤外，没有其他的了。
对于一些大型空调公交车，手动打开两个上下乘客的车门应该是一个基本配置，但事故发生的这辆车关火后，车门无法打开。而其他的公交车，所曾经发生车辆自燃的南京公交车当时的女司机介绍说，她当时先要放掉控制车门的气压，然后再怎么怎么，这些措施根本不实用。一个，在紧急情况下，根本没有时间做这种操作;二，如果没有专业人员，普通乘客根本就不知道这种操作。公交车门窗改进方案：
1、车窗全封闭，有必要改装成可推拉式车窗！
密闭式车窗要求车窗附近要配备安全锤，但安全锤失窃现象非常严重，对空调车车窗实施改造，最好将原有的固定式车窗改造为2至6个内置推拉式车窗，以适应紧急状态下乘客疏散需要。虽然窗口通过面积有所减少，但是根据我们的实验，一般情况下，成人用肘部撞击就可以打碎推拉式玻璃窗。
2、有些车门不能正常打开，有必要检查修理！
公交车必须有在紧急情况下，有类似于民航飞机上逃生安全门那样的设计，让乘客可以很快打开车门，在最短的时候内逃生的设计。而且很重要：这种逃生门不应该只有上下客的车门有，在车辆的另一侧也应该安排两个逃生门。公交车安全门
飞机的安全门
3、车内救生锤形同虚设，有必要按标准配齐！
按照原车辆的标准，每台车都将配齐8个消防锤。在消防锤后面加一条软钢丝，或者加一条链子，固定在车身上。长度既不影响救生时，需要砸碎相邻车窗玻璃的长度。又能防盗。若钢丝或链子长度过长，可以盘好用尼龙卡固定，既方便取用，又不影响美观。（如图）。四、一些栏杆扶手安装不恰当，应该撤除
所以说，车辆本身的安全配置，在城市公交车中是应该被认真考虑的问题，而这一点是怎么被我们的有关部门去思考的呢?乘客逃生是中国国内目前使用的所有公交车辆的一个通病。公交车在变大，核定载客人数在增加，几年前，当北京出现公交车的航母时我们曾经高兴与激动过，但安全的因素谁想过呢?希望通过这次事件，我们的公交车生产标准能把人的安全因素考虑得更多，特别是逃生装置的设计，希望有更多的逃命的保
三、座椅
公交车座椅分为驾驶员座椅和乘客座椅
驾驶员座椅是现有公交车辆最应该改进的部分，因为现有驾驶员座椅只是满足简单的坐的功能，长时间连续驾驶时驾驶员腰部很容易疲劳，多年驾驶公交的驾驶员很多因腰椎、胸椎得不到有效的支撑而患有程度不同的职业病。座椅设计的原则就是保证驾驶员在长时间驾驶过程中能够感到舒适，减少职业病和安全事故发生的概率。在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。根据人因工程研究的结果，根据人体数模结果，可得到高靠背椅的参数范围：靠背倾角（与水平面）范围为95°～110°，高度应达到肩部，范围为52～56 cm，宽度约为48 cm，且靠背角度、座椅高度均可调节，以满足不同身高驾驶员操作的需求。值得注意的是，不要一味考虑舒适而将座椅倾角随意加大，由于公交车车身高大，过大的靠背倾角将产生视野盲区，导致驾驶员看不见较低位置的路况和车况。
汽车总布置中提出的性能要求，如乘坐舒适性、视野性、操纵方便性、手伸及性、上下车方便性等，都是以人为中心提出的。而决定人的关键基准是H 点。由此可见，H 点在汽车布置中占有极重要的位置。H点的选取直接影响汽车的总体布置性能，是确定与驾驶员操作方便、乘坐舒适等相关的车内尺寸的基准。在我国，由于没有合适的人体数据及工具且缺乏设计经验，若要进行人体工程设计则只能借助于美国SAE 的方法和工具。但这种方法也有一定的缺点：
1、推荐的 H点位置的考虑因素是人体坐姿舒适性,考虑的因素单一。
2、推荐的H点位置是依据SAE公布的人体数据给出的,不适用于中国人体。
根据 A、B 两类汽车的适宜座椅位置计算公式即驾驶员H点离拇指基准点的水平距离X
其中应该注意的是：
1、A、B两类汽车是根据 H点高度和方向盘的直径来划分的
2、计算公式中未体现X 与方向盘尺寸的函数关系，然而汽车方向盘的大小是制约座椅设计的重要因素。
3、如果 H点设计高度Z=404mm 此时应该采用 A类汽车的计算公式，可得出H点距拇指基准点的水平距离为X=790mm如果 Z=405mm则应该采用B类汽车的计算公式，可得出H点距拇指基准点的水平距离为X=618mm，两个计算结果相差172mm，是高度差1mm的172倍。故可以说明此算法存在一定的缺陷。确定H点位置的行之有效的方法还有待进一步解决。
公交车驾驶员较小型汽车驾驶员的施力要大,受反作用力也就相对要大。如果不能保证力的有效传递，则驾驶员很易受到身体损伤。传统的座椅设计并没有考虑这个环节，如果H点的高度选取偏大，则X值较小，此时拇指基准点,膝关节点连线的延长线与座椅靠背的交点位于肩靠点之上，导致踩踏板时发挥不了肩靠的作用。
出于人机工程学的考虑，必须保证拇指基准点、膝关节点、坐椅靠背的肩靠点三点共线。乘客座椅
现有公交车乘客的座椅在腰部几乎没有设计。导致乘客在乘坐公交车时总有不舒适的感觉。应从人体坐姿舒适性入手来设计。最舒适的坐姿是臀部稍离背向前移，使上体略向后倾斜，保持体腿夹角在 90°~115°之间，小腿向前伸，大腿和小腿，小腿和脚面之间也有合适的夹角，如图所示。
乘客保持坐姿时，座椅各部位的受力合理分布
另外座椅的设计还应该保证乘客有良好的体压分布，在靠背上的体压分布：靠背上的体压分布应当是腰靠部位最高。所以设计座椅靠背时应保证腰靠区能为人体提供舒适的支撑，以减轻腰部疲劳。座垫上的压力分布应当是坐骨结节处最大，由此向外逐渐减小，直至与座垫前缘接触的大腿下平面压力最小，所以设计座椅座垫时，应保证坐骨下面的座面近似水平，使人体重量的大部分集中在坐骨结节处，达到最佳体压分布，减轻臀部疲劳。乘坐舒适性是一个系统的概念，座椅只是其中的一个环节，要达到很好的乘坐舒适性，还必须依靠舒适的底盘和舒适的车内布置等。另外座椅在颜色、造型等方面应满足整体式内饰的特点，应与乘客区内其他部分同时设计以达到浑然一体的效果。
乘客座椅设计：
在具体的设计原则和参数上同驾驶员座椅类似，但椅背倾斜度可稍小些。一方面，公交车乘客的乘坐时间相对较短，无需较大的倾角来倚靠休息；另一方面，较大的倾角势必造成前后座椅之间的距离增加，从而大大减少车厢内座椅的数量。另外，椅背和坐板边缘宜采用圆弧设计，尽量不要出现棱角，以免在紧急制动过程中导致乘客特别是站立乘客划伤
由于公交车底盘较低，使得车轮正上方形成较大的凸起，因此，车轮正上方的座椅可以适当加以调整，以方便乘客放脚。在宽大的车身中部，可以设置一竖排形同火车卧铺车厢座椅的可收缩座椅，面向车门，当乘客较少且有大件物品时，座椅就可以收缩起来，以方便存放物品，当乘客较多时，可将座椅放下，供乘客乘坐。而且这些地方可以照顾坐轮椅的残疾人。
四、其他方面的改进与设计
1、造型
有些造型师试图在公交车的外观造型设计上仿效高档旅游客车，过分追求流线外型，这不仅会增加制造成本，而且也是不必要的。主要原因是公交车运行速度较低“空气阻力相对较小。另外过大的前风窗后倾角不仅没有必要，还会减小车内空间。由于公交车地板高度较低” 所以侧窗下沿也较低" 侧窗高度较大，可以扩大乘客的视野。（侧窗上下沿高度可从满足乘客视野舒适性的要求加以确定）为了让驾驶员更好地观察站台乘客，特别是小孩情况，尽可能地消除盲区，乘客门玻璃几乎需要上下贯通。
2、外饰
公交车外饰是最能给人视觉冲击的，最能体现人性化。独特、美观的外饰图案现已成为用户的一个重要追求目标。公交车的色调设计应从城市自身特点出发，在城市整体规划的基础上设计出公交车的主要线路色调。例如北京、西安等城市的公交车是按照东西南北四个方向设计不同颜色的，上海是根据商业区，经济区等划分的。郑州的公交也应该有自己的特色。另外，需要注意的是，车尾最好无广告，即使有也应采用一些色彩不太鲜艳，或者不太吸引眼球的广告以免分散后方车辆驾驶员的注意力。
3、驾驶区设计
公交车驾驶室是一个典型的人—机—环境系统的交互界面，是驾驶员与汽车之间进行信息传递的通道。在此区域内，驾驶员通常必须长时间全神贯注的工作。在驾驶室中常会出现使驾驶员分心的事，特别是由于公交车的特殊性，驾驶员需久坐于驾驶室并且往返于同一条线路，极易产生疲劳和烦躁的情绪。为此，驾驶室中各种操纵器必须放在驾驶员能触及的范围内，并且容易识别，使用方便、轻巧。而显示器必须能使各种身材的人在任何时刻都能看得见。分布在地板上的各种踏板，不用眼即可找到并识别。座椅的设计，驾驶员的视野范围是否符合人机工程学原理等诸多因素都将直接关系到驾驶员的舒适、健康和安全，也就间接影响到乘客的安全。
4、乘客区设计 公交车乘客区是公交车的主体，是移动着的休息室，是乘客暂时休憩的场所，内部设置应体现人、车、环境的协调，美观大方，具有时代气息。地板和车门踏步的高度要尽可能低，以满足乘客安全、方便、快捷上下车的要求。另外乘客座椅、座椅布局、横梁、玻璃窗等的设计也是保证乘客舒适性和安全性的重要一环。
5、后视镜
后视镜是驾驶员观察次数最多的汽车部件，它充当着驾驶员“后眼”的角色；然而，现在很多公交车的后视镜设计并不合理，特别是远离驾驶员一方的后视镜。据调查，大部分驾驶员都需要将身体调整一定的角度（根据身高）才能不受右A柱的影响。虽然现在不少公交车都安装了电子摄像头，辅助驾驶员更好地观察后门乘客上下车的情况，但不少驾驶员还是习惯性地借助后视镜来判断。更重要的是，右后视镜是驾驶员观察进出站、乘客上下车情况及后面来车情况（公交车速度较慢，容易被超车）的主要工具，同时也是公交车及时避让它车超车、并线的工具。因此，后视镜的角度和大小应根据驾驶员的身体数据及驾驶习惯确定。由于公交车车身宽大，右后视镜应选用变弧度大面积的镜片，同时，应在仪表盘附近安装机械或者电子装置，使驾驶员在座位上就能够调节右后视镜的角度，方便不同驾驶员操作。另外，遇到下雨时，后视镜常常会被雨淋得很模糊，导致驾驶员只能看到后车的大致轮廓，且不易分清远近，造成一定的安全隐患。因此，在设计之初就应考虑这一情况，对于中低档公交车，可为其后视镜安装一个雨挡，材料和具体参数因车型而异，对于高档公交车，可使用 加热装置，通过加热将后视镜的水气蒸发掉，这种方式较前者有效，但成本较高。
6、空调
现在的公交车一般将空调通风口设计在乘客座椅的正上方，空调一旦开放，冷空气将直接吹向乘客的头部，时间一长，难免引起头部不适。若将通风口进行调整，势必会对周围的乘客产生影响。因此，可将通风口设计为面对中间过道，且开口可在水平面内360°调节。
7、一些小件的安放
随车的一些清扫工具如扫帚、拖把、垃圾箱在车内没有固定的存放位置，特别是垃圾箱，在车身摇晃的时候会移动。其实，可在车内使用率很低的区域如靠近后门的座椅下部（无后排乘客），根据常用工具的尺寸单独设计储物仓及垃圾箱固定装置。
（四）总结
一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分)1.日本称人机工程学为(A)
A.人间工学 B.人类工效学 C.人的因素工程学 D.人体工程学 2.人机工程学的发展的第二阶段是在(D)
A.第一次世界大战 B.第二次世界大战前
C.第二次世界大战后 D.第二次世界大战期间 3.下列哪个命名为我国普遍采用的学科名?(B)
A.人间工学 B.人类工效学
C.人类工程学 D.人机工程学
4.我国成年人人体尺寸数据是代表从事工业生产的法定中国成年人的人体尺寸，其中男性的年龄段是______岁。(D)
A.16～55 B.16～60 C.18～55 D.18～60 5.在水平面内双眼视区大约在左右______以内。(B)
A.50° B.60° C.70° D.45°
6.对于人来说，只有频率为______Hz的振动，才能产生声音的感觉。(C)
A.50～10000 B.100～20000 C.20～20000 D.20～10000 7.大脑皮质的连络区中哪一区是接受、加工和储存信息的联络区?(B)
A.第一区 B.第二区
C.第三区 D.第四区
8.视网膜除能辨别光的明暗外，还有很强的辨色能力，可以分辨出__A____种颜色。
A.180 B.160 C.200 D.250 9.在正常人着装身材尺寸修正值中，因为裤厚的原因，坐姿高的尺寸修正量是___A___mm。(A)
A.3 B.36 C.13 D.25~38 10.常见的主要显示仪表应尽可能排列在视野中心______范围内。(D)
A.5° B.4° C.6° D.3°
11.对于远距离观察的信号灯，可选用射程较远的______信号灯。(D)
A.蓝光 B.绿光
C.黄光 D.长波红光
12.次要的显示仪表可布置在______视野范围内。(B)
A.20°～40° B.40°～60° C.3° D.80°
13.在工作座椅的腰靠设计中，其腰靠长的推荐值是______mm。(D)
A.300 B.310 C.320 D.330 14.短时记忆一般是指保持__A____min以内的记忆。
A.1 B.2 C.3 D.4 15.重物不超过____D__kg可人力搬运。
A.3 B.3.5
C.4 D.4.5 16.工作座椅的座高调节范围在______mm之间。(C)
A.350～400 B.360～420
C.360～480 D.400～480 17.从事故统计数据来看，发生事故的原因大多是人的不安全行为，其比例高达。(B)
A.50%～60% B.60%～70% C.70%～80% D.80%～90% 18.在坐姿控制台的设计中，首先应在操作者视水平线以上10°至以下30°的范围内设置斜度为____A__的面板，该面板上配置最重要的显示器。
A.10° B.15° C.20° D.25°
19.当人体温度下降至__A____℃以下时，随意运动丧失，瞳孔反射，人濒临死亡。
A.27 B.30 C.34 D.36 20.对于站姿作业，我国女性肘高均值为__C____cm。
A.102 B.100 C.96 D.110
二、多项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。
1.人机工程学作为一门独立的学科已有60多年的历史，在其形成与发展中，大致经历了______等三个阶段。(BCD)
A.原始人机工程学 B.经验人机工程学
C.科学人机工程学 D.现代人机工程学
E.综合人机工程学
2.下列哪些选项属于人体结构特征参数?(DE)
A.人体各部分的出力范围 B.人体各部分的活动范围
C.人体各部分的动作速度 D.人体各部分的尺寸、体重
E.人体各部分的体表面积、比重、重心
3.在人体测量中一般被测者姿势有(BC)
A.跪姿 B.立姿
C.坐姿 D.卧姿
E.趴姿
4.人机工程学主要的研究内容是(BCDE)
A.产品设计 B.人体特性的研究
C.人机系统的总体设计 D.工作场所和信息传递装置设计
E.环境控制与安全保护设计
5.人的思维类型有(AB)
A.动作思维 B.形象思维
C.逻辑思维 D.直觉思维
E.感性思维
6.以下哪些选项是属于思维的基本特征?(ABC)
A.思维的间接性 B.思维的概括性
C.思维与语言具有不可分性 D.思维的跳跃性
E.思维的直接性
7.作业场所布置的总体原则是(ACDE)
A.重要性原则 B.主次原则
C.使用频率原则 D.功能原则
E.使用顺序原则
8.以下哪些应用条件需要在设计中涉及人体尺寸应用时选择95百分位的?(CD)
A.身高 B.坐姿垂直伸手高度
C.人体最大厚度 D.人体最大宽度
E.大腿厚度
9.绿色设计主要特点是(ABCD)
A.减缓地球资源的消耗 B.从源头上减少废弃物的产生
C.减少大量的垃圾处理问题 D.绿色设计是并行闭环设计
E.降低生产成本
10.虚拟现实系统具有以下______特征。(DE)
A.虚拟性 B.仿真性
C.自主性 D.交互性
E.沉浸感
三、判断题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。
1.我国于1989年正式成立了中国人类工效学学会，这是我国人机工程学发展新的里程碑。(√)
2.人眼对白色的视野最大，对黄色、蓝色、红色的视野依次减小，而对绿色的视野最小。(√)
3.不同地区间人体尺寸差异不大。(×)
4.研究表明，坐骨处的压力值以8～15kPa为宜，在接触边界处压力降至2～8kPa。(√)
5.根据我国征兵体检等局部人体测量资料划分的区域，将我国成年人人体尺寸分布划分为五个区域。(×)
6.为适应不同的使用者，双把手工具最大握力应限制在100N左右。(√)
7.为了保证手的用力和发挥技能，操作时手最好距眼睛25~30cm，肘关节呈直角，手臂自然放下。(√)
8.一般作业面高度应在肘部以下10~20cm。(×)
9.利用色彩的感情效果，在工作场所构成一个良好的光色环境，称为色彩调节。(√)
10.4M法为技术、教育训练、媒体或环境、法制。(错)
四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)1.人机工程学的研究内容。
答：人机工程学主要由研究和实验，应用和工程两个学术研究方向构成.（1）人机工程学的学科构成
（2）人的特性的研究：人体尺寸及人体测量技术，人体的力学性能。人的劳动生理功能，劳动中人的心理过程，人的信息传递能力，人的可靠性，人员的选拔和培训，人的动作时间研究及人体模型等。
（3）机的特性的研究：信息传递技术，操纵控制技术，安全保障技术，动力学仿真技术及宜人化技术。
（4）环境特性的研究：作业空间，物理环境，化学环境，生物环境及美学环境。（5）人-机关系的研究：人机系统功能分配，人机界面优化匹配，人机系统特性协调，人机系统可靠性及人机系统安全性。（6）人与环境关系的研究。（7）机与环境关系的研究。
（8）人-机-环境系统总体性能的研究。2.“人—机—环境”系统设计的一般方法。
答：设计方法包括自成体系的设计思想和相应的设计技术。1）功能分析与功能分配
a）功能化的设计思维 b）功能化与功能分解
c）功能分配原则：比较分配原则；剩余分配原则；经济分配原则；宜人分配原则；弹性分配原则。
2）作业分析：是指分配给人的功能进行分析，其目的是使作业与作业者之间建立的协调。
a）确定系统作业结构
b）确定作业
c）描述作业
3）作业辅助：指一种“信息装置”或文件，其中包括作业者作业时需要使用的信息。
3.产品功能尺寸具体设定的通用公式。
答：a.最小功能尺寸： 产品最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量。b.最佳功能尺寸；产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量。
4.光环境设计的基本原则。答：1)合理的照度平均水平； 2)光线的方向和扩散要合理； 3)不让光线直接照射眼睛； 4)光源光色要合理；
5)让照明和色相协调；
6)不能忽视经济条件的制约。
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)1.请阐述现代座椅设计的新观念。
答：（1）动态座椅，其设计特点是：座椅能对坐者的动作与姿势做出自动响应。通常的座椅背靠与椅面夹角是固定的，座面除椅垫能部分地吸收落坐时的冲击以外，没在有其他吸收冲击的措施。这种自动调节可以使座椅适应不同使用者习惯的坐姿，使用者也可以在座椅上时常改变姿势，以防止久坐对身体的压力局部积累。调整后，座椅还可以在任意角度锁紧。该座椅还可以设计有座面提升机构，以吸收落坐时的冲击。坐下时，座面下陷一定高度，坐稳后，提升机构使之回复到原来位置。
（2）前倾式座椅，研究表明采用座面适当前倾设计的工作椅会适合于工作，尤其是办公室工作，比如对写字和绘图用椅的设计，见图2.当要求座高较高时，对于倾斜式绘图桌用椅，前倾角应达到15度以上，如果背靠角为90度，则相当于座面与靠背夹角为105度，这是坐姿的最小舒适角度，靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎骨上分布也较均匀。
（3）膝靠式座椅，为了适应办公室工作，如打字、书写的坐姿要求，座面应设计成前倾式。但前倾式座面使坐者有从前缘滑脱的趋势，为了维持坐姿，坐者不得不腿部用力抵住地面，防止前滑。为了解决这一问题，设计时从膝部支承考虑，提供一膝部下方至小腿中部的膝靠，这样座面倾斜时前滑的趋势被膝靠阻挡发，保持坐姿的稳定。膝靠式座椅是一种打破传统座椅支承上体重靠臀部的椅子。其设计特点如下图3所示，由坐骨与膝盖来分担大腿以上部位的重量，以减轻脊柱和臀部的负担。但膝靠式座椅本身还有一些缺陷有待克服。主要问题在于进出座椅不方便；坐者只能采取前倾作业姿势，如欲后仰休息，则膝部以下补膝盖所限制。
2.手握式工具设计的一般设计原则。答：（1）一般原则
1）必须有效地实现预定的功能；
2）必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；
3）必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别素质上的差异；
4）工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。
（2）解剖学因素
1）避免静肌负荷 臂部上举或长时间抓握，降低作业效率。2）保持手腕处于顺直状态
3）避免掌部组织受压力
4）避免手指重复动作
（3）把手设计 单把手的工具，操作方式是掌面与手指周向抓握。设计因素包括直径、长度、形状、弯角等。
1）直径 ：直径大小取决于用途与手的尺寸。直径大可以增大扭矩，太大会减小握力，降低灵活性与作业速度，并使指端骨弯曲增加，导致指端疲劳。着力抓握30~40mm，精密抓握8~16mm。
2）长度：取决于手掌宽度。掌宽71~ 97mm（5%女性至95%男性)，把手长度为100~125mm。
3）形状：把手与手掌的接触面积越大，则压应力越小，圆形截面把手较好。可以采用三角形或矩形，增加工具放置时的稳定性。
4）双把手工具：设计因素是抓握空间。当抓握空间宽度为45~80mm时，抓力最大。
人体工程学是诞生于第二次世界大战后的一种技术，除了我们常见的造型设计外，人体工程学实际上还包括了如按钮的位置安排、说明文字的设计等多种方面。而概括来说，实质上，所谓人体工程学，在本质上就是使工具的使用方式尽量适合人体的自然形态，这样就可以使用工具的人在工作时，身体和精神不需要任何主动适应，从而尽量减少使用工具造成的疲劳。
鼠标的人体工程学设计，主要就是鼠标的造型设计。而要研究这个问题，首先需要研究人手的自然结构。
自从1986年世界上第一款鼠标上市之后,虽然经历过机械、光机、光电鼠几代变化，但是从使用方法来看，一直没有什么变动。无论是两键、三键、带滚轮以及多个功能键的各式鼠标，均为平放型使用方式，使用者的手掌基本与桌面呈平行或类平行状态。但是,鼠标使用者都或多或少有长期操作鼠标而引起手部关节发炎或者不适的情况，似乎这也成为了一种新型的IT职业综合症，到底有什么方法可以改变这种情况，如今鼠标作为人们操作电脑的一个重要输入设备，已经成为电脑不可缺少的部件，在某种情况下比键盘操作更加方便快捷。不难发现样式繁多的鼠标设计都有着共同的特点，鼠标支持面与手掌和桌面都是平行的移动设计，然而这种设计让人们在长期使用时会感到手腕酸软，这是由于手臂的自重引起的。尽管如此，许多鼠标品牌的大厂也都是大体采用这种设计。
鼠标是大家每天接触最多的电脑配件之一，作为最主要的输入工具，鼠标早已经是每部电脑不可缺少重要组成部件。对于鼠标的选购，我们并不能像选购传统板卡一样，直接从用料和做工等方面入手，作为外设产品的鼠标，在很多方面是不能与板卡类产品相提并论的。要选购一款合适的鼠标，立足点当然是自己的用途，对于一般女性用户可能小巧时尚的靓丽外形更能吸引她们眼球；对于经常移动办公的笔记本人士当然是无线便携小鼠标更适合；对于长时间触碰鼠标的图形工作者，除了要求鼠标的反应速度和定位精度一定要好以外，人体工程学设计及舒适性也不能忽略；而对于游戏发烧玩家来说，鼠标的反应速度和定位精度才是关键所在。为了帮助大家了解鼠标选购的一些基本参数和知识，这次我们选取了鼠标上出现频率较高的关键词如分辩率、刷新频率、人体工程学等进行解析。
相信不少常年从事电脑操作的朋友都会在长时间工作之后感觉腰酸手疼，肩膀、手指酸软，根据权威医学机构统计，从事电脑行业的人害肩周炎等肌肉、骨骼疲劳性疾病的几率要比普通人或者干体力活的公认多出好几倍！这就是为什么我们需要人体工程学的原因了。人体工程学可以让键盘，鼠标，显示器等等我们操作电脑所必须使用的工具能够尽量适合人体自然形态。就拿键盘来说，平时我们习惯将两手放在中间敲打键盘，但是人体工程学的键盘就可以让我们两手舒适自然地放在身体两侧，就算工作时间再长，我们的双手和肩膀都会非常轻松的。同样，符合人体工程学的显示器能够让我们尽可能少受到电磁辐射，对健康的保护是不言而喻的。
鼠标的外形一般都是长方体流线型的，人体工学的鼠标就是通过改变鼠标外型的大小和曲线以及重量这几方面的设计，从而最大限度地满足人们使用鼠标时在手感以及舒适度和使用习惯方面的要求，最大限度地保护用户的身心健康进而提高用户的工作效率。说到人体工程学鼠标，同样不能不说一下微软，毕竟它早在1993 年就推出全球第一款符合人体工程学的鼠标了。这次微软一口气发布了
六款人体工程学的鼠标，让别人不得不承认它在人体工程学方面的深厚造诣。其中的主力产品无线迅雷鲨价格虽然只有5 9 9，但是和另一巨头罗技的产品比起来，性价比就显得很高了。今时今日，电脑应用已经不仅仅是追求速度和效果，对人体健康的影响已经是显得越来越重要了。为了我们以后的健康，从今天开始，多花点钱，购置一些符合人体工程学的硬件，让我们工作和娱乐都舒舒服服，何乐而不为呢？
1. 改进型操纵机构
卡特彼勒最新的M系列平地机完全取消了转向盘以及传统的操纵杆,将其功能完全集成到左、右2个电液控制手柄上(见图1),既提高了驾驶员的工作效率,同时也改善了前方视野。卡特宣称,将控制杆和转向盘替换为2个电子液压操纵手柄后,大约减少了78%的手部和腕部运动。与卡特类似,约翰迪尔G、GP系列平地机也取消了操纵杆(见图2),取而代之的是驾驶室两边的8个圆形控制器,但还是保留了转向盘。纽荷兰新型平地机F106、F156.7依然保留了转向盘及操纵杆,但操纵杆的下部隐藏在前方操纵台内,只能看到操纵杆上部,从而改善了前方视野。新型沃尔沃G970、G976、G990型及小松GD555、655、675-5型平地机将操纵杆下部向中间收拢,减小了对视野的影响。
2. 开放式后机罩
对平地机产品而言,其关键零部件基本都集中在机罩下部,主机厂历来对提高机罩的人性化设计以及性能非常重视。
从国外主流平地机来看,基本上都采用了开放式机罩。如约翰迪尔G、P系列平地机发动机仓、散热器室门(见图3)可以单独打开,同时散热器风扇装在一个铰链门上,也可以打开,大大方便了维修;纽荷兰G140型平地机采用整体式机罩,并且能够向上翻,可让维修人员最大限度地接触机罩下各部件,同时机罩下部的护板能够完全展开,站在地面就可对发动机进行常规维护;与其他平地机不同,沃尔沃将散热器分布在3个方向,组成一个框形结构(见图4),散热器罩及发动机罩可以完全打开,维护起来非常方便。
3. 六边形驾驶室
六边形驾驶室能改善驾驶员对铲刀、牵引杆及回转盘等的视野。日本小松二代以前的平地机都是采用六边形驾驶室,但由于成本较高以及液压阀难布置等原因,开发的GD555、655、675-3型平地机采用了四边形驾驶室。如今由于平地机操作视野受到极大重视,这几款平地机又采用了新设计的六边形驾驶室(见图5)。
4. 其他零部件
对于功能相近的零部件,趋向于集中布置。如约翰迪尔G、GP系列平地机的液压油、变速器、差速器的过滤器都装在一个地方,换滤芯非常方便;液压油管接头也布置在同一地方,有利于液压系统的检查。
关 键 词：人机工程学 工业设计 教学研究
人机工程学是一门主要研究“人一机一环境”系统的多学科综合的边缘学科。人机工程学既研究“人-机、机-环境、人-环境”三个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。从而使整个系统安全、高效，且对人有较高舒适度和生命保障功能，最终达到系统综合使用效能最高。
黑龙江科技大学工业设计专业经过十余年的建设，对人机工程学课程的教学已提升到研究和实践阶段。人机工程学是工业设计专业的专业基础课，在工业设计专业的课程体系中占有重要地位。作为基础知识体系的重要组成部分，该课程教学的成效关系到后续的产品设计系列专业课程教学是否能顺利展开。所以该课程在“应用型人才”培养目标的指导下和前期教学研究的基础上，课程教研小组成员对本课程的教学思路、教学内容、教学方法和教学手段 进行了不断的探索、研究和实践。这门课程的教学改革历经几届学生的教学实践，最终取得了良好的教学效果。
一、课程教学内容体系研究
首先确立教学内容改革的目的，是实现应用人才培养目标：“具有开阔的眼界、良好的个人素质、正确地价值观、艺术与技术交融的专业知识结构；有较强的沟通表达能力、团队协作精神和良好的职业道德；具备较系统的工业设计核心知识、技能、态度，适应社会的应用型设计人才，力争实现就业零适应期。[1]”教学内容的组织方式是在必要的理论知识基础上，突出工业设计专业应用人机工程学的实用性和应用型；适当删减原先主要是适合工技术专业工科学生的纯理论研究性的教学内容，时着力加强本学科与工业设计专业的关联[2]。
人机工程学虽以独立课程单元存在，但却辅助于若干产品设计课程，本单元课程既具有相对的独立性，又具有较强的延续性，改革课程内容，优化理论学时，突出注重应用的特点。在教学内容的编排上，针对现行教科书章节安排的不合理，对各章节进行了重新整合，目的是希望在每一个“人的因素”的知识点后安排与其相应的设计内容“机的因素”，可以马上理论联系设计实际。同时把相关的一些“机的因素”安排在同一或相近章节，体现一定的内在逻辑性[3]。具体实施方案为：
（1）根据理论知识的关联性，将课程内容分为五大模块：基础知识模块、基础数据模块、设计原理模块、环境模块、人机系统设计模块。
模块一：人机工程学基础知识（第1-3章） 10课时
知识点：人机工程学的基本概述，工业设计与人机工程学，人机工程学综述，人的感觉特征及心理特征，人的运动系统机能及其特征等。
教学手段：多媒体课件进行理论讲授，设计案例剖析，课程实训。
模块二：人体测量与数据应用（第4章） 4课时
知识点：人体测量的方法与常识，常用人体测量资料、人体测量数据的应用。
教学手段：多媒体课件讲授，设计案例剖析，课程实训，网络互动。模块三：人机界面及各种装置设计（第5-8章） 18课时
知识点： 人机的信息界面图形符号设计、显示装置设计与选择、操纵装置设计与选择、工作椅设计主要依据。
教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训。
模块四：安全设计（第9章） 4课时
知识点： 了解与掌握事故分析、作业环境分析与安全设计之间的关系。教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训。模块五：人机总体设计及发展趋势（第10章） 4课时
知识点：与人体相关产品的选择及设计。
教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训，师生互动。
（2）优化理论课各部分的授课时数，突出重点内容。如：增加操作空间、人机信息界面设计部分的学时数，减少热、振动等环境的理论授课学时。
（3）结合煤炭优势，教学重点内容应侧重操作空间、操作面板、人机交互、人机协调等内容，优化理论学时，注重理论与实践的结合，以理论原则和实验数据为设计基础，共同完成实践项目。
二、课程教学方法和手段的改革
《人机工程学》课程针对学生的学习基础和特点，从教学内容中探索，从教学手段中发掘，既要遵循教学的普遍规律，又要有针对性、创造性，从而逐渐形成了具有鲜明特色的教学方法。在教学中主要采用案例教学法、项目实训法和小组攻关法方法等教学方法。
1、案例教学法
案例教学法是国际上推广的一种生动直观的先进教学方法，采取案例教学导入，理论与实践相结合教学方法。在教学过程中，采取师生共同讨论，广泛听取学生的见解，教师最后进行总结，避免了教师上课“一言堂”的做法。
2、项目实训法
为了将教学与实践结合得更加紧密，实现对学生创新精神和实践能力的培养。我们在教学中以“项目实训法”鼓励学生积极参加各类设计竞赛，以产品设计为载体，教师采用一对一指导的形式，以人机原理和产品设计理论为依据，帮助学生解决实际问题，师生共同攻关，使学生不仅学会了设计，部分教师和学生还以此为契机，为自己的设计生涯画上了光辉的一笔，师生均受益匪浅，项目实训法获得了丰硕的成果：多名同学在不同层次的竞赛上获奖；教师和学生多人申报外观专利，如图1 雪花书桌，图2小厨宝。
通过项目实训使同学熟练掌握产品设计人机工程学的知识和研究方法，并能够完成以人机为核心的产品设计和以产品系统设计（基本要素与应用要素）为延伸设计的完整工业产品设计，为工业设计相关专业课程的学习奠定坚实的基础。
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3、小组攻关法
“小组攻关法”是根据学生的心理特征而实施的一种教学方法，这种方法是“项目实训法”的补充。学生在小组中彼此分享各人的意见和独到的见解，共同研讨，解决问题，通过“小组攻关法”加强了学生的团队协作意识和交流沟通能力。
三、以“科研促教学”为理念，将科研融入教学
结合黑龙江科技大学的煤炭专业特色和“科研促教学”理念，结合该课程建设，2007年成功申报黑龙江教育厅科学技术研究项目《基于人机工程学的采煤机操作系统应用研究》，将采煤机的操作系统的人机协调课题研究融入课堂，让学生在真题实践中得到锻炼，采用学生的优选设计方案，为企业提供设计参考；将人机协调理论应用于采煤机目前在我省尚属首例，在本领域处于黑龙江省内领先水平。
人机系统总体设计又称为TSD（Total System Design）设计法。TSD设计法的中心思想是系统设计必须分为一系列具有明确定义的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。这是典型的系统化解决问题策略。“总体”的意义是强调人机系统的各个组成成分都应给予全面的考虑，以克服长期以来设计中忽略人和人的效能问题，其设计的目标是使系统的每个组成成分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的功能。
结合采煤机的操作流程进行操纵面板设计，采煤机手动操作系统的操作流程为：开启运输机→采煤机→泵电机→站选择→左、右截割；并具有急停手柄和备用手柄。
根据采煤机手动操作系统的操作流程，分析采煤机的工作空间、操纵装置的形状编码和力的大小、作业场所的布置原则来进行操纵面板设计，如图3采煤机操作界面所示。
“科研促教学”是提高大学教学质量的重要途径。科研成果能充实和改革教学内容、科研活动能促进师资队伍建设和教学环境的改善，课外科研小组能培养学生的科研能力，面向本科生学术讲座能激发学生创新意识；从而形成“科研水平提高—教师教学能力提高—教学质量提高—学生质量提高”的良性循环。在教学内容研究的基础上，开展科学研究和实践设计总结，编著《产品设计》教材，其中重点章节为产品设计与人机工程学。该书的出版标志着人机工程学课程的教学达到了一定的理论水平。
四、结语
通过本课题的研究实践，给学生提供大量的符合社会需求的设计实践机会，加深学生对专业的理解，提高了学生的设计能力，摆脱以往教学中理论脱离实际的状况，使学生更好地认识和感受工业设计现实和实践状况，使学生获得符合现实的设计体验，使学生在就业竞争中更具竞争力；使教师在教学和指导设计过程中，能使人机相关原理与产品设计有机融合，提高教师的专业水平、实践知识和设计指导能力；作为以培养创新能力和应用能力的素质培养为目标的建设，对于工业设计其它专业课程的建设提供了可借鉴的模式。
黑龙江科技大学教学研究项目，编号：JY13-54
参考文献
[1] 赵宏梅，李洪纲.基于三大教育理念的“HAT·CDIO”应用型人才培养模式的探究[J]. 设计，2012（2）.
[2] 陈静波.工业设计专业学生素质的培养[J].装饰，2004（2）.
[3] 闫朝华.人机工程学课程教学改革的研究与实践[J]. 合肥学院学报，2008（7）
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