人机工程学教案讲解.docx

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人机工程学教案讲解

教案

2011～2012学年第一学期

院（系、部）艺术设计学院

教研室

主讲教师王涛

课程名称人机工程学

专业班级

安阳工学院教务处制

课程名称

人机工程学

总计：

学时

讲课：

学时

实验：

学时

上机：

学时

课程类别

学分

授课对象

层次：

本科专业年级班：

09艺术设计（产品一班）总人数：

34

任课教师

王涛

职称

助教

学历/学位

硕士

课程教学目的与基本要求

本课程是工业设计专业一门重要的专业基础课。

通过对人机工程学的学习，使学生掌握人机工程的理论以及相关研究方法，能够独立进行人机工程设计、研究，以及将人机工程应用于系统设计、产品设计之中。

课程教学重点与难点

重点：

使学生掌握人机工程的理论以及相关研究方法。

难点：

能够独立进行人机工程设计、研究，以及将人机工程应用于系统设计、产品设计之中。

主要教学方法与手段

讲授与演示

教材和主要参考资料

《人机工程学》王龙

《人机工程学》丁玉兰

注：

课程类别填公共基础课或专业基础课或专业必修课或公共选修课或专业选修课或实验（上机）课或集中实践环节。

授课时间

第1次课，第1周星期二第7-8节

课时

2

授课方式

理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□

授课题目

第一章概述

目的与要求

了解人机工程学的起源、发展、研究内容与方法；了解人机工程学的体系及对工业设计的作用；掌握人机工程学的定义。

重点与难点

重点：

人机工程学的定义，人机工程学对工业设计的作用。

难点：

人机工程学对工业设计的作用。

教学基本内容

方法及手段

1.1人机工程学发展简史

1.1.1人与工具：

人类社会就是不断的改造自然，就是人和物的相互适应问题

1.1.2我国古代的成就——经验人机工程学：

人体测量学是人机工程学中一门基础学科

1.1.3近代人机关系的研究：

是工业管理及工程设计中重要的应用性科学

1.1.4现代人机工程学的建立：

人机工程学作为一门学科，其成熟前期的基础性发展是在第二次世界大战期间

1.2人机工程学的概念

1.2.1人机系统：

人机系统是有人和机器构成的系统，是指“人”和人所对应的“物”共处于同一时间及空间时所构成的系统

1.2.2人机界面：

人机界面是指人机间能能相互施加影响的区域

1.2.3人机关系：

人机系统中的机宜人与人适机是相对的

1.2.4人机工程学定义：

人机工程学就是研究并优化人机系统的科学

1.3人机工程学的内容

1.3.1人机工程学的学科构成：

人机工程学的学科构成可以分为人,机，环境三个子系统

1.3.2人的因素：

人是人机系统中最活跃的环节，也是最重要的环节，同时也是最难控制的环节

1.3.3机器的因素：

机器的因素主要对机械及电气系统进行归纳，在一定程度上也有普遍的代表性

1.3.4环境的因素：

环境因素包括生产，生活，室内，室外，自然，人工环境等

1.3.5人机系统的综合研究内容：

人机系统的综合研究的目的是为了得到系统的最佳效果

1.4人机系统设计的一般程序

1.4.1人机系统设计程序：

系统的调查，研究，人机系统的构成

1.4.2人机系统的外部环境：

包括：

技术水平，自然环境，企业政策，经济条件，人的因素，原材料，市场等

1.4.3人机系统的内部环境：

人机系统的内部环境对人的能力影响较大

1.4.4人机系统分析：

先要选定系统的目的，并按其评价标准从高的层次开始，一次记录下来

1.5人机工程学研究方法概述

1.5.1人机工程学研究方法特点：

人机工程学是一门有多学科交叉形成的综合性，边缘性学科

1.5.2人机工程学研究方法的层次：

分三个层次，前两个层次是研究方法和研究手段，第三个层次的工作实际上是相关学科的基础研究工作

宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）

思考题、作业、参考文献

对人机工程学的理解以及分为几个方面

课后

小结

人机工程学的定义、人机工程学的起源与发展、人机工程学的研究内容与方法、人机工程学体系及其应用领域、人机工程学对工业设计的作用。

授课时间

第2次课，第2周星期二第7-8节

课时

2

授课方式

理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□

授课题目

第二章人体测量与数据应用

目的与要求

了解人体测量中的主要统计函数；了解常用的人体测量数据；理解人体模板的含义；掌握人体测量的基本术语；掌握人体的结构、功能尺寸参数及其计算。

重点与难点

重点：

人体测量的基本术语，人体的结构、功能尺寸参数及其计算。

难点：

人体尺寸的应用。

教学基本内容

方法及手段

2.1科学的研究方法：

科学是运用范畴，定理，定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。

2.2人机工程学的研究方法

2.2.1观察法：

观察法是研究者通过观察和记录自然情境下发生的现象来人是研究对象的一种方法。

2.2.2实测法：

实测法是一种借助实验仪器进行实际测量的方法，也是一种使用比较普遍的方法

2.2.3实验法及模拟实验法：

实验法及模拟实验法可以在作业现场进行也可以在实验室里进行

2.2.4分析法：

分析法是对人机系统已取得的“资料”和数据进行系统分析一种方法

2.2.5计算机数值仿真法：

计算机数值仿真法可以用人体模型模仿人的特征和行为，描述人体尺度，形态和人的心理

2.2.6调查研究法：

调查研究法是针对所存在的问题有目的的，有计划，系统的进行调查研究，抽样分析操作者或使用者的意见或建议的研究方法

2.3以人为中心的设计研究方法

2.3．1经典研究方法：

主要包裹访谈法和问卷法

2.3.2过程性研究方法：

主要包括口语分析法和人物分析法

2.3.3创新性研究方法：

创新性研究方法主要包括意向尺度图法和工作法

2.4人体力学参数的概念

2.4.1人体测量：

人体测量学是人机工程的重要基础部分、

2.4.2人体的力学参数：

人体的力学参数可分为静止形态，肢体活动范围，生物力学，生理学参数

2.5人体尺寸与测量方法

2.5.1测量姿势：

包括直立姿势和正直坐姿

2.5.2测量基准面：

测量基准面包括矢状面，冠状面，水平面，眼耳平面

2.5.3测量基准轴：

包括铅垂轴，纵轴和横轴

2.5.4测量项目和测量方法

2.6人体尺寸的应用

2.6.1标准差与百分位：

再决定其尺寸是，必须意识与使用要求的人体尺寸作为基础

2.6.2应用人体尺寸时应考虑的因素：

包括社会环境，地区性差别，年龄

2.7人体尺寸模板及其应

2.7.1人体尺寸模板：

通过数据处理即可得到保准人体尺寸

2.7.2人体模板结构：

包括基准线，关节，活动范围，手的姿势，人体模板的分段尺寸

2.7.3人体尺寸等级：

主要根据不同的目的选用百分位，对于安全措施，应尽可能按极端的百分位，数值设计

2.7.4人体模板的应用：

需要借助人体模板进行辅助制图，辅助设计或辅助演示

宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）

思考题、作业、参考文献

描述观察法的缺点及人体模板的结构

课后

小结

人体测量的基本术语及仪器、人体测量中的主要统计函数、人体的结构、功能尺寸参数及其计算、人体尺寸的应用原则、人体模板及其应用。

授课时间

第3次课，第3周星期二第7-8节

课时

2

授课方式

理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□

授课题目

第三章人体感知与运动输出

目的与要求

了解感觉和知觉的概念及基本特性；了解运动输出的质量指标；掌握视觉、听觉机能及其特征；掌握神经系统、运动系统的机能及其特征；掌握人的信息处理系统的模型。

重点与难点

重点：

视听觉机能及其特征，神经系统、运动系统的机能及其特征，人的信息处理系统的模型。

难点：

人的信息处理系统的模型。

教学基本内容

方法及手段

3.1肌肉

3.1.1肌肉的生理特征：

肌肉的人分类，肌肉的运动特征，收缩中的生理代谢

3.1.2肌肉收缩与神经控制的关系：

神经控制的作用方式，反射系统

3.1.3肌肉施力：

肌肉施力的分类，静态施力的生理效应，静态施力极限，减少静态施力设计

3.2骨和关节运动

3.2.1骨的关节与功能：

骨是人体内部最坚固的组织

3.2.2股杠杆：

分为平衡杠杆，省力杠杆和速度杠杆

4.3人体运动

3.3.1人体运动的种类：

角度运动，旋转运动，环转运动

3.3.2关节可动域：

关节可动域收人的尺寸和关节活动的范围的影响

3.3.3人体力量：

手指的操纵力，上下肢的操纵力，全身的推力和拉力

3.4人的操作动作分析

3.4.1有意识的动作分类：

定位动作，逐次动作，重复动作，连续动作，调整动作

3.4.2动作分析与动作经济原则：

四项基本思路，减少动作数量；追求动作平衡，缩短动作移动距离；是动作保持轻松自然的节奏

3.1人体系统

3.1.1基本概念：

系统的重要特征在于系统的整体功能高于部分之和

3.1.2人体系统设计程序：

是按照系统论的方法而进行的一种总体设计

3.1.3人体系统的设计方法：

包括自成体系的设计思想和与之相应的设计技术

3.2人机系统检查与评价

3.2.1人体系统检查：

是否符合人机学设计要求，可以用核查表进行检查

3.2.2人机系统评价：

良好的人机关系可以提高作业效率，产生满意心里

宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）

思考题、作业、参考文献

作业分析包括什么

关节可动域分为几类

课后

小结

感觉和知觉的概念及特性，视觉机能及其特征，听觉机能及其特征，神经系统机能及活动方式，人的信息处理系统的模型，运动系统的组成、机能及其特征，运动输出的质量指标。

授课时间

第4次课，第4周星期二第7-8节

课时

2

授课方式

理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□

授课题目

第四章显示装置设计

目的与要求

了解仪表显示设计方法；了解信号灯、荧光屏设计的原则；了解图形符号的特征及应用；理解显示装置设计的人机工程学原则；掌握视听信息人机工程学设计方法。

重点与难点

重点：

视听信息人机工程学设计。

难点：

荧光屏设计。

教学基本内容

方法及手段

4.1显示系统设计

4.1.1显示器分类及功能：

直接决定这操作者接受信息的速度和准确度

4.1.2显示器设计原则：

可见度高，明显度高，可读性好，阐明力强，考虑到市里缺陷者，简单明了，确保安全

4.1.3视觉显示方式的选择：

主要取决与现实的目的和问题性质总的要求是快速，准确的表达某种信息

宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）

思考题、作业、参考文献

显示功能及显示性能的要求

课后

小结

表盘、刻度、指针、数码和字符的设计，信号灯设计的原则，荧光屏设计的原则及新技术，图形符号的特征及应用，听觉设计的原则，显示装置设计的人机工程学原则。

授课时间

第5次课，第5周星期二第7-8节

课时

2

授课方式

理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□

授课题目

第五章操纵装置设计

目的与要求

了解各种操纵装置的类型、特征和设计方法；理解操纵装置设计的人机工程学原则。

重点与难点

重点：

操纵装置设计中的人机工程学原则。

难点：

人机工程学在操纵装置设