人机工程学大纲.docx
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人机工程学大纲
课程教学
大纲编号:
南京理工大学泰州科技学院
课 程 教 学 大 纲
课程名称:
人机工程学
课程学分:
3
执笔人:
汪惠芬 周建中
审订人:
龚光容
修(制)订日期:
2013.10
一、课程的性质、地位与任务
人机工程学是一门新兴的边缘学科,它与国民经济各部门都有密切关系。
人机工程学运用人体
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,综合地进行人体结构、
功能、心理以及力学等问题的研究,研究如何正确处理人、机器及其工作环境之间的相互关系、相
互作用,设计能使操作者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
位置等。
二、课程的教学目标与基本要求
理,
。
,
通过本课程的学习,要求了解并掌握人机工程学的基本概念、基本原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、环境三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能应用人机工程学知识指导具体产品的设计使人机系统工作安全、
高效、可靠。
通过各个教学环节培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
三、课程内容
1 人机工程学概论
1.1 人机工程学的命名及定义
1.1.1 了解人机工程学的命名
美国“Human Engineering”,西欧 Ergonomics,我国:
人体工程学、人机工程学等。
1.1.2 了解人机工程学的定义
国际人类工效学 IEA 的定义,《辞海》的定义,美国 W.B.伍德森的定义
1.2 人机工程学的起源与发展
1.2.1 经验人机工程学
F.W.泰罗。
使人适应于机器
1.2.2 科学人机工程学
重视工业与工程设计中“人的因素”,力求使机器适应于人
1.2.3 现代人机工程学
使人-机-环境系统相协调,从而获得系统的最高综合效能
1.3 人机工程学的研究内容与方法
1.3.1 了解人机工程学的研究内容
七个分支,四个主要方面
1.3.2△了解人机工程学的研究方法
实验法和非实验法及其内容
1.4 人机工程学体系
1.4.1△了解人机工程学的学科体系
人体科学、环境科学为上肢,管理科学、人文科学为下肢,工程技术科学为驱干,系统
论、模型论、优化论为支撑。
1.5 人机工程学与工业设计
了解人机工程学与工业设计的区别和联系
1.6 学科的应用
1.6.1 学科研究的课题
主要讲授应用于工业设计的 5 各方面
1.6.2 主要应用领域
主要讲授与工业设计相关的领域,P10 表 1-3
1.6.3 应用领域举例
1.7 人机工程学常用软件介绍
1.7.1 SAFEWORK 软件
1.7.2 Pro/E 软件
1.8 人机工程学的学习方法
人机工程学是一门实践科学 ,在实践中学习。
2 人体测量与数据应用
2.1 人体测量的基本知识
2.1.1★掌握人体测量的基本术语
2.1.2 了解人体测量的主要仪器
2.2 人体测量中的主要统计函数
2.2.1★了解人体测量中的主要统计函数
2.3 常用的人体测量数据
2.3.1△了解我国成年人人体结构尺寸
2.3.2 了解我国成年人人体功能尺寸
2.3.3 了解其他国家成年人人体尺寸
2.4 人体测量数据的应用
2.4.1 了解主要人体尺寸的应用原则
2.4.2△掌握人体尺寸的应用方法
2.4.3△掌握人体身高在设计中的应用方法
3 人体感知与信息处理
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 了解人与外界的协调模式
3.1.2★掌握人的感知与反应机能
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 了解视觉机能的基本概念
3.2.2★掌握视觉机能的基本特征
3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 了解听觉机能的基本概念
3.3.2△掌握听觉机能的基本特征
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 了解其他感觉机能的类别及特征
3.4.2△掌握神经系统机能及其特征
3.5 神经系统机能及其特征
3.5.1 △掌握中枢神经系统和周围神经系统的传导
3.5.2 了解大脑皮质功能定位
3.6 人的信息处理系统
3.6.1 了解人的信息处理系统模型
3.6.2 了解信息计量
3.6.3△掌握感觉的信息处理
3.6.4△掌握中枢信息处理
4 人的心理与行为特征
4.1 心理现象与行为构成
4.1.1 了解心理现象、行为构成
4.1.2 ★熟悉行为反应
4.2 感觉与知觉的特征
4.2.1 了解感觉和知觉的基本概念
4.2.2★掌握感觉和知觉的基本特征
4.3 注意与记忆特征
4.3.1 了解注意的模型
4.3.2 了解注意的特点
4.3.3 了解记忆的特点
4.4 想象与思维特征
4.4.1 了解想象的过程
4.4.2 了解思维过程
4.4.3 了解思维品质
4.5 创造性心理特征
4.5.1 △熟悉创造性机理
4.5.2 了解创造性知识基础
4.5.3 了解创造性思维规律
4.5.4△掌握创造性思维方式
5 人体生物力学与施力特征
5.1 人体运动与骨杠杆
5.1.1 了解人体运动系统
5.1.2△掌握骨的功能与骨杠杆
5.2 人体生物力学模型
5.2.1 了解人体生物力学建模原理
5.2.2△掌握前臂和手的生物力学模型
5.2.3△掌握举物时腰部生物力学模型
5.3 人体的施力特征
5.3.1 △掌握主要关节的活动范围
5.3.2 △掌握肢体的出力范围
5.3.3 △掌握人体不同姿势的施力
5.4 合理施力的设计思路
5.4.1 了解避免静态肌肉施力
5.4.2 了解避免弯腰提起重物
5.4.3 △掌握如何设计合理的工作台
6 人机的信息界面设计
6.1 人机信息界面的形成
6.1.1 了解人机信息交换系统模型和交换方式
6.2 视觉信息显示设计
6.2.1 △掌握仪表显示设计
6.2.2△掌握信号显示设计
6.3 听觉信息传示设计
6.3.1 △掌握听觉信息传示装置
6.3.2 了解言语传示装置
6.3.3 了解听觉信息传示装置的选择
6.4 操纵装置设计
6.4.1 了解常用操纵器的功能和使用情况
6.4.2△掌握手控操纵器设计的要点
6.4.3△掌握脚控操纵器设计的要点
6.4.4 了解操纵装置编码
6.5 操纵与显示相结合
★掌握操纵—显示比
7工作台椅与工具设计
7.1 控制台设计
6.1.1 了解控制台的类别及特点
6.1.2△掌握控制台设计的要点
7.2 办公台设计
7.2.1 了解办公台的类别及特点
7.2.2△掌握办公台设计的要点
7.3 工作座椅设计主要依据
7.3.1 熟悉坐姿生理学和坐姿生物力学
7.3.2★掌握坐姿人体测量尺寸
7.4 工作座椅设计
7.4.1 了解工作座椅的特点
7.4.2★掌握工作座椅设计的主要依据
7.5 手握式工具设计
7.5.1 了解手握式工具的特点
7.5.2△掌握手握式工具设计的要点
8 作业岗位与空间设计
8.1 作业岗位的选择
8.1.1 了解三种作业岗位的特征
8.1.2△掌握作业岗位设计要求和原则
8.2 手工作业岗位设计
8.2.1 了解手工作业岗位的类型
8.2.2 △掌握手工作业岗位尺寸设计
8.3 视觉信息作业岗位设计
8.3.1△掌握视觉显示终端作业岗位的人机界面关系
8.3.2 了解视觉信息作业岗位的人体尺寸
8.4 △作业空间的人体尺度
8.4.1 了解有关概念
8.4.2△掌握作业空间设计时人体测量学数据运用
8.4.3△掌握近身作业空间设计的依据
8.5 作业空间的布置
8.5.1★掌握作业场所布置总则
8.5.2△掌握作业场所布置设计的考虑顺序
9 人与环境的界面设计
9.1 人体对环境的适应程度
了解作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度
9.2 人与热环境
9.2.1 了解热环境对人的影响
9.2.2△掌握热环境设计的依据
9.3 人与光环境
9.3.1 了解光环境对人的影响
9.3.2△掌握光环境设计的依据
9.4 人与声环境
9.4.1 了解噪声对人的影响
9.4.2△掌握影响噪声对机体作用的因素
9.5 人与振动环境
9.5.1 了解人体的振动特性
9.5.2△掌握影响振动对机体作用的因素
9.6 人与毒物环境
9.6.1 了解生产性毒物的存在方式
9.6.2 了解有毒环境的卫生标准
10 人的可靠性与安全设计
10.1 人的可靠性
10.1.1 △了解影响人的可靠性的因素
10.2 人的失误
10.2.1 了解人的失误行为发生过程
10.2.2 掌握人的失误行为发生的主要原因
10.3 人的失误事故模型
10.3.1 了解人的行为因素模型
10.3.2 了解事故发生顺序模型
10.4 安全装置设计
△熟悉常用的安全装置
10.5 防护装置设计
△掌握机械设备上常用的各种防护装置
10.6 安全信息设计
10.6.1 了解视觉警示信息设计
10.6.2 △掌握特定安全信息设计
11 人机系统总体设计
11.1 总体设计的目标
11.1.1 了解人机系统的组成
11.1.2 了解人机系统的类型
11.1.3 了解人机系统的目标
11.2 总体设计的原则
11.2.1 了解工作空间和工作设备的设计
11.2.2 ★掌握工作环境设计要点
11.2.3★掌握工作过程的设计
11.3 总体设计的程序
11.3.1 了解人机系统设计的程序
11.3.2★掌握人机系统开发的步骤
11.4 总体设计的要点
11.4.1 了解人机功能分配
11.4.2 ★掌握人-机界面设计
11.5 总体设计的评价
★熟悉检查表法
11.6 无障碍化人机系统设计示例
11.6.1 △掌握无障碍设计的特殊要求
11.6.2 熟悉常见的无碍设计示例
12 人机工程发展新趋势
12.1 非物质化人机工程
12.1.1 了解非物质化人机工程内容
12.2 虚拟化人机工程
12.2.1 了解虚拟化人机工程技术
四、时间分配
序
号
1
2
教 学 内 容
人机工程学概论
人体测量与数据应用
讲课
3
3
教学环节(学时)
习题 实验 上机 课外 小计
2
3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
人体感知与信息处理
人的心理与行为特征
人体生物力学与施力
特征
人机的信息界面设计
工作台椅与工具设计
作业岗位与空间设计
人与环境的界面设计
人的可靠性与安全设
计
人机系统总体设计
人机工程发展新趋势
4
4
4
3
4
4
4
4
2
2
3
3
3
4
2
2
4
2
4
2
2
2
13总复习
总计
1
42
6
48
五、课程说明
课程英文名称
主要先修课程
适用专业类别
主要教材(作者、
教材名称、出版
社)
考核方式
Human Engineering
高等数学 物理学
机械工程,工业工程
丁玉兰等编著,人机工程学(修订版) 北京理工大学出版社,2011 年 4 月
(2011.9 重印)第 4 版(教材);
(美)Jan Bernard Weerdmeester 著,人机工程学入门,机械工业出版社,
2010.(参考书);
张峻霞 王新亭 编著,人机工程学与设计应用,国防工业出版社,2010 年
01 月(参考书)
吴青 赵朴编著,人际环境工程,国防工业出版社,2010 年 1 月
闭卷考试
人机工程学是一门新兴的边缘学科,它综合并交叉渗透了人体科学、工程
科学、环境科学、劳动科学、管理科学、艺术美学、社会科学等学科知识。
本
课程主要内容是人机工程学概论人体测量与数据应用, 体感知与信息处理,
人的心理与行为特征,人体生物力学与施力特征,人机信息界面设计,工作台
课程简介椅与工具设计,作业岗位与空间设计,人与环境的界面设计,人的可靠性与安
全设计,人机系统总体设计,人机工程发展新趋势。
教学方式以课堂讲授为主,理论与实践并重。
注重启发式教学。
通过
这门课程的学习,使学生了解并掌握以后在实际工作中如何提高产品设计
质量、改善现有产品性能所必需的人机工程设计的基本概念、理论、方法
和技能,提高分析问题和解决问题的能力
六、课内实验
(一)本课程实验的目的与要求
通过实验测试人体的反应机能。
运用动作稳定测试仪,测定保持手臂稳定能力。
也可以间
接测定情绪的稳定程度。
检验优势手的反应时与运动时是否相关;测试被试者在视觉刺激、听
觉刺激、视觉和听觉共同刺激下反应时和运动时的差异。
(二)本课程实验的项目和主要内容
序
号
项目名称 学
时
主要内容 类型
1、检验优势手的反应时与运动时是否相关;
试3
2动作稳定性测试3
3
(三)实验说明
2、测试被试者在视觉刺激、听觉刺激、视觉和听觉共
同刺激下反应时和运动时的差异。
运用动作稳定测试仪,测定保持手臂稳定能力。
也
可以间接测定情绪的稳定程度。
验证性
验证性
课程总学分
考核方式
实验学时数 6 实验项目数 2
日常考核√□ 操作技能考核□ 卷面考核
提交实验结果 面试
□
适用专业与年级:
工业工程专业3 年级
实验教材及参考书:
自编实验教材
注:
实验类型一般分为演示性、验证性、综合性、设计性、研究创新性6 种。
七、课程实施计划
序
号
教学
方式 教学内容(标注重点Δ,难点★)
作业要求 教学目标
第 1 章人机工程学概论
1.1 人机工程学的命名及定义
习题:
3 题
了解人机工程学的基本
概念
1
课堂 1.2 人机工程学的起源与发展
讲课 1.3 人机工程学的研究内容与方法(△)
1.4 人机工程学体系及其应用
1.5 人机工程学与工业设计
1.6 学科的应用
1.7 人机工程学常用软件介绍
2课堂
讲课
1.8 人机工程学的学习方法
第 2 章人体测量与数据应用
2.1 人体测量的基本知识
3
课堂
讲课
2.2 人体测量中的主要统计函数(△)
2.3 常用的人体测量数据
2.4 人体测量数据的应用(★)
第 3 章 人体感知与信息处理
习题:
2 题 了解人体测量数据的获得
与应用方法
了解人的感觉和知觉特
4
课堂 3.1 人在系统中的功能
讲课 3.2 视觉机能及其特征(★)
3.3 听觉机能及其特征(★)
征,重点掌握视觉和听觉
的机能与特征
5
6
7
8
9
课堂
讲课
课堂
讲课
课堂
讲课
课堂
讲课
课堂
讲课
3.4 其他感觉机能及其特征
3.5 神经系统机能及其特征
3.6 人的信息处理系统(△)
第 4 章 人的心理与行为特征
4.1 心理现象与行为构成(△)
4.2 感觉与知觉的特征(★)
4.3 注意与记忆特征(△)
4.4 想象与思维特征
4.5 创造性心理特征
第 5 章 人体生物力学与施力特征
5.1 人体运动与骨杠杆(★)
5.2 人体生物力学模型(△)
5.3 人体的施力特征(★)
5.4 合理施力的设计思路
第 6 章 人机的信息界面设计
习题:
2 题
大作业1 题
习题:
2 题
了解人体神经系统和运
动系统的机能,掌握人的
信息处理系统原理
掌握感觉与知觉的特征,
熟悉心理现象与行为构
成
掌握注意与记忆特征,了
解想象与思维特征
了解骨杠杆,熟悉单一平
面静态肌肉受力分析方
法,掌握人体的施力特征
掌握手动和脚动操纵装
10
11
课堂 6.1 人机信息界面的形成
讲课 6.2 视觉信息显示设计(△)
6.3 听觉信息传示设计
6.4 操纵装置设计(★)
课堂 6.5 操纵与显示相结合(△)
讲课 第 7 章 工作台椅与工具设计
7.1 控制台设计(★)
置设计的人机工程学原
则,以及操纵与显示的相
合性设计原则
12课堂
讲课
7.2 办公台设计
7.3 工作座椅设计主要依据
7.4 工作座椅设计(★)
7.5 手握式工具设计(△)
大作业1 题 掌握控制台设计方法,了
解办公台设计
掌握工作座椅设计和手
13
课堂 第 8 章 作业岗位与空间设计
讲课 8.1 作业岗位的选择
握式工具设计方法。
了解工作岗位、工作空间
的基本概念,
14课堂
讲课
15
16课堂
讲课
8.2 手工作业岗位设计(★)
8.3 视觉信息作业岗位设计
8.4 作业空间的人体尺度(△)
8.5 作业空间的布置(★)
第 9 章 人与环境的界面设计
9.1 人体对环境的适应程度
9.2 人与热环境(★)
9.3 人与光环境(★)
9.4 人与声环境(△)
9.5 人与振动环境
9.6 人与毒物环境
习题:
1 题
习题:
1 题
掌握工作岗位的选择、设
计以及工作空间设计、布
局的人机工程学原则
了解作业环境的基本概
念,
了解热环境、声环境、光
环境对人体及工作的影
响
了解振动环境对人体及
工作的影响
17
课堂 第 10 章 人的可靠性与安全设计
讲课 10.1 人的可靠性
10.2 人的失误
10.3 人的失误事故模型
18
课堂
讲课
10.4 安全装置设计(△)
10.5 防护装置设计(△)
10.6 安全信息设计
习题:
1 题 了解产生不可靠的因素,
掌握安全和防护装置设
19
20
21
课堂 第 11 章 人机系统总体设计
讲课 11.1 总体设计的目标
11.2 总体设计的原则
11.3 总体设计的程序(△)
11.4 总体设计的要点
课堂 11.5 总体设计的评价(△)
讲课 11.6 无障碍化人机系统设计示例
第 12 章 人机工程发展新趋势
12.1 非物质化人机工程
课堂 12.2 虚拟化人机工程
讲课 复习
计。
了解人机系统总体设计
的基本概念。
掌握人机系统总体设计
的方法和步骤。
了解人机工程学科新技
术及发展趋势
- 配套讲稿:
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