人体工程学理论精选(九篇)

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第1篇：人体工程学理论范文

【关键词】《人机工程学》；建设；研究

中图分类号：G42文献标志码：A文章编号：1007-0125（2018）09-0164-02

根据国际工效学协会的定义：人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系。[1]我们可以看出，人机工程学是研究人的因素的一门科学，而产品设计是研究物如何适应人使用的一个专业，所以《人机工程学》是产品设计专业很重要的一门专业课程，在产品设计中起着决定性的作用。但是，在教学实践中我们发现，《人机工程学》是一门典型的理工类课程，在课程中有大量的实验数据和公式。产品设计专业的学生都是美术类的，美术学生在学习中碰到理工类的数字和公式，明显感觉到很吃力。《人机工程学》课程是否能学好，直接影响到学生在后面的专业学习中是否能设计出好的作品。韶关学院美术与设计学院产品设计专业通过5年时间的建设，特别是对于《人机工程学》课程的教学内容和教学方式进行一系列的改革与实践，并取得了较好的效果，有效提升了学生的设计实践能力。

一、《人机工程学》课程改革理念和思路

（一）课程改革理念。通过学习《人机工程学》课程，了解人机工程学学科的知识框架，掌握人机工程学的设计方法。以应用型产品设计专业人才培养为目标，通过《人机工程学》课程的学习，培养学生主动应用人机工程学知识发现生活中产品设计不合理的问题。强调人机工程学理论与产品设计实践的结合。[2]培养学生的创新设计能力和“以人为本”的设计思想。

（二）课程改革思路。坚持应用型产品设计人才培养的目标，学生在了解人机工程学理论知识的基础上，强调人机工程学的应用性特点。以人机工程学中的系统因素和人的机能特点为主，结合美术类学生的特点以及产品设计中所要涉及到的人机工程学知识，合理选择授课中的内容。在具体的教学过程中，采取讲解基础知识概念—数据实际测量—设计案例讲解—专题设计的方式，在课程教学中坚持人机工程学和产品设计的结合，围绕产品设计应用人机工程学来组织教学；在教学现场采用互动教学法、项目教学法、案例教学法等多种教学方法的综合运用，努力加深学生对人机工程学知识的理解和掌握。结合专题设计，让学生能把人机工程学知识灵活运用到具体的产品设计中去，达到提升学生设计水平的最终目的。

二、《人机工程学》的教学内容

（一）人机工程学与生活。这一部分可以从我们日常生活中许多设计不合理的产品入手去讲解。这样的案例有很多，比如每个家庭都会用到的排插，排插上有一系列的插孔可以连接很多电器，但是在使用过程中会发现，很多插头非常大，一旦插入就会使旁边的插孔用不了。在普通人看来用不了就不使用了，但是从产品设计师的角度来说，这就是插座的设计不合理造成的。想要解决这个问题，就要从“以人为本”的设计思想出发。同样是在排插上，插了很多的电线，在我们日常生活中电线要么是黑色的、要么是白色的，如果我们想要拔掉一个电器的电线，就会发现区别哪个插头才是需要拔掉的很困难，其实这也是人机工程学的问题，也可以找到相应的办法去解决。在生活中类似的案例有很多，可以作为一个专题去讲解。

这一部分的内容看似简单，实则作用重大，可以提高学生学习人机工程学的兴趣，知道人机工程学是有用的、能解决设计中的问题。而且是否有一双敏感的、能发现问题的眼睛，也是衡量一个产品设计师设计能力的标准。

（二）人机工程学的理论知识。这一部分就是关于人机工程学知识的基本框架的讲解，包括人机工程学的概念、人机工程学的发展历程、人机工程学与产品设计的关系等。还有关于人体测量的一些基本的概念和相应的表格、数据；通过这一部分的讲解需要让学生理解到男人与女人、老年与儿童、不同国家的人、不同地区的人的人机测量数据是不一样的，所以在设计中需要针对特定的设计对象来选用合适的产品大小尺寸，这样的设计才是合理的。与人体尺寸直接相关的就是家具产品的设计，通过大量研究人员和设计师的测量和总结，一些常见的家具如桌子、椅子的基本尺寸是可以通过人机工程学中的数据查到。人机工程学中不仅仅是研究人体的尺寸，还有人的视觉、听觉这方面的内容，这方面的理论较为生涩，但是在设计上的应用很多。还有在交互设计中的人的操作习惯、交互图标的样式、大小、颜色也都是跟人机工程学紧密相关的。

（三）专题设计部分。人机工程学理论知识和设计案例的讲解能使学生掌握这些基础知识，但是这些知识的灵活运用则要通过专题设计来实现了。在人机工程学的专题设计中，有以下两个课题可供选择，通过教学实践证明效果较好。

第一，座椅的设计。座椅的舒适度是人机工程学的一个典型应用。所以在人机工程学中座椅的设计是一个好的选择，通过对座椅的设计理念、样式设计、尺寸的选择，锻炼学生的综合设计能力。需要说明的是，在该课题中，座椅一定是需要用实物，这样在制作完成后，教师评价完后学生可以通过实践直观感受到不同设计在舒适度上的差别。座椅的制作材料可以选择瓦楞纸材料，这种材料加工起来比较方便，而学习《人机工程学》的学生都是低年级的，这样的课题操作性强、比较容易上手。

第二，鼠标及周边产品的设计。鼠标是现在大学生都很熟悉的产品了，鼠标的造型与操作是否舒适关系很大；而且不合理的设计可以导致手部关节受损。这也是一个典型的人机工程学的问题。在教学中可以让学生对现有的鼠标进行调研、分类；分析不同鼠标的设计特点。在此基础上拿出新的鼠标设计方案，通过油泥来制作实物模型。而且可以进行鼠标相关产品的设计，以此来减少手部关节的疲劳感。在设计方案点评中，也可以通过触摸不同的鼠标模型感受哪种设计是合理的。

三、《人机工程学》的教学方法

《人机工程学》课程的理论性较强，纯粹的理论讲解会使美术类产品设计专业的学生感到乏味和无趣，教学效果当然会很差。在课堂教学中，要结合所讲授的人机工程学理论列举很多相关的设计案例，这样才能吸引学生的注意力。最好是能在授课时带上一个设计优良的产品和不好的产品，通过实物的触摸来直观感受人机工程学的重要性。

还需结合项目法来加强整个课程的关联性。在《人机工程学》课程中引进设计项目，可以使学生学习更有目的性。人机工程学理论与设计项目相结合，学生能更好地提升自己的设计能力，从而达到应用型产品设计人才的培养目标。

四、结语

第2篇：人体工程学理论范文

关键词：人体工程学；设计；教学改革

人体工程学是设计专业重要的学习内容，也是专业基础必修课之一。它主要服务于实用艺术，为提高事物的使用功效和舒适度提供科学依据和保障。在现代生活中，随着科技成分在社会生活中所占比重的增大，人体工程学已成为实用艺术不可缺少的组成部分。这门课程教学的成效也直接关系到后续的设计类专业课程教学是否能顺利展开，对相应的设计理论课也起到示范作用。如何使艺术设计专业的学生正确理解人体工程学的内涵，并将该课程的知识更好地应用于实际的设计项目当中，是一个值得所有专业教师共同探讨的重要课题。

一、教学中存在的问题分析

1.教学模式陈旧，缺乏针对性。人体工程学对于设计类的学生来说是一门非常头疼的课。部分院校的艺术设计由于办学时间不长、师资力量不足等原因，在人体工程学教学时还是采取传统的“课堂理论知识灌输+课终闭卷考试”的模式进行教学。学生普遍有厌学心理，虽然靠在考前死记硬背都能基本过关，但考过之后很快就忘记。

2.学生在校期间的学习和社会实际脱节，难以使学生从现实层面了解课程内容。人体工程学是实践性很强的专业，但在学校期间的学习往往和社会实际脱节，难以使学生从现实层面了解课程内容。

3.教学手段和方法缺乏启发性。目前的教学比较趋于传统的教学模式。理论课程主要以教师授课为主，教授人体生理学、人体心理学的基础知识等。课程中安排的实践教学主要是对简单的家具进行测绘，然后在计算机上进行仿真。这种授课方式没有跳出传统模式固有的框架，在教学过程中缺乏启发性，难以激发学生的创造潜能。

二、教学方法探讨

1.多元化的教学方法。（1）重视设计实践教学。在信息多元化的社会中，学生自主学习的渠道越来越多样化，教师要根据时代的变化不断更新自己的教育理念。目前的教育方法主要还是以教师单方面授课、学生个人动手实践的模式居多。根据现实需要，教师也可挑选网上设计招标项目，如家具、展厅或环境小品的设计等，让学生自组团队，设计投标，当然教师也可虚拟课题进行。在这种实战或模拟的互动教学中，学生会更加投入，互相协作并且了解哪方面欠缺，为以后自学指明了方向，有利于完善他们的知识结构。（2）合理运用多媒体。在课件的设计上采用多媒体课件形式，将繁杂枯燥的理论知识化为浅显易懂的图表，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，从而达到优化教学的目的。（3）结合案例进行讲授。为了使学生在具体的设计中能更好地运用人体工程学原理，更好地理解其使用范围和应用方法，在教学中就应注重运用丰富、典型的案例进行阐释，通过对具体案例的评析、讲解和讨论，使学生更好地理解人体工程学和本专业的关系，学会进行相关知识和方法进行设计。例如：在“人体测量与数据应用”这一章中，为了更好地理解各个人体测量数据的应用范围及应用场景，除了选择书中介绍的案例外，还参考了大量和艺术设计相关的案例，特别是大量的人体测量数据与环境设计和室内设计的关系，像室内展厅设计中的空间设计、展具设计等，就会涉及到身高、立姿双手上举高、眼高的相关尺寸等。

2.灵活进行课程设计。虽然人体工程学是理论课程，但是它的作业最好要求学生以简单的设计形式来完成，或者开设相应的课程设计进行辅助教学。（1）调研报告。调研报告可以很好地引导学生对所学理论知识的重新理解，本课程设计了一次调研报告：“用人体工程学眼光去审视我们的校园环境”，要求学生认真观察思考，从室外环境景观――寝室、教室、绘图室、阅览室等――坐具、寝具、文具等三个角度，去发现现实生活和校园环境当中不合理的人体工程学问题。此次作业可随着课程章节内容的展开逐步进行调研及资料的搜集，重点在发现问题，深入分析问题和提出完善的解决方案。（2）小课题的设计。本课程安排了一次小课题设计“工作椅设计”，根据人体尺寸依据及椅子设计原则，分析目前学生用椅的缺点，设计一种适合学生用的椅子。作业提交内容包括效果图、必要的结构图、基本外观尺寸图及设计说明。（3）大课题的设计。大课题设计既是实践性教学的重要环节之一，又是教学的核心内容。以小型空间设计作为设计题目，如居室设计、书房设计、小酒吧设计、小办公环境设计或专卖店设计等，制定完整的任务书，要求根据空间功能恰当地分割空间、布置和营造空间，尺寸处理要满足人的心理和行为需求，其中的家具及用具设计要以人的舒适使用为宜，并将设计意图以效果图的形式体现出来。

第3篇：人体工程学理论范文

[关键词]逆向工程；人机工程学；改良设计；实验

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.251

为了能够在市场竞争中取得优势，很多企业不断改良产品设计，推出新产品。因此，产品改良设计的原理与方法是工业设计专业学生所必须掌握的。《工业产品再设计》课程即是针对如何改进现有产品的工业设计专业课程。[1]人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。[2]在工业设计领域，人机工程学为衡量产品使用舒适度提供了参考和评价标准。而在人机工程学应用于工业设计实践方面，Shenchang Eric Chen提出形态混合迁变的方法，即可以运用人体尺度数据与产品数据合成新产品造型。本文所介绍的实验方案，运用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、发泡泡沫等材料制作人体生理构造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法对人体反形与产品形态进行混合迁变，得出新的产品形态。本文列举两例自行车把改良设计实验。

1 实验1

本实验运用手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度。使用带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定的车把设计结果。

（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图1）。

（2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据。

（3）分别抽离等量的手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线。

（4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度。

（5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的Morphing比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为3∶7；图4左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果。

（6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终形态（图3）。

（7）制作改良车把设计效果图（图略）。

2 实验2

本实验运用手掌持握反形（无手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度并且保留一定的手掌自由度。使用不带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定性稍差，稍有些手掌活动自由度的车把设计结果。

（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（无手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图5）

（2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据

（3）分别抽离等量的手掌持握反形（无手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线

（4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度

（5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的MORPHING比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为5∶6；图7左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（无手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果

（6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终形态（图6）

（7）制作改良车把设计效果图（图略）

3 结 论

本文所介绍的两例实验为2014年天津工业大学机械工程学院工业设计专业《工业产品再设计》课程实验。实验案例表明：两个设计方案均有效的对自行车把的造型进行了改良设计。所不同的是实验1的结果可使手掌持握车把时贴合更为紧密，实验2 的结果手掌持握的自由度较高。两种改进设计可适用于不同使用习惯的人群。由于设计来源于人体结构反形，这种直观反求的方式保障了人体结构与产品外形的吻合度。本实验的结果取决于手掌持握反形与目标车把形态的混合结果。故，手掌持握反形的设计在本项实验中至关重要，直接影响实验结果。因此，本实验的局限即在于设计结果对不同生理尺度的适应性较差。因此，本实验的方法，可以拓展为运用多件不同尺度的手掌持握反形得出多个设计结果，即可以产生不同尺码的产品，以符合更多人群的需求。

本课程实验使学生掌握了基于人机工程学的产品改良设计方法，激发了学习兴趣，培养了专业技能，提高了学生对工业设计专业的认知度。

参考文献：

[1]陈永超，王秋惠，杨爱慧，等.基于逆向工程技术的工业产品再设计课程实验研究[J].中国市场，2015（19）.

[2]卢兆麟，汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].工程图学学报，2009（6）：1-9.

第4篇：人体工程学理论范文

关键词：以人为本　人机工程学　健康办公椅

引言

进入信息时代，越来越多的人被长时间固定在电脑桌前，每天数小时乃至十几小时伏案工作、学习、娱乐已成为生活常态。随着“以人为本”思想的深入，这类人群的健康问题越来越被大众所重视。近年蓬勃发展的人机工程学(或人因工程学、人类工效学、人体工学等)是研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门科学。

一、座椅的人机工程学分析

(一)坐椅的历史和文化

人类在椅子发明之前是席地而坐(蹲、跪、卧或者“随遇而安”一一石头、木桩、兽皮等等。研究表明，人类开始使用座椅(坐具)主要是权力和地位的象征，坐的功能是次要的。纵观中国从席地而坐的坐具到垂足而坐的椅子这漫长的历程，除了明式椅有朴素的人机工学观念，其余基本上是近乎垂直的靠背，坐上去并不舒服。形成中国椅子独特风格的原因就是受到传统中国文化的影响：儒家礼仪文化要求人们“正襟危坐”，以符合儒家“身直心正”的逻辑要求；法家为了维护统治的需要更进一步的将儒家的礼仪规范强化为必须遵守的等级关系，强化了椅子作为身份、地位的象征；道家文化塑造了中国椅子的内在气质，形态或优雅或稳重端庄，追求自然本色的纹理装饰，体现“天人合一”的思想。随着生产力的发展和生产关系的变化，人与椅子的关系也在发生着变化，但是坐椅的地位象征意义至今仍然存在。

(二)椅子与人体健康

时至今日，人们认识到坐着工作不仅可以减轻劳动强度，提高工作效率，而且与人的健康有着密切的关系。

1.人体坐姿生理特性分析

当人由站立变为坐姿时，身体的弯曲有60％是来自髋关节的旋转，另外的30％是来自腰椎曲线的变平。人在直腰坐着时，躯干和大腿成直角，由于保持了脊柱的自然S形，椎间盘内压力比弯腰时小。但是，长时间的坐着人会自然放松身体，髋关节部位形成弯曲，此时大腿的前部和后部肌肉都是处于放松状态，可以解除背部肌肉的负荷，使整个身体感觉舒服。

矫形学家测量了人在不同姿势和坐姿下椎间盘的内部压力变化，结果发现，人体姿势是决定椎间盘内压力的主要因素，椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。直腰坐有利于降低椎间盘内压力，但肌肉负荷增大；弯腰坐有利于肌肉放松，却增加了椎间盘的内压力。研究发现，如果脊椎长期得不到应有的支持，则腰部会因为弓弯而造成椎骨、椎间盘、肌腱的负荷，进而导致慢性肌肉疲劳而产生酸痛；若是椎间盘压力过大易导致椎间盘突出；若是压迫到神经，则容易产生现象。同时，呼吸系统、消化系统以及眼睛视力等也会因为坐姿而相应发生改变乃至病变。

2.工作生活环境分析

《2009年中国城市健康状况大调查》和《中国城市“白领精英”人群健康白皮书》研究显示，中国企业白领人员86％年龄在22-45岁之间，但眼部炎症及视力下降占80％，颈腰椎异常30％，泌尿系异常23.5％，亚健康比例高达76％。有58％的白领“每日久坐办公5—8小时”，更有25％的人“每日久坐办公8—12小时”，成为名副其实的“椅族”。

随着以人为本观念和员工自我保护意识的增强，国内各公司对于与员工健康相关的办公环境、软硬件设施问题逐步重视。目前，各公司关注的角度往往集中在环境设计的风格形式、空气质量、灯光照明、取暖制冷甚至是提供休闲娱乐区域等方面；而相关质监部门对于办公环境、办公家具的检验检测往往集中在对家具的强度、稳定性、甲醛释放量、重金属含量、软硬质覆面的理化性能等方面；对于办公专用椅子的人机工程学设计，我国还没有统一、科学、硬性的检测标准。

不可否认，作为一把性能优良的办公椅，在满足椅子基本功能一一坐的前提下，保护人的健康应该是首要考虑因素。被媒体誉为“用中国设计叩响世界之门”的清华大学副教授石振宇呼吁道：“员工每天大约60％的时间是在办公椅上度过的，椅子承担着保护员工健康的问题，所以健康概念必须提到日程上来。在欧美一些大公司招聘人的时候，有些会写明员工所用座椅的牌子、型号等，每把椅子都经过了科学健康证明，这表现出他们对员工的健康是非常负责任的”。

(三)办公椅的人-机－环境系统分析

办公椅通常是由座椅骨架、弹性材料、固定部件、蒙皮(护面)、附件(调节、移动部件)等构成。基于人机工程学理论来设计一把在办公室内长时间使用的椅子，要考虑座椅给使用者带来的便捷和舒适感、降低久坐产生的疲劳度、提高工作效率、材料是否节能环保等因素。这些都关系到用户的生理感受、心理体验、健康安全并影响其对产品的评价和购买欲望。进行椅子设计，需要综合运用到测量学、生理学、心理学、力学、材料学、美学、机械工程乃至市场营销学等相关学科知识，从而使产品设计真正体现出对人、对自然环境的尊重和关心，是人与产品、环境完美和谐的结合。

二，办公椅的人机工程学设计

办公座椅的舒适性通常包括：弹性舒适度、坐姿舒适度、移动便捷性、操作舒适性等。弹性舒适度一般不能只靠尺寸参数来保证。坐姿舒适性、移动便捷性、操作舒适性可以通过座椅的结构和尺寸参数、坐姿人体尺寸的测量值得到相应程度的保证。

(二)舒适坐姿与椅子尺度

合理的椅子设计可以使不同体型的人在多种姿态下都能获得合理的支撑，尽可能保持脊椎的自然弯曲，从而减轻对背部肌肉和腰椎的压力，这样人久坐才不会感到过于疲劳。头和脖子不能过于前倾以免造成颈椎变形；腰部要有合理承托，减缓腰腹压力等等。椅子座面控制合理高度可以使人脚瞪地站起用力最方便。座椅的高度测量时常常出现的错误是从地面起量座椅的高度。其实，决定座椅高度最重要的因素是需要考虑人的肘部在工作台面上摆放位置和角度。所以应该根据工作面高度决定座椅高度。

椅子扶手要有合理高度以便手肘轻靠，同时令手腕感觉运动更舒适。侯建军、申利明认为作业时保持手臂的水平或向下是办公桌面设计的最佳原则。同时通过VDT实验操作，王生、李莉等发现前臂与水平面成0。角时，肌电积分值最小，此时肌肉负荷最小。身体的稳定性也可以通过手、来帮助实现，如果需要手臂支撑，可以把手臂放在桌子上。对于有靠手的座椅，靠手高度自椅面以上200mm止下为宜，应该是能使手臂自然地垂下的高度，靠手太高是错误的设计。

这些问题的解决都和人体尺寸密切相关。尽管不同人体的形体尺寸差异较大，但人体坐姿关节角度舒适区域大致相同，这是我们进行产品设计时需要着重参考的。经过测算，人体的坐姿状态可由一组坐姿关节角度进行表征，坐姿关节角度的舒适范围。

从下半身来分析，舒服的坐姿是大腿保持接近水平以及两脚被地面所支持。为了避免大腿前部膝胭位置有过高的压力，座位前沿到地面或脚踏的高度不应大于脚底到膝胭位置的距离。由于考虑到工作面高度的需要，可能椅子高度造成有的人脚达不到地面，这时应该使用脚垫等支撑物。当然，带有转轴可调节高度的椅子是最理想的选择。工作椅的转轴可使椅子通过转动来适应人的身高差异、姿势改变或移动。转椅也增加了坐者能伸手达到的范围，使坐者轻松接近或者离开工作对象，而不需要前后移动椅子。带有滚轮也是大部分工作椅的人性化设计内容之一。

石振宇设计的这把健康办公椅在结构上考虑到要让椅族在坐姿关节角度的舒适范围内能够轻松随意活动。在椅子靠背靠近腰部的位置稍微前凸，从而方便支撑腰椎以保持腰背曲线，减轻腰部、腹部肌肉的负担；靠背上部靠近颈部的位置向后倾斜，方便支持颈椎以降低头部供血系统的负担；椅面尽量保持大腿与手臂平行的姿势，膝盖、手肘和臀部尽量达到直角。

(二)座椅体压分布

人体重力作用在椅垫和靠背上的压力分布称为体压分布当一个人坐在椅子上，他身体的重量并非全部在整个臀部上，而是集中在两块坐骨的小范围。优良的设计应使身体主要重量由围绕着坐骨结节的面积来承受。具有弹性的座面可以增加人与椅子的接触表面，从而减小压力分布的不均匀性。但是椅子的弹性承托有一个度的把握问题，太软的座面容易造成身体不易平衡和稳定。要尽可能做到不同体重的人坐下去时都有一种椅面在缓慢变形中带来的稳定的舒适感觉。

座椅各靠面的角度也明显影响压力分布数据。通过对相关实验结果的分析得出：靠背倾角对于靠背接触面积的影响最为显著，对靠背平均压力的影响、对座面的最大压力、平均压力梯度的影响最大；座面高度是影响座面接触面积的主要因素，对座面的最大压力梯度、平均压力影响最大；座面倾角对于靠背最大压力值的影响最大。从方差分析结果得到：座高数值对座面的压力分布数据有显著影响，座面倾角和靠背倾角的改变显著影响靠背的压力分布数据。

合理的座椅座高应为膝胭高度值，座面倾角0。靠背倾角20。在不能改变座椅座面的弹性、材质以及座面形状的情况下，可以通过改变座椅的座高、座面倾角以及靠背倾角来实现人在座椅上体压分布数据的改变，从而得到较为舒适的座椅。不同的体压分布指标具有不同的物理意义，在使用时应根据座椅的功能要求加以选择。

(三)同步倾仰

理想的椅子靠背应该在水平和垂直两个方向均可调节。好的设计是，座椅的靠背具有弹簧作用，可以随人体背部的移进移出而相应移动。有的座椅靠背能支持人的肩部，具有较高的高度和呈凹面形状，可以给整个背部较大面积的支撑。椅面跟椅背的弹性称为同步倾仰。现在普通办公椅的弹性主要依靠气弹簧，气弹簧会使人坐上去感觉过硬。石振宇这款椅子所采用的弹性支撑结构是一种新型玻纤材料，这种材料比钢材弹性记忆力小，基本不存在疲劳问题。另外，滋润性好，弹性系数比较稳定，耐受性也比较好，没有热胀冷缩。其粗糙温和的表面既可透气，又可减少身体下滑。其材料污染性也比较小，资源节约，成本也适合。

(四)影响办公椅性能的材料因素

座椅和身体的紧贴部位的闷热现象也是影响座椅舒适度的因素。尤其是在夏季，虽然大部分办公场所有空调等降温措施，但是这个问题仍然存在。座椅的蒙皮材质除了满足一定的弹性需求和质感表现外，对消除闷热有主要的功能，为此要求座椅的蒙皮面料具有吸湿性和热量的调节。塑料类椅面不透气，表面太滑，使人坐着感到不舒服。从相关参数中得知，毛织物不仅具有良好的吸湿性、隔热性，而且还有迅速的水分扩散性。因此选择毛织物面料蒙皮最适宜解决闷热的问题。同样，坐垫材料的选择也要满足透气和散热的性能，一般普遍采用聚氨酯泡沫，这是因为它容易从表面迅速散发水蒸气和透气好。如果坐垫材料单纯追求透气性好，就是用天然纤维和化纤交织的弹性材料聚氨酯纤维，后者具有纤维状的壁面，也具有流畅的通气环境，性能优于聚氨泡沫。

第5篇：人体工程学理论范文

[关键词]家具设计中的人体工程学；家具色彩与现代家具形态设计

中图分类号：TK0.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0395-01

在实际生活中，家具到底是个什么样的形状，我们除了用形容词来描绘她的容貌和形态特征以外，我们还可以用具体的尺度、比例、数据来说明。家具中的人体工程学因素是构成家具物质形态的重要因素，是家具外部结构与使用者适合关系的直接表现。在家具造型形态设计中，人体的尺度、比例、家具的适用范围、人们传统的美观观念等因素共同决定家具尺度感。

1.人体工程学理论是现代家具尺度、比例的基本依据家具产品本身是为人使用的，所以家具设计中的尺度、造型、色彩及其布置方式也都必须符合人体生理、心理尺度及人体各部分的活动规律，以便达到安全、实用、方便、舒适、美观之目的

（1）家具设计中的人体工程学概念

在这里，引入人体工程学概念，介绍影响现代家具形态设计的又一重要因素。家具设计中人体工程学研究指的是在特定环境中，家具设计能达到使用者心理、生理上的舒适，并且易于使用、操作方便，满足其工作、休闲等不同场合下的需求。能够生产制造出人们用着方便、舒适的家具形态，是近些年来家具形态设计师们所追求的。

（2）家具的尺度设计

对大多数设计师和厂家来说，依据人体工程学原理，确定恰当的家具尺度是构筑家具形态的第一步，也是极其重要的一步。因为人体尺度及其测量数据会决定家具长、宽、高的确定以及摆放所需要的空间。通过人体工程学归类研究把人的工作、学习、休息等生活行为分解成各种姿势模型，把人体的基本动作形态分为坐、立、卧三种。科学研究证明，由于人体各个部位的肌肉、骨骼、神经等有差异，使得人体各部位在不同的姿态下，对疲劳、压力、疼痛等的感觉是不相同的，对血液循环的阻碍程度也不同。依据人体各部位需求，科学、合理的设计坐、卧等与人体密切的家具尺度、形态，对改善人体有关系统的状况，最大程度的消除人体疲劳，提高和改善生活质量有很大的作用。具体地说，就是在家具尺度的设计中，根据人的立位、坐位和卧位的基准点来规范家具的基本尺度及家具间的相互关系。如柜类、不带座椅的讲台等的高度设计以人的立位基准点为准；写字台、餐桌、座椅等以坐位基准点为准；床、沙发床及榻等卧具以卧位基准点为准。下面以工作座椅为例来探讨符合人体工程学的尺度对家具形态的要求。实践证明，座椅设计较理想的形式是应能便于人调整姿态，最大限度地减轻全身疲劳。对于长时间坐着工作的人来说，座椅是否舒适，主要取决于椅子的高度、座深、座宽、靠背高度及倾斜角度等基本参数。

①座高座面高度过高或过低都会让人产生不适感，尤其对膝关节功能逐渐降低的老年人来说，座面高度过低的话，起来坐下，双膝用力，都会很困难。恰当的座高应是略小于小腿的长度，一般工作座椅的座高取43cm左右，轻便沙发取33-38cm。

②座深正确的座深，应略小于坐姿状态下大腿的水平长度。最适合的座深是使座面前沿离开小腿N窝约4-6cm距离，这样可防止小腿N窝受压，同时小腿也能活动自如。以我国人体的平均坐姿大腿平均长度，男性为44.5cm，女性为42.5cm，再减去前沿4-6cm的空隙，以42-40cm作为座深的尺寸是比较合适的。具体使用功能不同，座深也有差别。工作用椅，人的上身通常是端坐的姿势，座深可以稍浅；休息用椅，靠背成一定的倾斜角度，座深稍深，最多不易超过53cm。

③座宽舒适的座椅，应能够便于人体变换坐姿，这样才不会因为长时间保持一种姿势而产生疲劳。合适的座宽应使臀部完全受到支撑，一般以人的平均肩宽尺寸再适当放宽一些，以大于46cm为易，会议厅、影剧院的排椅应不小于54cm。若是扶手椅，不易过宽，若太宽不便于人的手放到扶手上。

④背斜角即靠背与座面的夹角，高靠背适合休息用椅，背斜角约为110°～115°；低靠背适合工作学习，背斜角约为100°～105°。靠背的合适高度约为36cm～63cm，宽度在32.5cm～37.5cm范围内为宜。

⑤扶手高度扶手的功能是使人坐在椅子上时，让手臂自然放在扶手上，减轻两臂的负担，适宜的扶手高度为座面以上20～24cm之间。角度可随座面的倾角而倾斜，一般与座面平行即可。座面与靠背的柔软程度不同，对人产生的影响也不同。

2.不同使用范围的家具需要不同的尺度、比例尺度与比例须依据功能满足一定的使用人群、使用环境、使用场所

如老年人使用的家具和儿童使用的家具在尺度、比例上是截然不同的。再如同是椅子类家具又有工作用、学习用、生产用、生活用、休息用等的分别，不同的使用场所，在尺度、比例的要求上也是不同的。假设放置在室外公共空间中的座椅，除供人们短时间内休息外，还有一个主要作用就是美化公共空间，传达当地的文化。

（1）人们传统观念对现代家具尺度，比例的影响人们的传统观念对家具的尺度、比例感觉有着很大的影响，这些传统观念是在人们的文化知识、艺术修养和生活经验的基础上形成的，对家具的部件形式变化和尺寸变化有着一定的知觉定式，超出了这个知觉范围，人们就会感觉这个家具过高或过低、过大或过小，不合比例，不符合家具形态的审美要求。推敲家具各尺寸之间的尺度、比例关系是取得家具形态美的一个重要手段。

（2）家具色彩设计的原则。以下列举几项色彩在形态设计中常用的手法。

（1）以人为中心的设计原则

家具的色彩根据家具的使用者对色彩的认识和需求，制定不同的色彩计划。家具产品的色彩充分体现以人为中心，共性与个性、普遍与多样的辩证统一的设计原则。

（2）符合美学法则的原则

“简洁就是美”既要求家具产品形体结构简单、利落，又要求色彩单纯、明朗。单纯明朗的色彩，有一定的主色调，达到对比与调和等审美要求，并且符合时代审美需求，根据家具产品的功能、使用环境、用户要求以及颜色的功能作用等进行设计。

（3）满足企业形象的原则

①同一家具产品造型，用不同的色彩进行表现，形成产品横向系列。会给感觉品类丰富，增加形态视觉上的丰富性。

②以色彩区分模块，体现产品的组合性能。

③以色彩进行装饰，以产生富有特征的视觉效果。

第6篇：人体工程学理论范文

关键词：人机工程学;农业机械化及其自动专业;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）41-0119-03

国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）将人机工程学定义为：“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素（研究对象）;研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）;研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。”简言之，人机工程学是研究“人―机器―环境”系统中人、机械和环境三个要素之间关系的一门学科[1，2]。在现在的全球化竞争中，以解决人的“安全、高效、舒适、省力”问题和人、机器、环境相互协调为目的的人机工程学的相关理论和方法已经被运用在工业设计的各个方面。作为农业机械化及其自动专业的一门专业课程，人机工程学的主要目的是让学生熟悉并掌握人机工程学的基本理论和方法，培养学生在产品设计中运用人机工程学知识的能力[3]，为学生在农业机械化装备研究、设计、制造、试验鉴定、推广应用、系统规划和企业经营管理等方面工作奠定基础。

一、人机工程学传统教学的弊端

1.教学内容缺乏针对性。现行的人机工程学教材均面向工程设计、工业设计等专业，教材编写者大都考虑本专业的培养目标、教学内容、学生背景知识、就业方向以及在本专业内部人机工程学与其他课程的衔接，例如，工业设计专业以培养具有创新性产品设计能力的工业设计专业人才为目标，人机工程在工业设计专业就更加注重实用性和应用性，而弱化理论。现行教材中出现的案例在工程设计等专业较为常用，而农业机械化及其自动化专业学生熟悉和关心的农业机械设计相关内容在人机工程学教材中很少体现。因此，学生在使用教材时感觉到“人机工程学”这门课和其他课程无法很好地联系和衔接，在以后工作中没有实际应用价值，对学生个人能力培养和未来发展帮助不大，这就直接导致学生在上课时缺少主动思考和积极学习的动力。

2.教学方法陈旧。教学过程是学生、教师及教学内容相互作用、相互协调的一个过程，最终目标是让学生这个教学“中心”学习到本课程的概念、理论，并学会在实际设计中使用本课程的理论方法。然而，目前我国人机工程学课程教育模式仍然是“以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心”[4-6]，教学过程中以教材的知识讲授为重点，忽略学生使用知识的能力培养，造成学生只懂“理论”不懂“实践”的奇怪现象。在实际人机工程学教学活动中，虽然教师以多媒体教学为主，但事实上仅仅是将板书内容搬到了电脑屏幕上，教学内容依然是教材上的内容，教学方法依然是传统的知识灌输方法。这样的结果致使学生被动接受，减少了教师和学生互动的内容，压抑了学生主动思考、主动学习的能力，使得学生出现负面情绪，直接导致课程的内容不能被学生学习和理解，也偏离了教学目标。

3.考核方式单一。传统的人机工程学课程考核方式不注重学生的实践能力，单纯以理论知识为考核目标，以闭卷考试为考核手段，造成学生在课堂上不积极，临考前几天把课本的知识点死记硬背下来，而这种短时间记忆很快又被遗忘。显然，这种考核方式不能促使学生积极学习、主动思考，无法检测学生的实践动手能力，也达不到构建科学理论知识结构和培养实践能力这一重要教学目标。

二、“人机工程学”教学改革方法探索

1.教学内容建设。人机工程学涉及人、机械和工作环境，要求学生不仅要具有深厚的工程技术学科的基础还必须广泛学习生理学、心理学、人机解剖学、人体测量学、人体运动学以及环境保护等相关学科。农业机械化及其自动化专业的“人机工程学”教学内容建设要求针对本专业学生的知识背景、培养目标和就业方向结合本课程的特点对现有教学资料进行整合，突出人机工程学在农机产品设计的应用，删减部分工业设计等内容，增加具有农业机械特点的设计案例。因此教学任务重，各部分跨度大，重难点多。本课程的突出难点是在教学内容安排上，既要突出融知识传授、能力培养、素质教育于一体，又要体现人机工程学在农业机械化及其自动化学科的最新研究应用情况。因此，在课程建设中应采用理论教学―实验教学―单项实验―小课题设计―课程设计的教学链。课程教学中以农业机械设计为主线，着重讲述人体测量数据、人的生理和心理特性及其在农机产品设计中的具体应用，并尽可能地阐明问题最原始的出发点及其应用的可能性和局限性。另外，人机工程学作为一门迅速发展的学科，新的理论方法不断涌现，而且越来越多地被运用在包括农业机械产品在内的许多工业产品设计领域。因此，在教学过程中需要不断关注人机工程学的最新文献动态，了解最新的理论和方法，同时与其他院系、研究机构保持联系密切，关注本学科的最新技术和发展方向，不断更新充实教学内容。

2.教学方法建设。积极采用参与互动式、体验式、现场教学、案例教学法和项目实训法等现代教学方法进行教学。通过对课程重要概念进行课堂讨论，加深学生对人机工程学基础概念理解，重视引导学生积极思考，激发学生创新思维。通过案例教学，分析人机工程学在农业机械产品的应用，增强课程的实用性，让学生能更深刻地理解人机工程学在本学科中的应用途径和未来方向，充分锻炼学生分析和解决实际问题的能力，在案例教学过程中注重使用现代化教学手段，包括视频、教学软件和计算机辅助设计软件等。通过课堂练习、单项实验、小课题设计和大课堂设计四个实践环节，动态检验教学质量，培养学生的设计实践能力。在某些章节之后，组织对某些案例或问题进行专题讨论，鼓励学生提出自己的观点、看法，对学生的讨论、作业、设计等进行评价、辅导和展示，提高学生的学习热情。另外，充分利用学校其他专业的资源和校外合作企业，结合优秀实例进行讲解，积极调动学生的积极性。提高学生的创意构思，养成团队协作意识，注重设计质量、讲求工作效率的良好工作作风。这样通过教、学、练、交流、验证一系列的环节，让学生真正理解、掌握、运用人机工程学。

3.实验教学建设。实验教学是培养学生运用理论方法解决实际问题的最重要环节，也是人机工程学课程教学的一个重要环节。实验教学应基于人机工程学学科特点，结合本专业学生的知识背景，以培养学生理论与实践相结合的创新意识，促使学生系统学习本学科理论方法并运用于实际设计中为目的，采用循序渐进的原则，根据教学进度安排相应课题。本课程通过实验室实验和社会实践调研两方面完成实验教学。实验室实验以综合性和设计性实验为主，主要包括人体静态特征尺寸测量与分析、人体动态特征尺寸测量与分析、农业机械化装备的座椅、显示装置及操纵装置人机学设计、农机机械化安全人机学设计等。社会实践调研主要需要深入到市场、田间、农村一线，调研并分析现有农业机械装备在人机工程学方面存在的问题，并提出改进方案。通过实验教学内容和体系建设，完善具有农业机械化及其自动化专业特色的人机工程学实验教学大纲和实验方案体系。

4.考核体系建设。考核体系是检验教学质量，促进教学相长的一个重要手段。如果要剔除传统教学的弊端，就必须首先改革以闭卷考试为主的传统单一考核体系，建立一种注重知识结构和实践能力的多维考核体系。根据课程中理论知识、设计方法和综合应用不同阶段的不同特点，以培养学生科学的知识结构和解决实际问题的实践动手能力为目标，设计不同的课堂作业和课后练习，例如收集文献资料、观察人机工程学在农机产品设计中的应用等。在每一章结束后设计一个小课程设计，小课程设计是学生将课堂所学知识进行内化的一个必不可少的过程，重点考查学生对本章知识的运用。在期末将传统的闭卷考试改为大课程设计，大课程设计需要学生融合本课程所学重要理论知识，综合运用多种设计方法，个人独立完成一个完整的设计，包括文献、调研、设计图纸和最后答辩。

三、师资队伍和教学团队建设

教学团队是教学工作的核心，是学科教学质量的基本保证，也是师资队伍的重要组成部分[7，8]。利用优秀的教学团队以农业机械化及其自动化专业培养目标为中心，对人机工程学的教程进行修订，使其更加符合农业机械化及其自动化专业的培养目标和本专业学生的知识结构，对课程内容进行优化，丰富课程内容，协调与其他专业课的关系，最终提高本课程的教学质量。人机工程学本身作为一门独立课程以外，也是其他机械类专业课程的补充，因此可以联合其他专业课教师，共同组成专业课程教师群，共同建设人机工程学及其相关专业课程。同时，建立公平高效的团队运行和激励机制，健全青年教师培训机制，吸引更多青年教师加入到人机工程学课程建设队伍。

本文分析了传统人机工程学教学内容、教学方法和考核方式，提出传统教学的弊端。根据作者多年在人机工程学课程的一线教学实践，结合农业机械化及其自动化专业的培养目标、专业特点和学生的背景知识结构，总结探索出人机工程学在农业机械化及其自动化专业教学方面需要改革的方向，具体从教学内容建设、教学方法建设、实验教学建设、考核体系建设及教学团队建设等几个方面进行论述，对今后的人机工程学在农业机械化及其自动化专业的教学计划制定及教学任务安排方面均具有重要指导意义。

参考文献：

[1]李伟.应用人机工程学[D].上海：东华大学，2006.

[2]阮宝湘.工业设计人机工程[M].北京：机械工程出版社，2012.

[3]廖晓梅，钟世禄.“人机工程学”教学模式创新初探[J].中国林业教育，2013，（32）：76-78.

[4]韩雅丽.本科教学模式创新及大学生学习方式转变的研究[J].河北工程大学学报，2007，（2）：120-121.

[5]陈静莲.“人机工程学”教学改革的思考与探索[J].中国林业教育，2009，（27）：3-5.

[6]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，（36）：71-75.

[7]许崇波，等.基因工程教程教学团队建设的研究与实践[J].大连大学学报，2011，（32）：107-111.

[8]俞祖华，等.本科高校教学团队建设的理论与实践探索[J].鲁东大学学报，2008，（25）：90-96.

第7篇：人体工程学理论范文

Research on Ergonomics Teaching Method Based on Flipped Classroom

Zhang Hui

（School of Naval Architecture and Ocean Engineering，Zhejiang Ocean University，Zhoushan Zhejiang，316022，China）

Abstract：In order to improve the students'ability of autonomous learning and knowledge application，a new method of ergonomics teaching based on the flipped classroom is put forward in this paper.Firstly，the mode and method of applying flipping the classroom are analyzed.Then the teaching methods of the existing ergonomics are compared， and the features of methods used to teach ergonomics are analyzed.Some new teaching methods of flip classroom applied to ergonomics are put forward.The steps of the autonomous learning，making the quality teaching video and organizing the classroom learning activity during the teaching process are described. Finally，this method is verified by the example.The results show that the method is effective and feasible.

Key Words：Autonomous learning；Knowledge application；Flip classroom；Ergonomics；Teaching method； Application mod

翻转课堂教学法是以学生课前自主学习、课堂试验练习为主，老师课堂讲解为辅的一种教学方法。这种方法因可极大激发学生的求知欲望，培养学生独立思考能力而被广泛应用，受到各级教学部门的重视。邱芸[1]根据小学语文课堂中学生年龄小、知识点松散等特点，提出了语文翻转课堂应研发高质量微课、培养学生自学能力、提高教师研读能力、增加课堂实效和加强家校联系等方法。吴华[2]等通过对翻转课堂教学的起源、内涵、理论的相关研究，以布鲁姆教育目标分类学理论为基础，构建了初中数学翻转课堂基本流程，并设计了初中数学翻转课堂教学的实施步骤。顾叶斌[3]在语文教学中引入翻转课堂，探讨了翻转课堂在高中作文教学中的应用模式，打破了传统教学结构，推动了课堂转型。彭敏[4]在大学英语读写课的翻转课堂教学实践中，充分利用网络微课平台、精心做好课堂设计、重视对学生的指导和监督，真正转变了教师的角色。从以上分析可以看到，翻转课堂教学法在中小学及大学的基础课教学中应用较多，但在大学专业选修课中应用却较少。大学选修课是学生根据自己的专业需要和兴趣爱好进行选择，而大多数专业选修课中基本概念和陈述性知识较多，学生感觉枯燥乏味，缺乏学习兴趣，因此，迫切需要应用翻转课堂教学法改善大学选修课的教学质量。

1 现有的人机工程学教学方法

人机工程学是一门理论性和实践性都较强的学科，不少教师在该课程的教学方法上进行了有益的探索。郭红光等人[5]针对教学对象的培养目标，展现学科发展前沿，适当增加教学案例与实践，以提高学生的实践能力。适当加大课堂综合表现的比重，充分发挥学生的积极性、主动性，实现课堂教学的高效开展。宋海草等人[6]针对人机工程学课程传统教学模式中存在的问题，提出了基于FC教学方法，通过师生角色转变，提升学生自主学习的主动性和积极性，激发学生的创新能力。杜妍洁[7]根据产品设计趋势，分析用户体验与人机工程学的关联性，提出了注重用户体验研究的人机工程学教学内容、教学方法和实践教学步骤，探索以学生实践为主，讲练结合的方式，进一步引导实践指导设计。陈亦仁等[8]运用调研、实验以及文献研究的方法，详细剖析了传统教学中人机工程学课程所存在的问题，并针对这些问题，提出在教学内容、教学模式和教学手段等方面的改革措施。各方法的特点如表1所示。

上述这些方法都在不同的方面提高了学生的学习兴趣，但老师仍然作为演员在教学中承担了大量的知识讲授任务，学生的自主学习能力没有得到有效激发。因此，该文根据人机工程学的特点提出基于翻转课堂的教学方法。

2 基于翻转课堂的人机工程学教学方法

翻转课堂教学法强调学生的课前自主学习和教师的课堂活动组织，因此，在人机工程学的教学过程中，必须做好以下四个步骤。

2.1 布置课前自主学习

翻转课堂教学法主要目标是培养学生的自主学习能力，因此，课前学习任务的布置是必不可少的环节，课前学习内容包含观看相关课程章节的PPT和知识拓展视频，以激发学生的兴趣，了解基本概念和设计方法。

2.2 制作优质教学视频

除了提供学生一些拓展知识的视频外，自制教学视频也是必须的，优质教学视频可结合教学内容和所用教材，通过视频形式将教学PPT呈现给学生，以便于学生多次观看和学习。

2.3 组织课堂学习活动

翻转课堂教学法强调学生课前自主学习，课堂通过完成各种练习了解学生对所学的基本知识和方法的掌握程度。因此，在课堂上老师所做的更多工作是答疑解惑，组织有序的课堂学习活动可起到事半功倍的效果。

2.4 实施翻转课堂教学

在实施翻转课堂的教学活动中，需要对各主要步骤的效果进行评价，以便及时改进教学方法，更好地实现课堂翻转。

3 应用实例

人机工程学是一门研究人、机与环境的相互关系的学科，主要包括人体因素、人机界面、作业环境和人机系统设计等内容，主要探讨应用人机工程学的原理和方法，进行人机系统的设计与分析评价的方法[9]。

进行翻转课堂教学是人体测量章节，通过该章节的学习，可了解人体测量方法，测量数据的标准化，理解和掌握测量数据标准化的计算过程；了解手握式工具设计、工作座椅设计的生理学基础和基本原则，懂得座椅设计的过程，熟练掌握座椅的设计原则。

3.1 布置课前自主学习

3.1.1 对象分析

在进行翻转课堂设计时，必须考虑学生的知识结构及所学专业。这里所授课学生为机械电子专业的大四学生，电工电子方面的课程学习较多，机械设计及制造方面的课程相对了解较少，已学过理论力学、材料力学、机械设计、机械制造工艺学、计算机辅助设计等内容，但掌握情况良莠不齐，教学时应遵循以应用为目的。因此，有必要在课前任务中布置更多激发兴趣的视频或PPT。

3.1.2 课前学习资料

（1）本科《人机工程学》教材，人体测量的配套PPT、动画；

（2）产品的设计原则（视频）；

（3）习题：测量本人身体的各种尺寸。

通过课前学习安排，可使学生观看视频，了解生活中常见的人体测量基本术语，吸引学生对人体测量的注意力；学习人体测量基本术语及测量方法，掌握座椅设计的相关知识；利用案例分析，通过观看座椅的经典设计案例，分析座椅的设计原则；根据课前任务完成的反馈情况，通过小组讨论或学生上课讲解等形式，鼓励学生自己归纳、总结产品的设计原则。

3.2 制作优质教学视频

优质教学视频可供学生反复观看，加深知识的理解。视频录制的方法有很多，最常用的方法是利用Camtasia Studio软件进行录制，该软件是一款专门捕捉屏幕音影的软件，能记录影像、音效、鼠标移动的轨迹和解说声音等屏幕动作，另外，还具有及时播放和编辑压缩的功能，可对视频片段进行剪接，输出AVI及GIF等常用格式。

使用时，需先安装Camtasia Studio软件，再打开Microsoft Powerpoint，可发现增加了一个名为“加载项”的菜单，如图1所示。点开后可看到有五个图标，先点击“麦克风”和“话筒”图标，开启设备，然后点击“预览”图标查看声音和图像效果，调整结束后，即可点击“录制”图标开始录制，图2为录制的效果图。

3.3 组织课堂学习活动

在翻转课堂教学法中，课堂学习主要是为了检验学生课前学习的效果，有针对性地归纳总结所授章节的知识点，以评价学生的学习成果。组织课堂学习活动时，需进行以下几项工作。

（1）了解学习内容：在人体测量章节中，工作座椅的人机工程学设计方法，相关的人体测量方法，工作座椅设计的生理学基础和基本原则已布置为课前学习任务。

（2）制定学习目标：在人体测量章节中，学生需了解座椅设计的过程，熟练掌握座椅的设计原则，学生需设计出新型的座椅。

（3）设计课堂活动：在进行课堂活动设计时，需分步骤、分形式和分时间安排不同阶段的活动，具体活动安排如表2所示。设计良好的课堂活动可检查课前任务的完成情况，应用理论知识于设计实践，培养学生的自主动手能力，获得较好的课堂教学效果。

3.4 实施翻转课堂教学

经过以上三个主要步骤后，翻转课堂教学已基本完成，但还需进行评价，这种评价通常通过学生所完成的学习任务进行。该章节的学习任务是设计出个性化的座椅，大部分学生都可通过课堂实践在规定的时间内完成，因此，该章节的翻转课堂教学是可行的。详细的翻转课堂设计如表3所示。

第8篇：人体工程学理论范文

关键词：曲线，现代设计，广泛应用

Abstract: in today's world for complexity science research, achievements have fusion and all fields and disciplines. For nonlinear science theory but makes people cognitive fee Euclid system, more theoretical framework such as: chaos learn, topology, the standard mathematical analysis, show the stabilization of the dynamic structure, advocating liquidity and continuity of building age.

Keywords: curve, modern design, widely used

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、 生理需求

人作为建筑使用的主要对象，人性化的创作应该作为建筑设计思考当中的首要因素。这类创作力图改变建筑与人类之间的冰冷关系，实现人与建筑相互沟通交流的理想状态。这是相互沟通的感受是建立在人与建筑之间最直接的接触当中，包括建筑给予的关怀，都可以激发人类对其的情感。这种知觉上的情感可以转化为精神和心理的安慰。所以建筑作为人类的使用对象是否可以让人觉得舒适，则是建筑好坏的基本评价标准。

1、 人体的曲线表现

《圣经》为人类的诞生描绘出美丽的图画:上帝耶和华创造天地海洋和万物后，第六日造人，用尘土造出男人亚当，用肋骨造出女人夏娃。他们在吞下善恶果之前，袒程，无忧无虑地生活在嘉林丰茂，硕果累累的伊甸园里。

人类在漫长的生命进化历程中，人最初确实是以的躯体拥抱大自然的。人类在不断完善自身的同时，也以各种不同的方式达到人与自然的和谐。人类创造财富，也创造了自身。人体艺术美是人对自身构造之完美的认识和礼赞。人体艺术美的发现是人的觉醒的一个重要组成部分，是人脱离自然状态，获得自我意识的重要标志，是人的实践和思维能力的本质的飞跃。

人体从骨骼到细胞组织甚至是头发都呈现出优雅的曲线，我们可以观察自己的身体除了男性的短胡须以外，基本找不出任何一条直线。人的整个身体基本都由柔和优雅的曲线构成。人体的曲线就像一本展示去曲线美的教科书。古希腊艺术家也称人体是世界上最完美的形体。

2、 人体工程学

当设计中结合了人体工程学使很多方面得到了更好的协调，人和使用对象之间就产生了配合默契，很显然可以达到和使用对象之间整合的目的――高效。人在工作时是有一定的活动空间，设计是否合理直接关系到工作效率。举了简单的例子，众所周知同等面积的四边形周长要比圆形长，那么在工作的时候需要从一边走道另一边，按照人体工程学人的行走路线是曲线形的，将直角换成圆弧线是不是就可以提高效率。建筑中的人体工程学配合也是让使用更加安全、舒适和高效。

二、 心里需求

1、视知觉

视知觉概括的说就是人的视觉认识外部客观世界的过程。从心理学的角度，人们感知客观事物是听觉、触觉、嗅觉、味觉、视觉五种感官功能共同作用的结果，而其中视觉感官大约占60%，是感知事物最重要的器官。人们在观察事物时，通过眼睛所获取的视觉信息在视网膜内进行初步编码、加工后，经视神经传入大脑枕叶的视觉中枢，由视觉中枢对信息作进一步处理、分析、整合而形成视觉感知。

视知觉能够捕捉事物的本质，具有选择性、持久性，能够把对象简化、组合、抽象、结合、分离。视知觉本身并非低级的“观看”，它本身已经具备了思维功能，具备了认识能力和理解能力。我们对外界的认知是通过知觉―就是对外界环境做出反应的工具,视知觉发生的过程就是对某种事物的突出特征的把握,并将其状态或者形式进行抽象简化以便利于理解。

2、视知觉对审美的影响

视知觉心理学研究表明，人的眼睛对于观察到的物象具有简化性。那些极为简单和规则的视觉样式，因为其一目了然，往往会被人的眼睛忽略掉。格式塔心理学将这种现象概括为“简化原则”。简单的物象不容易引起视觉的注意，因此亦不能在更深层次上引起人们内心的振动。但当人们对复杂的视觉式样进行组织或建构的时候，内心却会产生某种紧张，这种紧张在人的心理表现为一种“力”的状态，而这种“紧张力”的出现正是审美快乐产生的机制。在大多数人眼里，那些相对复杂和不规则的视觉式样比较容易被人的眼睛捕捉到，这种图形一般具有更大的刺激性和视觉冲击力，并能唤起内心深处更长时间和更强烈的好奇心。人们凭借着对复杂结构本身的领悟，可以获得深刻的心理效应。

通过对视知觉的认知我们就不难了解人类对审美是需要一种复杂性，一种丰富感，那么我们就要创造这种丰富感就要增加被欣赏物的复杂性，或者使用各种方式增加视觉丰富感。

譬如对于人体美的认识，往往把体态的起伏凹凸视为曲线美；又如对于舞蹈艺术，从造型的角度则是把它看成是线的律动。说明曲线要比直线更具有这种复杂感，那就是相对于直线更容易满足视知觉下的审美规律。无论是直观的，还是抽象的曲线，均可视为是点不断改变运动方向所留下的轨迹，因此，它具有没有明确的方向性和极富变的多样性变化。

三、 亲和自然

人类社会一步步的发展历经了与自然三个不同的阶段，从恐惧崇敬自然、征服自然到现在希望亲近自然与大自然共同发展三个阶段。如今社会发展到一定程度――物质文明极度丰富，自然环境也遭到破坏生态失衡、环境污染严重人类重新正视与自然的关系。也正是如此人类更加向往田园般的生活环境，渴望回归大自然，甚至发现自然与人类是血浓与水的情感。正视人类与自然是相互依存、相互联系的整体，从整体上把握住规律，并以此作为认识自然和改造自然的基础。人类只是自然的一部分，不是万物的尺度，同时由于主客观条件的限制，人类的认识具有很大的局限性，况且人类的认识正确与否、能否得到完善和发展，一点也不能离开认识自然和改造自然的活动。

曲线是自然描绘的母形，自然界中的所有事物如飞禽走兽、山川河流都可以用最原始的曲线形式描绘出来。曲线灵活、自由、婉转、多变的特性描绘了自然动人的创造力。动物包括人类从骨骼到肌肉甚至是血管和基因的构成都少不了曲线的影子。各种动物的身上也能看到曲线的存在，无论从天鹅的脖子到鹿角，还是鲸鱼喷出的水柱都是曲线构成的。

四、 物质永恒运动的规律

我们生存的世界充满着丰富多彩的生命形式，而运动是生命存在的根本属性，运动的生命需要有与之相适应的空间环境，凝固的时间和空间是无法想象的。因此通过四维空间来感受空间的流动感和运动感是人类固有的生理需求。

从一般意义上来讲，“物质和运动是不可分割的，物质的世界处于永恒的运动、变化、发展之中，绝对静止，脱离运动的物质是没有的，所以运动是普遍的、永恒的、无条件的，因而是绝对的;静止是物质运动的特定状态，它是暂时的、条件的、相对的”。

第9篇：人体工程学理论范文

关键词：SDA2型；司机室人机工程学；RDS7533.1；UIC651

人机工程学在当前铁路机车车辆的设计中已经越来越重要。机车司机室是机车乘务员的工作场所，应用人机工程学对机车驾驶室进行设计，其目的是使所设计的司机室不仅能满足机车乘务员的工作要求，而且能使机车乘务员操作方便、舒适、安全，减少身体疲劳和精神负担[1]。

SDA2型内燃机车是中车戚墅堰机车有限公司为澳大利亚PacificNational公司研制的一款交流传动干线货运内燃机车。根据合同技术规范及机车上线许可的强制规定，需对SDA2型机车的司机室人机工程学进行分析，包括瞭望视野、乘坐舒适性等。

本文从司机室布局（包括司机室布置及尺寸校核、通道及出口校核、视野校核、座椅校核）和操纵台布置（包括司机可操作区域的校核、显示器件、控制器的布置）两大方面对司机室进行人机工程学评估。

1司机室人机校核基本参数

（1）人体尺寸数据：RDS7533.1《铁路车辆-驾驶室-第一部分：机车车辆》标准规定，司机室的设计应满足着装成年人群中最小人体尺寸的第五百分位的女性（P5）至第九十五百分位的男性（P95）的范围[2]。由于该标准没有关于人体尺寸着装数据修正的具体内容，本文根据UIC651《机车、动车、动车组和驾驶拖车的司机室设计》中的数据进行了修正[3]。人体尺寸数据主要来源于英国OpenErgonomics公司PeopleSize2008系统。

（2）座椅参考点：由于RDS7533标准中没有给出关于坐姿状态和站姿状态下司机眼点的确定方法，因此参考UIC651进行确定。以踵点（HP点）为人体布置基准，分别将第5和95百分位的人体摆放在司机室内上，使人体的躯干和上下肢处于最佳的活动范围和角度关系。依据布置好的人置和人体尺寸，确定出第5和95百分位人所在位置的座椅参考点。

（3）视野校核准则：RDS7533规定司机应能看到在直向轨道中心线两侧3米的，距离车钩中心前方5米的高4米的高柱信号灯；从坐姿和站姿驾驶位置向前的视野应能看见轨道上机车前方5米处站立的第五百分位的完全着装成年男子的头部。

2司机室人机校核

2.1司机室布置和尺寸校核

司机室布置和尺寸校核主要是保证司机工作时有足够的作业空间，使其能安全方便有效地完成各种驾驶任务。其布置和尺寸设计不能妨碍司机操作范围内的活动，不能使司机产生过度疲劳。尤其是影响到视点的仪表盘的倾角，更应在充分研究的基础上确定。仪表盘内部必要的指示灯和重要的仪器、按钮等应集中配置在视野以内。另外为便于维护保养作业，还有必要充分考虑设备的安装方法和结构。设备安装方式上，除了司机直接必要的部分以外，应将其他设备镶嵌在操纵台面板内。

在操纵台外沿垂直面内，从地板面至天花板高度为1992.1mm，满足RDS7533规定的：当司机被要求进行站姿作业时，从驾驶位置算，室内净高应有至少2000mm（优先），并不小于1850mm（最小值）。以第95百分位的人眼高为基准，其视线平面内深度为1830.4mm，满足UIC651规定的：沿司机就座时视线平面纵向测量，前窗内表面与处于司机座椅后面的最近物体（墙、门、橱等）之间，司机室必须有1500mm的最小深度。

第5和95百分位的司机眼睛到司机座椅前部前窗的距离为835.7mm、945.2mm，满足RDS7533规定的：操纵器的位置应使得司机的眼点与挡风玻璃距离不小于400mm。

2.2通道及出口校核

司机室通道出口必须不仅对司机来讲易于到达，相应地，座椅不得成为妨碍工作人员到达出口的主要障碍。工作人員必须能安全、毫不困难地撤出司机室。

司机室后端门尺寸为1796*576.5mm，满足UIC651规定的：工作人员必须能安全、毫不困难地撤出司机室，并且至少撤出2m的距离。出口高至少1800mm，宽至少500mm。门的净空至少为1700*430mm。

座椅下方设置移动轨道，向后调节最大范围即312.4mm时，座椅与操纵台之间的距离大于第95百分位的人大腿厚加上着装修正值208mm，司机进出未与任何部件干涉，满足UIC651规定的：司机室内工作人员的行动自由不得受突出物妨碍和RDS7533规定的：座椅的放置应该容许第95百分位着装成年男性容易出入。

2.3视野校核

经过校核计算，第5百分位的女性可以瞭望到左右侧高柱信号，第95百分位的男性瞭望高柱信号不受遮挡，第5百分位女性与第95百分位男性均可看到机车前方5米的成年男子，满足RDS7533标准的要求。

2.4座椅校核

SDA2型机车装用座椅的静态尺寸为椅高可调范围：480±130mm、椅宽：480±10mm、背靠高：620mm和腰靠倾角：80°～135°、肘靠距离：620±10mm分别满足RDS7533和UIC651要求。

由第5百分位司机和第95百分位司机确定的座椅参考点上下调节范围为113mm，而座椅上下调节范围为130mm；前后调节范围为150mm，而座椅前后可调节范围为240mm，满足RDS7533和UIC651要求的：座椅应该是可调节的，满足第5百分位的女性到第95百分位的男性驾驶员的视野要求，而且能让他们在驾驶位置接触到所有必需的控制器；从生理学观点来讲，座椅必须能让司机保持正确的姿势，并且座椅易于调节，以适用于不同高度的工作人员。

2.5操纵台容膝空间的校核

操纵台的形状和尺寸必须允许司机易于接近其座椅，并且腿和膝盖活动起来有足够的自由度。司機坐姿驾驶作业时，需将脚搁置在脚踏板上。此时操纵台下方应该有足够的空间容纳司机的腿部。UIC651中规定了操纵台的容膝空间，必须有高度最小为650mm的凹进处供工作人员放脚和腿。当使用旋转座椅时，凹进处的宽度必须足以让工作人员移动腿，而膝盖不受任何阻碍。根据二维图纸测量，操纵台容膝高度为642.9mm～663mm，满足司机容膝需求。

2.6司机可操作区域的校核

司机在机车驾驶过程中，在坐姿状态下，手要对操纵台上的司控器、按钮、按键、转换开关、扳键开关等器件进行操作。在长时间的运行过程中，如何在安全驾驶条件下有效减少乘务员上肢的工作负荷、提高作业效率是在设计机车操纵界面时必须考虑的问题。本文采用JACK软件，对第5百分位司机和第95百分位司机的最佳作业域、正常作业域和最大作业域进行三维校核。由于校核工况较多，受限于空间本文仅展示第5百分位司机的舒适作业域的三维校核示意图。

通过校核，速度及制动手柄等重要器件位于第95百分位人的最佳操作域内，均位于第5百分位和第95百分位人的正常操作区域内。显示面板上的操作器件均在第5和95百分位人的可及区域内。对讲机在第5和95百分位人的正常操作域内。

3结论

根据上述理论分析，司机室布置及尺寸、通道及出口、视野、座椅、司机可操作区域的校核均满足RDS7533和UIC651的相关要求值。操纵台包括显示器件、控制器等主要部件的布置，也均在司机可接受的作业范围内。所以SDA2型内燃机车司机室的人机工程学是符合要求的。