人体工程学教案01-第1章人机简介-形成和发展-WX

第一章人体工程学概述

时间：2课时

对象：14及（专）艺术设计

授课内容：

本课程共分为四个大的部分，即人体工程学概述、人体工程学基础知识、人体工程学与室内设计、人体工程学与室外环境设施设计。通过本课程的学习，使学生具备高素质劳动者和高级应用型人才所必需的人体工程方面的基本知识和基本技能，培养学生把人－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率能为主要目标，同时，要体现以“人为核心“的设计价值观，为今后的功能性设计打下一个好的基础。人体工程学的教学应立足于促进学生能力和认识的提高，为其今后的专业发展奠定科学的方法论基础。

人体工程学是以生理学、心理学、人体测量等学科为基础，研究如何使人-机-环境系统的设计符合人的身体结构和生理心理特点，以实现人、机、环境之间的最佳匹配，使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活的科学。为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数，为设计中“物”的功能合理性提供科学依

据，为设计中考虑“环境因素”提供设计准则，为进行人-机-环境系统提供理论依据。

教学策略：先播放一个经典的人机工程学的小动画，（时间2分钟）引导学生讨论动画中纠正了日常生活中哪些不符合人机工程学的事情，还有哪些？

人体工程学简介

人体工程学（Ergonomics）起源于欧洲，形成和发展于美国，是全球进入工业文明背景下产生的一门新兴、多学科交叉的综合技术学科。

在1842年，英国基本实现工业化，然而英国工业区地劳动工人平均寿命比贵族缩短了一半。导致这样的原因什么？

人和机器的关系不合理。

在国外由于研究方向的不同，人体工程学产生了很多不同或意义相近的名称。

在我国，对其称呼主要有两种：人体工程学和人机工程学。前者多用于室内外环境设计、建筑设计、家具设计等领域，后者多用于机械工程、工业设计等领域。

随着人体工程学的不断发展，给工业大生产带来了巨大的贡献的同时，也面临着挑战。

人们如何在许多远古时期不能去的地方（太空、极地、海洋、高山等）特殊的环境中生存和工作？面临高温、高压、噪声等极端环境应如何适应？面临全球化新问题（资源危机、生态危机等）如何改善和解决？

在国内，它发挥着不可估量的作用，它是国内艺术设计学科中较为重要的基础课程，也是建筑设计、室内设计、景观设计和环境艺术设计等专业的基础课程。

如何理解人体工程学的概念

人体工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、建康问题提供理论与方法的科学。为了进一步说明定义，需要对定义中提到的几个概念：人、机、环境、效能和健康作以下几点解释：

1.人、机、环境三个要素中，“人”是指作业者或使用者；人的心理特征、生理特征以及人适应机器和环境的能力都是重要的研究课题。“机”是指机器，但较一般技术术语的意义要广得多，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。怎样才能设计出满足人的要求、符合人的特点的机器产品，是人体工程学探讨的重要问题。“环境”是指人们工作和生活的环境，噪声、照明、气温等环境因素对人的工作和生

活的影响，是研究的主要对象。

2.“系统”是人体工程学最重要的概念和思想。人体工程学的特点是，它不是孤立地研究人、机、环境这三个要素，而是从系统的总体高度，将它们看成是一个相互作用，相互依存的系统。“系统”即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机

整体，而这个“系统”本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。例如本书将讨论的“人机系统”，它具有人和机两个组成部分，它们通过显示仪、控制器、以及人的感知系统和运动系统相互作用、机互依赖，从而完成某一个特定的生产过程。人体工程学不仅从系统的高度研究人、机、环境三个要素之间的关系，也从系统的高度研究各个要素。

我国劳动人民早就具有系统的思想，周秦至西汉初年的古医学总集（黄帝内经），就强调人体各器官的有机联系，生理现象和心理现象的联系，身体健康与自然环境的联系。这些思想与人体工程学的“应激”理论极为符合。由于心理刺激而引起生理变化的现象，称为应激。它最早是塞里（Selye）提出来的。塞里用实验证明，长期的心理干扰能损害身体健康。噪声产生应激，干扰人的性绪，引起血压、心率等心理变化就是一个例子。

3.“人的效能”主要是指人的作业效能，即人按照一定要求完成某项作业时所表现出的效率和成绩。工人的作业效能由其工作效率和产量

来测量。一个人的效能决定于工作性质、人的能力、工具和工作方法，决定于人、机、环境三个要素之间的关系是否得到妥善处理。

4.“人的健康”，包括身心健康和安全。近几十年来，人的心理健康受到广泛重视。心理因素能直接影响生理健康和作业效能，因此，人体工程学不仅要研究某些因素对人的生理的损害，例如强噪声对听觉系统的直接损伤，而且要研究这些因素对人心理的损害，例如有的噪声虽不会直接伤害人的听觉，却造成心理干扰，引起人的应激反应。健康的问题也包括安全问题，安全是与事故密切相关的概念。事故一般是指发生概率较小的事件。研究事故主要是分析造成事故的原因。人体工程学着重研究造成事故的人为因素。

了解了上述几个基本概念以后，就能更好地理解关于人体工程学的定义。这里的关键是我们应掌握两点，第一，人体工程学是在人与机器、人与环境不协调，甚至存在严重矛盾这样一个历史条件下逐步形成建立起来的，它本身今天仍在不断发展。第二、人体工程学研究的重点是系统中的人。

人体工程学是一门技术科学。技术科学是介于基础科学和工程技术之间的一大类科学。人体工程学强调理论与实践的结合，重视科学与技术的全面发展，它从基础科学、技术科学、工程技术这三个层次

来进行纵向探讨。与人体工程学有关的基础科学知识主要包括：心理学、生理学、解剖学、系统工程等。在工程技术方面，人体工程学已广泛运用于军事、工业、农业、交通运输、建筑、企业管理、安全管理、航天、潜水等行业。从各门学科之间的横向关系看，人体工程学的最大特点是联系了关于人和物的两大类科学，试图解决人与机器、人与环境之间不和谐的矛盾。

人体工程学在解决系统中的人的问题上，主要有两条途径：

1.使机器、环境适合于人；

2.通过最佳的训练方法，使人适应于机器和环境。

人体工程学的形成与发展

人体工程学的形成与发展可以概括为经验期、创建期、发展成熟期三个阶段。

1经验期——对劳动功效的苛刻追求和人体工程学的孕育“工欲善其事，必先利其器”，此道理早就被我们的祖先所认识。

我国人体工程学的萌芽：新石器时代的磨制石器、旧石器时代砍砸器的演变、商周时期的战车、周朝的都城、明清时期南方的天井院等。青铜器时代以后，人类新创造的工具大大向前进步，这些工具的创建和改进，由简单到复杂逐渐科学化。

可见，古代的建造原则与今天人体工程学的宗旨是一致的，以达到人类使用的安全、高效、舒适为目的。

工业革命以后，以新能源、新技术为基础额大机器的生产方式，

在实现了前所未有的高效率的同时，也产生了比过去更加复杂的人机关系。机器的发明家和设计者忙于改善机器的性能以进一步提高效率，至于与操作者之间的体能关系根本不再考虑之列。机器成了生产的主宰。卓别林的《摩登时代》对大工业生产中的非人道的因素进行了辛辣的讽刺。

在这种情况下，欧美一些学者和研究机构以降低劳动强度、减少事故、提高劳动生产率为目的，对人在劳动过程中的生理和心理问题等方面进行了研究。英国在第一次世界大战期间成立了工业疲劳研究所，研究防止疲劳、提高功效的途径。泰勒和吉尔布雷斯夫妇在此方面贡献比较有有影响。

（1）铁锹作业实验

美国工程师F.W.泰勒在1898年进行的著名“铁锹作业实

验”和吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”等多项研究为

人体工程学的诞生提供了科学依据。

（2）砌砖作业实验

参加研究的人员都是心理学家，研究偏向心理学方面，因此也被称为“应用实验心理学”。机械设计的主要着眼点在与力学、电学、热力学等工程技术方面的优选上，在人机关系上，以选择和培训操作为主，使人适应于机器。

2创建期——二战中尖锐的军械问题与人机工程学的诞生

人机工程学正式建立的时间是二战期间，当时各国为了取得

战争的胜利，投入了大量的威力强大的高性能武器，期望以技术的优势来决定战争的胜利，但是忽视了使用者的能力和极限，出现了飞机驾驶员误读仪表而意外的事故。

充分考虑人战争事故引起了决策者和设计者的重视，他们逐步认识到，设计任何机器不能仅仅着眼于机械和设施本身，同时要充分了解人使用时的方便与否，以使人能安全、自由、正确地使用。对武器设计中的人机问题促成了一门新的学科的诞生——人体工程学。

人机工程学在这一时期的发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。

3发展和成熟期——向民用领域的延伸

直到20世纪五六十年代，人体工程学的研究和应用还主要局限于军事工业和装备方面，二战后，专家们开始将人机工程的研究成果广泛应用于产业界，主要有家具、电器、室内设计、医疗机械、生产设备与工具、事故与灾害分析等等。以追求人与机械的合理化，人体工程学得到了空前的发展。而后的几十年，迅速的延伸到民用品等更为广泛的领域（家具、电器、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、计算机设备与软件等）。

1957年，E.J.买米考来克发表的《人体工程学》是第一部人体工程学的权威著作，标志着人体工程学研究已进入成熟期。

转变：以前是先设计机械，后训练人去操作；现在是根据人的尺寸来设计机械。

这之前也可以称之为“人机工程学”。

1960年，国际上成立了国际人体工程协会，1961年在斯的歌摩尔举行了第一次国际人体工程学会议，1975年成立了国际人体工程标准化技术委员会，颁布了《工作系统设计的人类功效原则》，标志着人体工程学进入科学规范化时期。

现今是先了解人，后根据人来设计和使用工具。

工业时代，人体工程学研究的主要内容是人体尺寸、施力、人对物理环境的适应能力等，进入电子时代后，人体工程学所面临的新问题是人的劳动技能与学习能力。到了信息时代，对人的信息接收能力和处理能力的探索又成为新课题。后工业时代，工业化所带来的一系列环境问题是人体工程学面临的最大的挑战。

3 我国人体工程学的发展

20世纪60年代国防科委结合飞机设计的一些实验项目而起步的。知道70年代末，人体工程学课程和研究课题才逐渐在个别大学及研究机构建立起来。

21世纪以来，我国的人体工程学研究迅速与国际接轨，并在国民经济与国民生活中发挥着重要的作用。