人机工程学第一章-人机工程学概论-
人机工程学第1章-概论
工 示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。
程 学
到底哪个灯亮表示是热开水呢？
例13 “同学，引路标牌这么写更好”
Ergonomics
38
图1-7 同学，引路标牌这么写更好
Ergonomics
第一章 概论
人 机 工 程 学
人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、 餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计 算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车……无处不 在。
第一章 概论
人
机
工 程
引例
学
日常生活中的物品，从使用的角度看----
Ergonomics
合理吗？
Ergonomics
想过感受过这些问题吗？
人 机 工 程 学
3
Ergonomics
人 机
想过感受过这些问题吗？
工
程
学
从哪边开呀？
无所适从
开关和炉口如何对应？
一目了然
4
Ergonomics
第一章 概论 人 机 工 程 学
12
Ergonomics
人 机 工 程 学
人的能力和系统要求不匹配
13
Ergonomics
人 机 工 程 学
人和人造物的关系不断发展
14
人 机 工 程 学
古代人机关系
现代人机关系
第一章 概论 弹性人机关系
近代人机关系
人机工程迅速发展期
Ergonomics
15
Ergonomics
第一章 概论
人
39
第一章 概论
人
机
第二节 设计与人机工程学的关系
工
程
《人机工程学概论》课程教学大纲
《人机工程学概论》课程教学大纲课程代码：ABJD0806课程中文名称：人机工程学概论课程英文名称：IntrodUCtiOnofErgonomics课程性质：选修课程学分数：2学分课程学时数：32学时授课对象：机械电子工程专业本课程的前导课程：工程图学、控制工程基础、电工与电子技术、机械原理、机械设计、电气控制与P1C等。
一、课程简介人机工程学是研究人、机器及工作环境之间相互作用的一门边缘学科，其研究的主要内容是人机系统中人的作业效能，以达到“人尽其力，机尽其用、环境尽其美”的目的，给人以高度的舒适感和生命保障功能，使整个系统安全高效、综合使用效能达到最高。
本课程是机械电子工程专业的一门专业选修课，其目的是通过本课程的学习，让学生了解人机工程学的的基本理论体系，熟悉人机关系的基本原理及方法，培养建立以人为本的设计思想并应用于具体的基本能力；培养解决人与产品、人与环境、环境与产品三者之间关系问题的能力；培养从产品设计、制造到使用过程中人机问题的能力；培养形式与功能相互和谐的设计能力，并能将其应用于工程实际。
二、教学基本内容和要求第一章概述教学内容包括：人机学的研究对象和目的，人机学的形成、发展及学科思想，设计中的人机工程等。
通过课程介绍使学生了解人机工程学的概念和定义，了解日常生活中的人机工程学应用，了解人机工程学的发展历程，了解人机系统在工业设计中的应用。
第二章人体尺寸及其应用方法教学内容包括：人体尺寸概述，中国成年人的人体尺寸，其它国家的人体尺寸和人体各部分尺寸的比例，产品设计中人体尺寸数据的应用方法和工作空间人体尺寸及其应用等。
使学生了解人体尺寸的测量方法，了解人体尺寸数据，掌握尺寸修正量和人体尺寸百分位的选择方法，掌握科品功能尺寸的设定方法。
重点：产品设计中人体尺寸数据的应用方法。
第三章桌椅设计教学内容包括：桌椅设计概述，坐姿生理解剖基础，座椅的功能尺寸，座垫与靠垫，办公桌的功能尺寸等。
使学生了解桌椅的历史与现状，了解人的坐姿生理解剖基础，了解座面的高度尺寸、倾角，了解座椅垫的设计要素，了解办公桌的尺寸，掌握人机工程学在桌椅设计中的应用方法。
第一章 人机工程学概述
计算机仿真方法
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第四节 人机工程学体系及应用
一、学科体系
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二、应用
范围
对象举例
例
子
机电设备
机床、计算机、农业机械
产品和工 具设计及 改进
交通工具 建筑设备 宇航系统 工作服装
飞机、汽车、自行车 城市规划、工业设施、工业与民用建 筑 火箭、人造卫星、宇宙飞船 劳保服、安全帽、劳保鞋
作业的设 计与改进
（1）飞机仪表设计的不合理，导致飞行员误操作； （2）操作装置设计的不合理，导致炮弹命中率低。
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究其原因有三：
（1）武器设计忽视了人的心理和生理特性，仪表的 位置安排不当造成误读，一些结构不适应人操纵引起失 控，导致事故或降低命中率。
（2）操作者缺乏足够的训练、动作不熟练。在紧急 和复杂情况下，容易惊慌失措、手忙脚乱，从而导致事 故。
西欧：人类工效学（Ergonnmics） 原因：侧重于研究人类劳动规律——提高工作效率 ——反映学科本质&中立&希腊文 ——前苏联、日本（人间工学）、中国（人机工程学，
Man—Machine Engineering）仿效
3
二、人机工程学的定义
美国专家伍德：设备需考虑人的各方面因素——操作 上最小的代价求得最高效率
1.什么是人机工程学？叙述它的应用范围，并 举例说明。
2.按照人机工程学的观点，我们身边的机器、 工具、设备、环境以及我们的工作、学习有 哪些地方需要改进，试举例说明，并尝试分 析原因。
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标准工作地 布局怎样
是否可以改进 更换环境改善环境 维护环境
操作者本身能 更换地点或改进布 否改进工作地 局或扩大面积
方法 时间
方法是否 得当
人机知识点整理
⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. ⼈机⼯程学：是研究⼈、机械及其⼯作环境之间相互作⽤的学科。
2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。
3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械设计的主要着眼点在于⼒学、电学、热⼒学等⼯程技术⽅⾯的原理设计上，在⼈机关系上是以选择和培训操作者为主，使⼈适应于机器；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；密切与实际应⽤相结合，通过严密计划设定的⼴泛实验性研究，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。
4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：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能。
5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。
第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：是通过测量⼈体各部位尺⼨来确定个体之间和群体之间在⼈体尺⼨上的差别，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。
4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。
例如，50%称为第50百分位。
6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。
例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。
人机工程学重点
人机工程学重点第一章：概论1、人机工程学起源于欧洲，形成于美国，可分为三个阶段：(1)经验人体工程学；(2)科学人体工程学；(3)现代人体工程学(或为经验期、创建期、发展成熟期)。
2、经验人体工程学三大试验：(1)肌肉疲劳试验：1884年德国莫索；(2)铁锹作业试验：1898年美国泰勒(泰勒制)；(3)砌砖作业试验：1911年美国吉尔伯勒斯。
科学人体工程学：人机工程学作为一门独立学科是在1950年2月英国海军军部召开的会议上通过了人机工程学这一名称。
3、国际人机工程学会(简称IEA)的定义为：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，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作、生活和休假时怎样统一考虑工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科。
4、目前国内学者通常认为：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，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。
5、人：作业者或使用者，人的心理、生理特征，及人适应机器(或人造物)和环境的能力都是其研究的课题。
机：即机器(或人造物)，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需求，符合人的行为规律的产品是人机工程学探讨的重要课题。
环境：人工作和生活的环境、噪声、照明、气温等因素对人的工作生活的影响等是其研究的对象。
6、人机界面按性质分三类：(1)控制系统人机界面(也叫人机接口)；(2)工具性人机界面；(3)环境性人机界面。
7、人机关系：人适机：通过最佳的训练方法，使人适应于机器和环境，更好地发挥人机系统的效能，但要注意人适机是有限度的。
机宜人：器物设计要适合解剖学、生理学、心理学等人的因素，根据人的特点来设计机器。
但要注意不能单方面地强调机器适应人，应当人机相互适应，合理分工，达到人机系统的最优化。
第二章：人体动作与行为因素1、人体测量学：是一门通过测量人体各部位尺寸来确定个人之间和群体之间在人体上差别的科学。
教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰
1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
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人机工程学（第三版）
多媒体教学课件
课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势
人机工程学(IE)
山东大学现代工业设计研究所
山东大学现代工业设计研究所
第二章 人体测量
第一节 人体静态测量参数
我国成年人人体尺寸的国家标准GB10000一为人机上的设计提供 了基础数据。该标准提供了七个类别共47项人体尺寸基础数 据．包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体 水平尺寸、人体手部和足部尺寸‘，并分别按性别列表。我们 主要研究工业生产中法定成年人年龄范围内的人体尺寸。 百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内， 使用者中有百分之几大于或小于给定位。例如，我国成年人身 高的百分位数为1583mm．它表示该年龄组男性中身高等于或小 于1583mm者占5％，大于此数者占95％。设计范围越大，制成 设备和工具的适用度就越高，可使用的人数就越多。
山东大学现代工业设计研究所
人 体 尺 寸 在 设 计 中 的 应 用
山东大学现代工业设计研究所
人 体 活 动 范 围
山东大学现代工业设计研究所
山东大学现代工业设计研究所
第三章 显示与操作设计
第一节 仪表显示设计
按仪表的显示功能可分为五 种，即读数用仪表、检查用 仪表、警戒用仪表、追踪用 仪表和调节用仪表。 按显示形式可分为数字式和 模拟式显示仪表两类。
山东大学现代工业设计研究所
视野与视距
视野指头部、眼球固定不动时所能看到的空间范围，可分为动 视野、静视野和注视野。动视野是头部固定不动，自由转动眼 球时的可见范围；静视野是头部固定不动时在眼球静止不动状 态下的自然可见范围；而注视野是头部固定不动，转动眼球而 只盯视某中心时的可见范围。 正常人在各种工作时的视力范围比视野要小。因为视力范围是 要求能迅速、清晰地看清目标细节的范围，只能是视野的一部 分。例如，在垂直方向的视野中，立姿时视线方向在视轴以下 10。；坐姿时视线方向在视轴以下15。；而当视角为30。一40。 时，可以迅速而有效地扫视，称其为有效视力范围。所以，该 范围是布置机器装置最适宜的范围。 视力范围与目标距离有关。经测试，目标在560mm处最为适宜， 低于380mm时会发生目眩，而超过760mm时细节看不清。通常 人观察显示器的视距为380一760mm。
人机工程学复习资料
人机工程学复习资料第一章：人机工程学概论Man－Machine Engineering1.人机工程学的命名：美Human Engineering（人类工程学）／Human Factors Engineering（人的因素工程学）西欧Ergonomics（人类功效学）2.学科的定义：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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。
它是运用人体测量学、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、心里以及力学等问题研究的学科。
3.人机工程学发展有哪三个阶段？每个阶段的特点是什么？1.经验人机工程学特点：人适应于机器；2.科学人机工程学特点：机器适应于人；3.现代人机工程学特点：人机互适。
4.人机工程学的研究内容是什么？研究方法？1.内容：1.人的特性研究；2.机器特性的研究；3.环境特性研究；4.人、机关系的研究；人、环境关系的研究；6.机、环境关系的研究；7.人、机、环境系统特性的研究。
2.研究方法：1.观察分析：a.瞬时操作分析法b.知觉与运动信息分析法c.动作负荷分析法d.频率分析法 e.危象分析法f.相关分析法2.实测法3.实验法4.模拟和模型实验法5.计算机数值仿真发。
5.人机工程学对工业设计的作用有几个方面？1.为工业设计中考虑‘人的因素’提供人体尺度参数；2.为工业设计中‘物’的功能合理性提供科学依据；3.为工业设计中考虑‘环境因素’提供设计准则；4.为进行人、机、环境系统设计提供理论依据；5.为坚持以‘人’为核心的设计思想提供工作程序；第二章：人体测量与数据应用6.人体测量的主要方法有哪些？1.普通测量法；2.摄像法；3.三维数字化人体测量法：a.手动接触式三维数字化测量仪b.非接触式三维数字化测量仪7.人体测量的基本术语，被测者姿势有哪些，测量的基准面有哪些，1.被测者姿势：a.立姿b.坐姿2.测量基准面：a.矢状面b.正中矢状面c.冠状面d.横断面e.眼耳平面3.测量方向：a.足侧端b.外侧c.远位e.尺侧f.腓侧4.支承面和衣着5.基本测点及测量项目8.人体测量中的主要统计函数，重点看百分位数，百分位数以及它的运算方式，上课做过练习，小尺寸，大尺寸的计算方式是不一样的9.常用的人体测量数据，看一下几个人体尺寸，会查表，数据1.人体主要尺寸2.立姿人体尺寸3.坐姿人体尺寸4.人体水平尺寸10.人在工作位置上的活动空间尺度有哪些1.立姿的活动空间2.坐姿的活动空间3.单腿跪姿的活动空间4.仰卧的活动空间11.主要人体尺寸的应用原则，看表2－912.人体尺寸应用方法流程是什么，看大标题1.确定所设计产品的类型；2.选择人体尺寸百分位数；3.确定功能修正量；4.确定心里修正量；5.产品功能尺寸的设定第三章：人体感知与信息处理13.视觉机能及其特征，视觉系统的构成，视觉机能有哪些，还有水平面视野，垂直面里的视野，重点看39页这两段视觉系统的构成：眼睛、视神经和视觉中枢1.视觉机能：a.视角与视力b.视野与视距c.中央视觉和周围视觉d.双眼视觉和立体视觉e.色觉与色视野f.暗适应和明适应水平视野：双眼视区大约在左右60°以内的区域，在这个区域里还包括字、字母和颜色的辨别范围垂直视野：假定标准视线是水平的，定为0°，则最大视区为视平线以上50°和视平线一下70°。
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三、日常生活中人机学问题的巡视
例1 大沙发豪华气派，坐着却腰疼。 例2 宾馆单人床配两个同样大小的枕头，愚不可及。 例3 旧式旅客列车的窗户。 例4 公共卫生间（水箱拉绳）为什么总有人做不到 “便后 冲水”？ 例5 楼道里“人走关灯”的标语与彻夜长明说明什么？ 例6 升级换代产品--双肩背书包（图1-2）。
要根据弓箭手的性格来配备弓箭，性 情温和、行动迟缓者：强劲急疾的硬弓； 暴躁性急、行动快猛者：柔韧的软弓。…
（译ห้องสมุดไป่ตู้）
设计心理学应用的经典范例
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工作、劳动姿态都 那么自然、舒展， 很好地把握了工具、 设备与人体尺寸的 适应性问题！
a）分金炉清锈清底
b）铸钟、铸鼎
图 1-9 《天工开物》 插图选
c）扎桕jiù子黑粒去壳取仁
图1-3 功能形态各异的剪刀
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例11 老年人手机
图1-4 老年人手机
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例12 生产设备的正反两例
反 适合高1.37m、肩宽0.64m、手臂平展2m之畸形人使用的 车床。
正 把带电机的旋具弹性吊挂着使用。
图 1-5 畸形人 适用的车床
图1-6 弹性悬挂的螺丝刀
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例13 一些大医院里的“电热开水机”，水龙头上有 红、绿两个指示灯，想喝热开水者很困惑：绿色表示“通 行”，但也表示凉（温度低）；红色表示热，但又表示 “禁止”。
图 1-2 书包提挎方式与脊柱形态
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例7 “叫壶”，改善了传递信息的 “人机界面”。
例8 阅览室里，学生们坐在长条形桌案两 侧专心致志地看书学习，…抬起头来略事思索， 正巧对坐那位也抬起了头，…双方都显得尴尬。
例9 深色发亮的小药片塑料袋，说明文字很小，颜色与塑料袋颜色的 对比又弱；
存款单居然是白纸上印着橙黄色的字。 例10 形形色色的剪刀， 里面学问可不少（图1-3）。
人的因素（学），英文Human Factors。美国、东南亚、我国 台湾采用。派生名称：人因工程（学），英文Human Factors Engineering。
人类工程学，英文Human Engineering 。类似的名称有人体工 程学。
其他名称：工程心理学、人-机-环境系统工程学、宜人性设计 等。在日本，该学科的日文汉字是“人間工学”。
6 加拿大人的因素学会
7 美国人的因素学会
8 日本人间工学会
9 荷兰工效学会
10 北欧工效学会
11 波兰工效学会与劳动保护委员会
12 意大利工效学会
13 法国工效学会
14 南斯拉夫工效学会
15 西班牙心理学会
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国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）1960的定义：
d）琢玉
这是一个带刻度的剪刀，可以有一个准确的测量 ，所以很容易看到你所修剪的具体尺寸，方便实 用。
雨伞有两只可爱的“小脚丫”，让它可以自由、 自如地站立、依靠或者倒挂，超有个性！
“迷你鸵鸟枕”——只要把它戴在手上、胳膊或 者手肘上，这只小小的布垫便可以为自然垂落的 头部提供便利的休憩与放松条件。
人机工程设计成功案例—奥迪A3深度测试
第一章 人机工程学概论
第一节 人机学的研究对象和目的
一、 引例——人机学的思想萌芽源远流长
鲁智深的禅杖
器物要和人（使用者）的各种因素相适宜。 原始人狩猎所用的棍棒、石块或投枪，…… 半坡遗址中的石桌、石凳、陶土餐饮具，…… 人机学基本思想的萌芽是人自发的思维倾向，本能的行为方式。
1
“人的因素”：不限于人体尺寸、体能、肢力等人体生 理方面， 还涉及人的感知、认知、情感、精神、心理、社 会等更深广方面。
新定义概略、简洁，强调了系统中人与其他因素交互作用 的观念。
人机工程学要求的“安全、舒适、高效”，是重要的，但 受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不是唯一的，也未必 总是优先的。
2. 人机工程学的多种学科名称
人机工程学简称人机学，常见的其他名称有：
人类工效学，或工效学，英文Ergonomics。出现最早，欧洲 各国和世界其他地区通用。
在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。
丈八，身高2.5倍的 蛇矛，张爷耍得开 吗？
图1-1 戏说张爷和他的蛇矛
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思考过这些问题吗？
太高啦！！
3
涂上黄色 “警示条”效果更好
做记号的阶梯
思考过感受过这些问题吗？
从哪边开？
无所适从
开关和炉口如何对应？
一目了然
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省力铁铲
设计成小象造型容器，鼻子可以将内部残留的水 份去除干净，避免滋生细菌，几何似的切面效果 看上去也非常现代。
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；研究人和机器及环境的相互作用；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。
关键词：解剖学、生理学、心理学；人、机器、环境；健 康、安全、舒适及工作效率；
IEA2008年8月的新定义： 人机工程学是研究系统中人与其他部分交互关系的学科， 运用其理论、数据和方法进行设计，应达系统工效优化及人的 健康、舒适之目的。
二、人机工程学的基本概念和定义
1.人机工程学的基本概念和定义
国际人机工程学学会，1960年正式成立。现在这一组织已有15个分会，总 部设在瑞士的苏黎世，目前有4300名会员。
分会名称
1 英国工效学研究会
2 捷克科学管理委员会工效学部
3 澳大利亚、新西兰工效学会 4 联邦德国工效学会
5 匈牙利组织与管理科学学会
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第二节 人机学的形成和发展 的演进
一、中国古籍中的卓越论述
《考工记》和《天工开物》。
学科思想
……用于劈杀大刀、剑戟，使用有方 向性，握柄截面应为椭圆，凭手握柄杆的 感知，无须眼看可掌握刀刃、钩头的方向。 用于刺杀的枪矛，使用没有方向性，柄杆 的截面应该做成圆形。……
图 1-8 《考工记》中 兵器宜人性的论述
到底哪个灯亮表示是热开水呢？
例14 “同学，引路标牌这么写更好”
图1-7 同学，引路标牌这么写更好
人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、餐厅、 超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计算机、手机、 实验室、图书馆、运动场、公交车……无处不在。
发现和思考人机学问题的深广度，是检验学习效果的标准之一。