人因工程课程教学大纲
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《人因工程》课程教学大纲
课程名称：人因工程 课程代码：INDE3008
英文名称：Ergonomics and Human Factors
课程性质：专业核心基础课 学分/学时：3学分/54学时
开课学期：第5学期
适用专业：工业工程、机械工程、设计类专业
先修课程：工程力学、机械设计基础、基础工业工程
后续课程：设施规划与物流分析、先进制造技术与系统
开课单位：机电工程学院 课程负责人：匡绍龙
大纲执笔人：匡绍龙 大纲审核人：杨宏兵
一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明 学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）
课程性质：人因工程是工业工程、机械工程等专业的一门专业基础必修课程。
该课程基于工程力学、机械设计、生理学、心理学、基础工业工程等先期课程基
础上，针对工业生产现场设备与设施、以及人机交互设备及工具，从人的能力及
限制条件出发，运用合理的方法，探讨其设计的合理性、可用性、健康性和舒适
性能问题。并为后续课程设施规划与物流分析、数控等先进制造技术、生产组织
和人力资源提供以人为中心的设计手段和方法。
教学目标：通过本课程的学习，使学生从工程的角度掌握人的生理、心理特
征，对人及其与机具、环境相互关系有比较全面了解，发现并利用人的行为方式、
工作能力、作业限制等特点，并能从适合于人的生理与心理特征的角度出发，对
工程设计、工作安排、环境布置等提出必要的数据和要求，为人、机具、环境系 统建立一个合理可行的实用方案，使作业者获得舒适，健康、安全、可靠的作业 环境，力求提高作业者的作业能力，以提高生产率、安全性、舒适性和有效性。 并为学习相关课程提供必要的基础知识。最终能使相关人员解决大系统、作业空间、工 作站、人机界面等人因问题及面向人因的设计与改善问题。
本课程的具体教学目标如下：
1 .掌握人机交互过程中人的信息处理结构和处理模型，掌握常用生理学、 心理学等用于认知负荷的测量与评估方法，掌握人的视觉、听觉等感知特征和极 限，掌握人的运动特征及运动能力限制，学会应用上述特征进行显示器、控制器 的设计与合理布局，实现人机交互的安全性、舒适性和效率，解决人机界面设计 中的人因问题；
2 .掌握在生产、生活及使用工具作业中人的解剖学、肌肉骨骼系统业疲劳 等进行测量和评估；并结合掌握人体测量学方法，以及理环境对人的生理、心理 及作些能力了的影响及控制策略，实现对工作空间布局、工作站设计进行指导和 改善，从而实现安全、健康的作业设计，解决空间布局、体力作业的人因问题；
3 .掌握人体生物节律及人机系统中作业特点及规律，掌握事故成因及分析 方式，从而设计合理的工作轮班制度、团队与任务的分配和有效沟通方式、作业 规则及作业制度，建立人机和谐共存的人机系统，解决大系统人因问题。
二、课程教学内容及学时分配 （含课程教学、自学、作业、讨论等内容
和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：★；难点内容：A）
1、人因工程学概述（3学时）（支撑教学目标1，2, 3）
1.1 人因工程学定义
1.2 人因工程学研究内容及研究方法
1.3 人因工程学发展历程
1.4 人因工程改善案例分析
1.5 人因工程相关学科及人因工程职业简介
＞目标及要求：
1.6 握人因工程的不同角度定义及特征★；
1.7 解人机界面与人机交互A；
1.8 握人因工程的研究内容★；
1.9 握人因工程的研究方法★；
1.10 了解人因发展历史；
1.11 了解人因用于现场改善的优势及特征。
＞讨论内容：
人因工程关注的核心（目标）是什么？人机界面、人机交互与人因学目 标之间的关系问题。
＞作业内容：
针对切尔诺贝利核电、三里岛核电、波谱尔化工厂以及你所了解的人因
有关的重大事故，收集资料，运用所学知识进行分析、表达，撰写相关报告， 形成对人因工程研究内容、研究方法的理解和掌握。
2、人的信息处理系统（4学时）（支撑教学目标1）
2.1 人的信息处理系统模型
2.2 人的知觉原理及特征
2.3 人的存储（记忆）模型及特征
2.4 人的决策模型
2.5 人的注意力及特征
＞目标及要求：
1）掌握人的信息处理模型支；
2） 了解人信号检测理论解释人的感知模型A；掌握知觉特征★；
3）掌握人的三种存储结构及特征★； 4） 了解经典决策、现代决策等理论模型*，了解非理性决策特征；
5）掌握人的四种注意力模型及特征A ★o
＞讨论内容：
人的信息处理模型和计算机结构体系有何异同？未来的机器人处理模
型能否按这种结构来实现？
＞作业内容：
人的信息处理模型结构图表达。
＞自学拓展：
人的认知、思维、记忆、意识等方面内容。
3、心理负荷及其测量（2学时）（支撑教学目标1）
4.1 心理负荷及影响因素
4.2 心理负荷测量分类及特征
4.3 心理负荷测量方法选择原则
＞目标及要求：
1）掌握影响心理负荷的因素，心理负荷与作业绩效关系★；
2）掌握心理负荷的生理学测量方法（心电、脑电、肌电、血压、呼吸、耗
氧量、眼动、诱发反应、皮肤阻抗、语音识别等）★；
3）掌握NASA-TLX等心理负荷的主管评估方法★；
4）掌握心理负荷测量方法的选择原则★。
＞讨论内容：
心理负荷测量测量方法及实用范围。
＞作业内容：
1）试运动NASA-TLX评估、微信等社交工具，并进行对比分析。
＞自学拓展：
了解肌电、眼电、脑电、语音等发展现状及在人因工程中可能的应用。
4、视觉及视觉显示器设计（4学时）（支撑教学目标1）
4.4 视觉及其特征
4.5 视觉信息显示
4.6 静态信息显示设计
4.7 动态信息显示设计
＞目标及要求：
1）掌握视觉器官结构★；
2）掌握视觉的调节性、灵敏度、对比敏感度、适应性、色彩分辨性、阅读 特征、视野范围等特征★；
3）掌握文本、图形、符号、编码等静态显示的特征及设计要求支； 4）掌握定性、定量、状态、表达等动态显示器特征及设计要求★4
＞讨论内容：
结合电子地图、智能眼镜发展，谈谈如何应用本章内容进行设计。
＞作业内容：
试对汽车仪表盘、百度地图、某论文排版等用所学知识进行优化设计。
＞自学拓展：
目视化管理。
5、听觉、触觉及其显示设计（2学时）（支撑教学目标1）
4.8 听觉特征及其听觉显示器设计
4.9 触觉特征及触觉显示器设计
＞目标及要求：
1）掌握听觉构造及听觉原理★；
2）掌握听觉显示设计基本要求和基本原则★；
3） 了解触觉特征。
＞讨论内容：
人体触觉分布及触觉图像表达的可能性。
＞作业内容：
针对学校、工厂的音响及报警系统，按所学知识进行改善或者重设计。
6、运动技能（2学时）（支撑教学目标1）
3.1 人体运动能力及人体运动响应的反馈控制
3.2 人的运动速度
3.3 人的运动精度
＞目标及要求：
1）掌握什么是技能、人有哪些运动技能★；
2） 了解人体运动的反馈控制理论模型A；
3）掌握反应时、运动时的概念、分类及影响因素★；
4）掌握关于运动速度的几个典型实验及结论★；
5）掌握关于运动精度的几个典型实验及结论★。
＞自学拓展：
运动时、反应时测试装置及实验。
7、人机系统控制（2学时）（支撑教学目标1）
2.1 人机结合方式
2.2 人机系统兼容性
2.3 高级监督控制
＞目标及要求：
1） 了解人机系统结合方式； 2）掌握人机系统运动兼容、空间兼容、概念兼容及特征兼容内容及应用★；
3） 了解高级监督控制中的跟踪控制要求；
＞讨论内容：
自动化应用对人及社会影响。
8、控制器及数据输入设备（3学时）（支撑教学目标1）
3.1 常用控制器及类型
3.2 控制器设计的影响因素
3.3 特殊的手持控制器设计
3.4 数据输入设备
＞目标及要求：
1） 了解常用控制器类型；
2）掌握控制器设计的影响因素：易于辨识、尺寸、控制响应比、阻抗、延
迟、回隙、死区、定位★；
3）掌握控制器设计指引★；
4） 了解曲柄、手轮等手持控制器特征及设计要求；
5） 了解键盘等数据输入设备的类型及设计要求；
6） 了解语音、遥操作、眼动、姿势控制等新型控制器。
＞作业内容：
控制器设计的影响因素？控制器辨识可通过哪几个方面进行设计实现？
什么是控制响应比？控制器设计原则（准则）是什么？
＞自学拓展：
查阅文献，了解人形机器人未来的数据输入交互设备发展情况。
9、认知工效学综合应用（2学时）（支撑教学目标1）
6.1 显示控制的布局原则
6.2 显示控制布局的方法
6.3 工作空间范围内的显示与控制的通用布局原则
6.4 个体空间设计指导
＞目标及要求：
1）掌握显示、控制的布局原则：重要度、使用频率、功能、使用顺序★；
2）掌握显示、控制布局的方法：连接表、连接图★4；
3） 了解视觉显示器布局的分布原则；
4）掌握视觉显示器布局可靠性的海洛德分析方法★；
5） 了解个体空间布局的使用顺序、分组、边界等设计要求。
＞讨论内容：
从人因角度，HCI、HRI设计该考虑哪些内容。
＞作业内容：
运用认知工效学原则和方法，对汽车驾驶室、控制室、机器人控制器、
人机界面（包括浏览器、淘宝界面）等进行分析、评价或者设计。
