《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：∆）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)掌握人因工程的不同角度定义及特征★；2)理解人机界面与人机交互∆；3)掌握人因工程的研究内容★；4)掌握人因工程的研究方法★；5)了解人因发展历史；6)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★；2)了解人信号检测理论解释人的感知模型∆；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∆ ★。
➢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）3.1心理负荷及影响因素3.2心理负荷测量分类及特征3.3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）4.1视觉及其特征4.2视觉信息显示4.3静态信息显示设计4.4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★；4)掌握定性、定量、状态、表达等动态显示器特征及设计要求★∆➢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）5.1听觉特征及其听觉显示器设计5.2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）6.1人体运动能力及人体运动响应的反馈控制6.2人的运动速度6.3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∆；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）7.1人机结合方式7.2人机系统兼容性7.3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）8.1常用控制器及类型8.2控制器设计的影响因素8.3特殊的手持控制器设计8.4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）9.1显示控制的布局原则9.2显示控制布局的方法9.3工作空间范围内的显示与控制的通用布局原则9.4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★∆；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。
➢自学拓展：人机交互设计、人机界面设计。
10、体能工效学基础（3学时）（支撑教学目标2）10.1肌肉骨骼系统结构与功能10.2身体运动范围10.3生物力学模型10.4工作生理学10.5生理学压力测量➢目标及要求：1)掌握体力作业可能面临的伤害及工效学解决方法★；2)掌握肌肉骨骼系统的结构及各部分功能★；3)了解人体各部分运动范围及名词定义；4)了解肌肉力量、功率等基本的形式；5)了解人体生物力学建模的基本力学模型；6)掌握呼吸、循环等与人体工作运动之间的联系★；7)掌握应用生理学测量体力工作压力的手段，如耗氧量、最大有氧能力、心律等与工作强度的联系。
➢讨论内容：氧债及如何补偿问题。
➢作业内容：体力作业可能面临的伤害及工效学解决方法。
➢自学拓展：人体生物力学建模及分析。
11、体力工作负荷评估（2学时）（支撑教学目标2）11.1体力作业负荷及作业强度等级11.2疲劳及消除11.3体力作业管理11.4体力作业的常用主观评估方法➢目标及要求：1)了解体力作业工作效率及不同作业能量消耗；2)掌握能量代谢的几个基本概念：基础代谢、安静代谢、总能量代谢及相对能量代谢率★；3)掌握劳动强度指数的表达形式及影响因素★；4)掌握从生理学、行为学、生理心律学角度的疲劳定义★；5)掌握疲劳的效应及恢复方式；6)掌握作业能量消耗限定极限的基本原则及如何合理安排作业—休息率，并提出合理的锻炼方法★；7)了解体力作业常用评估方法：WMSDs，OWS，RULA★∆。
➢讨论内容：企业如何制定合理的作业-休息时间。
体力作业主观评估工具的有效性和实用性问题。
➢作业内容：疲劳的几种定义，消除疲劳的方法。
➢自学拓展：收集WISHA（Washington State’s）相关体力作业评估的工具。
12、生产系统中的手工物料搬运（1学时）（支撑教学目标2）12.1评估MMH能力的工效学方法12.2常见MMH的形式及特征12.3MMH任务的相关推荐限值12.4降低MMH过程中过渡施力的手段12.5案例：MMH作业改善的相关可选项➢目标及要求：1)了解影响MMH的工效学因素；2)掌握MMH任务分析的生物力学、生理学、生理心理学等三种分析方法★；3)掌握提举、推拉、搬运作业的特征及影响工效的因素★；4)掌握基于RWL的MMH任务作业限值就算及其它计算方式★；5)了解基于生理学分析的MMH作业限值计算机影响因素；6)掌握降低MMH风险的三种策略★；7)了解MMH作业改善所关注的工效学问题。