《安全人机工程》说课

《安全人机工程》说课

制作：孟现柱[email protected]

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课程简介• 人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。

• 自从有人类以来，就开始存在着人机关系。作为一门学科，人机工程学起源于欧洲，发展于美国，成熟于日本。改革开放后，人机工程学传入我国。

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课程简介• 人机工程学和人类的生产、生活、科研密不可分，从筷子这种最简单的餐具到航天飞机这种最复杂的航天设备都存在人机工程学的身影。

• 1 、生活：衣、食、住（家具、家电、建筑）、行（交通）

• 2 、生产学习：办公用品、手工工具、各种装备

• 3 、科学研究

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一、课程的地位、作用• 安全人机工程是从安全的角度和着眼点研究人与机的关系，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。

• 1 、课程地位• 我校从 2003 年开始招收安全工程专业，《安全人机工程》是安全工程专业的专业基础课。

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一、课程的地位、作用

课堂教学

生产实践网络课程

多媒体课件库、视频库、动画库、图片库、实践案例库、习题库

网上教学、网上实验、网上作业、网上答疑和讨论、网上创新发布平台

教学展柜、生产实践实习基地

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一、课程的地位、作用2 、课程内容

安全人机工程概论

作业与疲劳

人机功能匹配

人机系统的安全设计

安全人机工程的应用

人机工程学基础

人体参数人的生理特性人的心理特性人的生物力学特性

显示器控制器安全防护装置作业空间作业环境

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一、课程的地位、作用

（ 4 ）对树立实事求是态度、探索精神、世界观的作用。

（ 3 ）对涉及学科知识的作用；

（ 2 ）对后续课程学习的作用；

（ 1 ）对从事安全工作的作用；3 、课程的作用

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二、教学目标

能力目标情感目标

认知目标

教学目标

1、认知目标：（ 1）掌握安全人机工程的基本概念、基本理论，领会 “人机结合面”的含义。（ 2）掌握人体参数、人的生理、心理及生物力学特性。（ 3）掌握作业时的生理变化、疲劳的机理、测量及改善方法（ 4）掌握人机功能特性、人机功能分配原则、人机系统的可靠性。（ 5）掌握显示装置、操纵装置、安全防护空间及安全防护装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。

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二、教学目标


认知目标

教学目标

2、能力目标（ 1）使学生具有人机系统设计的初步设计能力和创新能力，（ 2）具备对人机系统进行检查与评价的能力。

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二、教学目标


认知目标

教学目标

3、情感目标（ 1）培养学生的实践能力、探索精神和创新意识，实现学生知识、能力、素质的协调发展。（ 2）使学生了解安全人机工程学在人类社会发展中的作用。（ 3）使学生树立辩证唯物主义世界观。

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三、教学的重点、难点 • 1 、教学重点：• 安全人机工程概论：人机工程学和安全人机工程的定义；• 人机工程学基础：均值、方差、标准差、百分位数、确定

功能修正量、人体测量数据在设计产品中的应用、人的视觉和听觉特征

• 作业与疲劳：疲劳的测量方法、疲劳的影响因素、疲劳的改善与消除

• 人机功能匹配：人机功能匹配、可靠度及其度量指标、系统可靠性的计算

• 人机系统的安全设计：如何设计最佳作业空间、刻度盘指针式显示器的设计、语言传示装置的设计、控制器的设计、防止和控制眩光的措施、安全防护装置的设计原则

• 安全人机工程的应用 : 控制室的设计要求、显示终端

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三、教学的重点、难点 • 2 、教学难点：• 安全人机工程概论：安全人机工程学与工效人机工程学的

关系• 人机工程学基础：确定功能修正量、人体测量数据在设计

产品中的应用、人的视觉和听觉特征• 作业与疲劳：疲劳的测量方法• 人机功能匹配：可靠度的度量指标、系统可靠性的计算• 人机系统的安全设计：如何设计最佳作业空间、刻度盘指

针式显示器的设计、语言传示装置的设计、控制器的设计• 安全人机工程的应用：显示终端

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四、教学方法

1 、讲授法 2 、演示法

3 、实践探究法4 、集体讨论法

精讲重点、难点，与多媒体结合，启发点拨

动画库、视频库、图片库、音效库

教学展柜、实践实习基地

案例库、数据库

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五、学习方法

4 、总结反思法

3 、实践探究法

2 、思考评价法

1 、分析归纳法

分析现象、数据背后规律，归纳知识（思维能力）

思考原因是什么，评价安全性（实践能力）探究设计原理，

设计安全作用 ? （创新能力）

总结思维方法，反思可借鉴处（创新能力）

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六、教学过程（ 90 分钟） 1、导入新课（3-5分钟）

2、讲授新课（80分钟）

3、课堂小结（3-5分钟）

4、作业与思考

5、板书设计

参考书

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1 、导入新课（ 1 ）复习导入

• 复习：人体尺度在设计中的应用• 1 、确定设计对象的类型和适应度；• 2 、根据适用度选择百分位；• 3 、根据设计裕度确定功能修正量，根据实

验确定心理修正量；• 4 、确定产品的功能尺寸。

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1 、导入新课（ 2 ）生产生活情景导入

• 控制器是操作者用以控制机器运行状态的装置或部件。

• 生产中的许多事故都是因控制器设计未充分考虑人的因素所致。费茨和琼斯在 1947 年分析了飞行驾驶中出现的 460 个操作失误，发现其中 68 ％的错误是由于控制器设计不当引起的。

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1 、导入新课（ 3 ）案例导入

• 米格— 25 效应• 前苏联研制的米格— 25 战斗机，以其优越

的性能而广受各国青睐，然而，众多飞机制造专家却发现：米格— 25 战斗机所使用的许多零部件与美国战机相比要落后得多，而其整体作战性能却达到甚至超过了美国同期生产的战斗机。原因是，米格公司在设计时从整体考虑，对各零部件进行了更为协调的组合设计。这一因组合协调而产生的意想不到的效果，被称为“米格— 25 效应”。

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2 、讲授新课 ( 作业场所的光照要求 )• 作业场所的照明要

符合人的要求，达到眼睛感觉舒服和视觉效果优良 :

• 1 ）合理照度• 2 ）照明的均匀性• 3 ）照明的稳定性• 4 ）光色效果• 5 ）亮度分布

照度是被照面单位面积上所接受的光通量，不同的视看对象要求不同的照度，提高照度，不仅能减少视觉疲劳，而且提高劳动生产率。但当照度超过 1000 勒克司时，将造成反光干扰，此时阴影深暗，对比强烈，不利作业，而且耗电和投资愈大。所以，照度的确定，既要考虑视觉需要，也要考虑经济上的可能性和技术上的合理性。

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2 、讲授新课 ( 作业场所的光照要求 )

• 作业场所的照明要符合人的要求，达到眼睛感觉舒服和视觉效果优良 :


视觉是否舒服取决于照明的均匀性。如果工作表面亮度很不相同，则眼睛从一个表面移到另一个表面时要发生适应过程。在适应过程中，使人感到不舒适，眼的视觉能力也要降低。如果经常交替适应，则整个视力将发生困难。研究表明，当亮度对比达到 1:5 时，眼睛的效率受到损害，眨眼频率增加。照明的均匀性主要从灯具的布置上来解决。对于一般作业来说，当有效工作面大体为30×40平方厘米的范围时，其照度的差异应不大于 30% 。

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照明的稳定性指照度保持一定值，不产生波动，光源不产生频闪效应。照度稳定与否直接影响照明质量的提高。为此，在设计上要保证在使用过程中照度不低于标准值，就要考虑到光源老化、房间和灯具受到污染等因素，适当增加光源功率，采取避免光源闪烁的措施等。

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光源的光色包括色表和显色性。色表就是光源所呈现的颜色，如荧光灯灯光看起来象是日光色、高压钠灯光看上去象是金白色。光源的显色性指当不同的光源分别照射到同样一种颜色物体上时，该物体就会表现出不同的颜色。物体的本色只有在白色光照明的条件下才会不失真。如果照明是有色的，它就会发生变化。同时，物体颜色的辨别还与照明的强度有关，一般照明强度愈大，辨别率愈高。在弱的照明条件下，暖色调接近红色，冷色调接近绿蓝色。在微光视觉条件下，除天蓝色外，其它颜色是辨别不出来的。

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光源的显色指数

光源显色指数Ra

光源显色指数Ra

白色荧光灯 66 荧光水银灯 44

日光色荧光灯 77 金属卤化物灯 65

暖白色荧光灯 59高显色金属卤化

物灯 92

高显色荧光灯 92 高压钠灯 29

水银灯 32 氙灯 94

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对于光源，亮度指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比；对于反射面，亮度 = 照度 ×反射率。视野内存在不同亮度时，就有反差存在。反差使人容易分辨前后、深浅高低和远近，增强工作的典型性。当工作和周围环境存在适当的明暗对比的反差、柔和的阴影时，心理上会感到满意。但是，如果亮度差别很大，会使眼睛很快疲劳。从工作方面看，亮度分布比较均匀的环境会使人感到愉快，动作变得活跃；如果只是工作面明亮而周围较暗时，动作会变得稳定、缓慢；四周很昏暗时，在心理上会有不愉快的感觉。

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3 、课堂小结（显示器）• 1、显示器的定义及分类• 2、视觉显示方式的选择原则• 3、刻度盘指针式显示器的设计要点• 4、语言传示装置的设计• 5、信号显示装置的设计• 6、数字和字符的标度原则

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4 、作业与思考（显示器）• 1 、名词解释：显示器• 2 、请检查周围指针式显示器的设计，分析

是否符合人机学的要求• 3 、简述交通信号装置，分析是否符合人机

学的要求• 4 、简述语言传示装置的设计要求• 5 、观察教室内的时钟，分析数字和字符的

标度是否符合人机学的要求

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5 、板书设计（眩光）

眩光

直射眩光

反射眩光

对比眩光

光源直接照射到人眼引起的眩光。

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眩光

直射眩光

反射眩光

对比眩光

强光经物体表面反射引起的，特别是在靠近视线方向反射引起的眩光。

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眩光

直射眩光

反射眩光

对比眩光

被视物体与背景明暗相差太大引起的眩光。

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认识人机工程学

小选手奋力击球记者杨海冬 /摄返回

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参考书和教学网站• 欧阳文昭、廖可兵《安全人机工程学》煤炭工业出版社• 李红杰、鲁顺清《安全人机工程学》中国地质大学生出版社

• 谢庆森、王秉权《安全人机工程学》（第 1版），天津大学出版社， 1999

• 丁玉兰《安全人机工程学》，北京理工大学出版社， 2000 • 刘东名、孙桂林《安全人机工程学》中国劳动出版社• 臧吉昌《安全人机工程学》化学工业出版社• 石金涛等《安全人机工程学》上海交通大学出版社• 教学网站： http://rj.lctu.cn/

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