人因工程学课后习题及解答

《人因工程学》课后复习思考题答案
郭伏、钱省三主编
第一章
一、简述人因工程学的定义.
答：人因工程学就是按照人的特性设计和改进人一机一环境系统的科学。

人一机一环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所操纵的机器以及他们所处的周围环境所构成的系统，也可以简称为人一机系统。

为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，人因工程学把人的工作优化问题作为追求的重要目标.其标志是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活.
二、人因工程学的发展历程经历了哪几个阶段？
答:
1。

人因工程学的萌芽时期
20世纪初，美国人泰勒（科学管理的创始人）进行了著名的铁铲实验和时间研究实验，他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率.
与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究,创立了通过动素分析改进操作动作的方法。

在这一时期，德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用于生产实践,其代表作是《心理学与工业效率》,提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。

20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。

由于机器进步很快，使人难以适应,因此大量存在着伤害人身心的问题。

2.人因工程学的兴起时期
这一阶段处于第一次世界大战至第二次世界大战之前。

第一次世界大战为工作效率研究提供了重要背景.该阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。

自1924年开始,在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验",这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。

实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还发现组织因素、工作气氛和人际关系等都是不容忽视的因素。

3.人因工程学的成长时期
这一阶段包括第二次世界大战至20世纪60年代.二战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训,使人去适应机器装备。

二战期间，由于战争的需要,首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用，使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段。

1945年第二次世界大战结束时,本学科的研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展。

并逐步应用军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题.
此外，美国、日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。

为了加强国际间交流，1960年正式成立了国际人类工效学会（IEA）,标志着该学科已经发展成熟，该组织为推动各国的人因工程发展起了重要作用。

4.人因工程学的发展时期
20世纪60年以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。

这个时期人因工程学的发展有三大基本趋向。

（1）研究领域不断扩大。

研究领域扩大到:人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。

(2）应用的范围越来越广泛。

人因工程学的应用扩展到社会的各行各业，包括人类生活的各个领域,如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、宜人化。

(3）在高技术领域中发挥特殊作用。

高技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交差学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处很好结合，协调人的多种价值目标,有效处理高技术社会的各种问题。

三、人因工程学的研究内容是什么？
答：人因工程学的研究包括理论和应用研究两个方面。

但学科研究的总趋势还是侧重应用。

其主要内容可概括为以下8个方面:
（1）研究人的生理与心理特性。

人因工程学系统地研究人体特性，如人的感知特性、信息加工能力、传递反应特性;人的工作负荷与效能、疲劳;人体尺寸、人体力量、人体活动范围；人的决策过程、影响效率和人为失误的因素等.
（2)研究人机系统总体设计。

人机系统的效能取决于它的总体设计。

系统设计的基本问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地进行信息交流等问题。

(3）研究人机界面设计。

在人机系统中，人与机相互作用的过程就是利用人机界面上的显示器与控制器,实现人与机的信息交换的过程。

研究人机界面的组成并使其优化匹配,产品就会在功能、质量、可靠性、造型及外观等方面得到改进和提高，也会增加产品的技术含量和附加值。

（4）研究工作场所设计和改善。

工作场所设计包括工作场所总体布置、工作台或操纵台与座椅设计、工作条件设计等。

(5）研究工作环境及其改善。

作业环境包括一般工作环境,如照明、颜色、噪声、振动、温度、湿度、空气粉尘和有害气体等,也包括高空、深水、地下、加速、减速、高温、低温及辐射等特殊工作环境。

（6)研究作业方法及其改善。

人因工程学主要研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理与心理反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷及能量消耗、工作与休息制度、作业条件、作业程序和方法；研究适宜作业的人机界面等等。

（7)研究系统的安全性和可靠性。

人因工程研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出导致人为失误的各种因素,以改进人—机—环境系统,通过主观和客观因素的相互补充和协调，克服不安全因素,搞好系统安全管理工作。

(8）研究组织与管理的效率。

人因工程学要研究人的决策行为模式；研究如何改进生产或服务流程;研究组织形式与组织界面，便于员工参与管理和决策，使员工行为与组织目标相适应等。

四、人因工程学有哪些研究方法？
答：(一）调查法
调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。

它具体包括访谈法、考察法和问卷法。

（1）访谈法.是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。

(2）考察法。

通过实地考察，发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。

（3）问卷法。

是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。

（二）观测法
观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。

这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，可以保证研究的自然性和真实性。

（三)实验法
实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。

实验法分为两种，实验室实验和自然实验。

实验室实验是借助专门的实验设备，在对实验条件严加控制的情况下进行的。

自然实验也对实验条件进行适当控制,由于实验是在正常的情境中进行,因此,实验结果
比较符合实际。

实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰变量三种。

自变量是研究者能够控制的变量，它是引起因变量变化的原因.
因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性；能充分代表研究的对象性质，具有有效性。

同时尽可能要求指标客观、灵敏和定量描述。

干扰变量按其来源可分为个体差异、环境条件干扰及实验污染三个因素.
（四）心理测量法
心理测量法(也叫感觉评价法)是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法,即人对事物客观量作出主观感觉评价。

心理测量对象可分为两类，一类(A)是对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如声压级、照明的照度及亮度、空气的干湿程度等评价;另一类(B)是对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、居住性、工作性等。

（五)心理测验法
心理测验法是以心理学中有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点。

测验必须满足以下两个条件:第一，必须建立常模。

常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。

第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。

（六）图示模型法
图示模型法是采用图形对系统进行描述,直观地反映各要素之间的关系，从而揭示系统本质的一种方法.这种方法多用于机具、作业与环境的设计和改进，特别适合于分析人机之间的关系。

在图示模型法中,应用较多的是三要素图示模型。

这是一种静态图示模型，把人和机的功能都概括为三个基本要素.人的三要素是中枢神经系统、感觉器官和运动器官；机具的三要素是机器本体、显示器和控制器。

图1-1a为三要素图示模型形式；图1-1b为驾驶员—汽车图示模型(宫胁)示例(P14）.此外，动态图示模型有方框图和流程图等。

五、实验室实验和自然实验各有何特点？
答：⑴实验室实验是借助专门的实验设备，在对实验条件严加控制的情况下进行的。

由于
对实验条件严格控制，该种方法有助于发现事件的因果关系,并允许人们对实验结果进行反复验证。

缺点是主试严格控制实验条件，使实验情景带有极大的人为性质，被试意识到正在接受实验,可能干扰实验结果的客观性。

⑵自然实验也叫现场实验，在某种程度上克服了实验室实验的缺点。

自然实验虽然也对实验条件进行适当控制，但由于实验是在正常情况中进行，因此，实验结果比较符合实际。

但是，由于实验条件控制不够严格，有时很难得到精确的实验结果.
六、社么是效度？什么事信度？人因工程研究方法为什么要保证效度和信度要求？
答：1.效度。

效度是指研究结果能真实的反映所评价的内容。

可从不同角度研究效度，应用比较广泛的是内部效度和外部效度。

(1）内部效度。

是指研究中各变量间确实存在着一定的因果关系。

（2)外部效度。

外部效度是指某一研究的结论能够在多大程度上推广和普及到其他的人和背景中去。

2.信度。

信度指的是研究方法和研究结果的可靠性，即多次测量的结果保持一致性的程度。

实际研究中通常用一致性系数法、等值性系数法、内部一致性系数法来估计信度。

在人—机—环境系统中，人的行为受很多因素影响,很不容易测试。

而人因工程学的研究成果或间接地应用于生产和生活实际，其研究质量将对实践产生显著的影响，因此，要准确地揭示人-机—环境系统的规律性，必须使所用的研究方法具有可靠性(信度）和有效性（效度）。

研究方法的效度、信度是评价研究方法科学性的重要标准。

在开展研究的同时，要注意所选研究方法的信度和效度，并对研究成果进行总结、评价和改进.
七。

机具的研究步骤有哪些？
答：1。

确定目的及功能。

首先确定设计和改进机具的目的,然后找出实现目的的手段,即赋予机具一定的功能。

2。

人与机具的功能分配。

对人和机具的能力特性进行比较，以充分发挥各自的特长.
3。

模型描述.用模型对系统进行具体的描述，以揭示系统的本质。

4。

分析。

对人的特性、机具的特性和系统的特性进行分析。

5.模型的实验。

如果需要更详细的设计或改进数据时，可以在上述分析数据的基础上制作出机具的模型，再由人使用该机具模型，反复实验研究.
6.机具的设计与改进。

最后是确定机具的最优方案，并进行具体的设计和改进.
八。

简述人因工程学与人体工程学的关系..
答：人体生理学、心理学、人体测量学、解剖学、生物力学、医学等，是人因工程的重要基础学科。

其中心理学、人体测量学、生理学与人因工程学的关系更为密切。

医学与生理学对人因工程的作用是很明显的。

许多人因工程学的问题，若要深入探究其原理与机制，就需要从人体解剖特点和人体生理过程进行分析.
心理学与人因工程的研究对象、内容和方法存在着很多共通性。

心理学关于人的信息加工研究的成果，可为人因工程学提供科学原理和设计参数。

人的任何工作和行为都离不开心理活动。

人体测量学主要研究静态结构性人体测量尺寸数据和动态功能性人体测量数据。

生物力学主要研究人体运动及受力情况,人与机器、工具间受力关系.
第二章
1．简述神经系统的构成与主要功能.
2．简述中枢神经系统的协调作用。

3．简述感觉系统的分类及构成。

4．简述脑力劳动与神经紧张型作业的生理变化特点.
5．人的心理因素（精神状态）可分为几个方面.
6．什么是能力?影响作业者能力的因素是什么？
7．什么是产能?人体补充ATP的过程有那几种方法？
8．何为动机？简述动机与需要,动机与工作效率的关系.
9．简述行为科学种主要的“激励动机学说”。

10．什么是情绪？人的典型晶须状态可分为哪几种？
1．答：神经系统是由包括脑和脊髓的中枢神经以及遍布全身各处的周围神经所组成。

功能：神经系统是人体的主导系统,全身各器官、系
统均在神经系统的统一控制和调节下互相影响,互相协调，以保证人
体的统一及其与外界环境的相对平很，并且使集体的以适应多变的
环境，同时也调节着机体内环境的平衡。

2．答：中枢神经的协调作用是通过胼胝体来完成的。

两个大脑半球通过胼胝体连接起来，结构上是相同的，功能上是统一的。

3．答:感觉系统分为视听触动味嗅等系统。

每种感觉系通过主要由三部分构成:一是直接接受刺激的部分；二是传入神经，又称感觉神经；
三是神经中枢，特别是大脑皮层感觉区。

4．答：脑力劳动使心率减慢,但特别紧张时,可引起舒张期缩短而使心跳加快、血压上升，呼吸平率提高、脑部充血而四肢及腹腔血液减少，
脑电脑土的频率加快，血糖一般变化不大或稍有增加，对尿量无任
何影响,仅在极度紧张的脑力劳动时，尿中的磷酸盐的含量才有所增
加.
5．答：5各方面:一性格、二能力、三动机、四情绪、五意志。

6．答：能力是指那些直接影响活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征.影响因素：素质，只是，教育，环境和实践活动。

7．答：产能就是鸡肉活动室，及细胞中的ATP与水结合，在ATP酶的催化下迅速分解成二磷酸腺苷（ADP)和无机磷（Pi),并释放29.3kj
的能量。

补充ATP的方法有三种：一磷酸原（ATP-CP)系统；二乳
酸能系统;三有氧氧化系统。

8、动机是由目标或对象引导、激发和维持个体活动的一种内在心理过程或内部动力。

动机是一种内部的心理过程，不能直接观察，但可通过任务选择、努力程度、对活动的坚持性和语言表达等外部行为间接推断出来。

通过任务选择可以判断动机的方向和目标,通过努力程度和坚持性判断打击强度大笑,动机必须有目标，目标引导个体行为方向,并且提供原动力。

需要是机体内部的一种不平衡状态，人的动机是在需要的基础上产生的，当某种需要没有得道满足时，就会推动人很去寻找满足需要的对象，从而产生动机。

而动机与工作效率的关系主要表现为动机强度与工作效率的关系上.动机强度越高,工作效率越高。

9．、主要的激励动机学说有以下三种：（1）、赫兹伯格的双因素理论,其中保健因素相当于需要阶段论的前三个阶段的需要，激励因素相当于后两个阶段的需要，保健因素起不到激励效率的作用。

（2）、利克特的集体参与理论，认为员工受到信赖,得到鼓励，参与管理和决策才能激励效率（3)、弗鲁姆的期望理论.认为人的行为是对目标追求的结果，这个过程不是简单的情绪表现,而是理性的决策，人的需要是多种多样的,既包括经济动机也包括非经济动机。

10、情绪是人对客观事物的态度体验及相应的行为反应，它是以个体
的愿望和需要为中介的一种心理活动。

可以分为心境激情和应激三种
第三章
1、简述微气候的构成要素及其相互关系。

答：微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况,包括下列4个最重要的参数：空气气温、空气湿度、气流速度（风速）、热辐射条件。

有的参考文献还增加一个参数:周围表面温度。

微气候各要素之间的相互关系：在人类作业或起居环境中，气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响是可以相互替代的。

某一参数的变化对人体的影响，可以由另一参数的相互变化所补偿.我们把微气候参数以及对冷热感觉有显著影响的微气候参数的各种组合的综合指标，称之为微气候指标,其中重要的组合有：空气温度和周围表面温度；空气温度、周围表面温度和气流速度；空气温度、周围表面温度、气流速度和相对湿度；空气温度、气流速度和相对湿度；空气温度和相对湿度。

2、简述人体基本热平衡方程式。

答:人体单位时间向外散发的热量,取决于人体外表面与周围环境的四种热交换方式，即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热交换.
人体的热平衡方程为：Qs ＝ Qm － W ± Qc ± Qr － Qe ± Qk
式中，Qs—人体的热积蓄或热债变化率（J/m2 •h）；
W -人体为维持生理活动及肌肉活动所做的功(J/m2 •h）；
Qm-人体的新陈代谢产热率(J/m2 • h）;
Qc-为人体外表面与周围环境的对流换热率（J/m2 • h）；
Qr-人体外表面向周围环境的传导换热率(J/m2 • h）；
Qk—人体外表面向周围环境的辐射热传递率(J/m2 • h)；
Qe-人体汗液蒸发和呼出水蒸气的蒸发热传递率（J/m2 • h);“＋”表示人体得热,“－”表示人体散热.
人体的热平衡是动态的，当Qs = 0时,人处于热平衡状态,此时，人体皮肤温度在36.5℃左右,人感到舒适；当Qs > 0时,人感到热；当Qs < 0时，人感到冷。

3、人对微气候条件的主观感受有哪些?如何评价？
答：人体对微气候环境的主观感觉，即心理上是否感到满意、舒适,是进行微
气候环境评价的重要指标之一。

一般认为，“舒适”有两种含义，一种是指人主观感到的舒适；另一种是指人体生理上的适宜度.比较常用的是以人的主观感觉作为标准的舒适度，它往往会影响到工作效率.其中包括，1。

舒适温度：所谓舒适温度是指某一温度范围而言。

生理学上常用的规定是:人坐着休息,穿着薄衣服，无强迫热对流，未经热习服的人所感到的舒适温度。

按照这一标准测定的温度一般是21℃±3℃.2。

舒适湿度:舒适的湿度一般为40％~ 60%.不同的空气湿度下，人的感觉不同，特别是在高温、高湿的空气下对人的感觉和工作效率的消极影响极大。

3。

舒适的风速：在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为0。

3 m/s；而在拥挤的房间里为0.4 m/s。

室内温度和湿度很高时,空气流速最好是l～2 m/s.评价微气候环境的四种方法分别是：
1、不舒适指数
以人体对温度和湿度的感觉为例，舒伯特和希尔经过大量研究证明，最合适的湿度（H，％）与气温(t, ℃)的关系为:H = 188－7。

2t 12.2℃＜t＜26℃）针对这个情况，J．E．Bosen提出了一个不舒适指数DI(Discomfort index)来综合表征人体对温度湿度环境的感觉.
DI＝(td ＋tw）×0。

72＋40。

6
式中，td为干球温度（℃）；tw为湿球温度（℃）.
2.有效温度(感觉温度）
有效温度是指根据人体在微气候环境下,具有同等主诉温热感觉的最低气流速度和气温的等效温标.它是根据人的主诉温度感受所制订的经验性温度指标。

前人（C．P．Yaglou）以干球温度、湿球温度、气流温度为参数，进行了大量实验，绘制成有效温度图.只要测出干球温度、湿球温度和气流速度,就可以求出有效温度。

3。

三球温度指数（WBGT）
三球温度指数也称为湿球黑球温度(wet bulb globe temperature index，WBGT），是综合考虑了干球温度、相对湿度、平均辐射温度和风速等4个环境因素的综合温标，也是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量。

这里热负荷（heat stress）是指人体在热环境中作业时的受热程度，取决于体力劳动的产热量和环境与人体间热交换的特性。

WBGT指数计算要考虑不同的气候条件.
室内外无太阳辐射时,采用自然湿球温度(WB)和黑球温度(GT)计算，
室外有太阳辐射时要把干球温度(DT)考虑进去。

其计算公式如下：
室内外无太阳辐射时(室内、阴天或夜间)
WBGT=0.7WB+0。

3GT
室外有太阳辐射时
WBGT=0.7WB+0。

2GT+0。

1DT
该法的特征是不用直接测量气流速度(其值已在自然湿球温度上反映了)。

应该注意的是，在WBGT相同，但辐射热、湿度和空气流速不同时，人的生理反应不同。

当湿度很高、空气流速很低时，使用WBGT方法较差。

表1 允许接触高温的阈值/ ℃
该表为美国工业卫生委员会推荐的各种不同的劳动休息制度的三球温度指数阈值,该种方法比较直观，应用起来比较方便。

目前,我国也制定了运用WBGT指数对作业人员热负荷进行评价的标准（GB ／T 17244-1998）。

该标准由中国国家技术监督局于1998年3月10日批准、1998年10月1日正式实施.该标准以工人8小时工作日平均能量代谢率（单位：kJ／min·m2）为基础进行劳动强度的等级划分，然后给出了不同劳动强度下，人体各种感觉状态(好，中、差、很差）的WBGT指数值。

具体请参阅标准。

WBGT指数评价标准
注：表中“好”级的WBGT 指数值是以最高肛温不超过38℃为限。

4.卡他度
卡他度是指由被加热36。

5℃时的卡他温度计的液球,在单位时间、单位面积上所散发的热量，单位为mcal/cm2•s 。

卡他度一般用来评价劳动条件舒适程度。

卡他温度计是一种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。

卡他度H 可通过测定卡他温度计的液柱由38℃降到35℃时所经过的时间(T)而求得。

H = F/T
式中，H-卡他度(mcal/cm2•s ）；
F-卡他计常数；
T —由38℃降至35℃所经过的时间（s)。

卡他度分为干卡他度和湿卡他度两种.
干卡他度包括对流和辐射的散热效应。

湿卡他度则包括对流、辐射和蒸发三者综合的散热效果.
一般H 值越大，散热条件越好.
工作时感到比较舒适的卡他度如表2和表3所示。

表2 较舒适的卡他度
平均能量代谢
率等级 WBGT 指数/℃
好
中 差 很差 0 ≤33
≤34 ≤35 >35 1 ≤30
≤31 ≤32 >32 2 ≤28
≤29 ≤30 >30 3 ≤26
≤27 ≤28 >28 4 ≤25 ≤26 ≤27 >27。