第三章人体感知与运动特征
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【人体工程学】第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
3.2.3 恒常性
人体工程学
人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当 前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的 时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知 觉恒常性。
大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中 的知觉恒常性 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按 事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。
人体工程学
第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
本章大纲
1.感觉及其特征 2.知觉及其特征 3.心理特征
人体工程学
长春理工大学艺术设计系
神经系统的组成及其功能
人体工程学
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖
分
周围神经 按功能分
感觉（传入）神经
人体工程学
认识过程是指人在认识客观事物活动中表现出的各
种心理现象。 人对感觉和知觉的材料进行分析、判断，揭示事物的
规律，使认识活动又深入一步，这叫做思维过程。看见机 器运转时发生抖动，作出判断为出了故障，这就是根据感 觉和知觉材料进行思维活动的结果。人可以在已有知识的 基础上，在头脑中构思出未曾经历过的事物形象，如根据 文献介绍的机械原理和结构，可以构思出该机械的大致轮 廓，这种认识活动叫做想象过程。
感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将
其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感 觉中枢，便产生了感觉。
长春理工大学艺术设计系
3.1.1 适宜刺激
人体工程学
感觉器官只对相应的刺激起反应，这种刺激形式被称为 该感觉器官的适宜刺激。
人因工程第三章课件
13
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
2
人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
2
人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
人的生理特征人体感知与运动系统特征
容内要主
第3章 人体感知(gǎnzhī)与运动特征
?3.1 人在系统(xìtǒng)中的功能 ?3.2 视觉机能(jīnéng)及其特征 ?3.3 听觉机能及其特征 ?3.4 其他感觉机能及其特征 ?3.5 神经系统机能及其特征 ?3.6 人的信息处理系统 ?3.7 运动系统的机能及其特征
?3.8 人体的忍耐力 (选讲）
区内的仪表布置必须考虑这一点。 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。
6. 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 7. 颜色的易辨认顺序： 红、绿、黄、白 ；
颜色相配时的易辨认顺序： 测试
黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字
据上述特征，适用视觉的原则参阅表 3-2。
Prepared by PhD H. Y . Huang, Dongguan Universi第ty1o7f第页T十七e页c，/h共共6n9页o。6l9og页y
α=2arctg(D/2L)
α— 物体的距离；
视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，
以临界视角的倒数来表示。
视力 =1/ 能够分辨的最小物体的视角
Prepared by PhD H. Y . Huang, Dongguan Univer第sit9y页第o九f页/，共T共6e9页6c。h9n页ology
? 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，
人的听感范围： 20~20000HZ 。
? 听觉通道适用的场合
传递比较简单简短的信息
反应时运
动时实验
传递要求立即作出快速响应的信息
作业情况要求操作者不断走动的场合
所处环境不适合使用视觉通道的场合
虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合
……
Prepared by PhD H. Y . Huang, Dongguan Univer第sity20o第f页二十T页，/e共共c69h页n。6o9l页ogy
第3章 人体感知(gǎnzhī)与运动特征
?3.1 人在系统(xìtǒng)中的功能 ?3.2 视觉机能(jīnéng)及其特征 ?3.3 听觉机能及其特征 ?3.4 其他感觉机能及其特征 ?3.5 神经系统机能及其特征 ?3.6 人的信息处理系统 ?3.7 运动系统的机能及其特征
?3.8 人体的忍耐力 (选讲）
区内的仪表布置必须考虑这一点。 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。
6. 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 7. 颜色的易辨认顺序： 红、绿、黄、白 ；
颜色相配时的易辨认顺序： 测试
黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字
据上述特征，适用视觉的原则参阅表 3-2。
Prepared by PhD H. Y . Huang, Dongguan Universi第ty1o7f第页T十七e页c，/h共共6n9页o。6l9og页y
α=2arctg(D/2L)
α— 物体的距离；
视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，
以临界视角的倒数来表示。
视力 =1/ 能够分辨的最小物体的视角
Prepared by PhD H. Y . Huang, Dongguan Univer第sit9y页第o九f页/，共T共6e9页6c。h9n页ology
? 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，
人的听感范围： 20~20000HZ 。
? 听觉通道适用的场合
传递比较简单简短的信息
反应时运
动时实验
传递要求立即作出快速响应的信息
作业情况要求操作者不断走动的场合
所处环境不适合使用视觉通道的场合
虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合
……
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第3章人体感知与运动系统
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，
人的听感范围：20~20000HZ。
听觉通道适用的场合
传递比较简单简短的信息
反应时运 动时实验
传递要求立即作出快速响应的信息
作业情况要求操作者不断走动的场合
所处环境不适合使用视觉通道的场合
虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合
……
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不同分贝水准声音示例
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
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25
3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
听觉声强的动态范围=正好可忍
受的声强 / 正好能听见的声强。
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2
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者 作为人机系统 中的一个“环 节”来研究， 人与外界发生 联系的主要是 三个子系统， 即感觉系统、 神经系统、运 动系统，如右 图所示。
15
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
16
6. 暗适应和明适应。暗适应与明适应曲线如下图所示。
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人因工程之人体感知及其特征
例：微光刺激能提高听觉感受性，强光刺激则降低听觉感受性。
2）不同感觉的补偿作用：某种感觉消失后，可由其 他感觉来弥补。
例：聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，触摸阅读
3）联觉：一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象。
例：冷暖色调、色彩搭配学
6 对比
同一感受器官接收两种完全不同但属于同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 1）同时对比：几种刺激物同时作用于同一感受器官 时产生的对比。
色视野：图3-10，p53
6. 暗适应和明适应
暗适应：人从明亮环境突然变化到黑暗环境时，视觉逐步适 应于黑暗环境的过程 。 暗适应一般经历4～6min可基本适应，完全适应大 约需经过30～50min。 暗适应过程中，瞳孔直径2mm→8mm，光通量增加16倍。锥 状细胞转换为杆状细胞起作用。如猫的眼睛。
3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体。
1 声波的频率
例：音叉发声：拨动音叉，它在其固有频率上产生振动，引起 空气分子的前进或后退，这种交替运动产生气压的相对增大或 减小（正弦波）。 频率f=1/周期T 人的听感范围：20~20000HZ，在人对声音的感觉中，频率对应 的是音调的高低。 例：音乐乐理中，中C调的频率为256Hz，高八度为512Hz。
5. 色觉和色视野 产生色觉的原因：视网膜上3种视锥细胞分别对不同波长 范围的光线敏感，这3个区域的中心所对应的主色为红、 绿、蓝。 注意：由于视锥细胞必须被光线激活才能分辨颜色，因此 在黑暗中色觉降低甚至消失。 色觉缺陷（色盲）：某一种视锥细胞不足和缺陷，通常是 红色或绿色。色盲比例：男性8%，女性少于2.5%。 应用：红绿灯人形标志 单色易辨认顺序： 双色易辨认顺序：
2）不同感觉的补偿作用：某种感觉消失后，可由其 他感觉来弥补。
例：聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，触摸阅读
3）联觉：一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象。
例：冷暖色调、色彩搭配学
6 对比
同一感受器官接收两种完全不同但属于同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 1）同时对比：几种刺激物同时作用于同一感受器官 时产生的对比。
色视野：图3-10，p53
6. 暗适应和明适应
暗适应：人从明亮环境突然变化到黑暗环境时，视觉逐步适 应于黑暗环境的过程 。 暗适应一般经历4～6min可基本适应，完全适应大 约需经过30～50min。 暗适应过程中，瞳孔直径2mm→8mm，光通量增加16倍。锥 状细胞转换为杆状细胞起作用。如猫的眼睛。
3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体。
1 声波的频率
例：音叉发声：拨动音叉，它在其固有频率上产生振动，引起 空气分子的前进或后退，这种交替运动产生气压的相对增大或 减小（正弦波）。 频率f=1/周期T 人的听感范围：20~20000HZ，在人对声音的感觉中，频率对应 的是音调的高低。 例：音乐乐理中，中C调的频率为256Hz，高八度为512Hz。
5. 色觉和色视野 产生色觉的原因：视网膜上3种视锥细胞分别对不同波长 范围的光线敏感，这3个区域的中心所对应的主色为红、 绿、蓝。 注意：由于视锥细胞必须被光线激活才能分辨颜色，因此 在黑暗中色觉降低甚至消失。 色觉缺陷（色盲）：某一种视锥细胞不足和缺陷，通常是 红色或绿色。色盲比例：男性8%，女性少于2.5%。 应用：红绿灯人形标志 单色易辨认顺序： 双色易辨认顺序：
第三章人体感知与运动特征
图3-6 人的垂直视野
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人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-6 人的水平视野 人机工程学 Ergonomics
在水平面内最大 固定双眼视野为 180°，扩大的视野 为190°，在标准视 线 左 右 各 10° ～ 20° 视 野 内 可 以 辨 别字。在标准视线 左右各5°～30°视 野内可以辨别字 母，在标准视线左 右 30° ～ 60° 范 围 是颜色视野，人最 敏锐的视力是在标 准 视 线 两 侧 各 10° 的视野内。
第三章 人体感知与运动特征
反 射 弧
人机工程学 Ergonomics
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第三章 人体感知与运动特征
图3-1 人机系统示意图 人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形式.
图3-2反射弧和信息链 返回
人机3 感觉通道与适用的信息
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、 听觉通道（14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参 阅表3-1。
第三章 人体感知与运动特征
3.2 视觉机能及其特征 3.2.1 视觉刺激
第三章 人体感知与运动特征 眼睛的色视野
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-8 明适应与暗适应
返回
人机工程学 Ergonomics
图3-7 人的色视野 返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2.4 视觉特征
1. 疲劳程度：水平优于垂直。
第三章人体感知与运动特征
第六节运动系统的技能及其特征
运动系统是人体完成各种动作 和从事生产劳动的器官系统。 由骨、关节和肌肉三部分组成。 全身的骨借关节连接构成骨骼。 肌肉附着于骨，且跨过关节。 由于肌肉的收缩与舒张牵动骨， 通过关节的活动而能产生各种 运动。所以，在运动过程中， 骨是运动的杠杆，关节是运动 的枢纽，肌肉是运动的动力。
在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布图如下，最大拉力 产生在180度的位置上，最大推力产生在0度的位置上。
图3-22 立姿直臂时的拉力与推力分布
坐姿时下肢不同位置上的蹬力大小不同。图中的外围曲线就是足蹬力的界限，箭 头表示用力方向。最大蹬力一般在膝部屈曲160度时产生。脚产生的蹬力也与体位 有关，蹬力的大小与下肢离开人体中心对称线向外偏转的角度大小有关，下肢向 外偏转10度时的蹬力最大。
三，人的运动输出 （一）反应时间
反应时间（ RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应 的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 素如下： • 1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视 觉次之。味觉对咸的刺激反应时间最短，甜、酸次之，对苦的刺 激反应时间最长。触觉的反应时间随部位的变化最明显。如，对 手和脸部的刺激反应时间最短小腿的刺激反应时间最长。听觉的 简单反应时间比视觉快约30ms。据此，在报警信号设计中，常以 听觉刺激作为报警信号形式，在常用信号设计中，则多以视觉刺 激作为主要信号形式。 •
二，主要关节的活动范围 骨与骨之间除了由关节相连之外，还由肌肉和韧带连接在一起。因韧带除了有 连接两骨、增加关节的稳固性的作用之外，它还有限制关节运动的作用。因此， 人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。另外人体处于各 种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。
运动系统是人体完成各种动作 和从事生产劳动的器官系统。 由骨、关节和肌肉三部分组成。 全身的骨借关节连接构成骨骼。 肌肉附着于骨，且跨过关节。 由于肌肉的收缩与舒张牵动骨， 通过关节的活动而能产生各种 运动。所以，在运动过程中， 骨是运动的杠杆，关节是运动 的枢纽，肌肉是运动的动力。
在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布图如下，最大拉力 产生在180度的位置上，最大推力产生在0度的位置上。
图3-22 立姿直臂时的拉力与推力分布
坐姿时下肢不同位置上的蹬力大小不同。图中的外围曲线就是足蹬力的界限，箭 头表示用力方向。最大蹬力一般在膝部屈曲160度时产生。脚产生的蹬力也与体位 有关，蹬力的大小与下肢离开人体中心对称线向外偏转的角度大小有关，下肢向 外偏转10度时的蹬力最大。
三，人的运动输出 （一）反应时间
反应时间（ RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应 的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 素如下： • 1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视 觉次之。味觉对咸的刺激反应时间最短，甜、酸次之，对苦的刺 激反应时间最长。触觉的反应时间随部位的变化最明显。如，对 手和脸部的刺激反应时间最短小腿的刺激反应时间最长。听觉的 简单反应时间比视觉快约30ms。据此，在报警信号设计中，常以 听觉刺激作为报警信号形式，在常用信号设计中，则多以视觉刺 激作为主要信号形式。 •
二，主要关节的活动范围 骨与骨之间除了由关节相连之外，还由肌肉和韧带连接在一起。因韧带除了有 连接两骨、增加关节的稳固性的作用之外，它还有限制关节运动的作用。因此， 人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。另外人体处于各 种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。
人因工程学第三章人的生理、心理及行为特征
3．肢体的出力范围 肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收 缩时所产生的力称为肌力。肌力的 大小取决于：单个肌纤维的收缩力； 肌肉中肌纤维的数量与体积；肌肉 收缩前的初长度；中枢神经系统的 机能状态；肌肉对骨骼发生作用的 机械条件。
图3-22 立姿弯臂时的力量分布
图3-23 立姿直臂时的拉力与推力分布
3-24
①照明 ②运动速度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ③年龄
（2）视野与视距
视野是指在人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正 前方物体时所能看见的空间范围，常以角度来表示。
视距是识别对象与操作者眼睛之间的距离或距离范围，能正 确地识别观察对象的视距称为识别视距。
实际上，能否正确识别观察对象的决定条件是视角。当观察 距离增大时，应增大相应字符的尺寸。一般来说，设计视距 在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时会 看不清细节。
（3）中央视觉与周围视觉 （4）双眼视觉与立体视觉 （5）色觉与色视野 （6）暗适应和明适应
4．视觉特征
①眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一 般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此， 很多仪表外形都设计成横向长方形。
②视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。
②人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例 的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂 直式仪表的误读率（35％）低。
④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左 上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。 视区内的仪表布置必须考虑这一特点。
⑤两眼的运动总是协调的、同步的，正常情况下不可能一只眼 睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛 视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计 依据。
图3-22 立姿弯臂时的力量分布
图3-23 立姿直臂时的拉力与推力分布
3-24
①照明 ②运动速度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ③年龄
（2）视野与视距
视野是指在人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正 前方物体时所能看见的空间范围，常以角度来表示。
视距是识别对象与操作者眼睛之间的距离或距离范围，能正 确地识别观察对象的视距称为识别视距。
实际上，能否正确识别观察对象的决定条件是视角。当观察 距离增大时，应增大相应字符的尺寸。一般来说，设计视距 在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时会 看不清细节。
（3）中央视觉与周围视觉 （4）双眼视觉与立体视觉 （5）色觉与色视野 （6）暗适应和明适应
4．视觉特征
①眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一 般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此， 很多仪表外形都设计成横向长方形。
②视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。
②人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例 的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂 直式仪表的误读率（35％）低。
④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左 上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。 视区内的仪表布置必须考虑这一特点。
⑤两眼的运动总是协调的、同步的，正常情况下不可能一只眼 睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛 视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计 依据。
人体感知与运动特征课件
大小，然后调整步伐和行走路径以避开障碍物。
03
技能学习与发展
感知与运动的协同作用在技能学习和发展过程中具有重要意义。通过反
复实践和感知反馈，人体能够逐渐熟练掌握各种运动技能，提高运动表
现。
04
人体感知与运动特征在实践中的 应用
体育运动中的感知与运动特征
运动员的感知能力
在体育运动中，运动员需要具备敏锐的感知能力，包括视觉、听觉和触觉等。例如，篮球运动员需要准确感知队 友和对手的位置和动作，以便做出快速而准确的决策。
运动特征与康复效果
根据患者的具体情况和需求，制定个 性化的康复训练计划，结合特定的运 动特征，如柔韧性、协调性等，有助 于加快康复进程，提高康复效果。
虚拟现实技术中的感知与运动特征应用
虚拟现实中的感知体验
虚拟现实技术能够模拟真实或虚构的环境，为用户提供沉浸式的感知体验。通过视觉、听觉、触觉等 多感官的交互，增强用户在虚拟环境中的感知能力。
平衡性运动：以提高身体平衡能 力和协调性为主要目标，如太极 拳、单脚站立、平衡木等。
有氧运动：以提高心肺功能为主 要目标，如慢跑、游泳、骑自行 车等。
柔韧性运动：以改善关节灵活性 和肌肉伸展性为主要目标，如瑜 伽、舞蹈、体操等。
这些分类和内容有助于我们更全 面地了解人体运动特征，为后续 的学习和实践打下坚实基础。
02
人体运动特征概述
人体运动的研究意义
深化对人体运动规律的认识
研究人体运动特征有助于我们更深入地理解人体运动的规律，进 一步揭示人体运动的本质。
提高运动表现与健康水平
通过掌握人体运动特征，可以更有针对性地指导运动训练，提高运 动表现，同时促为体育、医疗、康复等相关产业提供科学依 据和技术支持。
第3章 人体感知与运动系统
5
4、感知的产生
6
5、感受器（感觉器官）
传统上将眼、耳、鼻、舌、肤、平衡等有 关的器官称之为感觉器官。 人生活在不断变化的外部条件中，故能够 被机体感受的外界变化称之为刺激
7
3.1.2 感觉的基本特性
1、刺激 （1）刺激三要素：
刺激强度、作用时间、强度－时间变化率 （2）适宜刺激： 感觉器官对外界刺激最敏感的能量形式。
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉
肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界 刺激，形成各种感觉。皮肤觉又分为： 1. 触觉 触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受 器而引起的。通过触觉人可以辨别物体的大小、形状、 硬度、光滑度及表面机理等机械性质。 对皮肤施以适当的刺激，将引起皮肤表面下的组 织产生位移（小到0.001mm），激发触的感觉。 触觉感受器在体表的各处有所不同，舌尖、唇部 和指尖等处较为敏感，背部、腿和手背等处较差。
3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3°。 （2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同， 见图3-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。 4.掩蔽效应 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提 高的效应。
同时输入两个相等强度的听觉信息，对其中一个 信息的辨别能力将降低50%；不同感觉器官的影响是 不同的，听觉信息对视觉信息的干扰比较大。
相互作用对交通信息设计的效果有着重要作用。
11
5、对比
同一感觉器官接受两种完全不同但属同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象被称为 对比。
例如，同样是灰色，在白色背景上看起来显 得颜色深一些，而在黑色背景上则显得颜色浅一 些；左手放入热水，右手放入冰水，然后双手同 时放入温水中，左手感觉凉，而右手感觉热。 6、余觉 刺激消失以后，感觉仍然可以存在较短短的时间， 这种现象叫余觉。
第3章 人体感知与运动特征2
第三章 人体感知与运动特征
自学内容
9.2 人与热环境(教材)
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉 肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感 受多种外界刺激，形成多种感觉。 1. 触觉 触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受 物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。 触觉的敏感性： 图3-13 (1) (1)触觉的敏感性： 触觉的敏感性：图 触觉的定位能力： 图3-14 (2) (2)触觉的定位能力： 触觉的定位能力：图
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第三章 人体感知与运动特征
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第三章 人体感知与运动特征
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第三章 人体感知与运动特征
冷水作业分级
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第三章 人体感知与运动特征
3.4.2 本体感觉 本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系 统，可感受身体和四肢所在位置的信息。 ：人对自己头部位置的各种变化及身体 平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体 � 1.平衡觉 平衡状态的感觉。 影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然 的运动、热紧迫、不常有的姿势等。
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Ergonomics
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第三章 人体感知与运动特征
4.掩蔽效应 � 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 � 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩 蔽作用而提高的效应。
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第三章人体感知与运动特征3
第三章人体感知与运动特征31. 人体感知人体的感觉系统是指负责接受外界刺激信息的器官和神经。
1.1 视觉视觉是人类最主要的感知途径之一，占所有感知细胞数量的70%以上。
眼睛通过接收光线，将光线信息转化为神经信号，到达视皮层并被解码。
1.2 听觉听觉是指接收声波信息的能力。
人耳是感知声音的器官，接收到的声波信息会被转化为神经信号，传输到听觉皮层并被解码。
1.3 嗅觉嗅觉指的是人类感知气味信息的能力。
人类有数百种嗅觉感受器，能够感知到各种气味。
1.4 触觉触觉是指人类感知物体质地、形状、温度和湿度等信息的能力。
皮肤是最主要的触觉感受器，感受到的信息通过神经传递到感知皮层，并被解码。
1.5 味觉味觉指的是人类感知物体食物的味道的能力。
舌头上有味觉小结，能够感知到甜、咸、酸、苦、麻和辣等味道。
2. 运动特征人体运动特征包括姿势、动作、力量、速度、节奏、精度和协调。
2.1 姿势姿势指的是人体在空间中的位置和方向。
不同的姿势会有不同的运动规律和能量消耗。
2.2 动作动作指的是人体在运动中的不同状态，包括运动状态、静止状态和转移状态。
不同的动作会导致不同的力量、速度和协调度。
2.3 力量力量是人体运动过程中所产生的推动或拉动力。
体力及肌肉力量是影响身体力量的两个主要方面。
2.4 速度速度是指物体在单位时间内移动的距离。
人体在运动中所体现的速度主要与肌肉张力和神经系统的协调性有关。
2.5 节奏节奏指的是人体在动作中的节律感。
节奏感不仅体现在音乐、舞蹈等活动中，也同样体现在运动过程中。
2.6 精度精度是指人体在执行运动时的准确性。
精度方面的表现可以是命中率、预判准确性、反应速度等。
2.7 协调协调指的是人体在运动过程中，各肢体、肌肉、神经系统之间的协调性。
协调性好的人能够更轻松、更快速地完成各种动作。
3. 小结综合来看，人体感知和运动特征是相互关联的，互相影响的。
理解人体感知和运动特征对人们的日常生活、运动训练等方面有着重要的意义。
第三章人体感知与运动特征讲解
第三章人体感知与运动特征讲解人类具有复杂、精细的感觉系统和协调的运动系统，这种感知与运动的能力是我们进行日常生活和社交交往所必需的。
在本章中，我们将探讨人类的感知系统和运动系统的特征和机制。
人类感知系统人类的感知系统包括五种基本感官：视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。
这些感官系统负责接收外界刺激，将它们转化为神经信号，然后传递到大脑中接受后续处理。
视觉系统视觉系统是人类最重要的感觉系统之一。
眼睛接收到光线，转换成神经信号，并通过视神经传输到大脑的视觉皮层进行处理和解释。
在视觉感受中，眼球通过调整焦距，使得物体被聚焦在视网膜上，视网膜上的感光细胞则将光能转换成电能，然后传递到大脑皮层进行处理。
视觉系统是复杂的，涉及许多脑区的相互协作。
视觉信息从视网膜进入视丘，随后到达视觉皮层，在这里进行两种不同的处理：一种是基于短时间内所接收到的信息形成的，另一种则是基于长时间内所形成的信息整体上所呈现的特征。
视觉特征如形状、颜色、运动、空间和深度知觉等，均与这些处理相关。
听觉系统听觉系统由耳朵负责感受声音，转换成神经信号并传输到大脑进行处理。
人耳主要由外耳、中耳和内耳三部分组成。
外耳捕捉到声音，并将其转换为中耳的振动。
中耳中的鼓膜通过上下摆动引起三个小骨头（锤骨、砧骨和剪刀骨）的振动，从而将声音信号传输到内耳。
其中，内耳由一系列液体和毛细胞组成，它们将声波转化为神经信号，然后通过听神经传输到大脑。
听觉信息在大脑中的处理十分复杂，涉及许多脑区。
人类听觉系统非常敏锐，能够接受极为低弱的声音信号，并能够将不同频率的声音区分开来。
触觉系统触觉系统由皮肤、周围神经和中枢神经系统所组成。
人类皮肤包含数十亿个感受器，能够感受到各种物理和化学刺激，如压力、温度、痛觉和触觉等。
这些信号被传输到周围神经系统，然后到达大脑中相应的皮层处理。
触觉信息的处理是复杂的，涉及多个脑区的相互协同作用。
触觉特征如压力、震动、纹理和形状等与这种处理相关。
第三章人体感知与运动系统
肌肉——运动的动力
❖肌肉施力的类型 ❖静态肌肉施力：静态肌肉施力是依靠肌肉等 长收缩所产生的静态性力量，较长时间地维持 身体的某种姿势，致使肌肉相应地作较长时间 的收缩。 ❖动态肌肉施力：动态肌肉施力是对物体交替 进行施力与放松，使肌肉有节奏地收缩与舒张。
第三章 人体认知与运动系统
主 1、人的信息接受、处理、传递
要
讲 授
2、感觉与知觉
内
容 3、人的心理特征
从末端刺激到人的感觉器官的信息输入途径
直接传感
末端刺激源
物体、事件、
环境（自然
的和人造的） 传
其他人
入
人工编码和 或
复显的刺激 接
（符号、标 受
志等）
装
置
间接传感
邻近刺激 （能量）
编码（转换成新 形式）
信息的接收
感觉通道都有以下的共同特性 ： （1）一种通道只接受某一种刺激（或说某
一类信息）识别某一种特征，具有某种作用。 （2）刺激本身要有一定的强度。 （3）感觉器官经连续刺激一段时间后，会
产生适应现象，即敏感性降低。
人类信息处理模型
信息的处理
1. 记忆是各种信息处理活动的基础：
（1） 感觉信息暂存 （2） 短时记忆 （3） 长时记忆
颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底 白字、白底黑字。
据上述特征，适用视觉的原则参阅表3-2。
听觉机能及其特征
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体， 人的听感范围：20~20000HZ。
频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续 是很重要的。
记忆曲线
信息的处理
2．信息处理的一般规律 （1）信息处理是分阶段进行的。 （2）信息处理的信息容量是有限制的。 （3）通过设计可以改善信息处理。
第3章人体感知与运动特征
传递非常简明的、要求快速传递的信息 经常要用手接触机器或装置的场合 其他感觉通道已经过载的场合……
2020/7/23
视觉机能及其特征
• 视觉概述 • 视觉刺激 • 视觉系统
• 视觉概述
• 视觉机能 • 视觉特征
2020/7/23
视觉概述
在人们认知世界的过程中，大约有80%的信息是 通过视觉系统获得的，14%来自耳朵，6%来自其他器 官。因此，视觉系统是人与外界相互联系的最主要 途径。
2020/7/23
水平视野
双眼视区大约在左 右60°以内的区域。在 标准视线左右各 10°~20° 视 野 内 可 以 辨别字。在标准视线左 右 各 5°~30° 视 野 内 可以辨别字母，在标准 视 线 右 30°~60° 范 围 是颜色视野，人最敏锐 的视力是在标准视线两 侧各10°的视野内。
视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性， 而且观察距离与工作的精确程度密切相关。
因而应根据具体任务的要求来选择最佳的视距。 表3一2几种工作任务的视距的推荐值。
2020/7/23
不同工作任务视距的推荐值
任务要 求
最精细 的工作
精细工 作
中等粗 活
粗活
举例
安装最小部件 （表、电子元
件） 安装收音机、
250…
坐或站
2020/7/23
3. 中央视觉和周围视觉
中央视觉（明视觉）—视维细胞（感色能力 强、能清晰分辨物体）。
周围视觉（暗视觉）—视杆细胞（观察空间 范围和正在运动的物体）。
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求 看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产 生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员 时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小 10°以内者称为工业盲。
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H pi log2pi i1
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第三章 人体感知与运动特征
❖ 若n=2，两种信息用二进制编码“0”、“1”
表示，若出现“0”的概率是P，出现“1”的
概率是1-P，则该信息量可由下式计算：
❖
H=-Plog2P -(1-P)log2(1-P)；
注：当P=1/2时，则
H=-log2(1/2)=log22=1bit
第三章 人体感知与运动特征
躯体感觉区
躯体运动区
图3-16 躯体感觉区和运动区
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.6 人的信息处理系统
3.6.1 人的信号处理系统模型 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比
为一种信息传和处理过程，可以把人视为一个单通 道的有限容量的信息处理系统。见图3-17。
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第三章 人体感知与运动特征
图3-18 人的感觉通道信息传输速率
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
2.采样
采样间隔取决于刺激的频率。 若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此可见，采样 频率降低，则采样周期延长。
3.编码 辨认工作—数码、字母、斜线 搜索定位—颜色、数码、形状 计数工作—数码、颜色、形状 比较或验证—各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表3-4。
❖ 显然，当Pi=1/n时,H达到最大 Hmax=∑(1/n)×log2n=log2n
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第三章 人体感知与运动特征
3.6.3 感觉的信息处理
人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 RT=a+bHT （HT为信息量）
1.信息传输速率 C=H/T
其中：C—信息传输速率； H—传输的信息量； T—传输的时间
b、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看， 人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动 来实现的。
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.5.2 大脑皮质功能定位
1. 躯体感觉区 2. 躯体运动区 3. 其他功能区
见图3-16（a） 见图3-16（b）
人机工程学 Ergonomics
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
❖ 若信号源S中有n个相互独立的不同信号，某个 信号i出现的概率为Pi,且Pi之和为1，i信号应出 现nPi次，则所有信号的平均信息量为：
❖ H=（-nP1log2P1-nP2log2P2-…-nPnlog2Pn）/n =-∑Pilog2Pi (i=1…n)
感觉 输入
信号处理 系统
反应 输出
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-17 人的信息处理系统 返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.6.2 信息计量
信息：客观世界的所有事物通过物质载体所发出的一 切传递与交换的知识内容。
❖
信息
知识内容
❖ 信息可以严格定量，bit（位）为最小单位，byte
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第三章 人体感知与运动特征
表3-4 编码方式的优劣
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第三章 人体感知与运动特征
3.6.4 中枢信息处理
人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的 信息量的很小一部分,如表B4.大脑中枢信息处理过程中 记忆机制具有特殊的意义。
记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式： ❖ 1. 感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感觉登记） ❖ 2. 短时记忆（操作记忆）：保持时间在1min以内的记
忆。 ❖ 3. 长时记忆：记忆曲线。见图3-19
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第三章 人体感知与运动特征
表B4 信息流在传递过程各阶段的最大信息流量
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第三章 人体感知与运动特征
图3-19 人的记忆试验曲线
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Байду номын сангаас
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人的感觉通道的信息传输速率。见图3-18 ❖ 刺激信号的维数增多，C 。
❖ C---反映人的感觉通道传输信息的客观能力。
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第三章 人体感知与运动特征
影响信息传输速率的主要因素
A、刺激的维数 B、刺激的速率与负荷 C、背景噪音 D、分时输入与处理 E、剩余感觉通道的利用 F、刺激与响应之间的协调性 G、感觉通道的选择 H、人的生理和心理状态 I、人的技术熟练程度
感觉（传入）神经
（运 传动 出神 ）经
躯体运动神经 （支配骨骼肌） 植物性神经
神经系统的组成
（支配内脏器官）
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第三章 人体感知与运动特征
神经系统的功能
a、神经系统是机体的主导系统：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，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对 平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体 内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经 的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活 动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调 节着机体内环境的平衡。
第三章 人体感知与运动特征
3.5 神经系统机能及其特征
3.5.1 神经系统
1、神经系统的组成及其功能 见73
2、研究神经系统的意义
见74
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖 分
周围神经 按功能分
（字节）为基本单位。
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第三章 人体感知与运动特征
信息量的计算： ❖ 若某信号源含有n种状态（n种信息），每种信息
（状态）出现的概率为Pi，则其中一种信息的信息量：
1
Hi log2pi log2pi
❖ 该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学 期望（加权平均值）：
n
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第三章 人体感知与运动特征
❖ 若n=2，两种信息用二进制编码“0”、“1”
表示，若出现“0”的概率是P，出现“1”的
概率是1-P，则该信息量可由下式计算：
❖
H=-Plog2P -(1-P)log2(1-P)；
注：当P=1/2时，则
H=-log2(1/2)=log22=1bit
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躯体感觉区
躯体运动区
图3-16 躯体感觉区和运动区
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第三章 人体感知与运动特征
3.6 人的信息处理系统
3.6.1 人的信号处理系统模型 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比
为一种信息传和处理过程，可以把人视为一个单通 道的有限容量的信息处理系统。见图3-17。
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图3-18 人的感觉通道信息传输速率
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第三章 人体感知与运动特征
2.采样
采样间隔取决于刺激的频率。 若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此可见，采样 频率降低，则采样周期延长。
3.编码 辨认工作—数码、字母、斜线 搜索定位—颜色、数码、形状 计数工作—数码、颜色、形状 比较或验证—各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表3-4。
❖ 显然，当Pi=1/n时,H达到最大 Hmax=∑(1/n)×log2n=log2n
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第三章 人体感知与运动特征
3.6.3 感觉的信息处理
人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 RT=a+bHT （HT为信息量）
1.信息传输速率 C=H/T
其中：C—信息传输速率； H—传输的信息量； T—传输的时间
b、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看， 人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动 来实现的。
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3.5.2 大脑皮质功能定位
1. 躯体感觉区 2. 躯体运动区 3. 其他功能区
见图3-16（a） 见图3-16（b）
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第三章 人体感知与运动特征
❖ 若信号源S中有n个相互独立的不同信号，某个 信号i出现的概率为Pi,且Pi之和为1，i信号应出 现nPi次，则所有信号的平均信息量为：
❖ H=（-nP1log2P1-nP2log2P2-…-nPnlog2Pn）/n =-∑Pilog2Pi (i=1…n)
感觉 输入
信号处理 系统
反应 输出
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3.6.2 信息计量
信息：客观世界的所有事物通过物质载体所发出的一 切传递与交换的知识内容。
❖
信息
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❖ 信息可以严格定量，bit（位）为最小单位，byte
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表3-4 编码方式的优劣
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3.6.4 中枢信息处理
人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的 信息量的很小一部分,如表B4.大脑中枢信息处理过程中 记忆机制具有特殊的意义。
记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式： ❖ 1. 感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感觉登记） ❖ 2. 短时记忆（操作记忆）：保持时间在1min以内的记
忆。 ❖ 3. 长时记忆：记忆曲线。见图3-19
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人的感觉通道的信息传输速率。见图3-18 ❖ 刺激信号的维数增多，C 。
❖ C---反映人的感觉通道传输信息的客观能力。
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第三章 人体感知与运动特征
影响信息传输速率的主要因素
A、刺激的维数 B、刺激的速率与负荷 C、背景噪音 D、分时输入与处理 E、剩余感觉通道的利用 F、刺激与响应之间的协调性 G、感觉通道的选择 H、人的生理和心理状态 I、人的技术熟练程度
感觉（传入）神经
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神经系统的组成
（支配内脏器官）
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神经系统的功能
a、神经系统是机体的主导系统：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，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对 平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体 内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经 的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活 动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调 节着机体内环境的平衡。
第三章 人体感知与运动特征
3.5 神经系统机能及其特征
3.5.1 神经系统
1、神经系统的组成及其功能 见73
2、研究神经系统的意义
见74
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中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖 分
周围神经 按功能分
（字节）为基本单位。
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第三章 人体感知与运动特征
信息量的计算： ❖ 若某信号源含有n种状态（n种信息），每种信息
（状态）出现的概率为Pi，则其中一种信息的信息量：
1
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❖ 该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学 期望（加权平均值）：
n