课件：人体感知.ppt

第二章,人体工程学基础 人体感知 人体生理学知识 心理学知识,2.1 人体生理学知识,人的机能分为植物性机能和动物性机能。 植物性机能：生存所必须的机能，如营养吸收、排泄、生殖等； 植物性器官系统：消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统及生殖系统等。 动物性机能：感觉运动机能。 动物性器官系统：感觉系统、运动系统及进行两者之间信息交换的神经系统。,2.1.1 人体感觉系统 感觉系统由神经系统和感觉器官组成。 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。 视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉。 另外还有平衡系统产生的运动觉、平衡觉等。,1.神经系统,组 成： 分为中枢神经系统和周围神经系统。 中枢神经系统包括脑（大脑、小脑、间脑和脑干）和脊髓。 周围神经系统包括由脑干发出的12对脑神经和脊髓发出的31对脊神经组成。 周围神经系统（按功能分类）：感觉（传入）神经、运动（传出）神经、躯体运动神经（支配骨骼肌）；植物性神经（支配内脏器官：交感、副交感神经)。 功 能： 统一控制和调节全身各器官、系统，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。,脑的工作特点： 左右脑半球与左右侧人体交叉倒置关系。 小脑主管人体的运动平衡，脑干和间脑也参与调解。 大脑上部管理人体下半身，下半个大脑正好相反。 左半球偏重语言功能，右半球偏重有关空间概念的功能。 大脑皮层的各个区管理各种不同的功能。,2. 感觉器官及其功能,视觉系统 构造： 眼球、眼眶、结膜、泪器、眼外肌等组成。,人眼成像的视觉过程： 视觉系统：眼睛和脑（生理学）；视觉和知识经验（心理学）；,视觉功能： 是视觉器官对客观事物识别能力的总称，包括视角、视力、视野、对比感度和视觉适应。 (1) 视角 被看目标物的两点光线投入眼球时的夹角。眼睛能分辨被看目标物最近两点的视角，称为临界视角。 =2arc tg(D/2L),(2) 视力 视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度 视力=1/临界视角 (3) 视野 当人的头部和眼球不动时，人眼能观察到的空间范围。,(4) 视距 人在工作过程中正常的观察距离。 一般操作的视距范围在380-760mm之间，在560mm处最为适宜。,(5) 对比感度 (6) 视觉适应 人眼随视觉环境中光量的变化而感受性发生变化的过程，分暗适应和明适应。 暗适应与明适应曲线：,(7) 颜色辨认 人能感觉到的光谱波长和频率与颜色相对应。,色光混合规则： a、人的视觉只能分辨颜色的三种特性：明度、色调、饱和度； b、混合色中，如果一种成分连续变化，混合色的外貌也会连续变化； c、颜色相同的光，无论它们的光谱组成是否相同，在颜色混合中具有相同的效果； d、混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。,人眼的阅读习惯： a、视线的变化习惯从左到右，从上到下，顺时针方向运动； b、当眼睛偏离视中心时，人眼对左上限的观察最优，对右下限的观察最差； c、在观察事物时，两眼睛总是协调的，同步的； d、对直线轮廓比对曲线轮廓敏感。 e、辨别颜色时易辨认的顺序是：红色、绿色、黄色、和白色，红色最先被看到。 f、眼睛沿水平方向运动比垂直方向运动快。,听觉系统 构造：,外耳由耳廓和外耳道组成。功能是收集声波和传递。 中耳包括鼓膜、鼓室和听小骨。功能是传递声波并放大。 内耳由耳蜗、前庭和半规管组成。耳蜗主管听觉，前庭和半规管掌握位置和平衡。,听觉过程： 第一阶段：将声波转变为机械振动； 第二阶段：将机械振动转变为液体波动； 第三阶段：将液体波动转变为神经冲动；,听觉特性 (1) 人对声音的分辨能力 频 率：听阈频率范围：20-20000Hz 感受性最高：1000-4000Hz； 声 强：两种声音声强相差26%或声压相差12%才能被人识别； 音 调：基底膜长、短纤维的振动。(2) 方向敏感性 “双耳效应”即立体声效应，对声源方位的辨别。 (3) 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。 主要应用于心理医疗机构、大型商场等地背景音乐。,在50-70dB时双耳效应取决于： 1）时差和响度差 2）头部掩蔽和反射效应,嗅 觉,构造： 外鼻、鼻腔与副鼻窦。 嗅觉中枢疲劳,味 觉 味蕾 儿童味蕾较成人多 舌尖甜 舌侧酸 舌两侧前部咸 软腭和舌根苦 20 30之间，味觉敏感度最高,肤 觉,皮肤的组成 表皮、真皮、皮下组织等三个主要的层和皮肤衍生物（汗腺、毛发、皮脂腺、指甲）所组成。 功能 皮肤有散热和保温的作用，具有“呼吸”的功能，感知室内热环境的质量（空气的湿度和温度大小分布及流动情况；室内空间、家具、设备等对人体的刺激程度等等）； 皮肤内有丰富的神经末梢，是人体最大的一个感觉器官，对人的情绪发展有重要作用。可产生触、冷、温、痛等感觉。 对人体有防卫功能。,(1)触 觉 指能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑度等的触感。 压觉或触压觉：被动触觉、主动触觉； 两点阈限：手指为4-5mm，脸部为5-10mm，肩与背部为45-50mm。,(2)痛觉 存在的主要意义是导致机体产生一系列保护性反应来回避刺激物，动员人的机能进行防卫或改变本身的活动来适应新的情况。 (3)温度觉 保持机体内部温度的稳定与维持正常的生理过程。 冷觉和热觉 温度觉适应,平衡觉 人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。 运动觉 人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉； 感受器：肌梭、腱梭、关节小体; 运动觉未必完全受意识支配。 本体感觉 操作系统中的位置编码；汽车的换档和刹车等的设计。,2.1.2 血液循环系统 血液循环系统由心脏和血管组成。整个血液系统可以分为三个部分： 体循环（大循环）：左心室里含有大量氧气的血液，经过主动脉、中动脉、小动脉，不断分支流到全身的毛细血管中，将氧气和养料供给各个组织，收回废物和二氧化碳，后又经过小静脉、中静脉和大静脉返回右心房和右心室。一圈约需20-25s。 肺循环（小循环）：返回右心室的充满二氧化碳的血液从这里出发，经过肺动脉在肺部的毛细血管里放出二氧化碳，吸收新鲜氧气，然后又通过肺静脉返回左心房和左心室。一圈约需4-5s。 微循环：是血液在毛细血管里的流动循环，即末梢循环。,2.1.3 人体运动系统和人体力学 人体运动系统的生理特点，关系到人的姿势、人体的功能尺寸和人体活动的空间尺度，从而影响家具、操作装置和支持物的设计。,人体骨杠杆,1. 运动系统 骨骼、肌肉、关节和韧带 骨 骼 连接方式：韧带和软骨直接连接、关节间接连接。 分类：中轴骨、四肢骨。 作用：人体的支架，保护内脏、脑及骨髓造血。 脊柱：32-39块（颈椎骨7块，胸椎7块，腰椎5块，骶椎5块，尾椎3-6块。) 骨杠杆： 平衡杠杆(a) 省力杠杆(b) 速度杠杆(c) 功率=力速,肌 肉 连接方式：通过肌腱越过关节与骨相连。 分类：按组织分为横纹肌（骨骼肌，心肌）、平滑肌。 按机能分为快肌（FT）和慢肌（ST）。 按颜色分为白肌（快肌多）和赤肌（慢肌多）。 肌力：由肌肉收缩而产生。其大小取决于肌纤维的数量、体积、性质、收缩前的长度及中枢神经的兴奋状态。人的肌肉纤维每平方厘米能产生约60-100N的力。,（1）握力 （2）背肌力 伸膝半弯腰姿势时，两手垂直向上的最大拉力。 取决于背部、臂部、大腿部的肌群力量。,（3）作业和肌力 立姿时，力量与手臂之间的关系，70左右时力量最大。 坐姿时，向上用力大于向下用力，向内用力大于向外用力。,关节和韧带 作用：人体杠杆的重要连接方式和联结结构。 主要结构：关节面、关节囊、关节腔。 关节内外的韧带（帮助维持关节的稳定性和防止关节异常活动）。,2. 身体的工作速度与频率,3. 反应时间,外界刺激通过人体感觉器官、神经系统传至大脑中枢加工处理后，大脑发出指令再由神经系统传至效果器，使肌肉收缩发出动作所需的时间之总和。,影响反应时间的因素： 感觉器官的影响； 刺激信号的性质及强度的影响； 刺激的清晰度和可辨性的影响； 动作方向.,行车间距：,应当注意的是： 反应时间很难测得准确值，干扰因素太多。 在人体工程学领域内，往往在设计时参考平均值或最大值再加上一定的安全系数。,4.人体力学 人体骨骼力学模型 骨骼钢筋； 肌肉混凝土。 足弓重力线,人体姿势 力的传递,体重压力分布 姿势与脊椎内力,5. 运动和疲劳 连续活动到一定限度之后，会引起人体的疲劳。 疲劳的主要特征：通过肌体的活动产生，通过休息可减轻或消失；人体的耐疲劳能力可以通过疲劳和恢复的重复交替而得到提高；人体能量消耗越多，疲劳的产生越快；疲劳程度有一定限度，超过限度会损伤肌体。 测量疲劳的方法：通过心电图测量心率恢复期；通过肌电图测量肌力的消耗；通过能耗的测量。,2.2 心理学知识,心理学是研究人的心理现象及其活动规律的科学。 心理是人的感觉、知觉、注意、记忆、思维、情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。,1. 心理和行为 心理内部活动； 行为外部活动。 人的心理活动受到年龄、性别、职业、道德、伦理、文化、修养、气质、爱好等不同的影响。 人的心理活动分为三大类型：一是人的认识活动；二是人的情绪活动；三是人的意志活动。 心理学中描述心理活动的三种维度:一是心理活动的过程;二是心理活动状态;三是个性心理。,2. 感觉和知觉 感觉的类型和作用 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。 感觉分为两大类： 第一类，外部感觉。反映外界各种事物个别特性的感觉。如视觉、听觉、味觉、嗅觉、肤觉。 第二类，内部感觉。反映自身各个部分内在现象的感觉。如运动觉、平衡觉等。,感受性和感受阈（刺激阈） 感受性：能够反映有关事物的个别特性的能力。分两种，绝对感受性和差别感受性。 感受阈：凡是足以被分析器所感受从而能够引起我们的感觉动因的刺激所必须达到的那种限度。 韦伯定理,I/I=K,K1 光觉范围内，K约为1/100； 声觉范围内，K约为1/10； 重量觉范围内，K约为3/100。,该公式适用于中等强度范围内的刺激，过弱或过强的刺激，k值会显著降低。,刺激强度增加10倍，感觉强度增加1倍； 在设计过程中，不能单纯依靠增加环境的刺激来增加人的感觉强度，这是不经济的； 与听觉相比，视觉的微小变化更容易被分辨，所以在设计中要重视视觉环境的光和色彩的设计。,人体主要感觉器官的适宜刺激及其识别特征,感觉特性 感觉适应：由于感觉器官不断地接受同一种刺激物的刺激而产生的。如明适应和暗适应；空调房间的温觉适应等。 感觉疲劳：同一种刺激物的刺激时间过长所产生。如视疲劳、嗅觉疲劳等。 感觉对比：同一感觉器官接受不同刺激物的刺激产生的比较。 感觉补偿：当某种感觉丧失后，其他感觉可在一定程度上进行补偿。如无障碍设计等。,同时对比：,继时对比：,知觉特性 知觉是大脑两个半球对于一个具有某些特征的对象或现象所发生的（事物整体的）反映，是对感觉信息的组织和解释过程。产生在感觉的基础上，受知识、经验、情绪、态度等因素的制约和影响。知觉具有以下四个基本特征： 选择性：把某种对象从某背景中优先地区分出来的特征。人的主观因素对选择性有很大影响。 整体性：把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体。与人们的经验和阅历有很大关系。 理解性：用以往的知识和经验来理解当前的知觉对象的特征。 恒常性：在一定范围内发生变化，而知觉的印象却总是保持相对不变的特性。有大小恒常性、形状恒常性、明度恒常性、颜色恒常性等。,知觉的选择性：,“鲁宾之杯反转图形,“鲁宾之杯反转图形,知觉整体性：（a）接 近 （b）相 似 （c）封 闭 （d）连 续,知觉的整体性,知觉的整体性,知觉的理解性：,双关图,知觉的恒常性：,知觉的种类 空间知觉：指人对物体的空间特性的反映。空间特性包括物体的形状、大小、远近、方位等，因而产生形状知觉、大小知觉、距离知觉、立体知觉和方位知觉。 时间知觉：是人对时间的知觉，是依靠人体感官（主要是视觉）与客观物体的参照物比较而产生的。 运动知觉：是人对物体运动的反映。影响运动知觉的因素有，物体运动的速度，物体与观察者的距离，运动的参照物，观察者的静止或运动状态。,运动知觉(飞行中的运动知觉图),3. 注意和记忆 注意的特点和作用 人的各种心理活动均有一定的指向性和集中性,心理学上称之为“注意”。分为： 无意注意，指没有预定的目的，也不需要做意志努力的注意，它是由于周围环境的变化而引起的。影响因素有两个方面，一是人的自身努力和生理因素；二是客观环境。 7EROU9E 。 有意注意，指由预定目的，必要时还需要作出一定意志努力的注意。,加强环境刺激的强度； 加强环境刺激的变化性 采用新异突出的形象刺激,记忆的特点和作用 记忆是过去的经验在人头脑中的反映，是人脑对外界刺激的信息储存。 按照信息保持的时间长短，分为， 瞬时记忆，指人接受外界刺激后在0.25-2s的时间里的记忆； 短时记忆，指在1min以内的记忆； 长时记忆，指1min以上，甚至终身的记忆。 按照记忆的内容，分为， 动作记忆、情绪记忆、形象记忆和语词记忆。 识记，无意识识记和有意识识记。 保持记忆的方法： 一是记忆活动要有明确的目标； 二是对记忆的材料进行理解； 三是注意记忆材料的特征； 四是多种感官的并用； 五是采用多种形式复习记忆材料。,4. 思维和想象 思维过程： 思维过程：分析、综合、比较、抽象、概括 思维形式：概念、判断、推理 思维品质：敏捷性、灵活性、深刻性、独创性、批判性等 想 象： 利用原有的形象在人脑中形成新形象的过程 分类：无意想象、有意想象,5. 知觉暂留和错觉 视觉暂留 指当视觉的刺激物已停止发生作用的时候，人的视觉并不随之立即消失，还会延长若宕若干时间，在刺激停止后若干时间内所延宕的视觉，又叫视觉后象，或视觉余象、视觉残象、视残留。 视觉后象