人体工程学论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇人体工程学论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

大多数高职院校教师主要通过课堂讲授来实现知识的传授，而学生要做的就是被动地接受和记忆。但是这种填鸭式的教学会导致学生对于课程的兴趣全无，甚至产生反感。即使是非常认真的学生也是死记硬背，在应付考试之后基本就忘光了，根本不会将知识灵活运用在具体的设计里，而创新就更不可能了。学生是教学活动中的主体，教师不能代替学生完成知识的理解和转化。只有学生自己主动的去理解消化知识才能在日后的学习中合理地运用到具体设计中。由此可见，在教学中应发挥学生的积极主动性，适当减少课堂上枯燥的理论知识的讲解，加入更多的讨论环节让学生参与进来，让他们主动去思考，去学习。此外还可以借鉴“翻转课堂”的方法，提前布置学习任务并提出相应的问题，让学生带着问题课后去看书了解相应的知识点，并且通过查阅相关资料来解决教师提出的问题，在课堂上进行答疑和相关问题讨论，从而提高学生的学习兴趣和积极性，通过课题讨论和交流加深知识点的理解和运用。

2.课程内容进行有针对性的选择和调整

人体工程学包含的内容非常繁多，对于课程的内容应进行有针对性的选择与调整。高职院校室内设计专业的学生，应重点学习与室内设计联系较为紧密的内容，例如人体测量学和人体尺寸、家居设计尺寸、室内环境心理学和室内环境行为学等，而与其联系不大的人体生理学、人体解剖学等知识应该进行删减。此外，随着科学技术的不断发展，教师还应该注意收集相关领域的最新研究成果，将其添加到教学内容中。这样才能做到不生搬硬套教材内容，并且能激发学生学习的兴趣。对课程内容的科学选择和调整，能够使学生发现所学内容与自己专业之间的关系，从而更加了解课程的重要性，更愿意主动学习。

3.改进教学手段，采用多元化的教学手段与方法

（1）互动式教学法教学过程

中教师与学生要增加交流与沟通，在互动的过程中激发学生学习的积极主动性和学习兴趣，拓展创造性思维，以达到提高教学效果的最终目的。这种教学方法可以由教师引出一个主题，提出主题中的问题，学生进行思考讨论，之后学生之间展开辩论，最后教师进行总结归纳。这样能充分发挥学生的积极性、创造性。课程教学中一定要设置课堂的主题讨论环节，可以采取学生分组讨论、全班讨论及同伴教学等方法，让学生在课堂上除了“动眼”、“动耳”，更需要“动嘴”、“动脑”以及“动手”。例如：在家具尺寸这一章节中，可以让学生动手进行课桌椅的测量，之后参照知识点进行讨论，找出课桌椅设计的优缺点，而后动手进行改良设计。在设计过程中要灵活运用课程所学知识，之后教师对学生的设计进行相应的点评和讲解。这样既增强学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，又深化了教学内容，加深了学生对于知识的理解和认识。

（2）图表、案例式教学法

针对艺术生习惯于感性认识和图形化思维方式的特点，教师在教学过程中不能用过于理性和抽象的文字，应该要增加丰富的图案和表格以及相关视频。这样能够将知识点以更加生动、直观的形式呈现出来，有利于激发学生学习兴趣、加深理解。此外还要加入一些具体的设计案例，可以是一些优秀案例或者是存在问题的案例，让学生运用相关的人体工程学知识分析案例。人体工程学相对理性化，与我们的具体生活联系不是非常紧密，所以在教学中要特别注重生活案例引用。例如可以找一到两个在校园生活中经常用到的家具进行案例分析，让学生说出平时的使用感受，寻找使用时的问题及不合理的人体工程问题，然后结合人体工程相关知识进行分析，最终找到解决的方法。

（3）实验教学法

人体工程学中的很多数据和公式，其实都是根据相应的实验得出的结论，所以应该在课堂中加入一些相关实验。有条件的情况下，可以成立人体工程学实验室，购置相关的实验设备，在实验的过程中让学生自己去探索和发现。这样不仅有利于学生的自主学习，还可以提高学生的学习兴趣。即使没有相应的条件成立实验室，也可以在课程中增加一些小实验，例如在视觉章节中加入错觉实验、混色实验、眼动实验等等，通过实验帮助学生理解相关理论知识。

（4）体验式教学

采用模拟项目教学法：挑选网上设计招标项目，如家具、展厅或环境小品的设计等，让学生自组团队，设计投标，通过布置任务书的方法，要求学生在设计的时候从人体工程学角度出发进行思考和设计。此外还可以通过教师虚拟课题进行设计，运用这种方式能够很好地激发学生的学习热情，学生在做设计的时候能主动查找书上相关知识点进行设计，将理论与实践相结合。

4.灵活的课程设计与课程实践

人体工程学的教学不能单单是理论教学，要充分加入实践环节，让学生对现有设计进行调研，寻找身边的设计中与人体工程学相关的优缺点，进行调研报告的制作。在课程教学中应充分加入课题设计环节，初步阶段可以运用小课题设计让学生进行一些简单的家具单体等的设计。之后可以进行大课题设计，例如让学生进行一个小型空间室内的设计。在课程设计时灵活进行内容的调节，适当删减枯燥的理论知识，更多地增加实践设计，让学生在动脑、动手的过程中学习对应的知识点，通过实践帮助学生回顾并真正掌握相关的知识。

篇2

一、人体工程学的起源

人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人——机——环境的协调关系，并伴随着人类技术水平和文明程度的提高而不断发展完善。

二、人体工程学的涵义

人体工程学是一门关于技术和人的协调关系的科学，也是一门多学科的交叉学科。它首先是一种理念，把使用产品的人作为产品设计的出发点，要求产品的外形、色彩、性能等，都要围绕人的生理、心理特点来设计；然后是整理形成的设计技术，包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等；这些设计技术再和特定领域的其他设计技术及制造技术相结合，就形成符合人体工学的产品，这些产品让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。人体工程学研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

三、人体工程学在环境艺术设计中的体现

人体尺度：8W+gl = C~ 。人体尺度，即人体在室内完成各种动作时的活动范围。设计人员要根据人体尺度来确定门的高宽度、踏步的高宽度、窗台阳台的高度、家具的尺寸及间距、楼梯平台、家内净高等室内心尺寸。

1．常用的室内尺寸如下：室内隔墙断墙体：厚度0.12m；大门：门高2.0m～2.4m，门宽0.90m～0.95m；厕所、厨房门：宽0.8m～0.9m、高1.9m～2.0m；室内窗：高1.0m，左右窗台距地面高度0.9m～1.0m；玄关：宽1.0m、墙厚0.24m；踏步：高0.15m～0.16m、长0.99m～1.15m、宽0.25m；扶手宽0.01m、扶手间距0.02m、中间的休息平台宽1.0m。

2．常用家具尺寸：（1）单人床：宽0.9m、1.05m、1.2m；长1.8m、1.86m、2.0m、2.1m；高0.35m～0.45m。（2）双人床：宽1.35m、1.5m、1.8m，长、高同上。（3）圆床：直径1.86m、2.125m、2.424m。（4）衣柜：厚度0.6m～0.65m、柜门宽度0.4m～0.65m、高度2.0m～2.2m。（5）正方型茶几：宽0.75/0.9/1.05/1.20/1.35/1.50m，高度0.33m～0.42m，但边角茶几有时稍高一些，为0.43～0.5m。（6）书桌：厚度0.45m～0.7m（0.6m最佳）、高度0.75m。（7）书架：厚度0.25～0.4m、长度0.6m～1.2m、高度1.8m～2.0m。（8）椅凳：座面高0.42m～0.44m、扶手椅内宽于0.46m。（9）餐桌：中式一般高0.75m～0.78m、西式一般高0.68m～0.72m。（10）方桌：宽1.20/0.9/0.75m。（11）抽油烟机与灶的距离：0.6m～0.8m。

四、人体工程学与环境艺术设计的关系及作用

人与环境之间的关系如同鱼与水的关系一样，彼此相互依存，人是环境的主题，在理想的环境中，不仅能提高工作效率，也能给人的身心健康带来积极的影响。从环境艺术的角度来说，人体工程学的主要功能和作用在于通过对人的生理及心理的正确认识，是一切环境更适合人类的生活需要，进而使人与环境达到统一。

人体工程学在环境设计中的作用主要体现在它为确定空间场所范围提供依据，为设计家具、设施提供依据、为确定感觉器官的适应能力提供依据。因为影响场所空间大小、形状的因素很多，但最主要的因素就是人的活动范围及设施的数量和尺寸。因此环境艺术设计当中不能忽视人体工程学，只有根据人体学设计的环境才能使环境更为舒适，满足人们生活的需要。

参考文献

[1]刘峰，朱宁嘉．《人体工程学设计与应用》．辽宁美术．2007（8）

[2]刘昱初，程证渭．《人体工程学与室内设计》．中国电力出版社

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一、概述人体工程学

人体工程学是一门关于技术和人的协调关系的科学，也是一门多学科的交叉学科。它首先是一种理念，把使用产品的人作为产品设计的出发点，要求产品的外形、色彩、性能等，都要围绕人的生理、心理特点来设计；然后是整理形成的设计技术，包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等；这些设计技术再和特定领域的其他设计技术及制造技术相结合，就形成符合人体工学的产品，这些产品让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。人体工程学研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

二、概述室内设计

室内设计是指为满足一定的建造目的（包括人们对它的使用功能的要求、对它的视觉感受的要求）而进行的准备工作，对现有的建筑物内部空间进行深加工的增值准备工作。目的是为了让具体的物质材料在技术、经济等方面，在可行性的有限条件下形成能够成为合格产品的准备工作。需要工程技术上的知识，也需要艺术上的理论和技能。室内设计是从建筑设计中的装饰部分演变出来的。他是对建筑物内部环境的再创造。室内设计可以分为公共建筑空间和居家两大类别。当我们提到室内设计时，会提到的还有动线、空间、色彩、照明、功能等等相关的重要术语。室内设计泛指能够实际在室内建立的任何相关物件：包括:墙、窗户、窗帘、门、表面处理、材质、灯光、空调、水电、环境控制系统、视听设备、家具与装饰品的规划。

三、人体工程学为室内设计奠定了基础

人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。由于人体工程学是一门新兴的学科，人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度，有待于进一步认真开发，目前已有开展的应用方面如下：（1）为人际交往空间的确立奠定了基础。根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。（2）为家具、设施的形体、尺度及其使用范围奠定了基础。家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面内容测试的要求也越高，例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。（3）为室内设计的视觉环境奠定了基础。人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。

四、人体工程学为室内设计要素提供了依据

（1）合理的空间布局。根据人体工程学提供的数据一句，空间的合理分布给人们以美的感受是设计基本的任务。（2）合理的运用色彩。室内色彩除对视觉环境产生影响外，还直接影响人们的情绪、心理。科学的用色有利于工作，有助于健康。（3）合理的采光。人类喜爱大自然的美景，常常把阳光直接引入室内，以消除室内的黑暗感和封闭感，特别是顶光和柔和的散射光，使室内空间更为亲切自然。光影的变换，使室内更加丰富多彩，给人以多种感受。（4）合理的装饰。室内设计根据结构和人的心理需求，结合功能需要加以装饰，可共同构成完美的室内环境。充分利用不同装饰材料的质地特征，可以获得千变完化和不同风格的室内艺术效果，同时还能体现地区的历史文化特征。（5）合理的陈设。室内家具、地毯、窗帘等，均为生活必需品，在符合审美的条件下，结合人体工程学的要求，更能体现其特点和个性。（6）合理的绿化。室内设计中绿化以成为改善室内环境的重要手段。室内移花栽木，利用绿化和小品以沟通室内外环境、扩大室内空间感及美化空间均起着积极作用。

参考文献：

[1]刘峰，朱宁嘉．人体工程学设计与应用[M]．辽宁美术出版社，2007

[2]刘昱初，程证渭．人体工程学与室内设计[M]．中国电力出版社

[3]张月．人体工程学[M]．中国建筑工业出版社

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【分类号】：S220.2

2 设计原理及结构

2.1设计原理

驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图，即在坐骨处压力最大，像四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，来分布选择弹簧，采用除中径不同其他都相同的压簧，使其即使承受不同的压力也能发生相等的形变，达到均匀承载，刚度相等的目的，驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，不同的坐姿、不同的转向以及转向幅度的不同都将给大腿不同的压力，为了使驾驶员在向前看与想后看，不同的转向对大腿所施加的压力相等，将底板分为三部分，即将座椅底板前后两部分，前部分为分裂设计又分为两部分，用扭簧把分裂部分与后底板连接起来，在驾驶员转向时，通过扭簧的形变，来卸去腿部对压簧施加的一部分力来缓解压力。

图1 体压分布图

2.2结构设计

驾驶座椅设计的主要参数有：座垫深度、座垫宽度、座垫高度、座垫角度、座垫与靠背的夹角、靠背宽度、靠背高度。设计原则的依据是：座垫、靠背的造形和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度（安全）要求和使用要求，通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度，使大部分人处于舒适状态。尺寸的的确定是根据国家标准GB10000一88《中国成年人人体尺寸》按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。人体的主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项

椅面宽度：通常以女性臀宽尺寸的第95百分位数进行设计，以满足最宽人体的需要。椅面宽度一般可取400～500cm。椅面深度：不宜过深，应以坐姿的第5百分位数进行设计[12]，通常可取350～450cm。

座椅面倾角：由于驾驶员工作时身体需向前倾，所以倾角不宜过大，可取4°～6°

最终确定底板尺寸：总长：460mm，总宽：415，裂开部分长：180mm裂开部分中间隔断宽：60mm

2.3弹簧的选择与计算

压簧采用的为油淬火回火碳素弹簧钢丝B类

查表得：弹性模量E=196×10 3MPa

切变模量G=78.8×10 3MPa

表1 弹簧参数

（单位：mm）

根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图原理：坐骨处压力与周围压力相比，虽然逐级减少，但接近于2：1，由压簧1选择压簧2，压簧2与压簧1有相同的材质、相同的工作圈数、相同的材料直径

f1=8F1D1 3n1/Gd14

f2=8F2D23n2/Gd24

n1=n2

d1=d2

F1：F2=2：1

要使f1=f2

则D13：D23= （f1G d14/8 F1n1）： （f2G d24/8 F2n2）

=（1/F1）：（1/F2）

=1：2

D1=25

D2=31

圆柱弹簧稳定性计算

压簧受载后容易发现失稳现象如图5所示

图5 弹簧失稳

为了避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=Ho/D

b=Ho/D=100/25=4

弹簧两端均为回转端时，b≤2.6

弹簧两端均为固定端时，b≥5.3

弹簧一端固定一端回转时，b≤3.7

如果b大于上述数值时，必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr，一般F=Fcr/（2～2.5），临界载荷可按下列公式计算

CB为不稳定值，由下图查取

CB=0.21

C=D/d

k=F/f =Fd4/8D?n=Gd/8C?n

=7.88×103×5/8×53×10

=40

=0.21×40×100

=840N

通过计算：可以看出，弹簧确实有很好的减震作用，本论文所选择的弹簧，能够满足人机工程学以及弹簧的弹性，不会出现失稳的现象。

结论

本论文对座椅的设计，主要考虑座椅的安全和舒适，充分以人机工程原理为基础来确定人机尺寸和结构，创新点是座椅底座前半部分为分裂式设计，增加了臀部和大腿的自由度，并且座椅采用可调节等效弹簧刚度和等效阻尼系数的驾驶座位悬架系统，使驾驶员均匀受载并且能够有较为稳定的驾驶环境。

篇5

 

一 环境艺术的构成

环境艺术并不简单等同于环境加艺术品，或者环境加装饰。它是综合运用各种艺术和技术手段，使人们生活所处时空环境不仅满足物质条件和心理需要，而且具有一定艺术气氛乃至艺术意境的整体艺术。当代许多著名艺术家，建筑师，城市规划师从不同角度进一步阐述了环境艺术的本质和创作规律。英国杰出的建筑师和城市规划专家F·吉伯德在《市镇设计》一书中称环境艺术为“整体的艺术”，认为环境诸多要素和谐地组合在一起时，会产生比这些要素简单之更多的东西。论文大全。

由此可见，环境艺术的构成因素之复杂多样，表现形态之丰富多彩，使任何一种传统艺术门类所难以企及的。

环境艺术设计的基础知识包括：建筑制图、绘画、立体构成、色彩构成、人体工程学、结构物理等。相关应用学科包括：建筑学、城市规化、植物学、结构工程学、电气工程学、材料学、光学、声学、气候学、地质学、生态科学等。相关设计理论包括：哲学、美学、社会学、经济学、艺术、民族文化、社会法规、心理学等。

环境艺术设计应用范围可以归纳为室内空间和室外空间两大类型。室内空间包括家具设计、酒店设计、办公空间设计、展示设计、娱乐空间设计等。室外空间设计包括城市环境设计、广场设计、街道设计、园林设计、景观设计、建筑立面、建筑照明等。

现如今特别是高新技术的出现是环境艺术有了更广阔的表现空间以及更加明确的特征和主题，更高的物质和精神品质。

二 现代环境艺术设计发展

（一）国外现代设计

1.赖特（Frank Lioyd Wright）胆识非凡的设计了山林别墅（即“流水别墅”）。是20世纪的建筑艺术精神，没有一座建筑能以完全相同的方式与之比拟。论文大全。如果没有好的工程技巧，方法和材料，景色壮丽的自然环境就不可能建成这座建筑。

建筑与自然环境的整体设计巧妙的融合在一起，以及建筑大师赖特对空间、材料和结构的意识。赖特曾说过，流水别墅是他设计的第一座“流线型的”建筑，并断言，如果没有就地形进行有趣的遐想，就会使用完全不适合这座建筑的流行的建筑语言。

阿拉伯世界研究中心，坐落在巴黎中心地带的一块重要的基地上，是一项特色非常明显的城市项目。本建筑通过艺术、科学和现代技术方面的信息交流，增进对阿拉伯世界文化的了解。就装饰而言，面向南侧巨大建筑外墙漆外观具有更为明显的伊斯兰风格称为“威尼斯式百叶窗”安装于透空金属边框和尺寸多样的金属磨片组成，是一种具有惊人独创性的（光电控制的）视觉装置。

（二）国内现代设计

1.国内近几年环境艺术设计有很大的发展。如广州市南部番禺地区的长隆酒店，是在野生动物园建造的五星级酒店，本酒店要有一般酒店的功能又要和园区产生互动关系，风格上吻合功能上互补。酒店含概了环境与建筑，人与环境，动物与人，科技与自然的整体设计。论文大全。

这个庭院是供白老虎居住和活动的。人造瀑布、树木、岩石、气氛幽静，创造了很独特的野生环境。自然绿化，造成内外相连的室内环境。火烈鸟园这庭院的设计强调热带气氛，具有很高观赏价值。集美组的设计是确定了设计的出发点市场因素，环境因素和审美因素三个方面。

2.深圳何香凝美术馆设计极具匠心，馆内结构设计和外部景观整体化。环境艺术在未来的发展中更加重视自然环境，人们普遍希望交流和对话，已经不仅仅限于物质的丰富，追求深层心理的满足，感情的交流和陶冶。在建筑方面增加了建筑与人的对话，人与环境的对话。

三 古典园林环境艺术设计

中国古典园林艺术表现出独特的“诗情画意”“发思古之幽情”，强调天、地、人三者和谐统一的艺术表现手法。借诗意的联想，将环境空间的人文精神凸现出来。

以苏州园林为代表的中国园林和西方园林有一个很大的区别，西方园林是规整对称

式。中国园林更多是参差自然式。苏州园林之所以甲江南，甲天下。首先就由于它们以大自然的山水风景为范本撷取其美的精华，融进了人的情感。浓缩于小小的园林天地之内，使人们能从参差自然和其他美学特征中见出无限来。和参差自然一样，曲径通幽也是苏州园林的一个美学原则。在苏州园林里，可谓无径不曲无处不幽。另一特点，藏露互补。藏与露是中国传统美学的一对范畴。讲究藏与露的辩证和结合。

园林里的建筑，不但数量多，而且形式多。即使是同一类建筑物，也有种种不同。其形式，结构，地理环境的不同。建筑物的存在，离不开周围环境，环境与建筑要相统一的原则。苏州园林不但以建筑、山水、花树等精巧配置的艺术处理得称赞，而且还在精神性领域中洋溢着诗情画意，渗透着人文气息。匾额、对联的书法，门楼的雕刻，室内家具的工艺美术，微型园林的盆景，寝室的音乐，戏厅的戏曲。

作为综合艺术的苏州园林它那丰富的文化意蕴和人文气息，离不开各种艺术门类的交融和烘托。

四 结论

环境艺术设计具有联系多专业的纽带作用，它虽然不可能取代各门类的专业设计（如建筑、园林、雕塑、壁画等）。但其全方位的理论与实践能力将改善生活环境质量，使人与环境彼此建立和谐均衡的整体关系。

所以我们在学习时，在基础设计训练阶段，以命题方式在特定的相对宽松的设计条件下运用设计原理，概念进行环境空间创意设计，对环境空间的功能、形式、材料、技术手段、构造方法、照明方式、色彩、肌理等方面进行建构性探索、分析、寻找设计规律。一方面从设计操作层面，对抽象的设计原理，概念进行空间演绎。借此加深对设计理论的认识、理解、提高审美能力与思辩能力。另一方面从理论的角度对历史现代的设计方法，空间形态进行剖析，探究据具原创性的设计形态、观念。教育如不激发首创精神，那么必然是错误的教育。

重技能训练，轻理论探求，一但面对解决复杂问题的设计实践更显得力不从心理论素养的不足，也只能依赖“随类赋形”这种办法，将“装饰”僭越于设计学问之上，只剩下干瘪的“形”而无实质性的文化内涵，意蕴。就无法在真正意义上体现出设计的整体化。因此，在加强理论知识学习的同时，将技能训练与理论探求紧密地结合，提高人文素养使之成为全面的设计人才。

参考文献

[1] [英]丹尼斯·夏普著.《20世纪世界建筑》.胡正凡 ，林玉莲译. 中国建筑工业出版社出版. 2003

[2] 马克辛，吴成槐主编.《环境艺术设计手册》.辽宁美术出版社. 1999

[3] 林红著.《环境艺术工学》. 贵州科技出版社. 2001

篇6

［中图分类号］J50 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-6432（2011）36-0042-02

1 引 言

北京2008年奥运会火炬“祥云”,是全球化时代由中国企业主导的,跨文化背景、多专业协同设计的一个成功范例。这种成功的设计范例,对于如何从绵延千年的华夏文化中汲取创新灵感,从中国制造走向中国创造也具有重要的借鉴意义。本论文从形式美、工艺美、材料美三个方面对北京奥运会的祥云火炬进行了美学分析。

2 祥云火炬的美学分析

2.1 祥云火炬的形式美

形式美基本原理和法则是对自然美加以分析、组织、利用并形态化了的反映。从本质上讲就是变化与统一的协调。它是一切视觉艺术都应遵循的美学法则,贯穿于众多艺术形式之中。祥云火炬整体造型线条流畅,以银红两色为主色,上部以银色为主,下部以红色为主,形体优美修长而略显弯曲。其设计主要通过以下四个方面传达其基本理念：云纹、漆红、人本、科技。云纹是华夏文化的符号特征；漆红是千年的中国印象；人本是细致的人文关怀；科技是艺术与技术的完美结合。

祥云的文化概念在中国具有上千年的时间跨度,其所代表的“渊源共生,和谐共融”的意象是具有代表性的中国文化符号。它是轻盈飘逸、神秘,又能够穿透人心弦的线状形象,是一种不同于西方体量感的艺术元素,富含东方韵味。富有中国文化特色的漆红色的、预示着“祥云升腾”的云纹铭文被雕刻在火炬上半部分银色的铝合金表面上。这些云纹不仅作为千年华夏文明被抽象出来的符号,使整个火炬凝练了厚重的中国文化特色,而且给整个奥运火炬注入了几分轻盈和灵性。

火炬上下按比例均匀分割,祥云图案和立体浮雕式的工艺设计使整个火炬高雅华丽、内涵厚重。它采用了类似纸卷和画轴这一极其富有中国特色的别致造型,将中国古代四大发明之一的纸融入到奥运火炬设计中。灵动别致的纸卷造型的奥运火炬背后蕴涵着千年华夏文化的内涵和对奥林匹克精神的诠释,它既是中国的,也是世界的,巧妙地表达了借奥运火炬向世界传递中国文明的美好心愿,也完美地契合了追求和平、文明、进步的奥林匹克精神,突出了设计的人文主义关怀,传达了一种真实而感人的意愿。

2.2 火炬的工艺美

祥云火炬长72厘米,重985克,燃烧时间长达15分钟,在燃烧稳定性与外界环境适应性方面达到了新的技术高度,能在每小时65公里的强风和每小时50毫米雨量的情况下保持燃烧,真可谓是工艺先进、设计巧夺天工,是我国高科技的浓缩。其工艺美主要体现在两个方面,即加工过程中的精确度、安全性和符合人体工程学。

火炬分为上下两部分外壳、燃烧器和燃料罐几个部分。从正面看是云形,从截面看却是一个心形。这在工艺上是极其微妙复杂的,要求极高的精确度。火炬采用铝合金切削加工薄壁整体内外表面成型,在切削时不允许出差错,如果稍有偏差,缺口就无法弥补。其二是云纹加工程序。设计人员对于云纹加工程序提出了很高的要求,要求加工表面没有杂色和污点,图案腐蚀前的遮蔽工艺不能有问题,否则纹样就会走样、变形。加工好图案后要对图案进行酸碱处理,其后是模具蚀纹工艺。

在20世纪初,英国人泰罗设计了一套研究工人操作的方法。研究怎样操作才能省力,高效,并订出相应的操作制度,人称泰罗制,这是人体工程学的始祖。现代,人体工程学在设计过程中已成为设计师自觉考虑的一个重要因素。这种方法更具科学性,更重视与舒适感相关的各种心理和生理问题。设计可以从人们日常的知觉感受、认知感受、情绪感受出发,分析各种审美需要。

祥云火炬设计中很多地方考虑到了火炬传递者不同的情感需求。通过火炬上的图案、色彩、材料的不同搭配,使得他们产生心理共鸣。因为要满足和适合人体的要求,在祥云火炬设计中充分考虑到了人的因素,首先是尺寸合适、高低合适、方便使用,设计和制作更考虑到安全、效率。例如这个奥运火炬重约985克,而这个重量对火炬手来说是比较适合的,这是因为设计师对它的重量有过深入的分析,不能太轻,拿在手里没有分量,但也不能太重,否则火炬传递者容易感到疲劳。火炬内壁设有隔热层而外面金属表面则喷涂了高触感橡胶漆。经过人机工程学考虑的握柄,使举握舒适的火炬在每一设计细节中诉求着东方文化的特征――细致的人文关怀。再如祥云火炬由于燃料罐里面的燃料是液体,变成气体需要吸收大量的热,使自身温度降低,很容易结冰,甚至冻伤火炬手的手。所以设计了导热棒,把火炬上端火焰产生的热量传导下来,防止燃料罐过冷,这是由于火炬在燃烧时使上热下冷而温差悬殊。

2.3 祥云火炬的材料美

近年来随着地球环境的逐步恶化,人们面临越来越严重的环境危机,绿色设计理念逐渐深入人心。绿色设计是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流。在20世纪60年代末由著名的工业设计师及教育家维可多•佩帕尼克提出。其观点是我们周围的事物都是由设计师创造的,设计师在满足客户和用户要求时不能够仅仅停留于美化作用,更应肩挑起培养和引导人们社会伦理价值及道德的重担。每一个有良知的设计工作者都应该在自己的设计中融入绿色设计的理念,用自己的作品向全人类宣传绿色环保的设计理念,引导大众理性消费,让环保的理念深入人心。而祥云火炬的设计在这一方面无疑是一个成功的典范。

祥云火炬外采用铝合金,通体采用高品质铝合金自由曲面延展成型,这种材质延展性强、重量轻而且光泽度好,经济而又不失现代感。火炬外部表面喷涂了橡胶漆,这种材料多用于日常生活用品,用于火炬尚属首次。火炬的燃料为丙烷,这是一种价格低廉的常用燃料,其主要成分是碳和氢,燃烧后只有二氧化碳和水。以上两种材料都是绿色环保的材料,不会造成污染。它们充分体现了维可多•佩帕尼克提出的绿色设计的理念,表明了我国政府对待奥运会认真办事、节俭筹备的指导思想,体现了绿色奥运、科技奥运的主题。

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作者简介：冯伟（1977-），女，安徽宿州人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，副教授，中国矿业大学力学与建筑工程学院博士研究生；黄建恩（1970-），男，山东临沂人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，副教授，中国矿业大学力学与建筑工程学院博士研究生。

（江苏 徐州 221116）

基金项目：本文系中国矿业大学2010年课程建设与教学改革项目（项目编号：201008）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0111-02

通识教育最早起源于美国，其目的在于拓宽学生视野、提高学生素质、培养全面发展的人才。“不管是人文、社会与自然科学，主要探索的本质内涵是人类精神的自由、心灵的满足、生命的尊严、生活的价值、资源的善用、宇宙的和谐等。”[1]在当前快速发展的中国高等教育界，通识教育理念被借鉴并得到大力推广。但由于各种因素影响，高校很难自主设计通识教育公共必修课，因此，通识教育公共选修课成为高校实施通识教育的重要方式。通识教育公共选修课面向全校各个专业学生开设，涉及的知识领域广、课程多样、内容丰富，学生可以根据自己的兴趣爱好自由选择。因此，能满足学生广泛的兴趣需求，对拓宽知识面、开阔眼界、促进个性发展、提高综合素质等方面具有必修课无法替代的作用。笔者四年来一直在教学第一线从事通识教育公共选修课“人居环境与通风”的教学工作，在教学实践过程中对一些教学问题进行了较为深入的探讨并积累了一定的教学经验。

一、明确教学目标与定位

人居环境是人类工作劳动、生活居住、休息游乐和社会交往的空间场所。随着经济发展和人们生活水平的提高，室内大量新型建筑材料、装潢材料、家用电器设备以及清洁剂、杀虫剂、除臭剂等日用化学品被广泛使用，室内空气污染物的种类和来源日益增多。同时，采暖、空调设备的逐渐普及和建筑节能的发展使得建筑物的密闭程度提高，通风换气量减少，室内空气污染物浓度进一步增大，加剧了室内空气污染程度，室内空气污染已成为对公众健康危害最大的五种环境因素之一。要解决室内空气环境问题，除了减少污染物的排放和采取有效的净化措施以外，加强环境保护教育，树立环境保护意识也是重要举措之一，这也正是开设“人居环境与通风”课程的目的。

高校公选课设置必须定位准确，需要将学生自身发展需求、学校人才培养目标和办学理念三者相结合来定位。[2]由于公选课的选课学生来自全校理、工、文、管等不同学科领域，课程基础差异较大，学习的接受能力和理解能力有一定差别，因此，学生的学习重点并不是要求掌握人居环境的构成要素、作用原理及改善措施和技术，而是使学生了解人居环境污染的产生、发展、现状和趋势，增强环境保护的意识。

人居环境问题涉及面非常广，在很多产业都不同程度存在影响人居环境质量的问题。那么对于这些专业的学生来讲，“人居环境与通风”课程的学习，将使他们今后在自己的工作领域内有意识地减少和避免对环境的污染，并且尽可能地采取不污染环境的工艺和方法。高校培养出来的学生走上工作岗位之后，大多会在不同行业或部门成为不同层次的决策者和管理者。另外，这些学生若干年后也会为人父母，他们自身的环境意识也会直接影响下一代的观念。[3]因此，树立环境保护意识，端正环境保护态度，具备解决环境问题的基本知识成为“人居环境与通风”公选课教学的核心目标，依据目标对课程进行合理的定位，为课程教学内容体系的构建奠定基础。

二、构建教学内容体系

当前，中国矿业大学（以下简称“我校”）公选课“人居环境与通风”为32学时，2学分。由于人居环境的范畴非常广泛，不可能在课内一一讲到，因此，在教学内容安排上基于教学目标和定位，侧重于建筑环境与建筑通风。选取“地球绕日运动规律，太阳辐射，建筑物的配置和外形与日照的关系，室外气候要素”作为第一章的内容；选取“室内空气污染物的种类、来源、对人体健康的影响及治理措施”作为第二章的内容；选取“建筑围护结构的热湿传递和冷热负荷，人体对热湿环境的反应”作为第三、四章的内容；选取“建筑光环境和建筑声环境的基本知识”作为第五、六章的内容；选取“建筑通风系统的构成、原理和措施”等有关知识作为第七章的内容。

作为一门面向全校各专业学生，以知识普及为重点的公选课，在教学内容的难度上要适当降低，知识面上要增加宽度。根据学生特点修正教学内容，提高教学的实用性。例如，在讲述第二章的内容时，并不要求学生掌握污染治理的机理、技术方法和装置，而是要向学生介绍导致室内空气污染的成因，要让学生认识到不当的装修材料、不合理的生活方式、不正确的日常处理办法会加剧室内空气的污染，使学生理解在实际工作和生活中可以采取哪些有效简便的措施减少和减弱污染。再比如，讲述建筑热湿环境负荷时，不是向学生传授负荷的计算方法和过程，而是让学生知晓哪些因素会导致建筑负荷增大，今后在学习和工作中可以从自身考虑采取哪些办法降低能耗，实现节能和环保。

教学过程中，以实际发生的室内空气污染事件、建筑火灾事件，如“军团菌病”事件、幼儿白血病发病率上升、克拉玛依剧院大火等作为题材，并辅助相关的视频录像资料，从直观易懂的角度帮助学生学习理解内容，拓宽学生的视野和思路。把国内外建筑环境与通风方面的最新研究进展和相应实例引入课堂，进一步充实、更新和丰富教学内容，激发学生的学习兴趣和热情，促进教学效果的提高。

三、改进教学方式和方法

教学过程是教师与学生互动的过程，由于公选课学生的来源、知识背景不同，公选课的课时少、标准低，学生容易轻视，上课热情不高。怎样让学生参与到教与学的过程中并融入其中，激发热情，提高兴趣和乐趣，是公选课授课教师在教学实践与探索中面临的问题。笔者经过四年的公选课教学实践，深刻体会到在公选课教学活动中多种教学方式的结合是非常重要和必要的。

当前，多媒体技术已广泛应用于高校的教学活动中，多媒体技术具有传统黑板授课所不具有的一些优势。但在利用幻灯片时，如果有过多的文字，会使学生感到枯燥无味，注意力不能集中，身体感到疲惫，容易失去学习兴趣。因此，在使用多媒体技术时，授课教师要多投入一些时间和精力，广泛搜罗相关素材，以大量生动形象的图片、动画和视频内容充实课件，图文并茂，提高直观性和生动性，使学生乐于接受、了解和掌握。视频的一次连续播放时间也要合理控制，不宜过长，以15分钟左右为好。例如，在讲述人居环境的发展历程时，通过世界各地，不同年代、不同国家、不同地域特色的有关建筑的图片，直观地反应出人居环境的发展过程和现状，相比于传统的单纯的文字介绍更具说服力和感染力。再比如，讲到建筑通风内容时，以知名的英国BRE绿色环境楼为案例，将其有关的视频资料播放给学生，并在播放过程中加以讲解，使复杂抽象的原理变得生动、形象且易于理解，收到了很好的教学效果。

学问越辩越明，在教学过程中，开展中小型讨论活动也是一种很好的教学方式。利用15～20分钟的时间，就学生们普遍比较关心的、与课程内容相关的问题展开讨论。例如，在讲述“采暖、空调等热湿环境调节方式”内容时，就环境的改善与因采用人工调节方法而对环境构成的臭氧层破坏、全球气候变暖等危害的关系进行讨论，分析因果和利弊，加深学生对这一问题的理解。在“人体对热湿环境的反应”这一章，安排讨论，由学生根据自己的真实感受，从性别、年龄、着装、肌肉活动强度、周围环境、心理等因素来了解人体的热平衡，更好地理解这部分内容。对于课堂讨论提出的一些不同的见解或分歧，要求学生课后到图书馆或者上网查阅相关文献和报道，加深课堂讨论内容的消化和理解。

四、改革考核方式

课程以课程论文结合平时成绩作为考核方式。平时成绩占30%～40%，具体根据学生的课堂出勤情况、课堂讨论表现等方面综合确定。对平时缺勤或迟到次数较多的学生及时了解情况并进行教导，随时掌握学生的心理动态，避免学生厌学情绪的产生。课程论文成绩占60%～70%，要求学生围绕课程内容，从建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、建筑声环境和光环境、建筑通风等方面选择某一主题内容，通过文献查阅、检索和上网搜集资料进行分析和论述。论述要求具有一定的深度，内容要较为丰富和充实，字数要达到3000汉字以上。学生根据授课教师要求的统一的文本格式对论文进行编排，编排质量作为成绩评定的一个方面。四年的教学实践总结发现，课程论文的撰写，激发了学生的求知欲和探索欲，拓展了学生在人居环境与通风领域的知识面，并初步掌握了论文撰写的基本思路和方法，对提高学生的综合分析能力、创新能力和写作能力具有很大的帮助。

通识公选课教学相对于必修课和专业选修课教学有其自身的特殊性，通过教学活动中师生的参与和共同努力，教学目标与定位的明确、教学内容体系的更新和完善、教学方法及考核方式的改进，可以不断使学生开阔思路，拓宽视野，提高分析问题和解决问题的能力，促进学生全面发展，使学生在今后的工作和生活中成为人居环境品质改善和提高的倡导者和践行者。

参考文献：

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中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-0-02

1 人机工程学概念

人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科[1]。

是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学 还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在北美称为人因工程学或人机工程学，苏联称为工程心理学，欧洲，日本和其他国家称为工效学[2]。

2 人机工程学应用范畴

人机工程概论、人体尺度与数据处理、人机界面设计、作业空间布局与工位设计、作业工具设计、计算机辅助人机工程设计及其工具、人机系统与作业环境、制造系统中的人机工程。在注重理论与应用相结合，引介最新的应用领域的基础上，侧重于结合实例探讨人机工程学在产品、工具、生产作业和现代制造等领域的设计应用，力求使读者既能获得基本理论知识和方法，也能在设计实践中加以应用与研究。

3 人机工程学课程的目的及任务

人机工程学的理论和方法为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据；为设计中“机的功能”合理性提供科学依据；为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；为“人-机-环境”系统设计提供整体思路；为“以人为核心”的设计思想提供可行方法。通过本课程的学习，培养学生把人-机-环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造适合于人操作的机械设备和作业环境，使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效率，培养“以人为本”的设计价值观。为产品设计等专业课的学习和从事设计工作奠定基础。

4 教学方法剖析与新的尝试

4.1 传统的教学方法的弊端

传统的教学方法中，学生一味地等教师灌输，如果课前不预习，课后不复习，一知半解的现象，这就要求充分发挥学生学习的主观能动性。对于教师来讲，由于受传统教学理论和教学方法的影响，只会围绕“教”做文章，而忽视了学生的“学”。

4.2 多媒体教学手段的介入

现代化的多媒体教学手段，集声音、图像、视频和文字等媒体为一体，具有形象性、多样性、新颖性、趣味性、直观性、丰富性等特点。它可以根据教学目的、要求和教学内容，创设了形象逼真的教学环境、声像同步的教学情景、动静结合的教学图像、生动活泼的教学气氛。在具体的教学实践中，一些问题也日渐暴露出来，究其原因是有些老师对多媒体教学存在着一些误解，仅把它简单地理解为在传统的教学方法和教学模式中，加入多媒体等现代教学技术手段，忽略了对相关现代教育思想理论的学习，只是穿新鞋走老路，未能根据新的教学要求去更新教学方法和精心设计多媒体教学手段辅助下的教学模式。也有些老师片面地认为，多媒体教学手段一定优于其他教学方法，而忽略了对其他教学媒体和方法的运用[3]。

4.3 教学方法新的尝试

教师与学生是教学过程中两个最主要的因素，现代教学论十分强调师生之间关系的和谐，以及教学过程中师生的共同参与和互动。根据“珠三角”区域学生的特点，引用新的教学理念指导教学内容及方法的设计，使其成为实现课程目标的保证。本课程重视应用性学习、探究性学习、协作学习等现代教育理念在教学中的应用。课程教学内容的设计指导思想是：教学内容符合学科要求，知识结构合理，注意学科交叉；及时把学科最新发展成果和教改教研成果引入教学；课程内容经典与现代的关系处理得当。在教学方法上，根据课程特点，将现代手段与传统教学的优势结合，理论教学全程采用多媒体辅助教学。利用网络教学平台，打破课堂限制，及时扩大新的信息。

5 考核策略的探究

5.1 传统考核的弊端

考试是学校教学中最基本的、最重要的测验学生学习效果、检查与评估教师教学效果的一种方式，也是教学过程不可缺少的环节，它对人才的培养具有深远影响[4]。考试内容只有与教学内容相结合，才能考查出教学质量，才能检测学生的学习效果[5]。但在现行的教学中，由于部分高校过于强调学生的考试成绩，绝大多数仍然依闭卷的形式考核，一定程度上阻碍了学生真实学习效果的检测。

5.2 考核策略

针对考核方法等方面存在的许多弊端，在此基础上，探究在不同课程的教学中，建立适应素质教育和高级人才培养要求的综合性考核体系，并提出了一些对策和具体的实施办法。根据“珠三角”区域学生的特点，《人机工程学》的考核方式为。

（1）以某一课题为主题开展研究

教师给出一些题目，题目来源于实践中的真实产品或是生活中的真实现象。这些题目可以是以产品为主的人机工程方面设计，也可以是以某一产品为主进行人机工程评价论文或者针对某一生活中某一现象的人机工程评价论文。学生也可以自选题目，但需经过教师审核同意，目的是审查其题目的深度以把握其尺度。

（2）学生自述

每位学生根据所选题目进行市场调查、方案分析论证、设计出符合人机工程的产品或运用所学知识进行理论分析评价选题并提出解决方法。要求学生将所作的设计或论成PPT文件进行

讲述。

（3）考核方式的改革

教师设计出评价体系的评分标准，考核分数百分制。内容包括标题的合理性、市场调查的范围可行性、方案分析论证理论的说服力、设计出产品的人机工程的创新性等。每一项内容分A、B、C、D、E等5个等级，每一个等级都有衡量准则。学生与教师同样参与评价。

6 学生对课程教学的满意度调查

通过对2个年级的2个专业10个班300余人的应用，以此作为试点进行对课程教学的满意度的问卷调查。问卷的主要内容有：这种考核方式能否激发你对课程的兴趣、这种考核方式是否达到教学效果、这种考核方式是否真正学到了知识、这种考核方式能否使你主动寻找学习的方法、这种考核方式有待提高的地方、你对这种考核方式是否满意等。每个答案仅有2个；是与否。发出问卷调查300份，收回290份。调查见图1：

通过这种考核方式学生的成绩分布见图2（300名学生）。图2为学生成绩分布图。

7 结语

人机工程学课程教学方法与考核手段以转变教育思想、教育观念为主导，以满足社会需要为依据，努力探索符合“珠三角”中心地带的高层次应用型人才的教学规律。通过调动学生的主观能动性，为为学生提供研究、交流、提高的平台，最大化的促进和分享成果。本研究的思路、方法与成果可以为工科专业的教学提供参考。

参考文献

[1] 丁玉兰.人机工程学[M].北京理工大学出版社，2011.

[2] 阮宝湘.工业设计人机工程[M].机械工业出版社，2005.

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1941年2月出生于江苏常熟辛庄的宁新宝，1965年毕业于南京大学物理系无线电电子学专业。现为南京大学电子科学与工程学院教授、博士生导师，南京大学生物医学电子工程研究所所长、《数据采集与处理》编委，兼任全国生物医学物理研究会理事长（筹）、中国电子学会生物医学电子学分会委员、江苏省生物医学工程学会生物医学信号检测与处理专业委员会主任委员、南京市物理学会副理事长等职、享受国务院颁发的政府特殊津贴。多次参加国内外学术会议，曾应邀访问意大利ICTP。

在从事医学物理与生物医学电子学的教学和科研工作的过程中，宁新宝教授擅长以电子学、物理学和系统控制学为手段，研究生物医学信息的检测处理和分析，探索生命活动的机理、生物医学信息的特征和规律，开发为防病治疗等医学应用服务的设备与系统等。多年的潜心研究，他已经取得了很多可喜的成绩。

凭借着丰富的专业知识和对科学的热爱，宁新宝教授于1981年研制出了“XDL―心电磁带录放仪”，并获得江苏省重大科技成果奖。同时，他非常注重将研究成果转化为生产力，为提高我国临床诊断的准确率做出了贡献，取得了一定的经济效益。20世纪90年代初，他研制推出的“高频心电图检测仪”为高科技医疗诊断设备获得国家专利，并被南京一家公司采纳。

经江苏省科委组织的成果鉴定会，宁教授研究的省应用基金资助项目――“高频心电图计算机模拟”研究得到了专家的高度评价，一致认为：“该研究领先国内，达到国际先进水平，对高频心电图研究是一个突破性进展，不但从方法学上开辟了新方向，而且为进一步深入的研究，进行临床诊断及更广泛的应用提供了理论基础。”

科技创新永无止境。近期，宁新宝教授在高频心电的研究方面又有新的进展，发现非线性参数有“共振”现象，由此获得了对心脏疾病敏感的非线性参数，并用获得的多个线性和非线性高频参数在多维空间中拟合多维曲面诊断心脏疾病的新方法，为高频心电图的深入研究开辟了一个新途径。另外，他研制出了具有知识产权的“18导同步心电监测分析仪”和“生物反馈技术”，后者包括“人体平衡功能检测训练系统”、“自主神经功能仪”和“肛直肠肌生物反馈仪”等三项成果。其中“人体平衡功能检测训练系统”2006年获得江苏省科技进步二等奖，2008年又获得国家教育部科技进步推广类二等奖。

理论创新与科研实践结合能够产生更大的价值。多年来，宁新宝教授在科研工作中屡次提出新理论并加以实践，他研究了“生命活动中的非线性现象”的国际前沿基础性课题，率先提出了心脏电活动混沌现象中关联维参数的分布特性，率先研究心电图信号波形的多重分形特性，率先提出研究NAR模型的短时（500个心律值）HRV信号非线性特性、模式熵、基本尺度熵等，及研究这些非线性特性与人的衰老、心脏疾病之间关联程度等，均取得了可观的创新成果。近年，他又研制出基于互联网的“个人健康管理系统”，实现对心电、血压、血糖等多功能参数的检测分析与监护。此外，在指纹识别核心技术、超声外科手术刀、医学图像处理以及低功率超声辐射微泡试剂诱导新生血管栓塞治疗肿瘤机理研究等方面，他也取得了可喜的成绩。

人才培养，桃李芬芳

“学为人师、行为世范，显大家气度；著书立说、厚德载物，成高山仰止。”宁新宝教授对国家的贡献不只于科研领域，更在于他在教育领域获得的认可。作为教授、博导，宁教授要承担本科生教学工作和研究生的培养工作，并主要承担《生物医学电子学》和《传感器原理》等课程的教学工作，为祖国培养了很多高新科技人才。

至今，宁新宝教授已培养硕士生60余名，进修教师10余名，博士生22名，博士后4名。他个人先后荣获南京大学第五届研究生导师教书育人奖和第五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技竞赛园丁奖。他培养的学生中不乏出类拔萃者，在他的指导下，学生的论文《心率变异性HOLTER系统的研究》于2001年被评为江苏省首届优秀硕士学位论文；由学生设计完成的“家用心电遥测监护系统”荣获1997年第五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖，另一项经他指导完成的“‘多科特’心脏保健系统科技创业计划”获得了江苏省金奖和全国银奖。

宁新宝教授笔耕不缀，先后发表学术论文200多篇，2000年到2013年间，生物医学信号非线性动力学分析研究方面发表的SCI论文50余篇；出版著作《生物医学电子学》、《物理化学生物传感器》、《近代电子医疗设备与技术》等六本。他为我国医学物理与生物医学电子学的教学发展提供了丰富的理论联系实际的科学内容，促进了学科的不断发展。

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中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0072-01

1 绪论

人机工程驾驶舱设计中的重要性：

科技的发展促使着各行各业都逐渐向自动化、智能化方向发展。在以前需要人为完成的工作在当今时代很大部分都能够由计算机来自动完成，而且比人工完成的速度更快、精确度更好，这就使得人机之间的关系发生了转变。在现今人工智能技术、自动化技术已经被人们熟练的应用机的操作中，但是不管技术如何先进，人依旧是操作的主体，在整个过程中依旧起着决定性的作用。因此，为了更好的将飞机的作用发挥出来，必须要对人的体力、心理、生理等对人们产生影响的因素做到充分的考虑，使飞机驾驶舱设计适合人的要求，构成以人为中心的统一的人-机-环境系统。

2 人机工程在驾驶舱设计中的应用

人机工程学是按照人的特性来设计和优化人-机-环境系统的科学。其主要目的是使人能安全、健康、舒适和有效地进行工作。

人机工程学与航空技术的结合，是人机工程学研究和应用的一个极其重要的方面。在航空技术（如飞机驾驶舱）的人机系统设计中，无论是人机分工、人机界面设计，引入人机工程学的原理和方法，并渗入到航空技术设计之中，进行分析、评价和设计，会进一步提高人机系统整体优化水平。

2.1 人机工程学发展概况

人机工程学作为一门科学，其建立和发展仅50余年。

第一次世界大战至第二次世界大战期间，由于军事的需要，使用了飞机、潜艇等现代化设备，开始重视兵员的选拔和训练，人机关系有所改善，主要是使人去适应已定型的机器装备。

第二次世界大战至20世纪60年代，由于新设计的武器装备不符合人的生理心理特点，即使经过严格训练的人也难以适应，并经常发生事故，从而促使人们把人机匹配的研究方向从过去的由人适应机器转向使机器适合于人。1959年，国际人类工效学学会（IEA）正式成立，标志着人机工程学已发展成为一门成熟的学科。

20世纪70年代后，人机工程已渗透至各个行业，且在高新技术领域中予以应用。1975年，国际标准化组织（ISO）成立了人类工效学标准化技术委员会（TC 159），标志着人机工程学的应用进入了一个新阶段。

人机工程学在我国起步较晚，20世纪70年代末才确立起来并获得蓬勃发展，1989年，中国人类工效学学会（CES）成立，并于1992年被国际人类工效学学会（IEA）接纳为正式成员，标志着我国的人机工程学已进入一个新的发展阶段。

2.2 人机工程设计

人机工程在飞机驾驶舱设计中应用的目的是提高驾驶员操作效率、减轻驾驶员工作负荷，以确保系统的安全可靠。飞机驾驶舱设计对人机性能有两方面的要求：1）客观的人机工程学设计原则;2）对这些设计原则的正确履行，使之在设计中转化为驾驶舱的布局、尺寸、形态等各项指标中合理的人机数据。

2.2.1 人机工程设计原则

人机工程设计中应遵循的原则是安全、高效、舒适，这三个要求是相辅相成的。

安全是人机界面设计的第一原则，评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行：是否对飞行员有直接的生理伤害;是否易于造成飞行员的错误;提供一个友好的显示界面;飞行员要能够迅速有效地控制各个系统。

驾驶舱人机界面的舒适程度不仅仅关乎于驾驶人员的感觉，同时能够影响到他们的心理及生理。这对于驾驶人员能力的发挥有很大的影响，甚至间接的影响到飞行的安全问题，因此，对此我们必须加以重视。

在设计驾驶舱人机界面的过程中，设计人员通常首先考虑的都是高效原则，将设计的功能和性能作为首要问题进行考虑，而对安全以及舒适度放在了次位，或者没有做到足够重视。其实在整个设计的过程中，这三者之间是紧密相关、互相影响的。因此在设计时应该对三方面通盘考虑，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的人机界面。

2.2.2 人机工程在飞机驾驶舱设计中的应用

1）人体尺寸数据库及人体建模。

随着CAD、CATIA等计算机辅助绘图软件的飞速发展，在飞机驾驶舱设计中，越来越多的用到人体模型。人体模型的建立，需要广泛搜集人体尺寸数据，并建立人体尺寸数据库及相关标准。我国在2003年了飞行员专用标准《中国男性飞行员人体尺寸》GJB4856-2003。

利用飞行员的人体尺寸数据，可以在CATIA等软件中构建人体模型，来优化驾驶舱设计，使整个人机系统中的人和机器合理匹配。

2）操纵台、仪表板和座椅等设计。

驾驶员眼位确定后，在进行操纵台、仪表板和座椅等设计时需考虑驾驶员视野要求、驾驶员对操纵器件的可达性要求等。

在驾驶员眼位确定的前提下，应根据驾驶员坐姿身体尺寸设计操纵台、仪表板的位置及倾斜角度，将安全操作所需要进行观察辨认的所有显示器和控制器提供给驾驶员。使他们在需要观察一个控制器或显示器时不需要移去一个障碍物或重新调节座椅，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可视性、可达性要求。

飞机座椅属于工作用座椅，在座椅设计时，通过以往的飞机各元件人机工程设计原理和相关试验，按照驾驶员坐姿身体尺寸设计座高、座宽、座深、座面倾角、靠背、靠背倾角、扶手高度和坐垫，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可达性要求。

3）可达性、可视性评估验证。

采用电子模型与实体模型相结合的方法，供飞行员体验新飞机驾驶舱，对可视性和可达性进行评估验证，提高设计效率和质量。

利用CATIA等软件设计1：1的飞机驾驶舱模型，并用CATIA软件中的人机工程模块进行驾驶姿势评价、视域分析和可达性仿真验证，对驾驶舱的设计进行评估和完善，能够有效的缩短研制的周期并降低研制成本，给飞行员建立一个舒适、安全的飞行环境。

3 未来人机工程在驾驶舱设计中应用展望

尽管目前我们已经将CITTA等软件的人机工程设计与仿真验证应用于设计驾驶舱的过程中，但是就现实情况而言还不能够完全的满足驾驶员体验驾驶舱的要求，而且因为软件中生成的人体模型没有穿着衣物，这样对衣物尺寸的设计会有很大的影响。虚拟座舱的适时出现能很好的解决这一问题。

虚拟座舱是虚拟现实技术在航空领域的重要应用。虚拟座舱有临境性、交互性和想象力的特点，能使人进入一种封闭的虚拟环境，通过人机接口输出3维视觉、听觉和触觉信息，多通道刺激人的感官，从而使人在头脑中形成身临现实环境的感觉;同时，又能接受人的手指动作、话音、头眼指向等多通道控制信息，实现人机交互。