人機(jī)工程第2章課件

第二章人的因素

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)系統(tǒng)是人體的主導(dǎo)系統(tǒng)，全身各器官、系統(tǒng)均在神經(jīng)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和調(diào)節(jié)下互相影響、互相協(xié)調(diào)，以保證人體的統(tǒng)一及其與外界環(huán)境的相對(duì)平衡。下面簡(jiǎn)要介紹神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分作用。

（一）神經(jīng)組織神經(jīng)組織主要由神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）和神經(jīng)膠質(zhì)構(gòu)成，二者在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能上是兩種迥然不同的成分。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（一）神經(jīng)組織1.神經(jīng)元

神經(jīng)元是一種特殊類型的細(xì)胞，在形態(tài)上與其他組織細(xì)胞很不相同，是具有突起的細(xì)胞，由細(xì)胞體和突起組成。如圖2-1所示(P23)。

神經(jīng)膠質(zhì)是神經(jīng)元的輔助成分。主要由膠質(zhì)細(xì)胞組成，它們從各個(gè)方面包繞神經(jīng)細(xì)胞體及其突起，神經(jīng)元之間的空間除突觸接觸處以外，都為膠質(zhì)細(xì)胞所占領(lǐng)。神經(jīng)膠質(zhì)構(gòu)成網(wǎng)狀支架，對(duì)神經(jīng)元起支持、絕緣、營(yíng)養(yǎng)、防御等作用。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（二）神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

神經(jīng)系統(tǒng)是由包括腦和脊髓的中樞神經(jīng)以及遍布全身各處的周圍神經(jīng)所組成。1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

中樞神經(jīng)系統(tǒng)包括腦和脊髓。脊髓是中樞神經(jīng)的初級(jí)部分。位于脊柱的脊椎管內(nèi)，其上端進(jìn)入顱腔擴(kuò)展為大腦的一部分---延髓。脊髓有兩個(gè)功能：一是通過(guò)上行和下行神經(jīng)束，把來(lái)自外周感受器的沖動(dòng)傳至腦，同時(shí)把腦發(fā)出的沖動(dòng)傳到周圍神經(jīng)；二是實(shí)現(xiàn)一些基本的軀體反射和內(nèi)臟反射活動(dòng)，如血管張力反射等。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（二）神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

腦又分為延髓、腦橋、中腦、間腦、小腦和大腦半球等部分。

（1）延髓。延髓下接脊髓上連腦橋。來(lái)自頭部、軀體與內(nèi)臟的大部分感受器的神經(jīng)沖動(dòng)都經(jīng)由延髓傳至大腦。它同時(shí)又是調(diào)節(jié)循環(huán)、呼吸、腸胃蠕動(dòng)、唾液與汗腺分泌等活動(dòng)的中樞。它的前庭核是軀體運(yùn)動(dòng)反射調(diào)節(jié)的重要中樞。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（二）神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

腦又分為延髓、腦橋、中腦、間腦、小腦和大腦半球等部分。

（2）腦橋、中腦、小腦、。腦橋也有上行下行的傳輸通路。它是角膜反射的中樞。中腦是上行下行神經(jīng)傳導(dǎo)主要通路的集中處，它的四疊體是光、聲探究反射的中樞所在。小腦位于腦橋后面，它與腦干有雙向纖維相連。小腦的主要功能是調(diào)節(jié)肌肉緊張度、軀體運(yùn)動(dòng)和維持軀體姿勢(shì)與平衡。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（二）神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

腦又分為延髓、腦橋、中腦、間腦、小腦和大腦半球等部分。

（3）間腦。間腦位于大腦兩半球之間，主要包括丘腦和下丘腦。丘腦是很重要的感覺(jué)中樞。下丘腦控制植物性神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)。它的主要功能是調(diào)節(jié)內(nèi)臟和內(nèi)分泌系統(tǒng)，是饑、渴、性活動(dòng)的中樞，也是情緒反應(yīng)的中樞。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)

（二）神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.周圍神經(jīng)系統(tǒng)

周圍神經(jīng)系統(tǒng)指腦和脊髓以外的神經(jīng)系統(tǒng)。它包括脊神經(jīng)和腦神經(jīng)。腦神經(jīng)發(fā)自腦干，共12對(duì)，脊神經(jīng)發(fā)自脊髓，共31對(duì)。

人體各部位的功能可分為兩類，即軀體性功能和內(nèi)臟性功能。軀體性功能指軀體骨骼肌功能和感官活動(dòng)功能。內(nèi)臟性功能指內(nèi)臟活動(dòng)功能。與此兩類功能相應(yīng)，神經(jīng)系統(tǒng)也可分為兩類，即軀體性神經(jīng)系統(tǒng)與植物性神經(jīng)系統(tǒng)(與內(nèi)臟性功能對(duì)應(yīng))。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)二、感覺(jué)系統(tǒng)（一）視覺(jué)

視網(wǎng)膜是眼睛的感光部分，內(nèi)有兩種感光細(xì)胞——桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。視網(wǎng)膜上感光細(xì)胞的分布直接決定著該部分網(wǎng)膜的感光特性。中央處具有最敏銳的物體細(xì)節(jié)和顏色辨別能力。離中央越遠(yuǎn)，視敏度和辨色能力越低。視覺(jué)是所有感覺(jué)中神經(jīng)數(shù)量最多的感覺(jué)器，其優(yōu)點(diǎn)是：可在短時(shí)間內(nèi)獲取大量信息；可利用顏色和形狀傳遞性質(zhì)不同的信息；對(duì)信息敏感，反應(yīng)速度快；感覺(jué)范圍廣，分辨率高；不容易殘留以前刺激的影響。但也存在容易發(fā)生錯(cuò)視、錯(cuò)覺(jué)和容易疲勞等缺點(diǎn)。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)二、感覺(jué)系統(tǒng)(三)平衡覺(jué)人對(duì)自身姿勢(shì)和空間位置變化的感覺(jué)稱為平衡覺(jué)。它的外周感覺(jué)器官是前庭器官。機(jī)體在進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的變化會(huì)引起前庭器官中感受器的興奮。這類感受器的興奮對(duì)于機(jī)體運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)以及平衡的維持具有特殊作用。機(jī)體靜止時(shí)，也同樣通過(guò)這類感受器來(lái)感受機(jī)體，特別是頭部的空間位置。影響平衡覺(jué)并導(dǎo)致失去平衡的原因有：酒精、年齡、恐懼、突然的運(yùn)動(dòng)、熱壓、異常姿勢(shì)等。了解上述現(xiàn)象，可使管理人員更好地進(jìn)行作業(yè)安排，減少安全事故。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)二、感覺(jué)系統(tǒng)(四)味覺(jué)

味覺(jué)是溶解性物質(zhì)刺激口腔內(nèi)味蕾而發(fā)生的感覺(jué)。味覺(jué)的感受器是味蕾，分布于口腔粘膜內(nèi)，主要分布于舌的背面，特別是舌尖部和舌的側(cè)面。兒童的味蕾較成年人分布廣泛，老年人的味蕾數(shù)量，由于萎縮而減少。

味覺(jué)有甜、酸、苦、咸四種，稱為四原味。其他味覺(jué)都是由這四種相互配合而產(chǎn)生的。味覺(jué)的反應(yīng)速度很慢，恢復(fù)原狀也需要時(shí)間。當(dāng)一種有味物質(zhì)進(jìn)入口腔后，需要1s才能有感覺(jué)，而恢復(fù)原狀則需要10s至1min以上，甚至更長(zhǎng)。

第一節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)與感覺(jué)系統(tǒng)二、感覺(jué)系統(tǒng)(五)嗅覺(jué)

鼻腔上端的嗅黏膜是嗅覺(jué)感受器，其上分布著嗅覺(jué)細(xì)胞。嗅覺(jué)細(xì)胞受到刺激時(shí)，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，上傳到嗅覺(jué)中樞而引起嗅覺(jué)。人的嗅覺(jué)靈敏度用嗅覺(jué)閾表示，即能引起嗅覺(jué)的氣體物質(zhì)的最小濃度。(六)膚覺(jué)

皮膚感覺(jué)系統(tǒng)的外周感受器存在于皮膚表層。這些感受器受刺激時(shí)引起的神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)過(guò)傳入神經(jīng)達(dá)到大腦皮層的相應(yīng)區(qū)域，而產(chǎn)生各種膚覺(jué)，包括觸、壓、振、溫和痛等感覺(jué)。

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)一、肌肉組織及其工作特征肌肉是人體四種組織中數(shù)量最多的組織。人做任何動(dòng)作，都要依靠肌肉的收縮與舒展。肌肉收縮有向心收縮、離心收縮、等長(zhǎng)收縮等形式。前兩種收縮是實(shí)現(xiàn)人體各種運(yùn)動(dòng)所必需的，它們是動(dòng)力性的，總稱為動(dòng)力性收縮。等長(zhǎng)收縮則是靜力性收縮。(1)向心收縮。當(dāng)肌肉收縮產(chǎn)生的張力大于外加阻力時(shí)，肌肉縮短并牽拉著骨杠桿作向心運(yùn)動(dòng)，故稱向心收縮。

(2)離心收縮。當(dāng)肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的張力小于外力時(shí)，肌肉被拉長(zhǎng)。

(3)等長(zhǎng)收縮。肌肉收縮產(chǎn)生張力但長(zhǎng)度保持不變時(shí)的收縮形式稱為等長(zhǎng)收縮。

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)一、肌肉組織及其工作特征肌肉收縮的速度與肌肉收縮的張力有關(guān)。肌肉收縮的張力大小又同肌肉收縮前的長(zhǎng)度(又稱初長(zhǎng)度)有關(guān)。初長(zhǎng)度短于“靜息長(zhǎng)度”時(shí)，收縮時(shí)的張力隨肌肉初長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而線性地增大。當(dāng)肌肉收縮初長(zhǎng)度達(dá)到約相當(dāng)于靜息長(zhǎng)度時(shí)，張力達(dá)到最大，此時(shí)的初長(zhǎng)度稱為最適初長(zhǎng)度。肌肉長(zhǎng)度若超過(guò)這個(gè)最適初長(zhǎng)度，收縮張力迅速下降。

肌肉收縮時(shí)的張力與收縮速度之間也存在著有規(guī)律的關(guān)系。增加肌肉的負(fù)荷時(shí)，肌肉收縮張力增大，但肌肉收縮的速度減慢，肌肉縮短的長(zhǎng)度減小。當(dāng)負(fù)荷張力增大到一定限度后，肌肉不能再縮短，收縮的速度為零。若負(fù)荷減小，肌肉收縮的速度與短縮的長(zhǎng)度又大。

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)三、人體活動(dòng)能源各種人體活動(dòng)都需要能量。能量的供給通過(guò)體內(nèi)能源物質(zhì)(糖、糖元、脂肪、蛋白質(zhì))的氧化或酵解來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常將能源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為熱或機(jī)械功的過(guò)程稱為能量代謝。

（一）人體活動(dòng)的直接能源

人的肌肉．神經(jīng)元和其他細(xì)胞活動(dòng)的能源直接來(lái)自細(xì)胞中的貯能元——三磷酸腺苷(ATP)。肌肉活動(dòng)時(shí)，肌細(xì)胞中的ATP與水結(jié)合，在ATP酶的催化下迅速分解成二磷酸腺苷(ADP)和無(wú)機(jī)磷(Pi)，并釋放29.3kJ的能量。ATP+H2O→ADP+Pi+29.3kJ/mol

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)三、人體活動(dòng)能源（二）人體活動(dòng)的供能系統(tǒng)

人體補(bǔ)充ATP的過(guò)程稱為產(chǎn)能或供能。人體有三個(gè)供能系統(tǒng)，即磷酸原(ATP-CP)系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧化系統(tǒng)。

（1）磷酸原(ATP-CP)系統(tǒng)。ATP—CP系統(tǒng)又稱非乳酸能系統(tǒng)。肌肉細(xì)胞中的ATP由細(xì)胞內(nèi)的二磷酸腺苷(ADP)和磷酸肌酸(CP)這兩種高能磷化物合成。每1mol的CP分解時(shí)可合成1molATP。反應(yīng)方程(P32)。

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)三、人體活動(dòng)能源（二）能量消耗的測(cè)定

人體能量消耗測(cè)定方法有直接法、間接法和相關(guān)估算法等。直接法是利用各種熱量計(jì)，測(cè)定在絕熱室內(nèi)流過(guò)人體周圍的冷卻水生溫情況，直接測(cè)量人體在一定時(shí)間內(nèi)散發(fā)的熱量。由于操作復(fù)雜，而且需要大型熱量計(jì)，實(shí)際測(cè)量中不便應(yīng)用。

間接法是通過(guò)測(cè)定人體耗氧量（L/min），再乘以氧熱價(jià)（KJ/L）來(lái)計(jì)算能量消耗的方法。

第二節(jié)肌肉、骨骼與供能系統(tǒng)三、人體活動(dòng)能源（二）能量消耗的測(cè)定

間接法又可分為閉合式和開(kāi)放式兩類。閉合式是人對(duì)著一個(gè)密閉的裝置作呼吸。開(kāi)放式測(cè)定法是讓人體從空氣中直接吸氣，將呼出氣體收集起來(lái)，然后對(duì)收集的氣體進(jìn)行成分分析。

使用間接法測(cè)定能耗，工作量很大。為了解決這一問(wèn)題，在準(zhǔn)確性要求不是很嚴(yán)格的場(chǎng)合，可用某些容易測(cè)定的生理指數(shù)來(lái)估計(jì)人體的能耗。例如，心率就是一個(gè)較常用的估算指標(biāo)。

第三節(jié)呼吸、消化和循環(huán)系統(tǒng)二、消化系統(tǒng)消化系統(tǒng)包括口腔、食道、胃、十二指腸、小腸和大腸等消化器官，以及消化過(guò)程所必需的分泌酶的唾液腺、肝臟、胰腺等器官。

消化系統(tǒng)對(duì)食物的消化有兩種方式，一種是通過(guò)消化道肌肉的收縮活動(dòng)，將食物磨碎，并使食物與消化液充分混合，以及將食物不斷向消化道下方推送。另一種是通過(guò)消化腺分泌的消化液完成的。消化液中含有消化酶，可使食物變成可吸收的小分子物質(zhì)。

第三節(jié)呼吸、消化和循環(huán)系統(tǒng)三、循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)由心臟和密布全身的血管組成。心臟分為左右心房和左右心室四個(gè)腔室。血管分為動(dòng)脈血管、靜脈血管和連接它們的毛細(xì)血管等三大部分。

循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行，可分為小循環(huán)(肺循環(huán)系統(tǒng))和大循環(huán)(體循環(huán)系統(tǒng))。小循環(huán)是由心臟向肺輸送低氧血液，再?gòu)姆尾课崭哐跹旱南到y(tǒng)。大循環(huán)是將高氧血液帶到全身，再將低氧血液收集到肺部的系統(tǒng)。

第四節(jié)腦力勞動(dòng)與神經(jīng)緊張型作業(yè) 的生理變化特點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度日益提高，大量繁重體力勞動(dòng)和職業(yè)危害較嚴(yán)重的工種將逐步被機(jī)器人所取代，體力勞動(dòng)的比重和強(qiáng)度將不斷減小，而需要智力和神經(jīng)緊張型的作業(yè)越來(lái)越多。

腦的氧代謝較其它器官高，安靜時(shí)約為等量肌肉耗氧量的15～20倍，占成年人體總耗氧量的10％。由于腦的重量?jī)H為體重的2.5％左右，大腦即使處于高度緊張狀態(tài)，能量消耗量的增高也不致超過(guò)基礎(chǔ)代謝的10％。

腦力勞動(dòng)時(shí)心率減慢，但特別緊張時(shí)，可引起舒張期縮短而使心跳加快、血壓上升、呼吸頻率提高、腦部充血而四肢及腹腔血液減少，腦力勞動(dòng)時(shí)，腦電圖的頻率加快。

第五節(jié)人的心理因素二、能力（一）能力及其分類能力是指那些直接影響活動(dòng)效率，使活動(dòng)順利完成的個(gè)性心理特征。能力可進(jìn)行以下分類。(1)一般能力和特殊能力。一般能力包括觀察力、記憶力、抽象概括能力、感覺(jué)能力、想象能力和創(chuàng)造能力等。特殊能力是指在某種特殊活動(dòng)范圍內(nèi)發(fā)生作用的能力，它是順利完成某種專業(yè)活動(dòng)的心理?xiàng)l件。

第五節(jié)人的心理因素二、能力（一）能力及其分類（2）模仿能力和創(chuàng)造能力。是指通過(guò)觀察別人的行為、活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)各種知識(shí)，然后以相同的方式做出反應(yīng)的能力。模仿是人類一種重要的學(xué)習(xí)能力。創(chuàng)造力是指產(chǎn)生新的思想和新的產(chǎn)品的能力。

（3）認(rèn)知能力、操作能力和社交能力。認(rèn)知能力是人腦進(jìn)行信息加工、存儲(chǔ)和提取的能力，如觀察力、記憶力、想象力等。操作能力是指人操縱自己的身體完成各項(xiàng)活動(dòng)的能力，如勞動(dòng)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力等。社交能力是人們?cè)谏缃换顒?dòng)中表現(xiàn)出的能力，如組織管理能力、解決糾紛能力、判斷決策能力等。

第五節(jié)人的心理因素二、能力（二）能力的影響因素（1）素質(zhì)。身體素質(zhì)包括人的感覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的自然基礎(chǔ)和特征。遺傳對(duì)智力的影響主要表現(xiàn)在身體素質(zhì)上。

（2）知識(shí)。人類知識(shí)是人腦對(duì)客觀書(shū)物的主觀表征，是活動(dòng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和概括。

（3）教育。人的發(fā)展能力與系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)技能是分不開(kāi)的，良好的教育和訓(xùn)練是能力發(fā)展的基礎(chǔ)。

第五節(jié)人的心理因素二、能力（二）能力的影響因素（4）環(huán)境。是指自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境兩方面。研究表明，豐富的環(huán)境刺激有利于能力的發(fā)展。（5）實(shí)踐活動(dòng)。人的各種能力是在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中最終形成的。實(shí)踐活動(dòng)是積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，因此對(duì)能力的形成和發(fā)展起著決定性作用。

（6）主觀努力程度。一個(gè)人積極向上、刻苦努力，具有強(qiáng)烈的求知欲和廣泛的興趣，能力就會(huì)得到發(fā)展。相反，能力不可能得到很好的發(fā)展。

第五節(jié)人的心理因素三、動(dòng)機(jī)（1）動(dòng)機(jī)的含義及功能。

動(dòng)機(jī)是由目標(biāo)或?qū)ο笠龑?dǎo)、激發(fā)和維持個(gè)體活動(dòng)的一種內(nèi)在心理過(guò)程或內(nèi)部動(dòng)力。動(dòng)機(jī)是一種內(nèi)部的心理過(guò)程，不能直接觀察，但可通過(guò)任務(wù)選擇、努力程度、對(duì)活動(dòng)的堅(jiān)持性和言語(yǔ)表達(dá)等外部行為間接推斷出來(lái)。

從動(dòng)機(jī)和行為的關(guān)系分析，動(dòng)機(jī)具有激發(fā)、調(diào)節(jié)、維持和停止行為的功能。即動(dòng)機(jī)能推動(dòng)個(gè)體產(chǎn)生某種行為，并使行為指向一定對(duì)象或目標(biāo)；同時(shí)，動(dòng)機(jī)也具有維持作用，表現(xiàn)為行為的堅(jiān)持性。

第五節(jié)人的心理因素三、動(dòng)機(jī)（2）動(dòng)機(jī)與需要。

需要是有機(jī)體內(nèi)部的一種不平衡狀態(tài)，它表現(xiàn)為有機(jī)體對(duì)內(nèi)部環(huán)境或外部環(huán)境條件的一種穩(wěn)定的需求，并成為機(jī)體活動(dòng)的源泉。人的某種需要得到滿足后，不平衡會(huì)暫時(shí)得到解除，當(dāng)出現(xiàn)新的不平衡時(shí)，新的需要又會(huì)產(chǎn)生。