关于多媒体人机学设计.docx
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关于多媒体人机学设计
多媒体讲台的人机学设计
[摘要]提高大学的教学效率是一个高校的永恒的追求，教育和教学的质量是一个高校的生命线。
作为新兴的教学的手段，多媒体教学逐渐的走进大学的校园，并逐渐的成为了主要的教学手段之一。
本文以多媒体教学中多媒体讲台作为主要的设计对象，从日常生活中多媒体讲台的所存在的安全人机方面的问题入手，以安全人机的专业角度进行全面的分析和考虑，以解决好问题，提高老师的上课的积极性和同学的听课的效率。
[关键词]多媒体讲台；安全人机设计;安全工程
【ABSTRACT】：
Improvetheefficiencyofuniversityteachingistheeternalpursuitofacollegeeducationandteachingqualityisthelifelineofauniversity.Asanewteachingmethod,multi-mediateachinggraduallyintotheuniversitycampus,andgraduallybecomethemainmeansofinstruction.Thismultimediaplatformformultimediateachingasthemaindesignobjectsfromeverydaylifethatexistinthemultimediaplatformofthehumanaspectsofsecuritystarttotheprofessionalperspectiveofhumansecurityandcomprehensiveanalysisandconsiderationinordertosolvetheproblem,Improvetheteacher'sclasslecturesenthusiasmandefficiencyofstudents.
【KEYWORDS】：
Multimediaplatform;SafetyErgonomicsDesign;SafetyEngineering
目录
1引言1
2我校多媒体讲台概述1
2、1高校多媒体讲台的现状2
2、2多媒体讲台存在的问题2
3多媒体讲台的安全人机学分析及设计3
3、1多媒体教师授课特点3
3、2外形设计3
3、2、1多媒体讲台的长宽高的设计5
3、2、2多媒体讲台颜色的设计7
3、2、3细节部位的设计与处理8
3、3内部设计及布局10
3、3、1显示框的设计10
3、3、2控制台的设计11
3、3、3显示控制的综合布局14
3、3、4其他设备的布局（鼠标，扫描仪，键盘）14
4总结15
5致谢16
6参考文献17
7附录17
1、引言
本次的安全人机课程设计的选题为XX新校区多媒体教室的教学多媒体讲台。
从安全的角度，以运用人机工程学的原理和方法来解决多媒体讲台的中人机结合面的的安全的问题为目的，以提高教学的效率和老师上课的舒适程度为目标而进行的。
随着教育科学的进步以及多媒体计算机与教学的紧密相连，在教育教学中发挥了越来越重要的作用。
然而经过我们的实际调查与走访以及自己在多媒体教学中的体验，现在的多媒体教室在一些方面存在相当多的不足，为了解决多媒体教室在使用时存在的问题，更好的提高上课的效率，实现湖南工学院跨越发展的目标，我们必须运用自己的专业知识来解决各方面的问题，为我校跨越发展做出自己应有的努力。
在课题设计中，将系统的运用的安全人机工程的理论，按安全人机工程的在数据处理的要求，严格按照数理统计的方法，设计出人机信息交互良好，合理匹配的新型的多媒体讲台。
2我校多媒体讲台概述
2、1高校多媒体讲台的现状
随着计算机向教学的领域的拓展，出现了计算机的辅助教学。
计算机的辅助教学是以多媒体计算机为核心，综合的运用现代的教学手段，改变传统的传播知识的途径，以获取更好的学习效果。
作为多媒体教学一个很重要的物质承担着—多媒体讲台在多媒体的教学设备的中有独到的作用，一方面它容纳着多媒体电脑等重要设备，支持他们的工作，另一方面是老师工作的一个重要的工具，它设计的合理的程度直接关系着老师教学的效率。
目前我校的多媒体教学水平比较高（以XX校区为例），各大教学楼每层都有数间多媒体教室，并且功能比较的齐全，计算机的配置比较的高，视听系统比较的完整，符合现代多媒体教学的要求。
2、2多媒体讲台存在的问题
多媒体的讲台和布局不合理。
讲台比较高，那些身高较矮的老师，坐下来以后连头也看不见无法做到和学生积极有效的眼生交流也无法了解课堂的整体的情况。
多媒体的讲台的台面设计不适正常的教育教学。
我校的多媒体讲台采用折叠设计，而在教学的过程中不可避免的在讲台上将产生大量的粉笔灰尘，如果在下课后没有及时额度清理，在下次上课时将进入多媒体的讲台的内部，一部分粘在屏幕上，干扰老师的教学，还有一部分可能进入核心的电子设备的内部，有可能造成各种的故障。
此外折叠的讲台干扰前排的同学上课，尤其是教师比较小并且作为安排很紧密时干扰的效果很明显。
多媒体讲台的细节处理很不成功。
我校的多媒体讲台的很大一部分缺少必要的拉手装置，导致如果多媒体讲台在较长的时间不用以后，开启比较的困难。
锁孔直接在桌面上，没有任何防尘的装置容易进灰尘和其他细小的物体，导致无法开启多媒体讲台，2棱角的处理不好，太尖锐，很容易伤到无意碰到上面的同学。
内部的布置不合理。
计算机的启动键，没有在中央的控制台上，老师要启动多媒体的设备，必须弯腰去寻找，加上多媒体教室因为教学的要求，一般装上窗帘，光线不好，启动更加的困难。
在中央控制台上缺少USB，以及一些必要的数据连线，不仅降低教学的效率而且有时可能终止教学。
无法做到合理的升级。
受设计时的认识水平的影响，我校的多媒体讲台的设计没有做到模块化，难以做到升级，而现代的教育日新月异，手段更一日千里，这样很难适应未来教育的要求。
本次的人机设计以解决目前多媒体讲台的缺点，涵盖其支持的辅助设备如屏幕，键盘，鼠标，以及麦克分等，提高教学效率和提高同学的听课的积极性，以达到建设和谐课堂的要求。
3、多媒体讲台的安全人机学分析及设计
3、1多媒体教师授课特点
根据我们的观察以及调查统计一般说来（以湖南工学院新校区为例）在45分针的上课时间里很少有完全一直坐着上课和完全一直站着上课的（其中完全站着上课所占的比重比完全坐着上课的高）绝大部分时间是在进行PPT演示的时候多媒体教室采用坐姿，这时我们的多媒体讲台必须注意到它的长宽高，长度的适宜有利于多媒体教师的正常顺利的操作教学设备，适度的高度有利于老师了解下面学生的听课情况，有利于师生之间的互动，合适的宽度有利于对观察自己所放的PPT的内容。
此外合理的容膝空间有利于老师在轻松愉快的氛围中完成多媒体上课的教学。
在立姿教学的时候多媒体讲台的高度同样和重要，适宜的高度能够顺利的完成教学任务。
和普通的教学手段不同，多媒体教学的设备比较复杂，大部分包含了声，光，电设备，对老师的要求比较高，甚至有些设备需要教师进行专门的培训或者有专人的管理才能使用。
在一堂普通的多媒体课堂，老师要求控制多媒体计算机，投影仪，功放机，对本来教学任务很重的老师提出了很高的要求。
多媒体教学的劳动强度比较大。
一般说来多媒体讲台距黑板的距离比较远（以湖南工学院新校区4号楼为例）为了实现知识的讲授，老师有时必须板书，这样造成老师在黑板和讲台之间的来回奔波，加上我们教师的课程多而满，一天下来老师都很疲惫。
3、2外形设计
多媒体讲台必须有适合的高度，太矮上课时老师太吃力，长时间使用导致腰酸背痛，和教学设备的操作难度较大；太高，遮住老师的视线，同时导致老师上课的效率太低。
多媒体讲台的宽度必须也符合人机学的要求，太宽和太低也不适宜老师上课。
在长度上也要符合老师的上课要求，长度要适当。
为了进行适当的外形设计，必须有大量的符合实际的人体参数，为此查阅了相关的国标以及专业的资料并整理如下：
表3.2.1中国成年男性主要人体主要尺寸单位mm
年龄组
测量项目
18-55
身高
1449
1484
1503
1574
1640
1659
1697
体重
30
42
44
52
63
66
74
上臂长
252
267
267
284
303
308
319
前臂长
185
193
198
213
229
234
342
大腿长
387
402
410
438
467
476
494
小腿长
300
313
319
344
370
376
390
中国成年女性主要人体主要尺寸单位mm
年龄组
测量项目
18-55
身高
1543
1583
16.4
1678
1757
1775
1814
体重
44
48
50
59
71
75
83
上臂长
279
289
294
313
333
338
349
前臂长
206
216
220
237
253
258
268
大腿长
413
428
436
465
496
505
523
小腿长
324
338
344
369
396
403
419
注：
该数据来源于国标GB10000-1988中国成年人人体尺寸,且从左到有对应的百分位数分别为151050909599共7个百分位数。
根据GB/T12985-1991《在产品设计中的应用人体尺寸百分位数的通则》中根据产品尺寸设计分类中第3类关于一般用途的的产品的重要程度，多媒体讲台作为教学的工具，是一般用途的产品，选用x50作为产品的尺寸设计的依据，其适用度采用通用的原则。
由于我校位于湖南在地理的方位上属于华中，我查阅相关的数据资料，并且整理如下：
表3.2.2我国成年男性（18-60）均值和方差分布表
项目
东北华北
西北地区
东南地区
华北地区
华南地区
西南地区
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
体重
64
8.2
60
7.6
59
7.7
57
6.9
56
6.9
55
6.8
身高
1893
56.6
1684
53.7
1686
55.2
1669
56.3
1650
57.1
1647
56.7
胸围
888
55.3
880
51.5
86.5
52.0
853
49.2
851
48.9
855
48.3
表3.1.3我国成年女性（18-60）均值和方差分布表
项目
东北华北
西北地区
东南地区
华北地区
华南地区
西南地区
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
均值M
标准差
体重
55
7.7
52
7.1
51
7.2
50
6.8
49
6.5
50
6.9
身高
1586
51.8
1575
51.9
1575
50.8
1560
50.7
1549
49.7
1546
53.9
胸围
848
66.4
837
55.9
831
59.8
820
55.8
819
57.6
809
58.8
3、2、1多媒体讲台的长宽高的设计
依据上面的数据来源结合安全人机设计课程的要求，依据讲台的设计为一般的用途，根据问题的数据的运用的准则，结合产品的经济和使用的原则，选用的适用域为90%.
3、2、1、1确定讲台的高度：
由表3.2.1可知华中的男性的身高的平均值值M=1669，标准差为SD=56.3，又产品要适用90%的人，故以第5个和第95个百分位确定尺寸，又依据百分比对应的变换系数K
5%———1.645
10%———1.282
20%———0.842
25%———0.674
50%———0.000
75%———0.674
80%———0.842
90%———1.282
95%———1.645
我们可以得知，其K=1.645.此外依据安全人机工程的相关的原理，，根据人体的功能修正量和心理修正量的的要求，凡是设计人体的尺寸的设计，必须考虑到实际的人的可能的姿势，动态的操作，着装等需要的设计的瑜度。
因此我们必须考虑功能修正量根据以上的数据结合安全人机的相关的理论和知识，对数据进行分析和处理：
由表3.2.1可知：
第5个百分位的平均值为1583mm,第95个百分位的平均值为1775mm，则
第5个百分位数为：
P=1583-56.3×1.645=1490.38mm
第95个百分位数为：
P=1775+56.3×1.645=1867.61mm;
由表3.1.3可知:
华中的女性的身高的平均值为M=1560mm,其标准差为SD=50.7.又产品要适用90%的人，故以第5个和第95个百分位确定尺寸，其K=1.645.
由表3.2.2可知：
第5个百分位的平均值为1484mm,第95个百分位的平均值为1659mm，则
第5个百分位数为：
P=1484-50.7×1.645=1400.59mm；
第95个百分位数为：
P=1659+50.7×1.645=1742.40mm;
结论：
90%的男性身高1490.38-1867.61范围内，同时90%的女性身高在1400.59-1742.40mm的范围内。
根据我国教育的传统习惯，老师的授课以立姿为主，很少采用坐姿，则依据GB/T12958-1991的要求，立姿作业时，身体向前后者向后的的倾斜以不超过10度到15度为宜，工作台的高度为身高的60%或则台面低于肘高50～100mm，这可以确定讲台的高度为男性：
894.22-1120.566mm，当为女性时为840-1045.2mm.同时取男性的时讲台的平均值M=（894.22+1120.566）/2=1007.393mm,取对象为女性的讲台的平均值M＝（８４０＋１０４５.２）／２＝９４２.６mm，然后确定讲台的高度为974.99mm.
3、2、1、2确定讲台的长度
水平作业域是人在台前，在台面上左右运动手臂所形成的轨迹范围。
手尽量外伸的形成的区域为最大作业域。
讲台的宽度不能超过最大作业域。
如图：
图3.1双手动作关联的正常的区域
则我们可以确定人的正常的范围为119.4cm，最大的工作范围为150cm，考虑到华中的特点，尤其是华中女性的特点，以及长宽比的协调性，确定讲台的长度为1500mm其中核心区为100mm.
3、2、1、3确定讲台的宽度
讲台的宽度与坐姿抓握作业域和立姿双臂作业域密切相关，
图3.2双手抓握的范围
根据上图的资料，考虑华中的生理特点以及内部安装多媒体计算机的需要可以确定讲台的宽度为750mm.
3、2、2多媒体讲台颜色的设计
颜色在一个产品的设计中非常的重要，一个产品的外形和它上面的颜色决定着人们对它最初的印象，直接决定人们看到它时的心理状态。
一个好的多媒体的讲台它的颜色应该是庄重而不是积极。
要求严肃但是沉重，根据相关的资料,不同的颜色对人的心理有不同的冷暖感，比如红色，黄色，甚至橙色是我们习惯上的暖色调，给人以温暖的感觉，而青，蓝，绿为冷色调，通常给人以清凉，寒冷的感觉。
而暗灰和黑色给人以温暖的感觉，特别注意的是无论是冷色还是暖色并不会是让人有物理的温度变化。
根据现代教学的要求，多媒体的课堂应该是清新，自然的。
根据现代教育心理学的特点，一个和谐的课堂应该是让所有同学在一个相对宁静的环境中，在绝大部分同学平和的心态中完成老师知识的传播，和学生对知识的理解和运用。
这样的课堂才是高效和积极的。
过分的沉寂和过分的热情都不能很好的完成现代知识的传播。
此外，现代的教室的颜色普遍以浅色为主，以白色为最多，作为现代教室的一个重要的组成的部分，多媒体讲台的颜色应该很教室的颜色相匹配，根据上表的相关知识，应此在不考虑其他因素的情况下，多媒体的讲台轻松为主色调，结合周边的环境，多媒体讲台应该以白色或浅灰为主。
3、2、3细节部位的设计与处理
讲台的外形设计不同于其他的工作台的设计，现代化的工作台有各种的形状，从截面来看，一般有矩形，正方形，甚至圆形（现代的多媒体办公设备就是多采用圆形）。
教室作为一个传播知识的地方，应该是传统的，严谨的。
应此在外形的设计上我们趋向于传统。
另外由于多媒体讲台里面有许多重要的安设备，包括多媒体计算机，投影仪，多媒体教室的控制中心的控制板等许多重要的部件，考虑其安装的便利性，以及考虑到设备的可靠和长时间的工作，应此在截面上的选择应该是以方形为佳，矩形或者正方形。
结合上文的分析我们将多媒体讲台的设计为方形，以较好的符合人体的参数，保证老师能够长时间的顺利的工作，同时也符合学生的心理特点。
由于多媒体讲台内部有许多用电器，甚至包括大功率的用电设备，其在工作的过程中必然会产生大量的热量，为了保证用电设备的正常的工作，我们将在多媒体讲台的下方三个方向挖散热孔，并且内装风扇（保证空气的对流，以产生更好的散热效果），但是面对老师的一边将不开散热孔，以保证老师的工作舒适度。
在棱角等细节的处理上，我们在细节处不断的完善，以达到人性化的设计的要求，更好的实现人机的匹配。
应此由直角的棱角我们将改为弧形，并且在弧形的界面上包裹一层较软的塑料，以防同学不小心碰上后产生的伤害。
针对我校的多媒体讲台缺少容膝的空间，造成老师长时间上课时极其的不舒服，甚至在夏季穿凉鞋的时候，脚趾碰到铁质的多媒体讲台造成脚趾的受伤的缺点，根据现代人机工程设计的相关资料我们在多媒体讲台上在核心区域设计了老师的立姿容膝空间，并且考虑老老师坐姿时的需要，其长度一般为15-20cm并且为长矩形。
在实际的使用时我们发现，我校传统的折叠的多媒体讲台的桌面很容易将粉笔灰等灰尘带入多媒体讲台的内部，另外折叠的台面也不方便老师将教案，笔记本等物品的存放。
锁孔在桌面的上方，很容易被赃物堵塞等缺点，我们设计像左右两侧推拉的桌面，即解决了了灰尘很容易进入多媒体讲台的内部的问题，同时也方便老师讲上课的一些必需品放入在讲台上，方便老师的工作。
在安全锁孔的设计上，我们设计斜拉的锁孔，保证灰尘不容易堵塞锁孔，并且抛弃了传统的用钥匙的机械锁改用电子控制的智能锁以方便多媒体管理员的管理和使用。
：
图3.3多媒体讲台的外形
3、3内部设计及布局
3、3、1显示框的设计
显示框的形状设计主要取决于仪表的功能和人的视觉得运动的规律。
实验的研究表明，不同形状的显示框的的误读率不同。
屏幕的显示应该满足操纵员的要求，其位置和显示的数据应该考虑运行人员的配备责任和功能。
显示应该尽可能的简单，明确和易于理解。
在需要的复杂和非常详细的显示时，应有良好的组织和结构，为了安全的需要显示良好的组织和结构。
根据下面的资料：
（如图）
表3.3.15种显示器读书准确度的比较
显示器类型
最大可见度盘尺寸（mm）
读书错误率（%）
开窗式
42.3
45
圆形
54.0
100
半圆形
110
153
水平直线
180
252
垂直直线
180
325
注资料引自张力，廖可兵主编的《安全人机工程学》
结合我们自己的实际的调查和对老师的走访：
开窗式的优于其他圆形，半圆形等形状，误读范围小，视线集中，识读时眼睛的移动路线也比较短所以误读率很低。
以此作为考虑的基点，开窗式的显示框为最佳。
此外无论是传统的模拟的显示器还是最近兴起的多媒体的液晶显示器，绝大多数是以矩形框为主，很少有其他的形状，考虑产品的通用性和易于进行系统的升级，我们将最核心和最主要的显示框设计成矩形。
根据人的视角和视距的关系40度为标准辨别的界限，30度为最佳的眼睛转动，15度为坐着的自然视线，10度为站立时的自然视线，应此考虑老师在立姿时观察屏幕的需要，我们将屏幕的倾斜度为10度，既有利于老师的观察，又可以避免反光。
为了让眼睛工作在60度的最佳的转动区，和照顾显示器的标准化的需要，我们将视频框的对角线为48.26cm也就是19英寸，既有利于眼睛在舒服的状态下获得最大信息来源同时让目前的主流的19英寸显示器便于安装在多媒体讲台内，有利于零件的标准化生产，照顾产品的经济性。
3、3、2控制台的设计
控制台的设计主要包括按钮的大小，按钮功能的布局，按钮的力学特性以及综合的考虑信息显示和控制器的综合关系，力求信息显示和控制器在颜色，编码，位置，声音和操作等方面的一致性。
同时控制系统的和显示编组要符合操作员的思维方式，合理的采用功能（系统）的编组，使用顺序编组，使用频率编组，优先权编组，操作规程编组，模拟图式编组，使其符合人机工程的相关原则，根据相关的国标资料：
表3.3.1我国华中地区成年男性和女性的手部的基本尺寸的均值和标准差
地区
手长
手宽
食指长
食指进位指关节宽
食指远位指关节宽
均值
标准差
均值
标准差
均值
标准差
均值
标准差
均值
标准差
华中地区男性
182
7.8
81
3.9
69
4.0
19
1.1
16
1.0
华中地区女性
170
7.3
76
3.4
95
4.0
17
1.0
15
1.0
注：
以上的资料引至GB/T16252-1996
数据分析
3、3、2、1键面大小的确定
多媒体讲台的控制按钮的设计不仅需要考虑华中地区的男性和女性的手指的宽度，考虑到在实际的生活中人们的操作习惯，尤其要注意大拇指，中指，的宽度，因此在根据相关的国标和结合实际的数据调查，我们选择的大百分位数，力求让每一个多媒体上课的老师和多媒体的管理员能够顺利的使用多媒体的按钮，不会发生乱按，错按，连按（按A键时却因为键距太小连B键一起按了）。
因此，在百分位的选择上我们选择第99个百分位作为键面大小设置的主要的依据，以保证99%的男性的手指的宽度宽不会超过键面的大小，又依据国标和生活的实际的经验，成年女性的手指的宽度一般是远远小于成年的男性的，所以采用这种的实际的方法是可行的。
根据中国华中地区的成年的男子的手指宽度的回归方程，我们选择在按键中使用最多的食指，中指，和无名指为主，加进对大拇指的考虑。
其中食指的回归方程为y=6.89+0.14*x,中指的回归方程为y=8.65+0.12*x,无名指的回归方程为y=6.88+0.13*x,（X表示中国华中地区成年男性的手宽）根据函数的图像，中指的宽度无疑是最大的，因此我们将中指作为最主要的考虑对象。
依据上图的资料，华中地区的男性的手长集中在170-190毫米与之对应的是在160毫米时手宽为75毫米最多，在170毫米时75毫米最多，在180毫米时手宽为80毫米最多。
因此根据数理和函数的关系在取手宽为80毫米时，将达到我们的设计目标。
根据回归方程，可以计算出在手宽为18.25毫米时满足我们的设计要求，宁外根据修中系数，我们考虑到在冬季老师或管理员带手套工作的情况，我们选择键面的宽度为20毫米，也就是键面的宽度为2厘米时满足其适用域为99%的目标。
考虑键面的美观程度，我们选择键与键之间的距离为5毫米。
3、3、2、2按键力度的确定
控制器的设计要使用人
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