1.1 绪言
1.1.1 人机工程学
“人机工程学（human-machine engineering）”也称为“人因工程（human factors）”“工效学（ergonomics）”或“工程心理学（engineering psychology）”，是将工程技术与人体解剖学、生理学、心理学、医学、环境科学等多学科交叉融合的一门科学。它研究人、机器、环境三者之间的相互关系，使设计出来的产品更符合人的生理与心理特点，从而达到健康、舒适、安全、高效的目的[1][2]。
一方面，“人机工程学”这门学科的发展具有一定的必然性。任何机电产品都不是一个孤立的实体，都处于“人-机-环境”的大系统之中。传统机械设计把设计思维集中在产品的功能实现和行为分析上，现代机械设计则要求设计者同时考虑人的因素和环境因素，把“人-机-环境”三者融为一体，构成完整的“人-机-环境”大系统观，以系统的观点统一处理设计中的问题。在“人-机-环境”大系统运作过程中，人的参与包括人的“生理参与”和“心理参与”两个重要方面。因此，人的生理和心理因素成为现代机械设计中必须考虑的重要内容。在现代机电产品的设计和研发时，必须充分考虑人的生理因素和心理因素，确立人在产品“人-机-环境”大系统中的地位和作用，才能使设计出来的产品更好地满足人的需求，并使人们更健康、舒适、安全地使用该产品[3]。
另一方面，社会的发展和医学模式的改变也为“人机工程学”的发展奠定了一定的基础。21世纪的医学模式已经从传统的“生物医学”模式转变成“生物-心理-社会-环境-工程”模式。倡导“医工结合”，将医学、生命科学与工程科学相结合，进行多学科的交叉研究，是学科发展的必然要求。
1.1.2 人机工程学试验与评价
设计出来的产品是否真的达到了健康、舒适的目的，这需要通过试验和科学数据进行评价。然而，传统的人机工程学教材大多侧重于“设计”的角度。例如，“手工工具的设计”“显示器与控制器的设计和布置排列”“作业空间的设计”“人机界面设计”“人机系统设计”“作业环境设计”等，对于如何进行人机工程学试验和试验数据统计分析却很少涉及。其实，人机工程学试验与一般的工程学试验有很大的不同：工程学试验大多以“机电产品”“机器”“零部件”为试验对象，而人机工程学试验却以“人”为试验对象，因此试验设计时必须充分考虑到人的生理和心理特点，遵循特定的试验设计原则。本书与其他同类教材的不同点就在于以人机工程学试验和评价为主要内容，包括“人机工程学中常用的生理和心理试验”“人机工程学试验设计和数据统计分析”“载运交通工具的乘坐舒适性试验”以及“机电产品的绿色化评价”等方面。
1.1.3 人体生理学
“生理学（physiology）”是研究生物机体的生命现象及其功能的科学。根据研究对象的不同，它可以分为“人体生理学”“动物生理学”“植物生理学”和“细胞生理学”等。“人体生理学（human physiology）”简称生理学，是研究人体的生命现象及其规律的科学，包括人体内部各组织、系统和器官的功能，以及人与外部环境之间的相互作用、相互影响、相互制约和相互协调。
正如“汽车构造”研究的是汽车发动机、底盘等各系统和零部件的构造，而“汽车理论”研究汽车动力性、经济性、平顺性等各种性能，人体解剖学和人体生理学之间的关系也是“结构”与“功能”之间的关系。解剖学研究人的形态、结构，生理学研究人的功能、机制。与医学院学生不同，工科大学的学生在从事人机工程学试验和评价工作中，更需要关注的是人的各种生理反应而不是解剖结构。
人体生理学又包括“细胞和分子水平”“器官和系统水平”“整体水平”这3个不同的研究水平[4]。医学科研工作者往往侧重于细胞和分子水平的研究，如基因、蛋白、DNA等，而人机工程学试验和评价更多地着眼于整体水平的研究，如研究劳动作业过程中或者汽车、飞机等交通工具乘坐过程中人的生理反应。
一般认为，人体的四大生命体征是心率（或脉搏）、血压、呼吸和体温。在人机工程学试验中，经常测量的人体生理指标包括心率（或脉搏）、血压、呼吸、心电、脑电、肌电和皮肤电等。
1.1.4 心理学
“心理学（psychology）”是研究人的心理现象及其规律的科学。不仅人有心理活动，动物也有心理活动。我们研究的是人的心理现象，它又可分为“心理过程”和“个性心理”两个方面。两者相比较而言，心理过程是动态变化的，而个性心理是相对稳定的。“心理过程”又包括认识过程、情感过程和意志过程，而“个性心理”又包括个性倾向性和个性心理特征两个方面。心理过程和个性心理是相互联系、密不可分的。个性心理既以心理过程为基础，同时也制约着心理过程并通过心理过程予以表现[5]。关于心理过程和个性心理更具体的描述，见本章1.6节。
心理学的分支很多，包括：“普通心理学”“实验心理学”“教育心理学”“发展心理学”“认知心理学”“心理统计与心理测量”“医学心理学”“心理咨询与心理治疗”“消费心理学”“社会心理学”和“犯罪心理学”等。“生理心理学”和“心理生理学”都是生理学和心理学之间的交叉学科，但两者的含义却不同，详见本书第4章。“人机工程学”有时也称为“工程心理学”，它立足于工业和工程技术，把“普通心理学”中的基本理论运用于工程领域，同时结合了“实验心理学”“认知心理学”和“心理统计与心理测量”中的一些原理和方法手段，从而使得“人-机”系统之间达到最佳匹配。