2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫(kù)——智能體育裝備人機(jī)工程設(shè)計(jì)與評(píng)估研究探討發(fā)展實(shí)踐考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.智能體育裝備2.人機(jī)工程學(xué)3.人體測(cè)量學(xué)4.可用性5.生物力學(xué)反饋二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述在智能運(yùn)動(dòng)服設(shè)計(jì)中，需要考慮哪些關(guān)鍵的人體生理因素？2.簡(jiǎn)述智能體育裝備人機(jī)工程設(shè)計(jì)流程中的主要階段及其核心任務(wù)。3.常用的智能體育裝備可用性評(píng)估方法有哪些？請(qǐng)列舉兩種并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。4.解釋什么是“以用戶為中心的設(shè)計(jì)”（UCD），并說(shuō)明其在智能體育裝備開(kāi)發(fā)中的重要性。5.智能體育裝備的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)的人機(jī)工程學(xué)研究提出了哪些新的挑戰(zhàn)？三、論述題（每題10分，共30分）1.選擇一款你熟悉的智能體育裝備（如智能跑鞋、運(yùn)動(dòng)手環(huán)、VR騎行模擬器等），分析其在人機(jī)工程設(shè)計(jì)方面的至少三個(gè)優(yōu)點(diǎn)和兩個(gè)缺點(diǎn)。針對(duì)缺點(diǎn)，提出具體的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議，并說(shuō)明改進(jìn)的依據(jù)（可結(jié)合人機(jī)工程學(xué)原理）。2.隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，智能體育裝備的人機(jī)交互方式正在發(fā)生深刻變革。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例，論述這些技術(shù)如何改變用戶的體驗(yàn)，并探討未來(lái)可能出現(xiàn)的新型人機(jī)交互模式及其潛在的挑戰(zhàn)。3.闡述如何為一種新型的智能健身輔助系統(tǒng)（例如，能夠?qū)崟r(shí)提供動(dòng)作姿態(tài)糾正的智能護(hù)膝或背心）設(shè)計(jì)一項(xiàng)人機(jī)工程可用性研究方案。請(qǐng)說(shuō)明研究目標(biāo)、研究對(duì)象、研究方法、數(shù)據(jù)收集與分析計(jì)劃等關(guān)鍵要素。四、分析題（15分）某公司正在研發(fā)一款旨在提高專業(yè)游泳運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練效率的智能泳鏡。該設(shè)備計(jì)劃集成高精度動(dòng)作捕捉傳感器、實(shí)時(shí)生理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊（心率、血氧）以及個(gè)性化的訓(xùn)練反饋系統(tǒng)（通過(guò)AR技術(shù)在視野中顯示）。請(qǐng)分析在設(shè)計(jì)和評(píng)估這款智能泳鏡時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注哪些人機(jī)工程問(wèn)題？例如，設(shè)備在水中佩戴的舒適性與穩(wěn)定性、傳感器數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與干擾因素、AR顯示信息的易讀性與對(duì)運(yùn)動(dòng)員注意力的干擾、設(shè)備操作（如切換模式、調(diào)整設(shè)置）的便捷性等。針對(duì)這些問(wèn)題，提出初步的設(shè)計(jì)考慮和可能的評(píng)估思路。試卷答案一、名詞解釋1.智能體育裝備：指集成傳感器、通信模塊、數(shù)據(jù)處理單元和智能算法，能夠?qū)崟r(shí)采集、處理、傳輸運(yùn)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)，提供運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)監(jiān)測(cè)、分析、反饋、指導(dǎo)或增強(qiáng)功能的體育專用設(shè)備。2.人機(jī)工程學(xué)：研究人、機(jī)器（或系統(tǒng)）及其環(huán)境之間相互作用，旨在優(yōu)化人的性能、健康和福祉，并使系統(tǒng)具有高度有效性、效率和舒適性的交叉學(xué)科。3.人體測(cè)量學(xué)：系統(tǒng)地測(cè)量人體尺寸、形態(tài)、生理及心理特征的科學(xué)與技術(shù)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)（包括智能體育裝備）提供人體尺度依據(jù)。4.可用性：指一個(gè)系統(tǒng)（如智能體育裝備）被其目標(biāo)用戶易于學(xué)習(xí)、高效使用、少出錯(cuò)且主觀滿意度高的程度。5.生物力學(xué)反饋：指通過(guò)傳感器測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的生物力學(xué)參數(shù)（如關(guān)節(jié)角度、速度、力量、步態(tài)等），并將這些信息以某種形式（如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)）反饋給用戶或教練，用于指導(dǎo)或評(píng)估運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的技術(shù)。二、簡(jiǎn)答題1.在智能運(yùn)動(dòng)服設(shè)計(jì)中，需要考慮哪些關(guān)鍵的人體生理因素？*解析思路：回答需圍繞“人體生理”和“運(yùn)動(dòng)服”結(jié)合點(diǎn)展開(kāi)。首先點(diǎn)明核心是保障運(yùn)動(dòng)安全和舒適。然后分點(diǎn)列出關(guān)鍵因素。*答案要點(diǎn)：①熱調(diào)節(jié)能力：運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量熱量，服裝需能有效散熱或保暖，適應(yīng)不同環(huán)境溫度和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。②透氣性與排汗性：運(yùn)動(dòng)出汗多，服裝需有良好透氣孔或吸濕排汗材料，保持皮膚干爽，減少摩擦和不適。③舒適性與柔性：服裝材料應(yīng)柔軟、彈性好，貼合身體曲線，減少束縛感和運(yùn)動(dòng)阻力，避免產(chǎn)生不適或損傷。④壓強(qiáng)與剪切力：合適的服裝緊度可提供支撐和反饋，但過(guò)高壓力影響血液循環(huán)，需在支撐與舒適間平衡。⑤肌肉負(fù)荷與生物力學(xué)：服裝設(shè)計(jì)（如局部加厚、支撐帶）可能影響肌肉用力方式和負(fù)荷分布，需考慮其對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的影響。⑥感官刺激：避免服裝內(nèi)部線頭、硬質(zhì)物等引起皮膚刺激。2.簡(jiǎn)述智能體育裝備人機(jī)工程設(shè)計(jì)流程中的主要階段及其核心任務(wù)。*解析思路：提取人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的經(jīng)典流程，并結(jié)合智能體育裝備特點(diǎn)進(jìn)行闡述。通常包括早期介入和持續(xù)評(píng)估。*答案要點(diǎn)：①需求分析與用戶研究階段：核心任務(wù)是深入了解目標(biāo)用戶（運(yùn)動(dòng)員、教練、大眾等）的需求、使用場(chǎng)景、生理心理特點(diǎn)，以及運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目本身的要求。②概念設(shè)計(jì)與信息架構(gòu)階段：核心任務(wù)是基于需求，初步構(gòu)思裝備功能、形態(tài)、交互方式，設(shè)計(jì)信息輸入輸出流程，考慮人機(jī)交互界面布局與邏輯。③詳細(xì)設(shè)計(jì)與原型制作階段：核心任務(wù)是根據(jù)概念設(shè)計(jì)，細(xì)化結(jié)構(gòu)、材料、傳感器布局、嵌入式系統(tǒng)交互、顯示反饋機(jī)制等，制作可交互原型，進(jìn)行早期可用性測(cè)試。④評(píng)估與測(cè)試階段：核心任務(wù)是采用多種方法（生理、心理、行為）評(píng)估原型或最終產(chǎn)品的可用性、舒適性、安全性、有效性，收集用戶反饋。⑤迭代優(yōu)化階段：核心任務(wù)是根據(jù)評(píng)估結(jié)果和用戶反饋，修改設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化交互細(xì)節(jié)，重新制作原型或進(jìn)行小批量試制，直至滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。⑥部署后評(píng)估（可選）：核心任務(wù)是監(jiān)測(cè)裝備在實(shí)際使用中的表現(xiàn)，持續(xù)收集用戶反饋，進(jìn)行必要調(diào)整。3.常用的智能體育裝備可用性評(píng)估方法有哪些？請(qǐng)列舉兩種并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。*解析思路：列舉常用且有一定代表性的人機(jī)可用性評(píng)估方法，重點(diǎn)說(shuō)明其核心特點(diǎn)，如評(píng)估維度、參與者角色、優(yōu)缺點(diǎn)等。*答案要點(diǎn)：①可用性測(cè)試（UsabilityTesting）：特點(diǎn)是通過(guò)讓代表性用戶在可控環(huán)境下使用產(chǎn)品完成任務(wù)，觀察其行為，記錄遇到的問(wèn)題和困難，直接評(píng)估產(chǎn)品的易學(xué)性、效率性和滿意度。通常需要設(shè)置任務(wù)場(chǎng)景，觀察者（研究者）進(jìn)行引導(dǎo)和提問(wèn)。優(yōu)點(diǎn)是能發(fā)現(xiàn)真實(shí)使用中的問(wèn)題，缺點(diǎn)是成本較高，結(jié)果可能受測(cè)試環(huán)境影響。②問(wèn)卷調(diào)查（QuestionnaireSurveys）：特點(diǎn)是使用標(biāo)準(zhǔn)化量表（如SUS、NASA-TLX）或定制問(wèn)卷，收集用戶對(duì)產(chǎn)品可用性的主觀評(píng)價(jià)。優(yōu)點(diǎn)是可快速收集大量用戶反饋，結(jié)果易于量化統(tǒng)計(jì)分析，覆蓋范圍廣。缺點(diǎn)是結(jié)果受用戶主觀感受影響大，可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)具體操作層面的深層問(wèn)題。4.解釋什么是“以用戶為中心的設(shè)計(jì)”（UCD），并說(shuō)明其在智能體育裝備開(kāi)發(fā)中的重要性。*解析思路：首先定義UCD的核心思想，然后結(jié)合智能體育裝備的特點(diǎn)，闡述其重要意義。*答案要點(diǎn)：①定義：以用戶為中心的設(shè)計(jì)（UCD）是一種設(shè)計(jì)理念和方法論，強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期中，始終將最終用戶的需求、目標(biāo)、能力和限制放在首位，通過(guò)用戶參與來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)決策。②重要性：智能體育裝備直接面向用戶使用，其價(jià)值在于提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、體驗(yàn)或健康。UCD的重要性體現(xiàn)在：a)提升用戶體驗(yàn)：確保裝備的功能和交互方式符合用戶的期望和使用習(xí)慣，提高舒適度、易用性和滿意度。b)提高運(yùn)動(dòng)效果/安全性：合適的設(shè)計(jì)能更好地輔助用戶完成動(dòng)作，提供有效的反饋，甚至預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。c)增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力：滿足用戶需求的裝備更受歡迎，有助于產(chǎn)品成功。d)促進(jìn)創(chuàng)新：深入理解用戶痛點(diǎn)能激發(fā)更具創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)解決方案。5.智能體育裝備的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)的人機(jī)工程學(xué)研究提出了哪些新的挑戰(zhàn)？*解析思路：思考智能技術(shù)（AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等）引入后，人機(jī)交互和環(huán)境發(fā)生了哪些變化，從而對(duì)傳統(tǒng)人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容、方法或側(cè)重點(diǎn)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。*答案要點(diǎn)：①多模態(tài)交互的復(fù)雜性：智能裝備常涉及生理數(shù)據(jù)、環(huán)境信息、虛擬反饋等多源信息交互，如何有效整合、呈現(xiàn)和解釋這些信息，避免信息過(guò)載或沖突，是新的挑戰(zhàn)。②個(gè)性化與自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)性：AI使得裝備能根據(jù)用戶狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整，研究需關(guān)注這種動(dòng)態(tài)變化如何影響用戶的適應(yīng)過(guò)程、學(xué)習(xí)曲線和長(zhǎng)期接受度。③數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證：大量數(shù)據(jù)采集使得設(shè)計(jì)決策更多基于數(shù)據(jù)，但如何驗(yàn)證這些數(shù)據(jù)與用戶體驗(yàn)（特別是主觀感受）的相關(guān)性，確保數(shù)據(jù)倫理和隱私，是挑戰(zhàn)。④沉浸式交互的生理心理影響：VR/AR等技術(shù)的應(yīng)用，需要深入研究沉浸式環(huán)境對(duì)用戶認(rèn)知負(fù)荷、空間感知、決策判斷乃至情緒狀態(tài)的長(zhǎng)短期影響。⑤系統(tǒng)整體性與交互的評(píng)估：智能裝備往往是一個(gè)包含硬件、軟件、云平臺(tái)、教練/同伴等多元素的復(fù)雜系統(tǒng)，評(píng)估用戶體驗(yàn)需超越單一設(shè)備層面，關(guān)注系統(tǒng)整體交互效率和效果。⑥新型傳感器與嵌入式系統(tǒng)的整合：如何在保證數(shù)據(jù)采集精度的同時(shí)，減少傳感器和設(shè)備對(duì)用戶身體的干擾（舒適性、生物力學(xué)影響），并確保嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。三、論述題1.選擇一款你熟悉的智能體育裝備（如智能跑鞋、運(yùn)動(dòng)手環(huán)、VR騎行模擬器等），分析其在人機(jī)工程設(shè)計(jì)方面的至少三個(gè)優(yōu)點(diǎn)和兩個(gè)缺點(diǎn)。針對(duì)缺點(diǎn)，提出具體的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議，并說(shuō)明改進(jìn)的依據(jù)（可結(jié)合人機(jī)工程學(xué)原理）。*解析思路：選擇一款具體設(shè)備，分析需具體且有依據(jù)，優(yōu)點(diǎn)不必過(guò)分突出，缺點(diǎn)要有改進(jìn)價(jià)值。改進(jìn)建議要結(jié)合人機(jī)原理。例如選擇“運(yùn)動(dòng)手環(huán)”。*答案要點(diǎn)（以某款智能運(yùn)動(dòng)手環(huán)為例）：①優(yōu)點(diǎn)：a)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)全面：能監(jiān)測(cè)心率、步數(shù)、睡眠、距離等多種運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)，滿足基本需求。b)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)：通常具備較長(zhǎng)的電池續(xù)航，減少頻繁充電的麻煩，適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)或旅行。c)操作便捷：配備觸摸屏，通過(guò)簡(jiǎn)單手勢(shì)即可查看信息或切換模式。②缺點(diǎn)及改進(jìn)建議：a)觸摸屏在運(yùn)動(dòng)中誤觸率高：在跑步、洗手等場(chǎng)景下，手部出汗或震動(dòng)容易導(dǎo)致誤操作。改進(jìn)建議：增加物理按鍵或采用更智能的交互方式（如語(yǔ)音控制、特定手勢(shì)識(shí)別），依據(jù)：提高交互的容錯(cuò)性和穩(wěn)定性，降低用戶操作負(fù)荷。b)屏幕信息顯示在強(qiáng)光下可讀性差：陽(yáng)光直射下難以看清關(guān)鍵數(shù)據(jù)。改進(jìn)建議：采用更高對(duì)比度、抗反射涂層的顯示屏，或增加自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)算法，依據(jù)：確保信息有效傳遞，保障運(yùn)動(dòng)安全。③（補(bǔ)充優(yōu)點(diǎn)）輕量化設(shè)計(jì)：體積小、重量輕，佩戴舒適，不影響運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。④（補(bǔ)充缺點(diǎn)）數(shù)據(jù)同步偶發(fā)性延遲/失?。和ㄟ^(guò)藍(lán)牙同步數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。改進(jìn)建議：優(yōu)化藍(lán)牙連接算法，增加手動(dòng)同步選項(xiàng)，依據(jù)：保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，提升用戶體驗(yàn)。2.隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，智能體育裝備的人機(jī)交互方式正在發(fā)生深刻變革。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例，論述如何改變用戶的體驗(yàn)，并探討未來(lái)可能出現(xiàn)的新型人機(jī)交互模式及其潛在的挑戰(zhàn)。*解析思路：闡述技術(shù)如何改變交互，需舉例說(shuō)明。然后發(fā)散思考未來(lái)模式，并分析挑戰(zhàn)。*答案要點(diǎn)：①技術(shù)如何改變用戶體驗(yàn)（舉例）：a)個(gè)性化指導(dǎo)：AI分析用戶數(shù)據(jù)（心率、動(dòng)作姿態(tài)等），提供定制化的訓(xùn)練計(jì)劃、實(shí)時(shí)反饋（如“動(dòng)作稍慢”、“核心收緊”），體驗(yàn)從被動(dòng)記錄變?yōu)橹鲃?dòng)指導(dǎo)。例：智能跑鞋通過(guò)傳感器分析步態(tài)，通過(guò)APP提供跑步姿態(tài)糾正建議。b)情境感知交互：設(shè)備能感知環(huán)境（如天氣、場(chǎng)地）和用戶狀態(tài)（如疲勞度），自動(dòng)調(diào)整設(shè)置或提供相關(guān)信息。例：運(yùn)動(dòng)手表根據(jù)GPS和心率判斷是否超負(fù)荷，并建議休息。c)自然語(yǔ)言/語(yǔ)音交互：用戶可通過(guò)語(yǔ)音命令控制設(shè)備或查詢信息，解放雙手。例：對(duì)VR騎行模擬器說(shuō)“速度提高20%”。體驗(yàn)更流暢、直觀。②未來(lái)可能出現(xiàn)的新型交互模式及挑戰(zhàn)：a)腦機(jī)接口（BCI）：直接通過(guò)意念控制設(shè)備或接收反饋。改變：實(shí)現(xiàn)前所未有的直接控制和沉浸感。挑戰(zhàn)：技術(shù)成熟度、個(gè)體差異、倫理問(wèn)題（如隱私、成癮）。b)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）融合交互：在用戶視野中疊加虛擬信息（如動(dòng)作指導(dǎo)、數(shù)據(jù)圖表）。改變：將數(shù)字信息與物理世界無(wú)縫結(jié)合，提供沉浸式體驗(yàn)。挑戰(zhàn)：AR顯示器的舒適性、信息呈現(xiàn)的干擾性、開(kāi)發(fā)復(fù)雜度高。c)多模態(tài)融合交互：結(jié)合語(yǔ)音、手勢(shì)、生理信號(hào)等多種輸入輸出方式。改變：提供更豐富、更自然的交互方式。挑戰(zhàn)：如何有效融合不同模態(tài)信息，避免沖突和干擾，提高交互的智能性和適應(yīng)性。3.闡述如何為一種新型的智能健身輔助系統(tǒng)（例如，能夠?qū)崟r(shí)提供動(dòng)作姿態(tài)糾正的智能護(hù)膝或背心）設(shè)計(jì)一項(xiàng)人機(jī)工程可用性研究方案。請(qǐng)說(shuō)明研究目標(biāo)、研究對(duì)象、研究方法、數(shù)據(jù)收集與分析計(jì)劃等關(guān)鍵要素。*解析思路：設(shè)計(jì)一個(gè)完整的可用性研究方案框架。要素要齊全，描述要清晰。強(qiáng)調(diào)“實(shí)時(shí)提供姿態(tài)糾正”是關(guān)鍵功能。*答案要點(diǎn)：①研究目標(biāo)：a)評(píng)估該智能健身輔助系統(tǒng)在實(shí)時(shí)提供動(dòng)作姿態(tài)糾正時(shí)的可用性（易學(xué)性、效率性、滿意度）。b)識(shí)別用戶在使用過(guò)程中遇到的主要困難、困惑點(diǎn)和設(shè)計(jì)缺陷。c)為系統(tǒng)優(yōu)化提供具體的人機(jī)工程學(xué)改進(jìn)建議。②研究對(duì)象：招募目標(biāo)用戶群體，如有一定基礎(chǔ)的健身愛(ài)好者或特定項(xiàng)目的初學(xué)者（根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而定）。需包含不同性別、年齡、健身經(jīng)驗(yàn)水平的參與者，樣本量需足夠（如10-20人）。③研究方法：采用參與式可用性測(cè)試為主，輔以出聲思維法（Think-aloud）。在模擬或真實(shí)的健身環(huán)境中進(jìn)行。④研究任務(wù)：設(shè)計(jì)一系列包含不同難度和類型的健身動(dòng)作（如深蹲、弓步、平板支撐等），要求參與者穿著智能輔助系統(tǒng)完成這些動(dòng)作，并在過(guò)程中實(shí)時(shí)接收系統(tǒng)的姿態(tài)糾正提示（語(yǔ)音、震動(dòng)等）。任務(wù)包括學(xué)習(xí)階段（熟悉系統(tǒng)操作和糾正機(jī)制）和測(cè)試階段（完成預(yù)設(shè)動(dòng)作序列）。⑤數(shù)據(jù)收集計(jì)劃：a)行為數(shù)據(jù)：記錄任務(wù)完成時(shí)間、錯(cuò)誤次數(shù)、偏離標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作軌跡的程度、系統(tǒng)提示的響應(yīng)情況。b)生理數(shù)據(jù)（可選）：若設(shè)備支持，可