工業設計專業人機工程學課程教學方法探索

陶慶　樊軍　康金勝

摘 要：人機工程學是一門研究人、機、環境之間相互作用的新興學科。隨著人機系統的發展，工業界對工業產品的設計要求越來越高。根據現有人機工程學課程教學的實際情況，剖析了傳統教學中人機工程學課程所存在的問題，并針對這些問題，引入了新的教學方法，豐富了課程設計的內容。課堂教學采用互動討論的方式，提高了學生的積極性，取得了較好的成效。

關鍵詞：人機工程學 多媒體 教學 互動

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0191-02

Abstract：Ergonomics is a new branch of science which studies the relations between human， machine and environment. With the development of man-machine systems，the requirements for industrial production design are more strict. According to Ergonomics course teaching reality， analyze the existing problems in the ergonomics program under the traditional teaching at length，it enriched the content of the course design. Discussing dynamically in class is the important form of classroom instruction. Improves students' learning enthusiasm， and has achieved effect in experiment teaching.

Key words：Ergonomics；Multi-media；Teaching；Interactive；

人機工程學（Ergonomics）是研究人在某種工作環境中的心理學、生理學和解剖學等方面的因素，研究人與機器及環境的相互作用，研究在生活中、工作中以及休假時怎樣統一考慮人的健康、安全、工作效率、舒適等問題的一門新興的邊緣學科[1]。在工業設計中，人機工程學是一個重要的環節。對于工業設計，它不僅可以提供真實的設計依據，還能對其提供指導。由人、機構成的系統被稱為人機系統，此范圍也包括影響人機系統的環境條件，通常認為人——機——環境系統的簡稱就是人機系統。其構成分為三個子系統，即人、機、環境。三者相互兩兩交叉，構成了人——機系統，人——環境系統，機——環境系統這三個系統，然后，這三個系統再次交叉，最終構成人——機——環境系統。

人機工程學是科學技術知識體系的一個重要組成部分，并且其在工業設計專業的課程體系中處于重要地位，新疆大學機械工程學院工業設計專業和工業工程專業均設立此門課程作為專業基礎課和主干課程之一。是否能順利展開后續的工程設計類專業課程教學，該課程教學的成效起著直接關系。人機工程學對工業設計的指導性作用隨著其自身的日益成熟和完善也越來越明顯。因此，在該課程的教學實踐中，將提高學生實踐與創新能力作為重點，充分發揮學生學習的積極性和主動性，同時培養正確的學習方法，對該課程教學進行了一些大膽的實踐體會，效果較好，也有了自身的一些體會。

1 人機工程學多媒體課件制作

為了把人機工程學理論研究的最新成果及時納入到教學內容中去，需要在教學內容上不斷更新，多媒體教學是最佳的選擇。一方面，制作精美的多媒體教學課件有助于教師結合傳統教學與現代多媒體組織教學。由于人機工程學課程的主要特點之一是應用實踐性比較強，制作課件時，應重點創設實例情境應用教學，人機工程學的通用原理重視應用實例進行講解。依據人機工程學課程自身的一些特點以及多年的教學經驗，該多媒體教學課件要具有以下主要功能：（1）運用多媒體技術，使課件具有良好的人機界面，能集圖、文、聲、動畫于一體；（2）合理安排教學內容，應系統地、有條理地演示課程內容的功能；（3）以幫助學生學習為指導作用，盡快使學生了解并掌握人機工程學的基本理論與方法；（4）制作的多媒體課件應該有利于學生擴大知識面，提高學生的實際應用分析能力[2]。根據人機工程學課程在新疆大學的開設情況，該研究者制作的多媒體教學課件的主要內容有10個章節模塊，即人機工程學緒論、人的形體參數、人的神經系統與感知、人體力學、人的作業能力與疲勞、人的自然傾向與可靠性、人機界面設計、作業空間與用具設計、作業環境、人機系統設計與分析評價等。在實際教學過程中，教學內容取舍的依據是課時安排以及不同專業的教學要求。如FTA法安全分析專為工業工程專業設置，進行詳細的闡述。人機界面設計等章節專為工業設計專業設置。每一章節的作業和思考題都是我們精心選取的，以便學生更好的復習及自學。為了豐富教學內容，我們從英國布魯內爾大學、清華大學、西安交通大學等地收集了大量的圖片及視頻資料。此外，為增強教學效果，在相關章節，我們通過增加實際案例這一教學環節，結合實際案例分析講解，以問答的方式與學生互動，從而提高學生對課程內容的理解能力。在多媒體教學課件的過程中，我們發現：課堂教學不能照本宣科，不能將書本上的內容原封不動地搬到大屏幕，而是應做到教師分析講解的思路與屏幕顯示同步，學生提問教師回答問題的互動模式。在課件中，多媒體形式的選擇也要依具體內容而定，模擬軟件、文字、動畫、聲音、圖片等相結合，盡量添加生動的實例，例如，將國外學生做模型的視頻添加進來，讓學生身臨其境的感受學習氛圍，這樣才會使學生更加容易理解什么是工業設計，以達到提高教學效果的目的。

2 人機工程學課程授課方法

回顧并總結近幾年的理論教學實踐，對于講一堂課容易、講好一堂課很難這一觀點我們都深有體會。在實際教學中，對教師來說，一節課的關鍵是根據課堂內容，選擇合適的教學方法。教師提高理論教學質量的關鍵始終是備好每一堂課，特別是對于已廣泛應用現代教學手段的今天來說尤顯重要。精心準備每一堂課，要有目的的理清思路，做到聲音、圖文并茂，避免使用大量的文字。認真學習國內外本學科的前沿動態，做好工業設計學科知識儲備，在備課過程中，理清各知識點之間的連接，做到重點突出，講解有序。此外，還應該認真做好每堂課之間知識的融會貫通、講課方法的靈活運用、教與學的互動等，經過幾輪地教學實踐，逐漸摸索出一些經驗。在教學中我們采用以下幾種教學方式：（1）盡可能使用黑板教學與多媒體教學相結合教學方式，直觀、形象、生動是多媒體教學的特點，容易吸引學生課堂上的注意力，激發學習興趣，黑板教學更容易理解。（2）問題討論式互動教學方式，在課堂上讓學生積極提出問題，盡可能的激發學生探究問題的主動性和積極性，進一步提高學生課堂自主參與的意識，輕松獲取知識。例如，講解座椅的主要尺寸設計時，椅子座寬尺寸設計值為什么取400～500 mm？能不能更寬一些或者更窄一些？通過討論教學，學生更有興趣，更容易掌握所學內容知識。（3）舉例論證式教學，通過講解例子分析心理需求，從而達到良好效果。例如，西太平洋國際工業設計中心設計的太陽花鼠標，其外形非常獨特，而且是專為亞洲人群設計的。亞洲人使用歐美人士的大鼠標較為勉強，需要將整個手放在鼠標上，手心緊貼鼠標后背，抬高了腕關節，使手背和桌面之間的夾角超過30度，但人體工程學原理指出，人體的最佳休息狀態是人的手背同桌面保持在15～30度夾角的半握拳狀，所以說他們并沒有完全放松腕關節，腕關節部位及手的前臂部位的伸肌群還是一直處在強直的受力狀態，直接影響上臂的三頭肌及三角肌同時受到力牽拉的作用，使人的肩關節也一直處于強直狀態[3]。在外形設計方面，太陽花鼠標比歐美的小一點，且流線型的弧度也更趨于平緩，考慮到亞洲人的手的特點，設計該鼠標的后背夾角成150度。此設計極具人性內涵，并充分關注了亞洲人的心理特征，這是心理分析在設計指導性作用的一個成功范例。此外，還應該讓學生在課外進行學習，推薦課程相關精品文章以及名家作品，讓學生在網絡學習掌握本課程延伸知識，擴充本學科的知識層面，從而達到有效地輔助課程學習的目的。

3 人機工程學課程實踐性教學

如我們所知，實踐性教學是人機工程學課程教學的重要特色之一。主要內容包括課程實驗、課堂討論與作業、課程設計（即大作業）3個部分。在人機工程學課程教學實踐過程中，提高學生學習興趣是至關重要的，在教學中，靈活應用課程設計、理論講授、實踐輔導等不同教學方法。結束一章節理論課程后，給學生安排實踐訓練，例如，安排學生進行人機工程學課程的基本實驗，讓學生自己動手去做實驗。結合學生的實踐情況做歸納總結，讓學生系統、全面、扎實掌握已學知識，激發學生學習熱情和主動性。應用理論與實踐相結合以提高學生的綜合素質。顯而易見，在工業設計方面，人機工程學起重要的指導性作用。但是產品設計中不僅僅只有解決人機問題這一個任務，工業設計師應綜合考慮產品各方面的因素，如生產、銷售及使用。例如，成本、材料、功能、生產工藝、銷售、使用、回收、色彩、形態等[4]。要把人機工程學問題放在整個系統中做權衡、考慮，不能夠片面關注一方面而忽視其他方面。只有這樣，設計出來的產品才能更多更好。因此，我們在教學過程中要加強培養學生的綜合能力。為培養學生的設計興趣和增強他們的設計信心，經過長期的摸索實踐和國外大學教師的建議，我們改為學生自主出題，當然對任課老師的要求就更高了，任課老師要提前做好準備，提供各種類型的課程設計題目，以及相關題型的基本要求，因為對學生來說，多一些選擇，就可以更多地發揮其主動性和積極性。同時，采用講授理論知識與讓學生完成相應的課題設計內容同步進行的方式。這樣，既可以及時檢驗與應用相關人機知識，還使得設計難度分解；讓學生自我選題，對其本身來說就相當具有挑戰性，學生本人通過努力邊學邊設計；最終他們的課程設計在人機工程學課程結束時也順利地完成了。通過雙向交流，指導教師的工作壓力有所減輕，學生還能表達自己的想法，根據設計需求，教師引導學生制定具體的設計目標。通過互動交流，在課程設計過程中學生就能夠通過互動的方式增強主動性，積極性也得以大幅提高。通過教學實踐，學生們對課堂教學效果普遍反映良好，受益匪淺，在展示作品的過程中，學生充滿了成就感。對工業設計專業學生來說，這門課的課程設計是第一次比較正式的專業設計，使其了解工業設計的基本過程要求，全面了解工業設計的綜合性與復雜性，提高學生的創作能力、分析能力以及解決實際問題的能力；另外，對今后工業設計專業課程學習方面，也有助于樹立他們的信心。

通過探討人機工程學課程教學方法與實踐，得出結論：工業設計專業在其他專業基礎課甚至專業課的教學中，可以采取互動式的教學方式以加強理論聯系實際，增強學生的學習主動性。在今后的教學中，采用多種方法搜集整理各國相關的好案例，課堂中的案例結合理論進行分析，能夠很大程度提高學生學習興趣，從而有益于教學效果的提升；適當增加部分設計實踐環節，分析理論知識，應用效果將會更顯著。總之，人機工程學課程的教學模式還需要進一步的探索，逐步提高和完善課程的教學水平，培養適應社會需要的專業人才。

參考文獻

[1] 丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，2000.

[2] 黃輝字，羅劍英.人機工程學多媒體教學課件的設計與制作[J].韶關學院學報，2008，29（6）.

[3] 孫林巖.人因工程[M].北京：科學技術出版社，2001.

[4] 谷遠亞.人機工程學教學改革的實踐探索[J].科教探索，2008（3）.