面向創新實踐能力培養的人因工程實踐教學改革

江志剛，周敏，蔣國璋，張旭剛 （武漢科技大學機械自動化學院工業工程系，湖北 武漢430081）

人因工程主要是通過研究人的生理、心理特性，對機器、設備、工具、環境等進行設計和改進，讓人在實際操作過程中能減少時間的浪費、增加安全性和舒適性，達到提高生產效率的目的。它是一門新興的邊緣學科，具有跨學科跨領域的特點，可結合多種學科的原理、方法和數據進行綜合運用［1－2］。

人因工程屬于實驗科學或經驗科學，通過實驗和觀察建立人類生理活動和心理活動資料，并用來評定人們工作環境的優劣性、以及機器設備和操作方法的科學性，具有較強的實踐性。因此，實踐教學是人因工程教學的關鍵環節。在理論教學的基礎上，必須通過實踐強化學生對基本知識的掌握以及對基本技能的融會貫通［3］。然而，目前人因工程教學主要以課堂講授理論知識為主，重視考試成績而輕視實踐能力，使得學生難以將專業知識靈活運用。因此，如何合理地構建人因工程實驗教學體系，實現理論教學與實踐教學的有機融合，提高學生的創新實踐能力，從而適應當前工業工程專業人才培養的新要求，是目前人因工程教學需要解決的問題?武漢科技大學教學研究重點項目 （2012Z37）。。

1 人因工程實踐教學問題分析

人因工程學是工業工程專業的重要專業核心課程，受傳統教育觀念的影響，目前教學中還存在一些重理論輕實踐、重知識輕能力、重學輕做等問題。同時，實驗教學內容分類較多，知識點比較分散，學到的知識很難直接應用到工程實踐中。此外，實踐教學的考核單一，主要依據學生實驗報告，導致學生只是敷衍應付實驗報告，不會認真思考理論和實踐的聯系，影響實驗效果。現有人因工程實踐教學主要存在以下幾方面的問題［4］：

1）對實驗教學不重視。目前我國高校普遍不太重視實驗教學，只是將其作為基礎教學輔助課程。因此，設置的講課學時少，沒有系統的教學綱要，對學生沒有具體的要求，從而學生潛意識會認為實驗教學就是好玩，沒有學習的必要。

2）理論教學與實驗教學脫節。人因工程學具有較強的實踐性，包含多門學科內容，涉及領域廣泛。老師在授課時，只是強調理論知識，學生只是單純的學會了各章節的知識點，缺乏系統的知識體系。在實驗教學中，老師只是將實驗步驟進行演示，沒有涉及具體的知識內容融會貫通。學生無法將課堂學習的方法與實驗設備配合使用，使得教學效果不理想。

3）實驗教學方法的設計不合理。傳統的實驗教學方法是“老師教，學生做”，教學缺乏生動性和互動性，使得學生只知其然不知其所以然，不能對實驗深入的理解和分析，只會利用實驗儀器做簡單的驗證，無法將知識運用于實踐，導致學生難以發揮主動性和創新性，從而對實驗教學失去興趣。

2 面向創新能力培養的教學思路

創新能力是個體運用知識和理論，提出獨特、新穎的思想或方法、從而創造社會價值或個人價值的能力[5]。為培養學生的創新能力，在人因工程的實踐教學中，應從實驗內容和教學方法2個方面進行重點改革，加強學生實踐動手能力、主動學習能力和創新意識培養。具體思路如圖1所示。

實驗內容體系的設計，首先要緊抓基礎知識、突出前沿科技，讓學生在鞏固基礎的同時不失對前沿科技的探索，激發學生的知識運用能力和創新能力。其次，合理設計實驗內容。人因工程實驗內容涉及面廣，知識體系復雜，為讓學生在有限的時間里系統的掌握所學的知識，應合理設計實驗內容。一方面，實驗內容多層次化，讓學生能夠由淺入深，逐步理解；另一方面，實驗類型多樣化，使學生能夠依據自身特點和興趣選擇實驗。

在實驗教學方法上，首先加強人因工程專業實驗室建設，構建開放式實驗選擇平臺，實現學生自主選擇實驗課程，設計實驗內容；其次，開展教學方法改革，提高學生參與實驗的積極性；此外，鼓勵學生參與競賽和創新實踐項目，豐富實戰經驗，鞏固基礎知識，提高學生對人因工程知識的運用能力。

圖1 面向創新能力培養的教學思路

3 面向創新能力培養的人因工程實驗體系設計

人因工程實踐性強，應合理設計實驗體系，讓學生在做實驗的同時能重新認識和體會課堂上的知識點。現有的實驗教學體系通常比較單一，沒有層次性，學生對所接觸的實驗沒有新奇感，不能激發學生的學習興趣［6］。因此，在現有實驗資源的基礎上，對實驗的內容進行提升與完善，增加實驗類型實現實驗的多樣化，構建綜合化和課內外實驗一體化的實驗方法，形成較為合理的實驗體系。

1）構建多層次實驗內容，豐富實驗形式。將人因工程實驗劃分為基礎層和提高層，把課程內容與實驗層次相結合。基礎層次實驗以最基礎的內容為重點，保證學生能夠掌握人因工程的基本內涵，主要包括測量實驗和心理認知實驗。提高層次實驗在原有基礎層次實驗的基礎上，增強了實驗內容的靈活性，隨時保持著實驗內容的動態更新，包括探索型實驗和設計型實驗。學生可自由組隊選擇研究課題，自主確定研究對象和目標，在現有實驗條件下選擇實驗設備，探索合適的實驗方法，得出科學的實驗結果。

2）融合多種實驗方法，綜合化訓練學生的實驗能力。人因工程作為一門實踐性課程，可設置的實驗項目很多，合理科學的設置實驗項目，融合多種實驗方法進行教學，可提高學生對實驗的興趣，鍛煉學生的綜合實踐能力。組織學生分組進行社會調查，有條件者可到實踐中進行自然實驗 （現場實驗），以確定研究課題。然后，在已有設備和條件的基礎上，學生自行對問題進行分析，學生自主設計實驗內容，確定實驗目標；學生根據目標設計實驗，反復驗證，并得出結果。最后，學生對數據進行處理，通過論文、PPT等形式并向老師匯報結果，由老師點評。這一系列的實戰訓練，鍛煉了學生對問題分析的敏感性，增強了學生的團隊意識和分工合作的能力，讓學生在實踐中鞏固基礎知識，并將知識更好的運用于實踐。

3）課堂與實驗相結合，增加實驗的機動性。摒棄只能在實驗室做實驗的傳統模式，將實驗儀器帶入課堂，讓學生在學習基礎知識的同時對實驗設備有充分的了解，同時通過實驗的演示幫助學生對基礎知識的理解，增強學生學習的積極性。此外，課外開放實驗設備，鼓勵同學們積極動手，不在將實驗僅僅局限于實驗課堂上，讓學生能有更多機會去學習和探索實驗的樂趣。

4 面向創新能力培養的實驗教學方法

1）推行自主化和開放型教學。自主化開放型實驗室的建立能有效培養學生的創新能力和探索能力。自主化是指學生可根據自己感興趣的課題，自由組成小組設計實驗進行研究，包括實驗項目的設定，實驗內容的討論，實驗設備的選擇，實驗步驟的安排等，最后得出實驗結果進行匯報。開放化是指學生做實驗不再僅限于課堂時間上，而是延伸至學生的課余時間，學生可合理安排預約實驗。通過此種方法，將學生和老師的角色轉換：老師不再是教學的主體，而是在學生遇到問題時進行引導和幫助；學生主動地對問題進行探索分析，成為教學中的主體。該方法可增加學生學習的積極性，鍛煉學生的創新能力。

2）建設人因工程專業實驗室。人因工程專業實驗室的建立是為了充分運用設備和技術，虛擬現實應用，模擬工作安全等讓學生更好的理解“人－機－環境”三者的關系。實驗室的建設、實驗課的開展都離不開完善而足夠的實驗設備。因此，合理安排學校對人為因素工程實驗室投入的資金，配置人因工程實驗所需的設備和器材，開發軟件設施，建立實驗教學方案，給學生創造良好的實驗條件。此外，設立實驗室設備管理條例，定時對設備進行維護，讓學生具有實驗室主人意識，共同愛護實驗室設備。人因工程專業實驗室的建立為學生提供了動手實踐的平臺，讓學生在學習理論知識的基礎上，參與實踐活動，體會實際操作和理論知識的差異，從而更好的掌握所學知識。

3）引入案例教學。案例教學是理論教學和實踐教學之間的橋梁，是學生在實踐中理解基礎知識的重要途徑，也是調動學生實驗興趣的重要手段。在人因教學中，選擇真實、典型的教學案例講解，讓學生對其進行模擬，分析和理解，通過個人發言、小組討論等形式發表各自的看法，最后老師進行評價，對學生進行啟發，讓學生能夠更深入的理解問題和課題，鍛煉了學生的組織能力和分析能力。

4）規范實驗考核制度。在以往的教學中，實驗課程的考核多數以實驗報告為主，在考試中也很少涉及實驗內容，導致學生互相抄襲實驗報告敷衍了事，因此規范實驗考核制度，嚴格管理實驗成績，提高學生對實驗的重視程度是十分必要的。對于成績優異的同學，提出表彰頒發證書，并組織匯報分享會議；對于實驗成績不合格的學生，需對其嚴格要求，直到能獨立完成實驗才能獲得實驗分數。這樣，不但利于老師順利進行教學，也會激發學生對實驗的興趣，從而更認真的去思考和學習。

5）以競賽為載體培養學生的創新能力。在人因工程實踐教學中，競賽對于培養學生創新能力的具有十分重要的作用。競賽既要求學生深入系統地理解所學專業相關知識和原理，熟練掌握應用技能能力，更要求學生具有很強的綜合運用能力，遇到問題可靈活應對，及時想到解決方法，具備嚴謹的思維、良好的心態，能創造出解決實際問題的可推廣性成果［7］。競賽一方面能培養學生對人因工程技能的運用能力，另一方面能鍛煉學生的思維創新和動手實踐能力。一直以來，學校十分重視學生的競賽項目，鼓勵學生參加“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”、“全國大學生機械創新設計大賽”、“挑戰杯”全國大學生課外學術作品競賽等。通過參加富有挑戰性的知識競賽，學生能夠將人因工程的知識與產品設計、制造加工等有機融合，創新意識和實踐能力都得到了很好的鍛煉和提高。

5 結語

創新型人才是社會發展的中流砥柱，研究和探索面向創新能力培養的實踐教學是高校教師的重要工作。筆者探討了在人因工程實踐教學中培養學生創新能力的思路和方法，重點從實驗內容體系設計和實驗教學方法2個角度來探討學生創新能力的培養，提出實驗難度分層化，實驗類型多樣化，實驗內容綜合化的教學思想，設計了自主化和開放式相結合的實驗教學方法，并借助競賽和創新實踐基地，逐步加強創新實踐能力的培養。

［1］ 蘭爽 .人因工程實驗方案的研究與探討 ［J］.實驗室科學，2009 （2）：61－63.

［2］ 蘭爽 .人因工程實驗的設計與開發 ［J］.實驗室研究與探索，2009，28（4）：163－165.

［3］ 賈雨，肖忠海，王飛，等 .淺談如何提高人因工程實驗教學質量 ［J］.教育教學論壇，2014（1）：243－244.

［4］ 曹詠，歐陽慶，毛小娟，等 .“人因工程”教學改革探索與實踐 ［J］.科教文匯，2014（6）：66－69.

［5］ 廖斌 .工業工程專業人因工程教學模式改革探索與實踐 ［J］.中國安全生產科學技術，2013，9（8）：95－98.

［6］ 周清華，楊萍 .人因工程課程實驗體系的構建和實施 ［J］.中國教育技術裝備，2008（22）：37－38.

［7］ 鄭家茂，張胤 .對大學生科研訓練計劃的若干思考 ［J］.高等工程教育研究，2008（6）：98－102.