人機工程學在農業機械化及其自動化專業的教學探索

張銳，羅剛，張強，王昕

摘要：基于人機工程學在農業機械化及其自動專業的教學實踐，本文總結出人機工程學傳統教學在教學內容、教學方法和考核體制方面的弊端，提出以構建科學知識結構和培養學生實踐操作能力為目標的教學改革，其中包括教學內容建設、教學方法建設、實驗教學建設、考核體系建設。同時，針對目前本學科教師團隊建設滯后的問題，提出師資隊伍和教學團隊建設的方式和途徑。

關鍵詞：人機工程學;農業機械化及其自動專業;教學改革

中圖分類號：G642.0???? 文獻標志碼：A???? 文章編號：1674-9324（2014）41-0119-03

國際人機工程學學會（IEA，International Ergonomics Association）將人機工程學定義為：“人機工程學是研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素（研究對象）;研究人和機器及環境的相互作用（研究內容）;研究在工作中、家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學科（研究目的）。”簡言之，人機工程學是研究“人—機器—環境”系統中人、機械和環境三個要素之間關系的一門學科[1，2]。在現在的全球化競爭中，以解決人的“安全、高效、舒適、省力”問題和人、機器、環境相互協調為目的的人機工程學的相關理論和方法已經被運用在工業設計的各個方面。作為農業機械化及其自動專業的一門專業課程，人機工程學的主要目的是讓學生熟悉并掌握人機工程學的基本理論和方法，培養學生在產品設計中運用人機工程學知識的能力[3]，為學生在農業機械化裝備研究、設計、制造、試驗鑒定、推廣應用、系統規劃和企業經營管理等方面工作奠定基礎。

一、人機工程學傳統教學的弊端

1.教學內容缺乏針對性。現行的人機工程學教材均面向工程設計、工業設計等專業，教材編寫者大都考慮本專業的培養目標、教學內容、學生背景知識、就業方向以及在本專業內部人機工程學與其他課程的銜接，例如，工業設計專業以培養具有創新性產品設計能力的工業設計專業人才為目標，人機工程在工業設計專業就更加注重實用性和應用性，而弱化理論。現行教材中出現的案例在工程設計等專業較為常用，而農業機械化及其自動化專業學生熟悉和關心的農業機械設計相關內容在人機工程學教材中很少體現。因此，學生在使用教材時感覺到“人機工程學”這門課和其他課程無法很好地聯系和銜接，在以后工作中沒有實際應用價值，對學生個人能力培養和未來發展幫助不大，這就直接導致學生在上課時缺少主動思考和積極學習的動力。

2.教學方法陳舊。教學過程是學生、教師及教學內容相互作用、相互協調的一個過程，最終目標是讓學生這個教學“中心”學習到本課程的概念、理論，并學會在實際設計中使用本課程的理論方法。然而，目前我國人機工程學課程教育模式仍然是“以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心”[4-6]，教學過程中以教材的知識講授為重點，忽略學生使用知識的能力培養，造成學生只懂“理論”不懂“實踐”的奇怪現象。在實際人機工程學教學活動中，雖然教師以多媒體教學為主，但事實上僅僅是將板書內容搬到了電腦屏幕上，教學內容依然是教材上的內容，教學方法依然是傳統的知識灌輸方法。這樣的結果致使學生被動接受，減少了教師和學生互動的內容，壓抑了學生主動思考、主動學習的能力，使得學生出現負面情緒，直接導致課程的內容不能被學生學習和理解，也偏離了教學目標。

3.考核方式單一。傳統的人機工程學課程考核方式不注重學生的實踐能力，單純以理論知識為考核目標，以閉卷考試為考核手段，造成學生在課堂上不積極，臨考前幾天把課本的知識點死記硬背下來，而這種短時間記憶很快又被遺忘。顯然，這種考核方式不能促使學生積極學習、主動思考，無法檢測學生的實踐動手能力，也達不到構建科學理論知識結構和培養實踐能力這一重要教學目標。

二、“人機工程學”教學改革方法探索

1.教學內容建設。人機工程學涉及人、機械和工作環境，要求學生不僅要具有深厚的工程技術學科的基礎還必須廣泛學習生理學、心理學、人機解剖學、人體測量學、人體運動學以及環境保護等相關學科。農業機械化及其自動化專業的“人機工程學”教學內容建設要求針對本專業學生的知識背景、培養目標和就業方向結合本課程的特點對現有教學資料進行整合，突出人機工程學在農機產品設計的應用，刪減部分工業設計等內容，增加具有農業機械特點的設計案例。因此教學任務重，各部分跨度大，重難點多。本課程的突出難點是在教學內容安排上，既要突出融知識傳授、能力培養、素質教育于一體，又要體現人機工程學在農業機械化及其自動化學科的最新研究應用情況。因此，在課程建設中應采用理論教學—實驗教學—單項實驗—小課題設計—課程設計的教學鏈。課程教學中以農業機械設計為主線，著重講述人體測量數據、人的生理和心理特性及其在農機產品設計中的具體應用，并盡可能地闡明問題最原始的出發點及其應用的可能性和局限性。另外，人機工程學作為一門迅速發展的學科，新的理論方法不斷涌現，而且越來越多地被運用在包括農業機械產品在內的許多工業產品設計領域。因此，在教學過程中需要不斷關注人機工程學的最新文獻動態，了解最新的理論和方法，同時與其他院系、研究機構保持聯系密切，關注本學科的最新技術和發展方向，不斷更新充實教學內容。

2.教學方法建設。積極采用參與互動式、體驗式、現場教學、案例教學法和項目實訓法等現代教學方法進行教學。通過對課程重要概念進行課堂討論，加深學生對人機工程學基礎概念理解，重視引導學生積極思考，激發學生創新思維。通過案例教學，分析人機工程學在農業機械產品的應用，增強課程的實用性，讓學生能更深刻地理解人機工程學在本學科中的應用途徑和未來方向，充分鍛煉學生分析和解決實際問題的能力，在案例教學過程中注重使用現代化教學手段，包括視頻、教學軟件和計算機輔助設計軟件等。通過課堂練習、單項實驗、小課題設計和大課堂設計四個實踐環節，動態檢驗教學質量，培養學生的設計實踐能力。在某些章節之后，組織對某些案例或問題進行專題討論，鼓勵學生提出自己的觀點、看法，對學生的討論、作業、設計等進行評價、輔導和展示，提高學生的學習熱情。另外，充分利用學校其他專業的資源和校外合作企業，結合優秀實例進行講解，積極調動學生的積極性。提高學生的創意構思，養成團隊協作意識，注重設計質量、講求工作效率的良好工作作風。這樣通過教、學、練、交流、驗證一系列的環節，讓學生真正理解、掌握、運用人機工程學。

3.實驗教學建設。實驗教學是培養學生運用理論方法解決實際問題的最重要環節，也是人機工程學課程教學的一個重要環節。實驗教學應基于人機工程學學科特點，結合本專業學生的知識背景，以培養學生理論與實踐相結合的創新意識，促使學生系統學習本學科理論方法并運用于實際設計中為目的，采用循序漸進的原則，根據教學進度安排相應課題。本課程通過實驗室實驗和社會實踐調研兩方面完成實驗教學。實驗室實驗以綜合性和設計性實驗為主，主要包括人體靜態特征尺寸測量與分析、人體動態特征尺寸測量與分析、農業機械化裝備的座椅、顯示裝置及操縱裝置人機學設計、農機機械化安全人機學設計等。社會實踐調研主要需要深入到市場、田間、農村一線，調研并分析現有農業機械裝備在人機工程學方面存在的問題，并提出改進方案。通過實驗教學內容和體系建設，完善具有農業機械化及其自動化專業特色的人機工程學實驗教學大綱和實驗方案體系。

4.考核體系建設。考核體系是檢驗教學質量，促進教學相長的一個重要手段。如果要剔除傳統教學的弊端，就必須首先改革以閉卷考試為主的傳統單一考核體系，建立一種注重知識結構和實踐能力的多維考核體系。根據課程中理論知識、設計方法和綜合應用不同階段的不同特點，以培養學生科學的知識結構和解決實際問題的實踐動手能力為目標，設計不同的課堂作業和課后練習，例如收集文獻資料、觀察人機工程學在農機產品設計中的應用等。在每一章結束后設計一個小課程設計，小課程設計是學生將課堂所學知識進行內化的一個必不可少的過程，重點考查學生對本章知識的運用。在期末將傳統的閉卷考試改為大課程設計，大課程設計需要學生融合本課程所學重要理論知識，綜合運用多種設計方法，個人獨立完成一個完整的設計，包括文獻、調研、設計圖紙和最后答辯。

三、師資隊伍和教學團隊建設

教學團隊是教學工作的核心，是學科教學質量的基本保證，也是師資隊伍的重要組成部分[7，8]。利用優秀的教學團隊以農業機械化及其自動化專業培養目標為中心，對人機工程學的教程進行修訂，使其更加符合農業機械化及其自動化專業的培養目標和本專業學生的知識結構，對課程內容進行優化，豐富課程內容，協調與其他專業課的關系，最終提高本課程的教學質量。人機工程學本身作為一門獨立課程以外，也是其他機械類專業課程的補充，因此可以聯合其他專業課教師，共同組成專業課程教師群，共同建設人機工程學及其相關專業課程。同時，建立公平高效的團隊運行和激勵機制，健全青年教師培訓機制，吸引更多青年教師加入到人機工程學課程建設隊伍。

本文分析了傳統人機工程學教學內容、教學方法和考核方式，提出傳統教學的弊端。根據作者多年在人機工程學課程的一線教學實踐，結合農業機械化及其自動化專業的培養目標、專業特點和學生的背景知識結構，總結探索出人機工程學在農業機械化及其自動化專業教學方面需要改革的方向，具體從教學內容建設、教學方法建設、實驗教學建設、考核體系建設及教學團隊建設等幾個方面進行論述，對今后的人機工程學在農業機械化及其自動化專業的教學計劃制定及教學任務安排方面均具有重要指導意義。

參考文獻：

[1]李偉.應用人機工程學[D].上海：東華大學，2006.

[2]阮寶湘.工業設計人機工程[M].北京：機械工程出版社，2012.

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[4]韓雅麗.本科教學模式創新及大學生學習方式轉變的研究[J].河北工程大學學報，2007，（2）：120-121.

[5]陳靜蓮.“人機工程學”教學改革的思考與探索[J].中國林業教育，2009，（27）：3-5.

[6]汪惠芬，劉婷婷.“人機工程學”課程教學模式探索與實踐[J].中國制造業信息化，2007，（36）：71-75.

[7]許崇波，等.基因工程教程教學團隊建設的研究與實踐[J].大連大學學報，2011，（32）：107-111.

[8]俞祖華，等.本科高校教學團隊建設的理論與實踐探索[J].魯東大學學報，2008，（25）：90-96.

基金項目：教育部“高等學校本科教學質量與教學改革工程”專業綜合改革試點——農業機械化及其自動化專業

作者簡介：張銳（1975-），男，博士，副教授，從事人機工程學教學及工程仿生學研究工作。