技術人性化視角的工程技術教育

吳勇華+刁叔鈞

[摘 要]工程技術教育不僅要傳授學生科學技術知識，更要從技術人性化角度來培養(yǎng)學生。針對我國許多高校研究生和本科生開設的人機工程學課程，根據(jù)該課程的“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)性特點，本著以人為本的工程技術觀和服務于不同學科專業(yè)的教學需求，我們提出以技術人性化為中心的教學改革思路。針對課程的教學內(nèi)容，構建以人為中心的“金字塔”教學改革方法。這一方法能使學生從本質上掌握和綜合運用“人機工程學”知識，實現(xiàn)以人為本的“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

[關鍵詞]人機工程學；技術人性化；工程技術；教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0039-04

系統(tǒng)地向學生傳授科學技術知識是大學工程技術專業(yè)教育長期以來秉持的原則。這對工程技術人才的培養(yǎng)具有重大意義，對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展具有很大的推動作用。然而，工業(yè)化以來對科學技術知識的盲目崇拜已經(jīng)使人類在環(huán)境、生態(tài)、資源、社會倫理等方面付出了巨大的代價。在工程技術教育領域，有必要對現(xiàn)有的工程技術教育觀念和方法進行深刻的反思。

人機工程學是研究“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機（泛指大到機器和工程設施，小到個人產(chǎn)品的一切器物）、環(huán)境三大要素之間關系的科學，是研究人的需求特性、工作生活環(huán)境與機器三者相匹配的問題，是為解決工業(yè)社會系統(tǒng)中人的效能、安全、舒適和健康問題而提供理論與方法的一門科學。人機工程學在高校的工業(yè)設計、工業(yè)工程、機械工程、車輛工程、安全工程、計算機等眾多學科、專業(yè)的研究生和本科學生教育中受到重視。目前，我國有相當數(shù)量的高等院校開設了該課程。

人機工程學是一門處于發(fā)展中的新興學科，在研究人、機、環(huán)境三要素的基礎上，注重“人—機—環(huán)境”的系統(tǒng)性和整體性，尋求達到安全、健康、舒適、高效生產(chǎn)和工作的目的。[1]我們需要充分理解人機工程學課程所關注的以人為本的精髓，采用合理的教學方法，制定合理的教學內(nèi)容，這樣才能提高教學質量，達到較好的教學效果。為此，本文提出從技術人性化的角度討論人機工程學課程的教學問題，由此引發(fā)對科學技術人性化的思考。

一、人機工程學課程性質

科學技術作為第一生產(chǎn)力在人類社會發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用。技術與人兩者總是不可分割的，研究技術及其產(chǎn)品和工業(yè)社會中的人的和諧關系就是人機工程學發(fā)展的起因。所以，人機工程學又叫人體工程學、人因工程學、人類工程學、工效學、工程心理學等，是一門研究人、機、環(huán)境三者之間協(xié)調(diào)、一致性的學問。人體科學、環(huán)境科學和技術科學及其產(chǎn)品三者之間的相互整合，構成了本課程的內(nèi)容體系。從表面上看，該課程研究的是狹義的人、產(chǎn)品和環(huán)境之間相互協(xié)同的關系；從本質上看，該課程研究的是人、技術和社會之間的和諧問題。所以，該課程其目的就是為人類在工業(yè)社會建立一個舒適、安全、高效、和諧的工作與生存環(huán)境提供理論和方法。

科技產(chǎn)品的設計以及產(chǎn)品技術的發(fā)展總是要圍繞人的需求來展開，并要適應和滿足人類的生理和心理的特點。這些觀念已逐漸在廣大工程技術人員和消費者中形成共識。那么，工程技術人員在開發(fā)新產(chǎn)品、設計新項目的過程中應該遵循什么思想方法來考慮這些要求？這就需要深入到具有技術人性化功能的人機工程學精髓之中來進行探究。

二、技術人性化的人機工程學

（一）技術人性化思考

技術人性化是指技術對人需求的全方位的滿足，是“科技以人為本”基本理念的體現(xiàn)。[2]技術人性化是當代高新技術發(fā)展的一個最為鮮明的趨勢。技術人性化以滿足人性需求、促進人類可持續(xù)發(fā)展為中心，通過引導科學技術發(fā)展按照人性需求加以改變，并使它以正能量為人服務，從而實現(xiàn)人真正意義上的自由解放。[3]科學技術的發(fā)展給人類社會帶來了巨大的變化，既放大了人類的力量，同時也放大了破壞的力量，會產(chǎn)生某些非人性、負能量的惡果，從而給人類帶來麻煩、威脅甚至災禍。如1986年的切爾諾貝利核電站泄漏事故，2011年日本福島核電站的爆炸泄漏，世界水利工程史上負面影響最難消除的阿斯旺大壩工程，家用電器的廣泛使用導致臭氧層這一人類保護傘的破損，等等。這些威脅和災難是技術對人性異化的結果。要想讓技術更好地為人類服務，就必須積極尋找將技術賦予人性化的因素，實現(xiàn)技術的人性化功能，從而在當今科技快速發(fā)展的浪潮中保護人類。

從人文視角來看，機器工業(yè)時期以來，工具理性的泛濫、科技崇拜的盛行、拜物主義的形成等，導致了科技人文因素的失落。[3][4]著名的技術史和技術哲學家劉易斯·芒福德指出，“在今天技術高度發(fā)達的時代，是以‘巨機器為代表的單一技術為主導的時代，產(chǎn)生了機器的神話，人淪為機器的奴隸，于是應該轉向多元化的、民主的技術，恢復人在技術發(fā)展中的主體地位，實現(xiàn)人和技術的協(xié)調(diào)發(fā)展”。偉大的愛因斯坦也曾經(jīng)說過[5]：“關心人本身，應該始終成為一切技術上奮斗的主要目標。” 如果技術是朝向人的尺度和人性特征所創(chuàng)造和發(fā)展，那它將給人帶來的是滿足感、舒適感和自由感。控制論的創(chuàng)始人維納通過自己的研究實踐得出結論[6]：“技術的發(fā)展，對善和惡都帶來無限的可能性……不能從市場的觀點，從節(jié)省了多少錢的觀點來看待這種新的可能性……出路只有一條：建立一個以不同于買賣關系的人的價值為基礎的社會。”這些論述對于形成和推動人類社會認識技術的兩面性，引導科學技術朝著“技術人性化”方向發(fā)展有著重要的啟示意義。

（二）技術人性化教育

如何正確引導技術朝著具有人性化因素的方向發(fā)展，如何正確理解和實施技術人性化教育，促使技術走向“人—機—環(huán)境”的良性發(fā)展道路，這是值得全世界關注的重要議題。然而，技術人性化雖然有助于緩解和治理人與自然、人文與技術的緊張狀態(tài)，有助于解決人、機、環(huán)境之間的矛盾，但如果還局限于從技術問題到技術方案的角度來談解決問題，那么其思路還是狹窄的。我們認為，只有從人與自然、人文與技術、人與機器的總體的生態(tài)平衡的視角來考察問題，也就是在“人—機—環(huán)境”的總體框架內(nèi)來討論問題，才能找到富有遠見的解決問題的方案。

自然界與人類的和諧統(tǒng)一的“天人合一”正是現(xiàn)代科學技術發(fā)展中所迫切需要的至關重要的理念。所以，現(xiàn)代技術產(chǎn)品設計和生產(chǎn)過程中以人為本的思想逐步發(fā)展為一門新的學科，即人機工程學。人機工程學是一門研究技術人性化的學科，設計技術人員應該通過學習本課程接受到技術人性化教育。

技術人性化教育是一個在技術活動中關注生命的動態(tài)過程。實施技術人性化教育，應始終突出人的主體地位和作用，樹立以人為本的思想，堅持人的自然屬性與科學技術屬性的辯證統(tǒng)一。然而，從我國高校教育的現(xiàn)狀來看，技術人性化教育的實施尚處于中低水平。在工程技術教育中不難看出，教學工作鼓勵的是固有知識、結論的機械認同，而不是獨立、創(chuàng)新、發(fā)展的思維；追求的是學生技術知識與能力的標準化，而不是關注技術的人文關懷及技術的應用對人產(chǎn)生的弊端。這樣的教學模式勢必會造成學生只注重技術的思維定勢。

（三）人機工程學體現(xiàn)了技術人性化教育

針對在新時代背景下對工程技術人員加強技術人性化的教育問題，美國學者A·Woodcock提出了“人機工程教育學”的理論。他認為人機工程教育是技術與人文的橋梁，是科學技術研究、人性關懷以及社會生活三者之間的交集，是大學對人類社會發(fā)展中技術文明的認知教育。他認為“人機工程教育學”在大學教育中具有十分重要的地位。[7][8]對“人—機—環(huán)境”知識的缺乏和漠視，使人類的社會生活和生產(chǎn)遭遇了許多問題，使技術產(chǎn)品與使用者碰到了許多麻煩，影響了技術產(chǎn)品的正常使用、人們的彼此交往和工作效能的提高。

雖然現(xiàn)代技術產(chǎn)品的設計出現(xiàn)了綠色設計、生態(tài)設計、以人為本的設計等理念，但這些理論方法在實施過程中遵循的仍是技術思維，強調(diào)的仍是技術功能，忽視了以人為本的人性因素。所以在本課程教學的過程中，如果只是將教材里的內(nèi)容逐一地講解，那么學生對于人機工程學的定義、研究對象以及在產(chǎn)品設計中的作用就不是非常的理解，容易把本課程單純地看作是一門以數(shù)據(jù)分析、技術研究為主的課程。可見，確立以技術人性化為觀點的人機工程學教學改革思路契合了人機工程學課程的精髓。

三、從技術人性化角度談人機工程學課程教學改革

（一）教學改革思路

在課程教學過程中，一些問題始終縈繞在我們的腦海中：我們研究、學習本課程的終極目標是什么？教師應該教給學生的是什么？作為一門新興的學科，它的魅力在哪里？這是我們在本課程教學中應該正視、思考的問題。[9][10][11]我們根據(jù)該課程的“人—機—環(huán)境”特點及服務于不同學科專業(yè)的教學需求，基于技術人性化思路，提出了以人為中心的“金字塔”的教學模式，從人性化角度指導人機工程學教學工作。

人機工程學“金字塔”教學改革方法是由塔底面的三個“點”和塔上“頂點”形成的一個金字塔形狀，如圖1所示。塔底面第一個“點”就是人的特征的講述，其內(nèi)容主要是關于人的特征本身的教學；第二個“點”是“機”的設計規(guī)律的探索，其內(nèi)容更多的是技術理性分析；第三個“點”是工作環(huán)境的協(xié)調(diào)性保證。這三個層面應相互結合，層層遞進，最后形成“人—機—環(huán)境”一體化效果，即人機綜合效果，實現(xiàn)“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)中人的最佳感受，這就是“金字塔”的“頂點”。只有這樣才能真正體現(xiàn)本課程的魅力，形成一個完備的課程教學過程。

“金字塔”的教學方法就是將教學思路與過程分解為 “人的需求是什么？怎樣為人設計？達到什么樣的人機協(xié)調(diào)效果？”三個支撐點，即分階段、分層次解決設計中的人機學問題，以達成“人—機—環(huán)境”一體化的效果。以三個“點”為基礎，以“頂點”為中心目標組織安排教學內(nèi)容，加強理論教學與實踐教學的互動，這樣不僅能使學生掌握本課程的基本原理和方法，更重要的是能使學生深刻地認識和理解人與技術之間的和諧問題。

（二）課程教學改革內(nèi)容

為此，我們將人機工程學課程分為三個維度和一個目標，即人的維度、機的維度（包含人機交互和作業(yè)等）、環(huán)境的維度和人性化需求目標，如表1所示。課程教學的重點是“人”，在課程內(nèi)容安排上圍繞“人”的維度來展開。首先通過人體測量和人體基礎數(shù)據(jù)使學生掌握人的特征尺度及其在“人—機—環(huán)境”中的具體應用方法；然后從與技術產(chǎn)品設計有關的人的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”、“感覺系統(tǒng)”、“運動系統(tǒng)”3大系統(tǒng)知識來講述其與技術產(chǎn)品設計的關系及應用方法。“機”的維度主要是以人機交互，如顯示系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、手握式工具和工作桌椅為主的人機信息界面與常用工具設計，生產(chǎn)作業(yè)主要是作業(yè)姿勢、動作設計、作業(yè)崗位和作業(yè)空間分析，其他主要研究人機系統(tǒng)的總體設計、虛擬人機學、綠色人機學、智能化人機學和事故成因分析及其安全設計等。環(huán)境維度因素主要是與人和機器有關的環(huán)境因素，如熱環(huán)境、光環(huán)境等。人性化目標關注人在系統(tǒng)中的最直接感受，如安全感、舒適感、健康狀態(tài)、衛(wèi)生條件及工作效率。通過以上內(nèi)容的教學安排可給學生構建出一個清晰的、以人為中心的課程框架體系，從整體性把握課程內(nèi)容，強化各部分的內(nèi)在聯(lián)系。

（三）技術人性化教學改革的作用

以人為本、以技術人性化為目標的人機工程學教學改革對技術產(chǎn)品設計和工業(yè)生產(chǎn)過程的作用可以概括為：1.重視人的因素，在技術研究和產(chǎn)品設計中滿足人的基本需求；2.考慮“機”功能的合理性，為技術研發(fā)提供科學依據(jù)；3.考慮環(huán)境因素，為技術產(chǎn)品提供設計準則；4.重視“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)的和諧，為技術設計提供理論依據(jù)和工作程序。

以人為中心、以技術人性化為目標的人機工程學教學改革不僅可以提升當今大學生的科技素養(yǎng)，還可以增強他們對以人為中心的實施能力。最佳的設計技術必然是人、環(huán)境、技術、經(jīng)濟、文化等因素的和諧統(tǒng)一。為此，工程技術人員應在以上各方面中找到一個最佳平衡點。從技術、人的關懷和社會方面來判斷最佳平衡點的標準，就是在技術設計中堅持技術人性化的主導思想，并將以人為本貫穿于技術工作的全過程。

四、結束語

為了提高人機工程學課程教學質量和學習效果，要根據(jù)各專業(yè)人才的培養(yǎng)目標明確人機工程學的教學目的，在教學模式上不能僅局限于傳授知識技術，還要重視技術的人性化思想的培養(yǎng)，緊緊圍繞“人—機—環(huán)境”和以人為本的教學理念。在教學內(nèi)容組織上注重與背景學科的融合，重視學生人機工程學思想的培養(yǎng)以及對課程基礎理論和基本技能的掌握，拓寬本課程教學的廣度。在教學方法上要針對本課程的具體內(nèi)容，采用案例教學、實踐教學和理論教學相結合的教學方式。只有這樣，才能達到各專業(yè)應用型人才培養(yǎng)對本課程的要求。

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[責任編輯：陳 明]