應用型人才培養背景下的《人機工程學》“金課”設計與實踐

李曉娜　劉暢

摘要：為培養具有創新實踐能力的應用型人才，提升《人機工程學》金課教學效果，本文研究了應用型人才培養的背景和目標，針對課程特點構建理論——實驗——實踐三位一體的課程體系，采用多元化的教學手段和貫穿全課程的考核評價模式進行了設計和實踐。學生的專業應用能力得到了提高，推進了工業設計應用型專業建設，并為同類課程的教改提供了思路。

關鍵詞：應用型人才;《人機工程學》;金課;工業設計

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）07-0035-02

1《人機工程學》課程概述

《人機工程學》作為工業設計專業的專業基礎課，在應用型專業建設課程體系中占據舉足輕重的地位，是后續專業課開展的基礎。此課程是運用生理學、心理學、生物力學和其它有關學科知識，研究人、機器及其工作環境之間相互作用，使機器和人相互適應，創造舒適和安全的環境條件，從而提高工效的一門科學。此課程的傳統教學方式一般是以偏重理論知識的課堂講授為主，作業為輔的方式，課程成績考核往往以閉卷考試的形式。導致的問題非常明顯，學生被填鴨式灌輸晦澀難懂的理論，在應用時又感覺無從下手，從而對課程失去學習的主動性，授課效果自然可想而知。基于以上現狀、人機工程學的重要作用及應用型人才培養的需求，以打造“金課”為課程建設目標，筆者將結合近年的課程設計與實踐成果對該課程進行探討。

2應用型人才培養背景下《人機工程學》“金課”設計途徑

2.1以應用型人才培養為主導的教學體系

《人機工程學》課程內容涵蓋人機工程學概述、人體尺寸與人體力學、人體感知、心理及行為特征、顯示與操縱裝置設計、作業環境與空間設計及相關專題設計等諸多內容。結合應用型人才培養目標的要求，課程在2017版培養方案的制定過程中，壓縮了理論課時，增加課程實驗課時，增加課程設計環節。經過調整，課程從單一的教學模式衍變為理論教學——實驗教學——課程設計（實踐）“三位一體”的課程教學體系。

以理論課程為基礎，學習人機工程學的定義、研究的對象和內容、人機工程學研究方法，并通過對人體生理、心理和行為特點的學習，掌握一般人機設計原則和方法。課程中根據理論學習的進度，穿插相應實驗，如人體測量實驗對學習人體測量數據及其應用有很好地幫助，反應時間實驗、動作判斷實驗、雙手調節實驗能夠幫助學生更好地理解理解人的視覺、聽覺、觸覺特性，空間位置記憶廣度等實驗對學生掌握人的學習、記憶以及人機交互方式等產生了積極的影響。最后，課程設計環節，設定人機設計主題，針對此主題利用一周的時間進行從問題提出、研究與設計，到模型實現這一完整流程的設計實踐。

通過對教學內容體系的重新構建和合理分配使知識結構更完整立體，學生能夠更好地吸收理論知識，更重要的是如何將理論知識在設計實踐中進行應用，這一閉環體系鍛煉了學生思考能力和動手能力，培養創新思維，為后續學習和實踐提供了幫助。

2.2以應用型人才培養為主導的教學手段和方法

2.2.1多元化授課手段

1）碎片式導入。碎片化指課堂中的碎片化的時間，即45分鐘里學生可以高度集中精力學習的以外的碎片化時間，合理利用這些時間直接關系到課堂的授課效果。通過5至8分鐘的微課、慕課以及網絡視頻資源，主要內容是與課堂內容相關的教學和設計案例，調動學生的積極性。同時，碎片式導入的內容還可以有互動式討論、練習測試及學生反饋、教師點評等。本課堂常用的導入方法有情景導入、舊知導入、問題導入、實驗導入、事例導入（利用常見、經典的案例來導入課堂，通過對案例的分析、對比、總結，來使學生達到觸類旁通的效果）、經驗導入（利用學生已有的生活經驗和素材進行課堂導入，加深學生理解）。

2）啟發式教學。課程在第一章概述中，即開始引導學生對人機學的實際應用進行關注，概念講解完畢后組織討論專題“生活中的人機學問題巡視”，啟發學生對日用物品進行觀察和思考，如書包是如何設計的，不同的牙刷手柄的使用體驗區別，公交車上的扶手設計等。在后續章節的理論學習中，對難懂的理論配合設計案例講解進行設計應用啟發。如講到人體關節活動范圍這一知識點時，結合水龍頭的發展演變史，幫助學生理解理論內容。人體的各個關節部位都有其有限的活動范圍，而這些活動范圍與設計直接相關。如腕關節主要有2個自由度的活動。人的手腕的活動范圍非常有限，水平方向大概只有50°左右，并且活動起來不舒適，垂直方向稍微好一些，活動角度大概130°左右，人體的這個條件直接影響了水龍頭的發展。詳細來看，第一種螺旋式水龍頭，使用時需要旋轉很多圈，多次變換手的姿勢去調節開關和水流大小，因為橈側偏和尺側偏加起來不過才50°而已;第二種扳手式，只需要90°范圍內的旋轉，手的活動角度小了;第三種抬啟式，變水平面內的轉動為垂直方向的運動，可以更舒服地垂直調節開關和大小，并且有的可以水平方向調節水溫;第四種感應式。從這個案例可以更好地理解這一知識點的內容及應用。

2.2.2多平臺課程實驗

實驗教學法作為傳統的教學方法之一，在很多課程中都有運用。它是理論教學的有效補充手段。傳統的實驗課教學主要是以教師操作示范，學生被動模仿的教學模式為主。顯然這種教學模式不適應培養應用型工業設計人才的要求，需要針對專業特點和培養目標，從實驗內容、教學方法等各方面對實驗教學法進行改革和探索。《人機工程學》教學實驗，被測對象是人機系統，因此，實驗往往集中表現在對整個人機系統的一系列心理參數和受心理、生理影響的技術物理參數相關數據的采集、組織和分析。《人機工程學》課程實驗分為實驗室實驗和網絡實驗兩種。實驗室中利用人機工程學相關實驗儀器，如動作判斷儀、空間位置記憶廣度測試儀、手指靈活性測試儀等，將學生合理分組，高質量高效率完成實驗，記錄數據，撰寫實驗報告。網絡實驗是使用互聯網實驗云平臺，它充分利用了多媒體、云計算、3D虛擬仿真等先進技術，學生可以利用自己的電腦進行相關心理實驗。兩種形式實驗的指導方法都為前期實驗原理講授，實驗隨堂指導，批改實驗報告。

2.2.3完整流程的課程設計

經過改革，配合課程內容設置為期一周的課程設計環節，通過查找人機標準和數據，提出方案設計，生成設計圖紙，完成模型制作。課程設計目的即在于更加系統地運用理論知識進行應用型實踐。整個流程如下。首先，在課程最后兩周確定設計主題，同時利用實驗室模型制作設備，選擇合適的制作材料，完成具有一定效果的模型制作;其次，在課后進行資料查閱、設計調研，接下來進行方案提出、分小組討論、教師指導、方案匯報等環節進行方案確定，在此期間老師進行統計模型制作材料統一采購或學生自行準備;再次，進入模型制作環節;最后，進行課程作業匯報展覽（如圖1、圖2、圖3）。通過制作實體模型可以使學生清晰地了解多種材料的特性，以及個體設計方案的可行性，動手能力和設計實現能力得以提升。

2.3以應用能力培養為目標的考核與成績評價

通過對課程體系的設計，可以確定本課程的主要培養目標為學生的應用實踐能力。那么，以往的試卷考試形式早已不可取，泛泛的一兩次課程作業也不能衡量學生的真實成績。結合課程建立的三位一體課程體系，課程的考核內容將隨之改變。在整個教學過程中，教師講授的目的不再是傳授理論，而是理論的實際應用，學生的學習目的是為了在設計中能夠將人機原則和方法有效應用。學生是課程的主體，成績評定貫穿于課程的全過程中。從課堂的主題討論、主題報告，到實驗操作、實驗報告、到課程設計方案開展、設計模型制作等各個環節，進行考核評價。如在上一輪的課程設計結課環節，在教學平臺對學生的課程作業進行了展示和互評打分環節，學生的參與性被調動起來，同時利用自己的認知體系對同學們的作品進行評價，促進了學生的交流，提升了積極性和參與性。由此可以看出，考核的方式是階段化、過程化、多元化的，這樣更能清晰地評價學生在整個課程學習過程中的表現，并且能激發學生的自主學習能力。

3結語

“金課”的打造與建設是為了讓課程更好地適應當前學生的需求和社會的需求。面向培養應用型人才的目標，通過近年來對課程體系的不斷設計與改革，可以確定，課程能夠逐漸通過人機工程學有關的理論學習、課程實驗和設計實踐，使學生了解人機工程學的基本理論體系，在設計中能夠從人機工程學的基本原則出發，發現設計中存在的問題，創造性地提出解決方案。目的是將學生培養成能夠在設計中有人機工程自覺意識的應用型工業設計人才。課程的實驗及課程設計環節的特點在于能夠實實在在將理論知識進行運用，吻合培養目標和課程建設目標。創新性在于，構造理論+實驗+實踐三位一體的課程體系，多元化的教學手段和評價方式，真正培養學生的應用能力。