人机工程学教学改革的探索

　　摘要：文章从长期教学实践中对人机工程学的教学提出了一些改革意见，主要包括教学内容的研究、教学方法的实践、与现代化教学手段相结合的课件制作以及在新的教学环境下的教学方法的探讨。通过以上改革措施的应用，在实际教学中取得了良好的效果。

　　关键词：人机工程学；教学改革；教学方法；教学内容

　　作者：何文波，吴艳叶，徐婕娇

　　人机工程学是工业设计、工业工程专业的核心课程之一，也是机械、电子、车辆工程等专业的学科选修课，在课程教学中，一方面要系统地给传授学生人机工程学的基本概念、理论、方法和技能，另一方面还要注重培养学生的综合运用知识和创新实践的能力。通过对人机工程学课程的教学实践和研究，我们根据该课程的特点和教学目标，结合课程内容，采用了一种理论与实践相结合的教学模式，以课堂教学为载体，改变教学内容，激发学生的创新热情；改革教学方法，建立研讨式的教学模式，积极引导学生进行创新思维；在课堂内、外与学生展开交流讨论，张扬学生个性；结合工业设计的专业特点，积极引入最新的设计成果，使理论的转化既快又直接，取得了较好的教学效果。

　　一、教学内容的研究

　　(一)教学内容要有明确的目的性

　　人机工程学是工业设计专业重要的专业基础课之一。它通过介绍与工业设计相关的人的结构、生理和心理等基本特征，研究人、机和环境之间的相互作用，使人机系统最优(见图1)。其理论方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据，为设计中“机的功能”合理性提供科学依据，为“环境因素”提供设计准则。学习本课程的目的是使学生具备以人为本的设计思想，掌握人机系统设计的一般方法，在明确系统总体要求的前提下，分析和研究人、机、环境3个要素应具备的功能及其对系统总体性能的影响，寻求人机系统最优组合方案，并能应用人机工程学知识指导具体产品的设计，使人机系统安全、高效、可靠。

　　(二)构建课程框架体系

　　教学内容的选择和编排要符合教学规律，要按照一定的程序将完整的知识教给学生以保证教学的系统性和循序渐进性。人机工程学是一门交叉性的学科，是人体科学、环境科学、工程科学交叉渗透的产物，是一门新兴的边缘学科，涉及的范围较广。它的研究对象是人、机、环境系统，我们将课程也分为4大模块，人的模块、机的模块、环境模块和其他。而其中的重点是“人”，所以在课程安排上围绕“人”的因素来展开，首先通过人体测量与数据应用来了解人体的生理结构和测量数据的具体应用方法，探讨人的设计心理学在设计上的应用；从与设计有关的“中枢神经系统”、“感觉系统”、“运动系统”3大系统的特点来讲述其与设计的关系及应用方法；机器模块主要是“显示系统”和“控制系统”为主的人机的信息界面设计；环境模块主要是与人和机器有关的环境因素，如热环境、光环境等。其他模块主要研究人机系统的总体设计、事故的成因等。通过以上模块的教学给学生构建出一个清晰的课程框架体系，从全方位把握课程内容，强化各部分的内在联系和整体性，形成一个相对合理的课程体系框架结构。

　　(三)教学内容动态更新

　　人机工程学近几年在我国的发展十分迅猛。随着人机工程学研究的深入以及人们认识上的提高，在学术界和企业界都取得了很多成果。因此在课程教学过程中，要紧跟时代的发展，在教学内容上不断更新。一方面要不断把人机工程学理论研究的最新成果及时纳入到教学内容中，让学生充分了解当前发展的新动向和新趋势；另一方面将教学与科研相结合，及时将教师本人和他人的科研成果转化为教学内容，实现了课程教学内容的动态更新。再者紧密联系人机工程应用的最新发展，用案例的形式向学生介绍，如网上资源、学生作品、毕业设计、教师制作等，及时穿插入日常的教学活动中，丰富课堂的教学。在教学过程中还要依据学生的不同情况与需求，进行适当的调整。如工业设计专业的学生来源有两个方向，一个是工科的，一个是艺术类的，对于这两类学生在教学过程中要有不同的侧重点，针对学生思维活动方式的不同以及所掌握的知识的不同进行适当的调整，在教学模块上进行变化，增加不同的内容，与学生的特长相结合，使课程的作用发挥到最大。

　　二、教学方法的实践

　　在教学过程中，针对不同的教学内容主要采用了以下几种教学方法。

　　(一)以教师为主体的讲授形式

　　对于基本原理和基本概念的学习主要采用讲授方式，原理和概念一般都是比较枯燥、抽象的，在讲授的过程中注意引导学生从各种不同的角度深入理解，帮助他们理清楚概念的基本构架，掌握其内在的含义，从而改变了学生死记硬背的学习方法，也培养了学生富于思考和综合理解的能力。讲授中要注意将抽象的内容用形象的方式进行传达，将枯燥的理论用一种新颖的表达方式呈现，从而引起学生的兴趣，强化记忆效果。如在讲感觉和知觉时，用了“瞎子摸象”来说明感觉和知觉的区别与联系，学生很容易就记住了。在理论讲授中结合实物直观来配合，即用不同的实物通过学生的实际操作来体会原理的具体应用。如在讲授控制装置的布置原则时，用几种不同布置方式的摇控器让学生进行操作，并提醒学生注意其操作过程，然后再讨论在布置时应该注意的问题，总结出布置的原则。这种原则是由学生在思考过程中自然产生的，所以对于原则的理解更加深刻。人机工程学的知识系统性较强，并且作为一门交叉性的学科，涉及的知识面较广，所以在教学过程中要注意与其它学科的联系，在讲授时要注意促进学习的正向迁移，使知识的理解更深刻，对于学科的知识有一个整体上的认识，学习的知识能以一种更稳定的形式存储，提高问题的解决能力。

　　(二)师生互动式

　　在教学过程中，根据教学内容创设问题情境。由于人机工程学与我们的日常生活关系较为密切，所以在教学过程中，一方面结合教学内容提出一些常见的问题让学生思考，这些问题一般是我们司空见惯，然而又没有进行过深入的思考，或尚未归结出错误的原因的，让学生进行广泛地讨论，并适时把握讨论的方向，最后总结出问题产生的原因及解决方法，加深对相关知识的理解。如给出市场上的两种电磁炉的控制面板，让学生思考在设计中存在的问题，由此还引发出了上市场找缺点的一个高潮。另一方面根据教学内容布置一定的作业，在学生完成作业的过程中发现问题并及时给予指导，由于是在实际的制作过程中发现的错误，便于了解学生对知识的掌握情况。展示作业让学生对作业进行评论，并就一些普遍性的问题展开讨论，利用作业的讲评来完善教学内容。在讲评过程中，由于相互的激励往往会产生一些新颖的想法，课堂气氛热烈，互动效果很好。

　　(三)案例教学式

　　结合典型案例和综合性案例进行讲解。通过对具体案例的评析、讲解和讨论，使学生理解其中所隐含的人机工程学知识和设计原理，掌握相关教学内容和设计方法。案例的选择要有一定的深度和难度，能体现相关的知识点或原理，存在着从多方面进行分析的可能性。一般案例的选择是国内外的优秀的作品、学生作品、教师作品等，内容一般是与学习、生活密切相关的、学生比较熟悉的产品。通过对案例的研究能领会到理论应用的条件和环境，激发学生对人机工程学课程的好奇心、求知欲和探索欲，促使学生产生浓厚的学习兴趣，以开阔学生的视野，拓宽学习的思路。有助于学生举一反三，培养其分析问题和解决问题的能力。

　　通过上述3种教学方法的结合，可以有效地将理论内容的传授与实际中的应用进行有机的结合，针对工业设计专业的特点，在平时练习和毕业设计中，强化人机工程学的应用，指导大学生参与科研工作，在具体的实践中体会理论的应用方法，并将这些成果不断转化为新的教学内容传授给下一届的学生，取得了不错的成绩。

　　三、与现代化教学手段的结合

　　(一)课件的设计

　　人机工程学的内容繁杂、信息量大，传统的教学方式不能有效地解决这个问题。而采用多媒体教学，可以灵活运用多种直观形式如文字、图形、声音、视频等，将传统教学中的各种信息表现出来，在较短时间里，让学生的各种感官并用，利用多种信息渠道，提高对信息的吸收率，加深对知识的理解。结合多媒体的教学，通过精心设计的插图、声音、视频等，使知识简单、直观、明了，将抽象的理论形象化，所以对于人机工程学来说，制作多媒体课件是达到良好教学效果的一种途径。课件的每一章都要依据章节的特点来确定其结构与布局、色彩的搭配、界面的表现形式等方面的内容。使重点和难点突出，知识点易于理解，并加深记忆。在课堂教学来检验课件的效果，根据学生的反馈信息，再将课件加以修改，从而使其达到最优。并在此基础上推出了网络课程，实施远程教育，方便学生适时查看课程内容并通过大量的练习来强化知识，并在网络课程中补充了大量相关信息，如案例分析、精品文章、名人名作等，为学生详细讲解案例，推荐课程相关精品文章及名家作品，内容涵盖全面。以此确保学生在网络学习中不仅掌握了本课程知识，并且通过对相关信息的摄取极大地大扩充了知识层面，从而达到有效地辅助课程学习的目的。

　　(二)教学方法

　　在运用多媒体教学时同样要注意言语直观。大部分多媒体课件使用者只利用鼠标或键盘控制演示内容，忽略了通过教师的授课形体、语调、表情和动作来提高学生的感知效果。反而不能与学生进行更好的沟通，缺少了在课堂上面对面的互动。另外在课件的演示过程中要把握好节奏，有张有弛，给学生留下思考的时间。