应用型人才培养背景下的《人机工程学》“金课”设计与实践

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　　摘要：为培养具有创新实践能力的应用型人才，提升《人机工程学》金课教学效果，本文研究了应用型人才培养的背景和目标，针对课程特点构建理论——实验——实践三位一体的课程体系，采用多元化的教学手段和贯穿全课程的考核评价模式进行了设计和实践。学生的专业应用能力得到了提高，推进了工业设计应用型专业建设，并为同类课程的教改提供了思路。
　　关键词：应用型人才;《人机工程学》;金课;工业设计
　　中图分类号：G64 文献标识码：A
　　文章编码：1672-7053（2020）07-0035-02
　　1《人机工程学》课程概述
　　《人机工程学》作为工业设计专业的专业基础课，在应用型专业建设课程体系中占据举足轻重的地位，是后续专业课开展的基础。此课程是运用生理学、心理学、生物力学和其它有关学科知识，研究人、机器及其工作环境之间相互作用，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的环境条件，从而提高工效的一门科学。此课程的传统教学方式一般是以偏重理论知识的课堂讲授为主，作业为辅的方式，课程成绩考核往往以闭卷考试的形式。导致的问题非常明显，学生被填鸭式灌输晦涩难懂的理论，在应用时又感觉无从下手，从而对课程失去学习的主动性，授课效果自然可想而知。基于以上现状、人机工程学的重要作用及应用型人才培养的需求，以打造“金课”为课程建设目标，笔者将结合近年的课程设计与实践成果对该课程进行探讨。
　　2应用型人才培养背景下《人机工程学》“金课”设计途径
　　2.1以应用型人才培养为主导的教学体系
　　《人机工程学》课程内容涵盖人机工程学概述、人体尺寸与人体力学、人体感知、心理及行为特征、显示与操纵装置设计、作业环境与空间设计及相关专题设计等诸多内容。结合应用型人才培养目标的要求，课程在2017版培养方案的制定过程中，压缩了理论课时，增加课程实验课时，增加课程设计环节。经过调整，课程从单一的教学模式衍变为理论教学——实验教学——课程设计（实践）“三位一体”的课程教学体系。
　　以理论课程为基础，学习人机工程学的定义、研究的对象和内容、人机工程学研究方法，并通过对人体生理、心理和行为特点的学习，掌握一般人机设计原则和方法。课程中根据理论学习的进度，穿插相应实验，如人体测量实验对学习人体测量数据及其应用有很好地帮助，反应时间实验、动作判断实验、双手调节实验能够帮助学生更好地理解理解人的视觉、听觉、触觉特性，空间位置记忆广度等实验对学生掌握人的学习、记忆以及人机交互方式等产生了积极的影响。最后，课程设计环节，设定人机设计主题，针对此主题利用一周的时间进行从问题提出、研究与设计，到模型实现这一完整流程的设计实践。
　　通过对教学内容体系的重新构建和合理分配使知识结构更完整立体，学生能够更好地吸收理论知识，更重要的是如何将理论知识在设计实践中进行应用，这一闭环体系锻炼了学生思考能力和动手能力，培养创新思维，为后续学习和实践提供了帮助。
　　2.2以应用型人才培养为主导的教学手段和方法
　　2.2.1多元化授课手段
　　1）碎片式导入。碎片化指课堂中的碎片化的时间，即45分钟里学生可以高度集中精力学习的以外的碎片化时间，合理利用这些时间直接关系到课堂的授课效果。通过5至8分钟的微课、慕课以及网络视频资源，主要内容是与课堂内容相关的教学和设计案例，调动学生的积极性。同时，碎片式导入的内容还可以有互动式讨论、练习测试及学生反馈、教师点评等。本课堂常用的导入方法有情景导入、旧知导入、问题导入、实验导入、事例导入（利用常见、经典的案例来导入课堂，通过对案例的分析、对比、总结，来使学生达到触类旁通的效果）、经验导入（利用学生已有的生活经验和素材进行课堂导入，加深学生理解）。
　　2）启发式教学。课程在第一章概述中，即开始引导学生对人机学的实际应用进行关注，概念讲解完毕后组织讨论专题“生活中的人机学问题巡视”，启发学生对日用物品进行观察和思考，如书包是如何设计的，不同的牙刷手柄的使用体验区别，公交车上的扶手设计等。在后续章节的理论学习中，对难懂的理论配合设计案例讲解进行设计应用启发。如讲到人体关节活动范围这一知识点时，结合水龙头的发展演变史，帮助学生理解理论内容。人体的各个关节部位都有其有限的活动范围，而这些活动范围与设计直接相关。如腕关节主要有2个自由度的活动。人的手腕的活动范围非常有限，水平方向大概只有50°左右，并且活动起来不舒适，垂直方向稍微好一些，活动角度大概130°左右，人体的这个条件直接影响了水龙头的发展。详细来看，第一种螺旋式水龙头，使用时需要旋转很多圈，多次变换手的姿势去调节开关和水流大小，因为桡侧偏和尺侧偏加起来不过才50°而已;第二种扳手式，只需要90°范围内的旋转，手的活动角度小了;第三种抬啟式，变水平面内的转动为垂直方向的运动，可以更舒服地垂直调节开关和大小，并且有的可以水平方向调节水温;第四种感应式。从这个案例可以更好地理解这一知识点的内容及应用。
　　2.2.2多平台课程实验
　　实验教学法作为传统的教学方法之一，在很多课程中都有运用。它是理论教学的有效补充手段。传统的实验课教学主要是以教师操作示范，学生被动模仿的教学模式为主。显然这种教学模式不适应培养应用型工业设计人才的要求，需要针对专业特点和培养目标，从实验内容、教学方法等各方面对实验教学法进行改革和探索。《人机工程学》教学实验，被测对象是人机系统，因此，实验往往集中表现在对整个人机系统的一系列心理参数和受心理、生理影响的技术物理参数相关数据的采集、组织和分析。《人机工程学》课程实验分为实验室实验和网络实验两种。实验室中利用人机工程学相关实验仪器，如动作判断仪、空间位置记忆广度测试仪、手指灵活性测试仪等，将学生合理分组，高质量高效率完成实验，记录数据，撰写实验报告。网络实验是使用互联网实验云平台，它充分利用了多媒体、云计算、3D虚拟仿真等先进技术，学生可以利用自己的电脑进行相关心理实验。两种形式实验的指导方法都为前期实验原理讲授，实验随堂指导，批改实验报告。 　　2.2.3完整流程的课程设计
　　经过改革，配合课程内容设置为期一周的课程设计环节，通过查找人机标准和数据，提出方案设计，生成设计图纸，完成模型制作。课程设计目的即在于更加系统地运用理论知识进行应用型实践。整个流程如下。首先，在课程最后两周确定设计主题，同时利用实验室模型制作设备，选择合适的制作材料，完成具有一定效果的模型制作;其次，在课后进行资料查阅、设计调研，接下来进行方案提出、分小组讨论、教师指导、方案汇报等环节进行方案确定，在此期间老师进行统计模型制作材料统一采购或学生自行准备;再次，进入模型制作环节;最后，进行课程作业汇报展览（如图1、图2、图3）。通过制作实体模型可以使学生清晰地了解多种材料的特性，以及个体设计方案的可行性，动手能力和设计实现能力得以提升。
　　2.3以应用能力培养为目标的考核与成绩评价
　　通过对课程体系的设计，可以确定本课程的主要培养目标为学生的应用实践能力。那么，以往的试卷考试形式早已不可取，泛泛的一两次课程作业也不能衡量学生的真实成绩。结合课程建立的三位一体课程体系，课程的考核內容将随之改变。在整个教学过程中，教师讲授的目的不再是传授理论，而是理论的实际应用，学生的学习目的是为了在设计中能够将人机原则和方法有效应用。学生是课程的主体，成绩评定贯穿于课程的全过程中。从课堂的主题讨论、主题报告，到实验操作、实验报告、到课程设计方案开展、设计模型制作等各个环节，进行考核评价。如在上一轮的课程设计结课环节，在教学平台对学生的课程作业进行了展示和互评打分环节，学生的参与性被调动起来，同时利用自己的认知体系对同学们的作品进行评价，促进了学生的交流，提升了积极性和参与性。由此可以看出，考核的方式是阶段化、过程化、多元化的，这样更能清晰地评价学生在整个课程学习过程中的表现，并且能激发学生的自主学习能力。
　　3结语
　　“金课”的打造与建设是为了让课程更好地适应当前学生的需求和社会的需求。面向培养应用型人才的目标，通过近年来对课程体系的不断设计与改革，可以确定，课程能够逐渐通过人机工程学有关的理论学习、课程实验和设计实践，使学生了解人机工程学的基本理论体系，在设计中能够从人机工程学的基本原则出发，发现设计中存在的问题，创造性地提出解决方案。目的是将学生培养成能够在设计中有人机工程自觉意识的应用型工业设计人才。课程的实验及课程设计环节的特点在于能够实实在在将理论知识进行运用，吻合培养目标和课程建设目标。创新性在于，构造理论+实验+实践三位一体的课程体系，多元化的教学手段和评价方式，真正培养学生的应用能力。
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