陳亦仁，郭星，馬強

（1.河北工程大學 建筑學院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學 機電學院，河北 邯鄲 056038）

一、引言

二、人機工程學課程的重要性

CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation）工程教育模式是一種新型的國際工程教育模型，是由麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典皇家工學院和瑞典林克平大學等國際知名高校，經(jīng)過四年的探索研究而創(chuàng)立形成。[1]CDIO即構思—設計—實現(xiàn)—運行，其教育理念主要強調以工程項目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）的生命周期（從研發(fā)到運行）為載體，讓學生在集成化課程群理論知識掌握的基礎上，以主動學習、解決問題和動手實踐的方式來學習工程技術，最終達到培養(yǎng)具有綜合創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型工程人才之目標。[2]

工業(yè)設計專業(yè)是一門實用性很強的綜合性設計類學科，理論與實踐相結合，以實踐為主導是本學科辦學的指導方針。工業(yè)設計專業(yè)非常強調設計實踐在教學中的地位與作用，強調在實踐過程中培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力，無論是教學模式還是培養(yǎng)理念均與CDIO的培養(yǎng)理念如出一轍。

C D I O教學模式的核心思想是將產(chǎn)品、過程或系統(tǒng)的構思、設計、實施和運行作為工程教育的背景環(huán)境，通過集成化的課程群，來培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。在這種基本教育思想指導下，結合目前學校的教學條件和要求，我們將工業(yè)設計專業(yè)所開設的課程分成：項目類課程，集成化課程群，以及實踐教學環(huán)節(jié)（課程設計、實習和畢業(yè)設計），構成了C D I O工業(yè)設計培養(yǎng)計劃的三個基本單元?！度藱C工程學》屬于集成化課程群中的一項重要內容，如何將傳統(tǒng)的被動填鴨式的教學變?yōu)橹鲃討眯偷姆绞?，是本文所探討和研究的重點。

《人機工程學》是工業(yè)設計專業(yè)的一門重要的理論基礎課程，其理論體系貫穿于產(chǎn)品設計的整個環(huán)節(jié)。 “以人為中心”是現(xiàn)代設計一個最基本也是最重要的出發(fā)點，而《人機工程學》的基本原理，正是基于對產(chǎn)品設計中人的因素分析的基礎上，如何合理的將人的因素融入到產(chǎn)品開發(fā)設計全過程中。工業(yè)設計是為“人”而服務，作為實現(xiàn)以人為中心的設計思想的重要理論基礎，乃至衡量當代產(chǎn)品設計水平的最重要指標，人機工程學相關理論的研究和教學一直是設計學科領域中的主要方向，同樣也是工業(yè)設計的主要理論基礎。因此，在高校工業(yè)設計專業(yè)的教學過程中，不論是傳統(tǒng)教學方式，還是采用新的教育模式，《人機工程學》依然是這個教學體系中的一個重要組成部分，我們也很有必要去探索和研究在新型教育模式下如何對于《人機工程學》課程的改革。

人機工程學作為工業(yè)產(chǎn)品設計中所必須考慮的因素，促進了“人性化產(chǎn)品”中“人”的因素發(fā)展，同時成為了提升產(chǎn)品價值的一個重要途徑。正如管理大師麥克·波特的所說的那樣，“企業(yè)具備競爭優(yōu)勢的兩個方式，一是擴大生產(chǎn)規(guī)模，走向規(guī)模經(jīng)濟，才能占有成本上的優(yōu)勢；另一個便是創(chuàng)造企業(yè)或產(chǎn)品的附加值，制造消費者趨之若鶩的心理”。[3]人機工程學是給企業(yè)和產(chǎn)品增加有效附加值的重要“法寶”，通過對其系統(tǒng)的學習和多次的實踐運用，可以促使學生在未來的產(chǎn)品市場競爭中，能夠在產(chǎn)品同質化和消費者對商品品質需求越來越高的情況下，合理有效的處理產(chǎn)品與人之間的關系，出奇制勝，擊中消費者內心敏感的神經(jīng)，這也許是《人機工程學》課程最重要的意義。

三、傳統(tǒng)教學模式中人機工程學存在的問題

在傳統(tǒng)的教學過程中，《人機工程學》在二年級上學期開設，是在學生已具備產(chǎn)品設計概念和基本知識的基礎上，通過系統(tǒng)的講授理論知識，并結合部分設計實踐，使學生初步掌握和運用人機工程學的相關原理進行產(chǎn)品設計。主要講述內容包括：人機工程學綜述、人體測量與數(shù)據(jù)應用、人體感知與運動特征、人的心理與行為特征、信息界面、工作臺椅與工具設計、作業(yè)姿勢與作業(yè)空間、人機系統(tǒng)總體設計?！度藱C工程學》設置為40課時，其中理論授課34課時，而學生進行設計實踐僅有6課時，這是由于本課程的內容豐富，理論系統(tǒng)全面，如果占用較多的課時進行設計實踐，勢必會造成教學內容不能完成、理論學習不完善的后果，因此，除了較重要的設計理論占用課上時間進行設計訓練外，很多實踐環(huán)節(jié)都放在課下或者其他專業(yè)課程教學環(huán)節(jié)中進行。

通過多年的教學實踐，綜合分析認為，在傳統(tǒng)教學模式下《人機工程學》課程所存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（一）教學內容寬泛，專業(yè)銜接薄弱

人機工程學是一門綜合性非常強的學科，其研究內容和應用范圍極其廣泛，可以說，只要是為人而進行的設計都會應用到人機的相關理論來指導設計。傳統(tǒng)的教學內容過于寬泛、抽象，且與工業(yè)設計銜接較為薄弱。在傳統(tǒng)教學中，人機工程學作為一門獨立的課程，其內容會面面俱到，兼顧很多設計類專業(yè)。盡管其中有些環(huán)節(jié)與工業(yè)設計最為緊密，但一般只能通過一個課題來進行設計實踐，設計完成后，如果不再反復，學生會很快忘記。因此，教學完成后會造成重點內容不突出，與工業(yè)設計實踐聯(lián)系不緊密，學生學完就扔，真正需要應用時卻無從下手，一臉茫然的狀態(tài)。另外，盡管各種教材為產(chǎn)品設計歸納了富有邏輯性的設計原則，并對深層的設計原理解析透徹，但缺乏鮮活的設計案例來進行佐證，因此，學生在最后的設計實踐中也就鮮有用學科理論來指導工業(yè)設計實踐的主動性。

（二）授課方式單一，教學效果較差

在以往的教學中，理論授課占到了 85%，而實踐環(huán)節(jié)僅有 15%。學生在整個教學中基本上處于被動學習狀態(tài)，積極性不高。盡管在課程初始會一再強調其重要性，但由于開設時間是在學生接觸專業(yè)之初，很多學生還對工業(yè)設計認識不足，認為工業(yè)設計僅等同于產(chǎn)品外觀設計，而把產(chǎn)品的尺寸選擇、界面設計、使用方式等重要的人機設計要素忽略掉，所以對于人機中的諸多枯燥理論沒有興趣，以至于本課程最終教學目標不能實現(xiàn)。因此，單調的授課方式、片面的專業(yè)認識，最終導致課程學習效果非常不理想。

（三）教學手段單一，未能學以致用

課堂教學是傳統(tǒng)教學中最主要的手段，為了調動學生的學習積極性，會在課堂上采用討論、回答問題、案例分析及簡單的設計實踐來提高學生的學習興趣，但總體來說，學生的大部分學習活動僅限于教室之中，學習內容也是按照教材上的課題按部就班進行，所以學生的學習主動性調動的不夠充分， 很難達到最佳學習效果。

四、CDIO模式下工業(yè)設計專業(yè)人機工程學教學改革及實踐

人機工程學教學方法的恰當選擇和教學內容的合理安排，往往會直接影響到教學效果的成敗。因此，在實際的課堂教學中，采用科學的教學方法、先進的教學手段與合理的教學安排，能夠很好的激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生積極思考和解決問題的能力，最終可以牢固地掌握并在設計實踐中靈活的運用知識。

（一）教學內容的改革

《人機工程學》課程是一門應用性很強的課程。在CDIO模式下，應該重新組織該課程的學習內容。教學內容綱要中可以按照設計實踐環(huán)節(jié)來進行模塊化教學設計，每一模塊有針對性地制定一些基本和具體的要求，教師在組織教學內容時應兼顧學生自 學的可行性及自學的效果。以《產(chǎn)品設計二》集成化課程群為例，在此課程群中共進行了 5次設計課題實踐活動。如在“潘天壽”文具設計大賽實踐中，主要將人機中的人體尺寸設計及應用、手握式工具設計等理論作為一個模塊進行講解；在“慈溪杯”創(chuàng)意產(chǎn)品設計實踐中，主要講解人體感知與運動特征、人的心理與行為特征、信息界面等相關的人機內容。如此以來，可以將人機工程學中與工業(yè)產(chǎn)品設計最緊密的理論體系嵌入到每一次設計實踐中，并有針對性的解決每一個設計障礙，最終達到學以致用的目的。設計實踐需要知道和了解什么，人機就為你進行解惑和指導，這樣一步一步、循序漸進的將人機設計的指導理念深刻烙印在學生的設計思想之中，從而達到人機工程學之根本學習目的。這樣的改革措施，使得“人機工程學”實現(xiàn)了活學活用，目的明確，針對性強，更為靈活的目標。

（二）教學模式的改革

在CDIO模式下，工業(yè)設計專業(yè)教學計劃做了大量調整，主要是采用以設計實踐進行專業(yè)學習的主動學習方式，教師在教學過程中成為組織、引導和輔導的角色，學生則成為主動、探索和創(chuàng)新的設計者。同樣，對于人機工程學的學習也應該在工程設計實踐中獲得，對其進行的教學模式改革包括：

1.將人機工程學貫穿于學校課堂實踐中。

在每個設計課題中，均會按照課題的設計內容來設置人機設計單元，包括講解、設計、指導、實驗、模型、比較、討論等過程。例如在電風扇開關設計這個課題中，按照產(chǎn)品設計的需求，需要講授人機的信息界面設計、操縱裝置設計及操縱與顯示相合性等內容。學生在設計過程中，還需分別指導、區(qū)別對待，如有的同學采用旋鈕方式，這就需要運用人機中旋鈕設計的相關內容；而有的同學是采用觸屏的方式，則需要用到人機中關于屏幕設計的各項設計原則。設計方案確定后，為了檢驗設計效果，需要按照實物大小制作產(chǎn)品模型，學生利用模型可以真實的觸摸、感受自己所設計的人機界面設計，判斷旋鈕的尺寸大小是否合適，擺放位置是否合理等，之后進行設計方案的調整，直到最佳效果。將人機工程學和學生正在進行的設計課題相結合，會讓學生感覺到像是在尋找打開設計之鎖的“鑰匙”一樣，能主動積極的去捕捉，去學習。

2.將人機工程學貫穿于校企聯(lián)合培養(yǎng)中。

校企聯(lián)合培養(yǎng)是我們專業(yè)在CDIO模式下，率先在全校開展進行的一種工程實踐方式，目前已經(jīng)運行了 1年的時間，效果非常成功，得到了學校、企業(yè)、學生及家長的一致首肯。在該模式下，學校與企業(yè)簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，將高年級的學生推薦到用人企業(yè)去參與真正的設計實踐。這種課題實踐的過程是：(1)與企業(yè)建立聯(lián)系，確定具體項目；(2)由教師或工程師制定任務書；(3)學生消化任務內容，查找相關資料；(4)進行有關設計，教師或工程師把關；(5)學生親自動手操作，充分發(fā)揮其技能水平，進行實際加工制作；(6)學校與企業(yè)綜合評價考核。[1]

在高年級學生的校企聯(lián)合培養(yǎng)中，人機工程學仍然會繼續(xù)貫徹其中，甚至效果更突出。例如，在上學期的校企聯(lián)合培養(yǎng)中，有部分學生到展示設計公司實踐。在進行每一次的設計實踐過程中，一方面需要和校內及校外指導教師進行溝通，主動學習掌握相關的人機理論，包括如何在展示設計中考慮人體尺寸、人體動態(tài)姿勢分析、視力及其特征、人的心理活動特征等各部分與展示設計息息相關的人機內容；另外，最為明顯的優(yōu)勢是可以深入到公司的制作車間，親自參與工程的施工制作過程，身臨其境的感受自己在設計中的不足，如接待臺的高度是否適合工作人員的各種活動姿勢，數(shù)字化顯示屏的安裝高度是否適合參觀者進行觀展，活動體驗區(qū)的布置是否有利于人員進行各種操控活動等等，這些切身體會讓學生真切感受到人機的設計原則對于設計過程指導的重要性，從而也會真正掌握展示設計行業(yè)中必備的人機工程理論。

（三）教學手段的改革

教學手段是為了教學目標而服務的。在工程實踐為主的教學過程中，人機工程學的內容與設計環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，所采用的教學手段，主要包括：

1.建立人機實驗室

俗話說，百學不如一試。人機工程學課程中有很多諸如設計尺寸、參考數(shù)據(jù)、生理及心理特性等非?？菰锏睦碚撝R內容，單純的講解會讓學生難以接受；但如果把它們搬到實驗室，通過學生自己的親身實踐、親自測量等手段獲得這些知識的話，學生會深刻理解尺寸數(shù)據(jù)的來源，各種原理及特性的應用，達到事半功倍的效果。例如對于人體尺寸測量與應用這個內容模塊，是人機中人體尺寸獲得的基礎，更是產(chǎn)品尺寸確定的重要參考。傳統(tǒng)教學中，對于該部分內容，教師會對照人體尺寸表格和圖示一一講解，以幫助學生理解。這種教學模式出現(xiàn)的問題是：一旦離開書本，學生很快就會忘記測量項目的名稱和具體測量的人體部位，更難以在產(chǎn)品尺寸的設計中，快速、有效地選擇人體尺寸的參考值。所以在CDIO模式下，我們將此內容搬到了實驗室，設定了有針對性的實踐環(huán)節(jié)：首先由同學們相互配合，測量個人的人體主要尺寸，立姿和坐姿尺寸等，畫出尺寸圖，并進行1:2 的人體模板制作；并依據(jù)此模板，設計一套適合自己使用的電腦桌椅，要求詳盡的分析考慮產(chǎn)品各部分的尺寸。通過該實踐環(huán)節(jié)，同學們在完成過程中表現(xiàn)的非常興奮，既搞懂了人體尺寸測量的相關知識，又對于產(chǎn)品尺寸的選擇與應用有了一個深入的認識過程。此過程既有獨立完成部分，又有相互協(xié)作的環(huán)節(jié)，不僅鍛煉了個人掌握和運用知識的能力，又增強了團隊協(xié)作精神，可謂是一舉多得。

2.以設計競賽為契機，有針對性地組織教學內容

如何調動學生主動參與設計實踐的積極性，各類設計競賽無疑是一種非常有效的方式。工業(yè)設計專業(yè)是一門設計范疇很廣泛的專業(yè)，各種國際性設計比賽，如 IF、紅點等，以及國內各種設計協(xié)會舉辦的比賽，如潘天壽文具設計大賽，“大圣杯”玩具設計大賽等，這些設計比賽均可作為實踐教學環(huán)節(jié)的設計課題。首先，設計比賽有明確的設計主題，對于學生的綜合能力培養(yǎng)有很強的鍛煉和提高作用；另外，學生在參賽后獲獎的成就感，可以極大地促進對于本專業(yè)的深度學習，這種學習動力的形成，是主動學習的關鍵。例如，在2012年的潘天壽文具設計大賽中，設計對象是以文具為主，與人手的尺寸、使用姿勢等人機內容密切相關，因此在設計實踐中，詳細給同學們分析講解了人手的生理特性，各項尺寸在手握式工具的具體運用等相關知識，現(xiàn)學現(xiàn)用，鮮活生動，讓學生完全理解了手握式工具與人體姿勢等人機內容，并實際運用到了自己的設計課題中。

3.實際案例分析討論，加深印象，改良設計，樹立正確觀念。

現(xiàn)有的人機教材應用范圍廣，專門針對工業(yè)產(chǎn)品設計的案例分析較少，為了彌補這些不足，在教學過程中按照相關內容組織安排了多次案例分析及討論。例如在人機工程學內容講授之初，為了引起學生對課程的重視，采用課堂討論的方式，組織學生一起來探討課程的重要性。討論的課題為：“尋找身邊的不足”，讓學生積極發(fā)言，去挖掘生活、學習和活動中所使用的各類產(chǎn)品的設計不足，并深入分析這些不足是如何形成的。各位同學在討論中都運用發(fā)散性思維努力思考，最終歸納時發(fā)現(xiàn)，很多產(chǎn)品的設計不當居然都是由于沒有充分考慮到“人”的因素所造成的，從而樹立了對于人機工程學內容學習的正確觀念。

五、結束語

CDIO教育模式作為培養(yǎng)工業(yè)設計學生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑，它強調的是學生的綜合能力與社會大環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，同時更注重工程實踐，加強培養(yǎng)學生的設計實踐能力。在CDIO教育理念指導下，對“人機工程學”課程進行教學改革是為了順應新的教學模式，以獲得最佳的教學效果。在此次教學改革過程中，得到了學生的熱情響應與支持，教學效果明顯。通過對參加教學改革的學生調查發(fā)現(xiàn)，學生對該課程教學內容的學習興趣明顯提高，大家都表示在這種方式下不再是枯燥的學，而是積極主動的學。很多學生在設計比賽中獲獎，自己的設計成果得到了肯定，這無疑是對學生學習的極大肯定和鼓舞，同時也更加激發(fā)了老師的工作熱情，實在是一件很有意義的事情。

[1]劉蘋，賈海利，吳鳴，王仲民.基于CDIO模式的產(chǎn)學合作設計-制作實踐探討[J].科技創(chuàng)新導報， 2010(18): 255.

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