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《黑龙江教育(高教研究与评估)》杂志

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“人机体工程学”教改新方案探究——以木材科学与工程专业为例
发布时间:2018-03-12        浏览次数:26        返回列表

牛 敏,谢拥群,曾钦志

(福建农林大学,福建 福州 350002)

摘 要:为改善木材科学与工程专业《人机(体)工程学》课堂教学效果,本文从教学内容与教学形式两个方面提出了教学改革新方案。教学内容上,突出课程的实用性,为学生将来的生活、学习或工作提供帮助,真正将课程学以致用;教学形式上,突出课程的趣味性、先进性和实践性,将理论知识贯穿于生活中的各种案例去讲解,以及穿插在实践过程去学习和巩固。

关键词:木材科学与工程;人机(体)工程学;教学改革

中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)06-0047-03

人机(体)工程学是由人体科学、工程科学、劳动科学和企业管理科学等相互融合的一门综合性新兴边缘学科[1]。目前,人机(体)工程学在国防、宇航、工业、交通运输、医学、农业和教育等各个领域得到了十分广泛的应用,在使人类活动的科学化、适宜化以及提高人机系统效能方面做出了突出贡献。人机(体)工程学是研究人在工作、生活环境中的生理学、心理学等诸方面因素,协调人—机器—环境系统间的相互关系,使设计更加合理,更适合人的生理、心理特点,最大限度地增加使用者的舒适感、安全感、可靠性和效率。

一、人机(体)工程学课程现状

“人机(体)工程学”现被定为福建农林大学材料工程学院木材科学与工程专业的专业选修课,设36学时,2学分。学习本课程的任务在于,使该专业的学生能够将人机(体)工程学原理运用到常见器具以及室内、家具设计过程中,并对现有生活中存在的不合理设计能够提出优化方案。然而,在该课程过去的教学中,一是教师过于依赖书本,照抄照搬书本上的陈旧知识;二是以课堂讲授为主,采用“填鸭式”教学方式满堂灌,以完成教学任务为授课目标。因此教学内容枯燥乏味,课堂气氛沉闷,缺乏与学生互动的机会,忽视学生的主观能动性。

另外,所选教材不管是早期朱序璋编著的《人机工程学》还是现在项英华编著的《人类工效学》[2],理论知识点和机械设计内容都偏多,而室内设计、家具设计以及家具生产方面涉及的内容都较少,学生因缺乏机械设计基础感觉力不从心,也因枯燥的课堂讲解而缺乏学习热情。因此,教学内容与相应的教学形式的重新整合是非常有必要的。整合后,该课程将改变旧有的教学模式,制定新的教学思路。这样,一方面使学生能够轻松、愉快地接受自身感兴趣的、有实际意义的、尤为重要的基本概念、理论、方法和技能;另一方面还注重培养学生综合运用知识和创新实践的能力。

二、人机(体)工程学教改新方案

(一)优化教学内容

在调整教学内容时,主要把握以下几个方面的原则。

1.注重理论联系实际。人机(体)工程学是一门以理论为指导思想,结合学生自身情况,强调实用的课程。其中以人为中心,充分考虑人在工作过程中的生理、心理特征,内容包括人的形体参数、人体力学、人的机能特征、人的作业能力与疲劳、人的自然倾向与可靠性等,强调人与机、人与环境、机与环境三者之间的相互联系,不仅在木工专业方面有较强的应用性,而且人在任何情况下的活动都能体现人机(体)工程学的指导原则。因此,在教学内容中,应密切联系实际,多举实例,让学生充分体会到这门课的作用。

2.及时更新内容。教师一方面应不断纳入人机(体)工程学理论研究的最新成果,让学生充分了解当前发展的新动向和新趋势[3];另一方面应将教学与科研相结合,及时将本人和他人的科研成果转化为教学内容,实现课程教学内容的动态更新。再者教师应紧密联系人机工程应用的最新发展,利用网络资源、图书资源对相关案例及成果向学生介绍,及时将其插入日常教学活动中,增进学生的兴趣,丰富课堂教学。在教学过程中,还应根据学生各自的不同情况对教学内容、教学模块进行适当调整,增加不同的内容,满足多数学生的需要,使课程能够发挥最大作用。

3.加强教师的国内外交流与研讨。教师及相关科研人员可以多参加国内外人机(体)工程学的研讨会,与同行专家一起交流,从而接受最新资讯,掌握当前学科发展动态及研究热点、难点。众所周知,在当今信息与科技发达的社会,闭门造车是不可行的,只有开放式地接收外来信息,然后将信息整合成自己可用的资源,才能使自己立于不败之地。因此,任何一种事物和一项研究都必须通过不断地交流才能有发展,有创新,有突破。“人机(体)工程学”这门课程,当然也不例外。通过交流,教学内容能够更加充实,教学素材能够更加灵活与可靠。

4.提供资金支持。人机(体)工程学要打破传统的填鸭式教学方式,不拘泥于课堂教学,添加一定的课外实践活动,这势必需要资金的支持。有了资金,便可以创建人机模型制作室和人机模拟环境;有了制作室和模拟环境,便可以激发学生的学习兴趣,拓宽学生的学习与研究思路。

结合近几年所使用的教材与查阅的相关文献[4-6],整合后的新的教学内容以及学时分配如图1所示。

图1中,由原来的40学时调整为现在的28学时,内容精简、重点突出且实用性强。主要分四个部分:绪论、人的生理与心理特征、安全人机(体)工程学以及人机工程设计原则。接下来对每章内容的安排做出如下解释。

第一部分绪论主要介绍人机(体)工程学研究内容、研究方法及发展趋势,使学生明确为什么要学习本课程、从本课程中将学到什么、本课程与我们自己具有多大的关系以及该学科今后的发展方向是什么。学生在明确学习目的、学习方法及该课程的研究内容以后,接下来的章节才不会盲目跟从,对自身有帮助的或者感兴趣的内容会比较专心致志。

第二部分是人的生理与心理特征。这部分内容一方面介绍人的形体尺寸范围、测量方法、在今后产品设计过程中的应用原则以及人体各部位受力、施力特点;另一部分介绍人的心理特征及对工作过程产生的影响。通过本章学习,学生能了解自我的生理、心理特征及局限性,工作过程中应如何保护自己、发挥各部位最大功能,最终提高工作安全性与效率。同时学生也要学会如何运用人体尺寸去设计产品,以及明确如此设计的原理是什么。本章内容与学生乃至任何人都息息相关。所有人对自己的关注度远超过对别人的关注度,因此,本章内容可将学生的注意力集中在自己身上,满足学生关注自己、了解自己的这种需求。

第三部分安全人机(体)工程学,主要从办公室人机关系调节、作业能力与疲劳、劳动安全与事故预防以及作业环境等四节内容逐一介绍。办公室人机关系调节主要介绍办公室存在的桌椅、电脑及其附件与人员之间的关系是否恰当,如何根据现有条件对其调整,以符合使用者自身的条件,这样可提高使用者的工作效率与身体各部位的安全性。此节内容实用性较强,不仅使每位学生体验到帮助他人的成就感,而且也从中学会如何调整自己所用的办公设备,有效保护自我。作业能力与疲劳主要介绍人在劳动过程中的能量代谢方式、劳动过程中人的心、肺等各器官的调节与适应情况以及提高作业能力与降低疲劳的措施。此节内容主要使学生掌握劳动过程带来的人体的生理变化规律,以及根据这一规律应如何合理安排劳动,以避免在学习和工作中对自己造成伤害而不自知。此节内容与学生自身安全性密切相关,学生学习的积极性也必将被提高。劳动安全与事故预防主要使学生了解人在各种紧急情况下的本能反应情况、事故发生的主要原因及预防措施。通过此内容的学习,希望学生面对紧急情况,能够有意识改变本能反应,同时避免因操作不当、心理疏忽、作业姿势不合理等原因造成悲惨的事故。此节内容有关生活中的各种紧急情况的发生与处理,涉及学生们的自身安全。学生们在以往的生活中并未接触或听闻,因此必将高度重视,积极学习。作业环境主要使学生了解照明与色彩、噪声与振动、空气污染对工作者造成的危害大小,以及明确如何避免这些危害。本节内容将使学生们对生活中存在的这些现象有全面的新的认识,以提高学生们的警觉性与安全意识。

第四部分内容一方面使学生了解常见显示装置与控制装置的设计原则,强化与回顾前面所学内容;另一方面结合学生专业特点提出设计原则在家具设计与室内设计中的应用与指导意义,以迎合学生将来的就业需求。木材科学与工程专业的学生将来可能从事家具设计、室内设计工作,可能从事木工设备研发工作,因此,此章节内容安排6个学时进行讲解。

(二)丰富授课形式

在教学方面,不仅要注重授课内容,同时还应结合学生及专业特点开展形式多样的授课手段。一方面,让学生轻松、愉快地掌握所学内容;另一方面,引导学生如何开展自学,培养学生的自主学习能力。而且,这也能增进学生之间相互交流,相互协作的机会。下面笔者主要从课堂教学、课外实践以及课堂与课外相结合等方面来详细阐述人机(体)工程学的授课形式。

1.课堂教学。课堂教学是传统教育中必不可少的教学形式,多以板书与多媒体相结合的方式进行。板书主要用于辅助多媒体教学,对多媒体上无法体现的内容加以解释说明,做进一步补充,使学生能够对某一知识点掌握透彻,完全明白其意;多媒体主要用于展示教材内外的重要内容,是学生接受信息的主要途径,因此在课件制作方面应做到:内容具有鲜明的逻辑性和主次顺序;版面设计不宜太复杂,多采用白底黑字,布局应简洁明了,文字不宜堆积;多采用动画效果逐级依次显示,给学生留下思考的空间。同时以问题为导向,鼓励学生积极讨论,发表自己的看法,教师在其中给予必要的引导。

此外,借助相关测量仪器,课上对人体主要尺寸进行演示性测量与分组互动式测量,将理论知识在实际测量过程中介绍给学生;借助人体模板,介绍其应用范围,以获得直观感受。同时,有意识地将CDIO培养模式逐步应用于教学过程[7],让学生经过构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和操作(Operate)四个过程的训练,能够将人机(体)工程学应用于家具设计与制造过程,以增强工科的可操作性。当讲到第四章第三节静态肌肉施力时,可请学生们做个简单的静态肌肉施力的测试,相信学生们会对本节内容掌握得更好。因此,课堂上除了教师讲授外,还应注重辅助教具的使用,以及以提问的形式与学生形成互动等相关手段的运用。

对于某些章节,还可尝试运用FC(翻转课堂)教学形式[8],以提高学生学习的自主性。即将相关视频(大多是英文材料)以作业形式布置下去,学生一要听懂,翻译出视频内容;二要能够从中提出1—2个相关问题。对于提出的问题,其他学生积极讨论给出答案,最终能够在课上形成浓厚的讨论氛围,把相关知识点联系起来并真正掌握。

2.课外实践。除课堂教学外,还应该多安排课外实践课。木工专业是一门工科学科,学生应对机械设计方面的内容作适当的了解和熟悉。因此,应结合木材科学与工程自身的专业特点,多安排课外实践活动。例如:带学生走进木工车间,熟悉木工刀具与用具的生产流程,了解木工机械的设计方法与问题;同时,走进家具市场及家具加工厂,了解家具设计原则和设计理念,结合实际回顾人体常用尺寸及百分位数的选择。另外,还应鼓励学生多留意公共场所设施的设计及摆放,使学生能够学以致用,利用所学知识,解释人—机—环境三者存在的关系。

3.课堂与课外相结合。人机(体)工程学这门课主要针对大三的学生进行授课,因此应多加培养学生自身的学习能动性和学习能力,使其今后能够更好地适应和完成该课程的相关研究[本文来自于wwW.eKxx.cOm]内容。所以,可以使学生发挥课堂与课外相结合的作用,达到共同思考、解决某一问题的目的。例如:教师可以给学生布置一项课外作业,让学生课下搜索某一章节的相关资料,然后在课堂上分组讨论。通过这种讨论的方式,加深学生对问题的理解。这也是采用任务驱动法来突出学生的主体性和教师的主导性[9]。另外,教师也可以引导和鼓励学生将课堂上所学的理论知识,快速直接地转化成生活中具体的实物。例如:掌握了人体尺寸、人体脊柱的构造、不同姿势下的脊柱形状以及人体力学这几个方面的知识,便可以对座椅进行设计;掌握了人体动、静态尺寸的统计数据,便可以对车辆驾驶室的座位、方向盘、仪表等构造进行设计。另外,还可建立QQ讨论群,课上课下对提出的相关问题及时交流解决。

人机(体)工程学的理论知识和技术产品在生活中随处可见,因此在教学中,不仅应结合学生自身特色突出基本原理、工程程序和研究方法,讲授最新、实用的内容,杜绝死记硬背和填鸭式的教学模式。同时,我们还应密切联系实际,引导学生积极思考和实践,解释和解决实际问题,做到学以致用。本文在教学内容与教学形式两方面提出的教改新思路,希望对相关教学人员、科研人员以及著作者能够提供一定的启发,将该课程的教学效果最大化展示出来。