摘要：探討產(chǎn)品設(shè)計應用人機工程學的概念，以及人機工程學在產(chǎn)品設(shè)計不同階段的應用。闡述基于設(shè)計流程和課程設(shè)計組織教學的思路，對教學內(nèi)容和教學方法進行研究。討論教學實踐中課程設(shè)計題目的擬定和內(nèi)容的設(shè)置，并分析學生的學習結(jié)果和教學效果。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計 人機工程學 教學實踐 課程設(shè)計

人機工程學是產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)必不可少的教學內(nèi)容。然而，作為一門傳統(tǒng)的工學課程，人機工程學卻很難真正融入藝術(shù)類院校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)的教學體系中。在查閱的多本關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程學的專著和教材中，發(fā)現(xiàn)其教學內(nèi)容多數(shù)還是工科體系中的人機學內(nèi)容，知識范圍廣泛龐雜。在多篇關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計中人機工程學的教學實踐的論文中發(fā)現(xiàn)，在以往的教學中，多數(shù)還是從知識體系出發(fā)進行理論學習，也有的根據(jù)知識單元，進行了分散的實踐練習。這顯然是難以達到在具體項目實踐中，應用人機學理論、原理、數(shù)據(jù)和方法進行產(chǎn)品設(shè)計的要求的。

基于以上這些問題的考慮，在最近兩年的人機工程學課程的教學中，作者從人機工程學與產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)系出發(fā)，基于課程設(shè)計組織教學內(nèi)容，進行教學實踐。

一 產(chǎn)品設(shè)計應用人機工程學

人機工程學是研究人、產(chǎn)品（物）及其使用環(huán)境之間相互作用及具體應用的學科，它在許多領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。從產(chǎn)品設(shè)計角度來看，產(chǎn)品是為人使用為人服務的，因此產(chǎn)品的設(shè)計必須滿足人的生理、心理需要。人的因素已經(jīng)成為工業(yè)設(shè)計的主要甚至決定性因素，人機學的內(nèi)容包括人體測量、人的行為、感知科學等。這些科學知識在設(shè)計過程的不同階段會有不同層次的應用，如何將科學知識轉(zhuǎn)變?yōu)樵趶氖戮唧w設(shè)計時有效解決問題的能力，是這門課程的主要目標。

在《工業(yè)設(shè)計應用人機工程學》（胡海權(quán)編著）一書中，作者提出了“工業(yè)設(shè)計應用人機工程學”的概念，把它看作是一種以人機工程學為研究對象的設(shè)計方法，“作為工業(yè)設(shè)計師的我們畢竟不是人機工程學的研究者，而是其應用者”。從這一角度出發(fā)，我們可以將產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程學理解為人機學的一個分支，或可稱之為“產(chǎn)品設(shè)計應用人機工程學”。對于產(chǎn)品設(shè)計師來說，人機工程學是一種關(guān)注人的設(shè)計理念，是注重行為分析的設(shè)計方法，是能夠為產(chǎn)品的合理性提供數(shù)據(jù)的科學工具，也是設(shè)計方案人機關(guān)系優(yōu)劣的評判依據(jù)。

因此對于產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)，人機工程學的教學應該注重應用，而且應該將人機學知識的學習融入完整設(shè)計過程之中，并逐漸將對知識的應用轉(zhuǎn)化為自覺的設(shè)計理念和設(shè)計方法。

二 課程特點

（一）教學思路

在作者所在的院校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)為藝術(shù)類招生，學生的優(yōu)勢在于感性思維和形象思維，而大部分學生的邏輯思維能力較差。作為工程學科的人機工程學的教學，如果以理論講授和人機實驗為主要內(nèi)容，會顯得枯燥且學習效果不佳，難以達到預期的學習結(jié)果。因此“工課藝學”成為這門課程教學的總體思路。即在教學中引進合適的課題，由學生自定題目進行產(chǎn)品設(shè)計實踐，在實踐過程中應用人機工程學的基本原理和研究方法。理論學習的內(nèi)容和進度也圍繞項目流程而展開，進行相應的講授和指導。

（二）教學內(nèi)容與教學方法

人機工程學是一門獨立的學科，有完備的理論體系，知識內(nèi)容廣泛。而對產(chǎn)品設(shè)計來說，主要是對其理論和原理的應用，所涉及的相關(guān)知識只是其中的一部分。為了更好的把握教學內(nèi)容，有必要在了解整體理論體系的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)品設(shè)計的一般流程出發(fā)，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計不同階段對人機工程學不同層次的應用，對教學內(nèi)容進行取舍和重新組織。

產(chǎn)品設(shè)計是一個復雜的非線性的過程，而且在不同企業(yè)其開發(fā)流程也有所區(qū)別。為了便于討論，這里將產(chǎn)品設(shè)計流程根據(jù)工作內(nèi)容簡化為以下幾個階段，即：立項、設(shè)計調(diào)研、分析定位、概念方案設(shè)計、方案細化和模型制作。在設(shè)計過程的不同階段，人機工程學皆有不同層次的應用，如（圖1）所示。

1 設(shè)計立項。對于課程設(shè)計，主要是教師擬定主題，學生再選定具體的產(chǎn)品類型或方向。在第一次課通過講授“人機工程學與產(chǎn)品設(shè)計”的內(nèi)容，幫助學生認識人機系統(tǒng)，識別產(chǎn)品使用過程中的人機交互關(guān)系，也為正確選題作準備。

2 設(shè)計調(diào)研與分析定位，對應的教學內(nèi)容為“產(chǎn)品設(shè)計中的人機分析”。首先需要強調(diào)的是，人機工程學從理念和方法上，為設(shè)計師提供了關(guān)注用戶及其使用行為的視角，但并不是所有項目都需要進行人機調(diào)研與分析。因此在項目開始時，需要考量產(chǎn)品的人機系統(tǒng)關(guān)系，當人機關(guān)系的改進可以成為創(chuàng)意點或創(chuàng)新的突破口時，或者改進產(chǎn)品的可用性成為設(shè)計的主要目標時，才需要將人機關(guān)系的調(diào)研與分析作為設(shè)計調(diào)研的重點。

在人機調(diào)研分析階段，首先需要對限制條件進行分析。所謂限制條件，是指由人機系統(tǒng)的工作目標決定的那些影響人機關(guān)系的外界因素。凡是在系統(tǒng)目標規(guī)定內(nèi)無法改變的因素，都是設(shè)計的限制條件。分析清楚了限制條件，也就給人機問題的研究和解決劃定了明確的目標和界線。

其次是對使用者的調(diào)查分析，包括：對使用者的生理特征、心理特征、動作特征以及產(chǎn)品使用環(huán)境的調(diào)查與分析。

人機調(diào)研與分析是重要內(nèi)容，在教學過程中，這一部分內(nèi)容采用了“設(shè)計師的方式”進行。如用攝影法進行人的尺度的調(diào)查，或通過影像記錄產(chǎn)品的使用環(huán)境、使用過程以及使用者的動作特征等。甚至可以在調(diào)查的基礎(chǔ)上，模擬并記錄典型的使用情境，以便更好的發(fā)現(xiàn)人機問題，將其與設(shè)計方案對接。

3 概念方案設(shè)計。在調(diào)研分析階段，已經(jīng)逐漸明確主要的人機問題，形成初步的設(shè)計定位和解決方案。在進行概念設(shè)計時，就需要將人機分析與產(chǎn)品形態(tài)的構(gòu)建相結(jié)合，將抽象的或文字描述的解決方案，轉(zhuǎn)化為表達產(chǎn)品形態(tài)的手繪草圖或簡單的實物模型，可稱之為概念的視覺化。

4 方案細化。在草圖方案的基礎(chǔ)上，利用計算機軟件按比例繪制2D效果圖或建立3D數(shù)字模型，結(jié)合相關(guān)的人體測量數(shù)據(jù)和人體模板，對產(chǎn)品形態(tài)的尺寸進行調(diào)整。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，利用計算機進行人機交互分析也成為可能。但限于教學條件，該部分的教學內(nèi)容主要還是利用人體測量數(shù)據(jù)繪制二維人體模板，用來對產(chǎn)品尺寸進行調(diào)整與確認。所以從概念設(shè)計后期開始講授“人體測量與設(shè)計應用”、“應用人機學的一般參考準則”、“設(shè)計案例分析”等內(nèi)容。

5 模型制作。對于人機工程學課程來說，制作全比例模型進行使用體驗和感性的人機測試是必不可少的。要求用泡沫、油泥或木材等熟悉的材料，制作實物模型，但對于色彩、材質(zhì)等只在效果圖上體現(xiàn)，在實物模型中不作要求。模型完成后，各小組之間進行使用體驗并記錄，以作為進一步修改的依據(jù)。該部分課程內(nèi)容為“人機測試評價”，主要還是通過設(shè)計案例的分析講解。

在課程結(jié)束后，會要求學生將設(shè)計過程整理PPT進行作業(yè)匯報，教師除了點評之外，還會制定評價標準，由學生之間進行互評和答辯。

三 教學實踐

（一）課程設(shè)計與進度安排

在作者所在的院校，人機工程學課程共8周，課內(nèi)有32學時。以2013年～2014年度秋季學期的人機工程學課程為例，學生為大學本科三年級，已經(jīng)學習過一些產(chǎn)品設(shè)計的專業(yè)設(shè)計課和專業(yè)基礎(chǔ)課，在產(chǎn)品造型、材料加工和模型制作方面有較好的基礎(chǔ)。在總體教學設(shè)計上，采取以學生為主體，以課程設(shè)計為導向的課程組織形式。將課程內(nèi)容按設(shè)計流程分階段，同時也將課程設(shè)計分解成若干個階段性任務，給定完成的時間節(jié)點，其余的由學生自主安排。除了課堂上的理論學習和方案討論之外，學生還需要利用課余時間來完成每次課的作業(yè)。

在這次課程中，給學生擬定了“手——與手有關(guān)的產(chǎn)品研究與設(shè)計”課程設(shè)計題目。要求學生每2～3人為一組，自定具體產(chǎn)品，應用人機工程學進行調(diào)查分析與設(shè)計。設(shè)計結(jié)果可以是對現(xiàn)有產(chǎn)品的改良設(shè)計，也可以是探索性的概念設(shè)計。

此外，還規(guī)定了具體的作業(yè)內(nèi)容和完成時間，在每一項內(nèi)容完成之后進行一次匯報，使教學有序的進行，如（圖2）。

（二）學生作業(yè)分析

課程結(jié)束后，學生提交了課程設(shè)計的匯報PPT。學生在擬定的題目范圍內(nèi)，選擇了開瓶器、鼠標、滅火器和雨傘等產(chǎn)品作為研究和設(shè)計的對象。這些產(chǎn)品主要是實用工具，注重功能性和可用性。就人機工程學這門課程而言，作業(yè)的核心內(nèi)容在于“人機調(diào)研與分析定位”及對應的“人機解決方案”。

從作業(yè)的結(jié)果看，大多能按照設(shè)計的需要進行人機關(guān)系分析并提出相應的解決方案，達到在設(shè)計中應用人機學原理和方法的教學目標。作業(yè)中表現(xiàn)出了這些特點：

a 對產(chǎn)品的使用過程和使用方式進行觀察，并用視頻或圖像的形式進行記錄，分析其中的人機關(guān)系?；蛲ㄟ^情境模擬和故事板的方式再現(xiàn)產(chǎn)品的使用，幫助發(fā)現(xiàn)所存在的人機問題。如（圖3）所示，是對開瓶器使用方式的調(diào)查分析。（圖4）為滅火器設(shè)計中的情境模擬和故事板。

b 結(jié)合產(chǎn)品的使用過程，用攝影法對手的生理結(jié)構(gòu)、動作特征進行調(diào)查，根據(jù)所設(shè)計的產(chǎn)品進行特定的分析，在調(diào)查和分析中指出產(chǎn)品使用過程所存在的人機問題，為產(chǎn)品設(shè)計提供依據(jù)。有的小組還根據(jù)設(shè)計的需要嘗試了新的研究方式，如用油泥模型研究手的抓握空間。如（圖5），用攝影法研究使用開瓶器時手的動作特征，并用油泥模型研究手握空間。

c 在方案設(shè)計時，通過草圖、模型等，嘗試將人機問題的解決方案通過產(chǎn)品形態(tài)表現(xiàn)出來。進而通過查閱人機數(shù)據(jù)，繪制二維人體模板，進行相關(guān)人機尺寸和操作空間的研究，輔助完善設(shè)計方案。如（圖6），用二維人體模板輔助研究使用鼠標時的動作特征。

d 設(shè)計方案大多是對現(xiàn)有產(chǎn)品的功能、使用舒適度和使用方式等進行改進，提出了產(chǎn)品原型，在造型、色彩、材質(zhì)和可行性等方面還可以有很大的提升空間。最后的實物模型也比較粗糙，各小組之間進行了簡單的使用體驗和感性評價，沒有就人機測試作進一步的研究。（圖7），展示的是開瓶器方案設(shè)計階段的概念草圖、效果圖、實物模型和使用體驗。

四 教學效果分析

整個課程教學著眼于人機工程學在產(chǎn)品設(shè)計中的應用，基于設(shè)計流程和課程設(shè)計組織教學，符合藝術(shù)設(shè)計類學生的特點。對課程設(shè)計的題目設(shè)置合理，研究內(nèi)容和進度安排比較詳細，具有較好的可操作性，使大多數(shù)學生都能積極投入到課程的學習中。與課程設(shè)計同步的相應理論知識的學習，也使理論和原理能夠及時應用到實踐中，進而轉(zhuǎn)化為自覺的設(shè)計理念和方法。當然，僅憑一個課程設(shè)計的訓練，無法涵蓋人機工程學的所有知識和原理?；蛟S可以在課程設(shè)計之外，通過一些練習進行有針對性的訓練。這也是需要在教學設(shè)計中根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標仔細衡量的。