陳磊 姜喜迪

[摘 要]為提高人因工程學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）人因工程學(xué)課程在分析人因工程學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建多“點(diǎn)”教學(xué)資源，由案例教學(xué)串聯(lián)，建設(shè)了基于基礎(chǔ)層、進(jìn)階層、應(yīng)用層的人因工程學(xué)立體化課程體系?；A(chǔ)層包括人體測(cè)量、作業(yè)負(fù)荷、人的生理特征、人的認(rèn)知特征、人的可靠性以及人因工程的發(fā)展、研究?jī)?nèi)容、方法等；進(jìn)階層包括作業(yè)環(huán)境、作業(yè)空間、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)以及人機(jī)系統(tǒng)等；應(yīng)用層為綜合設(shè)計(jì)，將人因工程的基本理論、方法與生產(chǎn)生活實(shí)際結(jié)合在一起。

[關(guān)鍵詞]人因工程；課程體系；立體化；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；案例教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）02-0071-03

人因工程學(xué)是工業(yè)工程專業(yè)核心課程之一，其研究對(duì)象為“人—機(jī)器—環(huán)境”組成的系統(tǒng)，研究?jī)?nèi)容包括對(duì)作業(yè)環(huán)境的設(shè)計(jì)和改善、對(duì)人和機(jī)器相互適應(yīng)的設(shè)計(jì)，使人在系統(tǒng)中安全、健康、舒適，使整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。[1]隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器設(shè)備向著自動(dòng)化、智能化發(fā)展，但對(duì)機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作、監(jiān)控等工作依然由人來(lái)完成，隨著自動(dòng)化程度的提高，人的因素在工業(yè)系統(tǒng)中的作用更加重要，因?yàn)槿说男⌒∈д`，有可能會(huì)造成系統(tǒng)極大的誤差或帶來(lái)嚴(yán)重的后果?，F(xiàn)代人因工程的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)展至社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系、體育產(chǎn)業(yè)以及家居設(shè)計(jì)等方面，這些方面都需要人因工程方向的專業(yè)人才。[2]人因工程學(xué)課程作為學(xué)生了解、學(xué)習(xí)人因工程知識(shí)的基礎(chǔ)課程，需要不斷改革創(chuàng)新，提高教育教學(xué)質(zhì)量。本文以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）工業(yè)工程專業(yè)人因工程學(xué)課程為例，在分析人因工程學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討構(gòu)建立體化課程新體系。

一、課程概述

（一）課程設(shè)置狀況

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）于2001年開始招收工業(yè)工程專業(yè)，人因工程學(xué)一直是工業(yè)工程專業(yè)的核心課程，共40學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)。人因工程學(xué)是一門基于實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科綜合性課程，涉及測(cè)量學(xué)、生物力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、管理學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。[3]其要求學(xué)生學(xué)習(xí)該課程前具備一定的數(shù)理統(tǒng)計(jì)、機(jī)械、生理、心理、管理以及基礎(chǔ)工業(yè)工程相關(guān)知識(shí)，因此，本課程安排在第六學(xué)期。課程內(nèi)容包括五部分：人因工程學(xué)概述、人的工作環(huán)境、人的工作效能、人體測(cè)量與作業(yè)空間、人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面設(shè)計(jì)。理論教學(xué)針對(duì)以上五部分展開，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要為人體測(cè)量、人的認(rèn)知特征以及心理測(cè)試等方面。

（二）課程特點(diǎn)

人因工程學(xué)起源于英國(guó)。20世紀(jì)40年代末期，英國(guó)海軍成立了一個(gè)交叉學(xué)科研究組，研究如何提高人的效率問(wèn)題，標(biāo)志著人因工程學(xué)的誕生。人因工程學(xué)的發(fā)展以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)人機(jī)關(guān)系的研究，逐步由“人適機(jī)”、“機(jī)宜人”發(fā)展至人機(jī)相互適應(yīng)?，F(xiàn)階段，人因工程學(xué)的研究方向包括人的特性研究、工作負(fù)荷研究、工作環(huán)境研究、人機(jī)交互研究、安全管理及人的可靠性研究，以及人工智能模擬研究等，研究方法包括觀察法、實(shí)測(cè)法、實(shí)驗(yàn)法、模擬和模型實(shí)驗(yàn)法、計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真法等。由研究?jī)?nèi)容和研究方法可知，對(duì)人因工程學(xué)的研究，離不開實(shí)驗(yàn)分析，注重試驗(yàn)教學(xué)、強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，是人因工程學(xué)課程最大的特點(diǎn)。通常情況下，人因工程學(xué)試驗(yàn)教學(xué)課時(shí)占到總課時(shí)數(shù)的1/5以上。[4]因此，在人因工程學(xué)教學(xué)過(guò)程中，要注意理論教學(xué)與試驗(yàn)教學(xué)的協(xié)調(diào)，通過(guò)一定量的實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助教學(xué)。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）教學(xué)內(nèi)容分塊，缺少綜合應(yīng)用

現(xiàn)有的人因工程學(xué)課程體系由兩部分構(gòu)成，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。理論教學(xué)偏向于人的生理特征、認(rèn)知特征和作業(yè)環(huán)境分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏向于人體測(cè)量、人的認(rèn)知特征，各單元相互獨(dú)立，缺乏必要的相互聯(lián)系和綜合應(yīng)用。學(xué)生雖然對(duì)某一單元進(jìn)行了較為深入的學(xué)習(xí)和理解，但由于缺乏綜合應(yīng)用，無(wú)法將各單元內(nèi)容進(jìn)行有效串聯(lián)、融會(huì)貫通，同時(shí)也無(wú)法將學(xué)到的各單元知識(shí)與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)聯(lián)起來(lái)。因此，需要增加一個(gè)將各單元串聯(lián)到一起的綜合運(yùn)用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建更加完善的人因工程課程新體系，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力以及工程實(shí)踐能力。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)數(shù)不匹配

人因工程學(xué)課程涵蓋內(nèi)容較多，包括人體科學(xué)、工程科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域[5]，許多教材的教學(xué)內(nèi)容都不少于12章，而一般的理論課教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少的矛盾比較突出。在理論教學(xué)內(nèi)容中，基礎(chǔ)性教學(xué)模塊約占課程總量的60%左右，該部分內(nèi)容以課堂講授為主，偏重理論，略顯枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。有的人因工程教材列出了工作研究（含動(dòng)作分析和時(shí)間研究）以及人因安全等方面的內(nèi)容，該部分內(nèi)容與工業(yè)工程原理、安全管理學(xué)課程內(nèi)容有重疊和交叉；另外，人因工程學(xué)的人體測(cè)量和作業(yè)空間布置的內(nèi)容和設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程中的設(shè)施布置內(nèi)容有一定的重復(fù)。因此，要對(duì)人因工程學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新梳理，進(jìn)一步壓縮其與其他課程重復(fù)的內(nèi)容，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)高效完成授課內(nèi)容。

（三）案例教學(xué)不足，課堂互動(dòng)偏少

國(guó)內(nèi)對(duì)人因工程的研究起步較晚，針對(duì)人因工程的教學(xué)案例比較匱乏，有些案例不能有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)理論和方法的分析，只是比較牽強(qiáng)地歸結(jié)到“人因”角度；有些案例與生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合不緊密，缺乏相應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)背景描述。課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生更多為被動(dòng)聽課狀態(tài)，即使進(jìn)行案例分析時(shí)學(xué)生的積極性依然不高，教師和學(xué)生之間的互動(dòng)很少，致使“教”與“學(xué)”成為兩個(gè)過(guò)程相互獨(dú)立，嚴(yán)重影響課程教學(xué)效果。因此，有必要改善案例教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生參與到案例教學(xué)中來(lái)，增加教師與學(xué)生之間的課堂互動(dòng)。

（四）實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)單一，缺少綜合性試驗(yàn)

人因工程是一門由實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展起來(lái)的學(xué)科，很多內(nèi)容都是基于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析和應(yīng)用。[6][7][8]但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，由于多方面的原因，人因工程的試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)比較少，而且現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備基本上都是單個(gè)的試驗(yàn)設(shè)備，只能進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的演示性試驗(yàn)或驗(yàn)證性試驗(yàn)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）人因工程試驗(yàn)設(shè)備主要集中在兩個(gè)方面——人體測(cè)量和人的認(rèn)知特征。人的認(rèn)知特征試驗(yàn)包括反應(yīng)時(shí)、雙手平衡、注意分配與集中、深度知覺(jué)等，這些試驗(yàn)項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，缺乏聯(lián)系，學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)，只是針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證或測(cè)量，無(wú)法起到串聯(lián)學(xué)科內(nèi)容的作用。另一方面，這些試驗(yàn)的過(guò)程和步驟都是固定的，學(xué)生只需機(jī)械地按步驟來(lái)操作即可獲得相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生缺少獨(dú)立思考的過(guò)程。因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有試驗(yàn)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增加綜合性、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。

三、人因工程立體化課程體系建設(shè)

自2003年起，教育部提出了“立體化教學(xué)”的理念，并就立體化教學(xué)給出了概念和范疇。課程教學(xué)體系是一個(gè)立體的多維集合體，各部分教學(xué)內(nèi)容在串聯(lián)或并聯(lián)的基礎(chǔ)上相互交叉關(guān)聯(lián)，教學(xué)方法上突破傳統(tǒng)紙質(zhì)教材，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源載體，以電子教案、微課和資料庫(kù)等形式豐富課堂教學(xué)手段。將課程內(nèi)容各部分的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，形成一條條的主線，各條主線間通過(guò)案例教學(xué)等方式形成一個(gè)個(gè)的面，再由綜合試驗(yàn)設(shè)計(jì)等將多個(gè)面組合起來(lái)，形成立體化的教學(xué)體系。

（一）多“點(diǎn)”教學(xué)資源構(gòu)建

人因工程學(xué)是一門交叉學(xué)科，知識(shí)面寬、知識(shí)點(diǎn)多，包括人體測(cè)量、作業(yè)負(fù)荷、人的生理特征、人的認(rèn)知特征、人的可靠性、工作環(huán)境、作業(yè)空間、人機(jī)界面、人機(jī)交互以及人工智能仿真等。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）選用普通高等院校工業(yè)工程系列規(guī)劃教材《人因工程》（蔣祖華主編）作為主教材，該教材內(nèi)容涵蓋了人因工程基礎(chǔ)理論、基本方法以及典型應(yīng)用，內(nèi)容較為全面，根據(jù)教材內(nèi)容完善電子課件，增加該教材外“霍桑試驗(yàn)”部分的內(nèi)容，該部分內(nèi)容為人因工程學(xué)科發(fā)展的背景和重要階段，對(duì)學(xué)生理解人因工程的概念以及與科學(xué)管理的區(qū)別方面有重要意義。

（二）增加案例教學(xué)

案例教學(xué)是課堂理論教學(xué)的有益補(bǔ)充，可以通過(guò)視頻、模擬或仿真等方式再現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的一些場(chǎng)景，讓學(xué)生通過(guò)觀摩、討論的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)讓學(xué)生分析一些成功或失敗的人因工程應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考、研討，從案例中抽象出人因工程的一些結(jié)論或原理，提高學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)的能力。案例教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生思考、看待同一案例的角度不同，可引發(fā)學(xué)生之間的相互討論；加上教師的實(shí)時(shí)引導(dǎo)，使學(xué)生在分析、討論的過(guò)程中掌握人因工程的理論和原理。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）人因工程課程現(xiàn)有的視頻案例教學(xué)有人因工程介紹、作業(yè)姿勢(shì)分析、作業(yè)空間設(shè)計(jì)、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)等，還需適當(dāng)增加如人因工程在現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)中的應(yīng)用、人的認(rèn)知與心理特征等內(nèi)容。

（三）立體化課程體系建設(shè)

我們將人因工程學(xué)課程內(nèi)容按性質(zhì)分為三個(gè)層次，構(gòu)建人因工程立體化課程體系，如圖1所示。圖1的課程體系中，由下往上依次為第一層基礎(chǔ)模塊、第二次進(jìn)階模塊、第三層應(yīng)用模塊。第一層為整個(gè)課程體系的基礎(chǔ)，由人因工程各基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，包括人體測(cè)量、作業(yè)負(fù)荷、人的生理特征、人的認(rèn)知特征、人的可靠性以及人因工程的發(fā)展、研究方法、研究?jī)?nèi)容等；第二層為課程體系的支撐，研究基于人因的作業(yè)環(huán)境、作業(yè)空間、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)以及人機(jī)系統(tǒng)等；第三層為課程體系最高層，也是人因工程學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)——人因工程綜合應(yīng)用，在課程內(nèi)容上體現(xiàn)為綜合設(shè)計(jì)。

為取得良好的教學(xué)效果，根據(jù)人因工程學(xué)立體化課程體系各模塊的內(nèi)容，要選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和手段，教學(xué)方法主要包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、案例分析、綜合設(shè)計(jì)等，具體內(nèi)容和方法如表1所示。教學(xué)過(guò)程中，要注重多種方法的綜合應(yīng)用，特別是理論教學(xué)過(guò)程中，為避免授課形式單一、課程內(nèi)容單調(diào)，應(yīng)結(jié)合案例分析、學(xué)生研討等方式豐富教學(xué)手段。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，主要完成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括微氣候測(cè)定與評(píng)價(jià)等3項(xiàng)、人體測(cè)量1項(xiàng)、人體運(yùn)動(dòng)時(shí)反應(yīng)時(shí)測(cè)量4項(xiàng)、人體知覺(jué)注意類實(shí)驗(yàn)6項(xiàng)以及運(yùn)動(dòng)型肺功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)4項(xiàng)。在此基礎(chǔ)上，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）購(gòu)置了人因工程ErgoLAB實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一套，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在綜合國(guó)內(nèi)外人因工程、心理學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件的基礎(chǔ)上，形成了包括心理物理學(xué)、記憶與學(xué)習(xí)、思維、情緒等10個(gè)模塊的開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需要修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)，滿足不同群體實(shí)驗(yàn)的需求，學(xué)生也可實(shí)際情況修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)類型由驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)過(guò)渡，極大地豐富了實(shí)驗(yàn)類型。

人因工程學(xué)立體化課程體系立足于基礎(chǔ)層，發(fā)展于進(jìn)階層，落實(shí)于應(yīng)用層。為此，在課程理論教學(xué)結(jié)束后，就要進(jìn)入課程綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)要求學(xué)生運(yùn)用人因工程的基本理論和方法，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的某個(gè)環(huán)節(jié)或生活中的某個(gè)方面進(jìn)行分析，找出“不人因”的地方，之后運(yùn)用人因工程的原理，從作業(yè)姿勢(shì)、作業(yè)空間、作業(yè)環(huán)境、人機(jī)界面交互等方面提出改進(jìn)思路，最后給出設(shè)計(jì)方案。綜合設(shè)計(jì)能夠?qū)⒒A(chǔ)層和應(yīng)用層的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，使學(xué)生在整體上對(duì)人因工程有一個(gè)全面的、整體的理解和掌握，并將人因工程理論知識(shí)和生產(chǎn)生活實(shí)際結(jié)合起來(lái)，鍛煉了學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

四、實(shí)施效果及結(jié)論

自2014年開始，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）人因工程學(xué)課程構(gòu)建了上述立體化課程體系，理論教學(xué)環(huán)節(jié)增加了案例教學(xué)的比重，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)適當(dāng)增加了設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，不斷強(qiáng)化綜合設(shè)計(jì)在課程體系中的作用，取得了較為理想的效果。學(xué)生期末考核成績(jī)合格率達(dá)到100%，良好率達(dá)到80%以上。

通過(guò)分析人因工程學(xué)現(xiàn)有教學(xué)體系和教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)層、進(jìn)階層和應(yīng)用層三個(gè)層次，各層次間通過(guò)案例教學(xué)、設(shè)計(jì)類試驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)建了人因工程學(xué)立體化課程體系。在人因工程學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師還應(yīng)充分利用互聯(lián)網(wǎng)、微課等技術(shù)和形式，豐富課堂教學(xué)的方法和手段。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 廖斌.工業(yè)工程專業(yè)人因工程教學(xué)模式改革探索與實(shí)踐[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2013（8）：95-98.

[2] 蔣祖華.人因工程[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[3] 陳彬，徐斌，張洪亮.構(gòu)建“三位一體”的人因工程實(shí)驗(yàn)課程體系研究——以安徽工業(yè)大學(xué)為例[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2016（7）：135-137.

[4] 吳慧蘭.人因工程實(shí)驗(yàn)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2014.

[5] 萬(wàn)鵬，馬蓮欣，原丕業(yè).基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的工業(yè)工程專業(yè)人因工程課程教學(xué)改革[J].大學(xué)教育，2015（6）：100-101.

[6] 陳磊，萬(wàn)斯來(lái).人因工程課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].教育現(xiàn)代化，2017（10）：27-28.

[7] 賈雨，肖忠海，王飛.淺談如何提高人因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].教育教學(xué)論壇，2014（1）：243-244.

[8] 陸剛，孫宇博，盧明銀，等.工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系研究[J].價(jià)值工程，2016（2）：184-187.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]