工业4.0 背景下面向设计类专业人机工程学课程实践教学改革探究

邵建新 王雪龙

（燕京理工学院艺术学院，河北 廊坊 065201）

0 引言

人机工程学课程是一门系统的理论课程，有较强的设计实践性。课程围绕“人、机、环境”三者的关系展开，提倡以人为本，以用户为中心进行设计。本文通过课程实践教学改革，结合老龄化社会现状和服务地方的需求，进行相关设计的探索。从单纯的理论知识讲授课程，变为理论讲授与设计实践相融合的教学模式，最大限度地利用校方与校外资源进行教学，使学生可以获得更加多元的学习体验。

1 课程的教学目标及需要解决的问题

1.1 课程目标

人机工程学作为设计类专业共同开设的一门专业基础课程，从知识、能力、素质三个方面综合训练学生的水平。结合学校应用型本科的定位以及艺术类学生的特点，本门课程在理论教学的基础上更加侧重学生设计、实践水平的提高。

（1）知识目标：通过学习基础理论和相关概念，使学生了解人机工程学的历史，明确人机工程学的定义以及人体生理、心理特征，掌握人体生理尺寸数据。

（2）能力目标：通过导入真实案例和实际项目，使学生学会使用人体生理尺寸数据，具备针对不同类型用户群体进行产品设计的能力。

（3）素质目标：通过引入“以人为中心”的设计思想， 使学生清晰地认识到人—机—环境三者之间的关系，并能够通过设计满足用户舒适、方便、高效的需求。

1.2 课程与教学要解决的问题

人机工程学属于基础理论课程，也是设计工具课程，课程的意义是使学生认识到设计有据可依、有理可寻，明白设计是讲科学、讲数据、有规律、有价值的人类劳动。

（1）引导学生在设计过程中关注人、机与环境的整体关系，通过系统理论知识的学习，使学生根据人的生理、心理特点，发现并利用人的行为方式，通过对产品、环境的合理设计，达到安全、方便的目的。

（2）注重提高学生的设计实践能力，通过与实际的设计项目的结合， 训练学生学会运用人机工程学的知识、从以人为本的角度来完成设计方案，训练学生的设计实践能力， 为后续专业设计课程打下良好的基础。

2 课程建设及应用情况

2.1 课程资源建设

2.1.1 校内实验室资源

课程教学中学生完成的设计方案利用3D 打印实验室设备进行打印，完成模型，使学生可以更好地通过模型来验证人机工程学的合理性。在方案创作过程中利用综合材料实验室设备，使用油泥、石膏、软陶等材料制作草模，并进行人机试验的测试和分析。

2.1.2 校外企业资源

引入企业实际项目作为课程教学项目，如引入某公司瓶型设计、医用热合机设计项目，与人机工程学手部控制部分的教学内容结合，在实际项目中深入了解手部静态、动态尺寸与操作习惯在设计中的应用。

2.1.3 地方资源

课程结课作业以面向老年人群体设计为主题，结合三河市当地老年人生活状态及需求，以燕郊当地大型社区、城市广场、公园等当地实际项目做适老化设计改造，产品设计专业和环境设计专业最终以联合大作业的形式来完成方案落地。

2.2 课程教学内容及组织实施情况

2.2.1 实现了从理论授课到结合实践产出的转变

结合学校应用型人才培养目标，摆脱了传统的以理论讲授为主，转变为以培养学生掌握将理论知识应用于设计实践为目标，将案例教学、项目教学方法引入到课程教学。从围绕家用厨房空间烹饪全流程进行柜体、操作台等的布局和设计，到针对老年人这一特殊人群的手部训练器的设计，都是课程教学中突出实践能力训练的真实体现如图1 所示。

图1 手型数据及手肘轨迹分析

2.2.2 实现了从各专业单独授课教学向多专业联合教学的转变

产品设计、环境设计专业就“适老·康养”主题组织协同教学，以完成服务地方的综合性设计性设计项目为目标，环境设计专业从空间环境上进行适老化的空间环境设计，产品设计专业基于空间环境设计的基础上完成的适老化的公共设施和家居产品设计，使方案多专业协同、高度整合。

2.2.3 课程产出结果从单一向多元的转化

课程教学注重产出成果的多样化，主要体现在：

（1）作业内容方面，在常规的调研、草图、建模之外，增加人机实验、真实环境模拟等模块。

（2）作品完成形式方面，包括数字化模型、3D 打印、动态视频演示等形式。

（3）作品应用方面，通过设计方案与专业竞赛、与企业合作实际项目和与教科研课题结合等，使学生作品发挥更大的价值。

2.3 课程评价及改革成效

课程设置在大学第四学期，在专业基础理论和专业方向设计课程中发挥着承上启下的作用。本门课程的教学一方面补充了学生相关理论知识的不足，另一方面积极尝试将理论知识应用于设计实践，达到了预期效果。

在此基础上，完成了多种形式的成果转化：

（1）学生积极参加专业竞赛，设计方案获奖百余项；

（2）课程结合企业实际项目完成的设计方案，已经被企业采用；

（3）优秀设计方案获得专利；

（4）课程教学与教师教科研课题结合，实现了教学科研相互促进，辅助进行课题及发表论文。

3 课程特色与教学改革创新

3.1 课程特色

3.1.1 以解决社会问题为导向

课程结合我国老龄化社会问题日益突出的现状，以老年人用户群体生活所需为主题开展课程教学，完成适老产品、适老空间设计领域的探索和研究，力图为解决老龄化社会带来的问题提供助力，同时培养学生的社会责任感。

3.1.2 实现产、学、研深度融合

课程始终坚持以实际项目为导向，在此过程中积极寻求深度的校企合作，广泛开展“请进来、走出去”的特色实践教学活动。此外，将学生的学习与教师的学术科研紧密结合，结合课题项目进行实践教学。

3.2 课程教学改革创新

（1）教学内容与时俱进，结合前沿趋势。学生在了解基本人机设计数据与原理后，将课程有趣、有意义、有前瞻性的与当下设计综合难度较高的 “人机智能”相结合，融入人工智能家居设计、人工智能交互设计、智能家具设计中。

（2）跨专业联合授课，以完成服务地方综合项目为目标，多个专业在课程教学内容和教学任务方面合理安排、互相配合，学生在该课程的学习中和来自不同专业背景的学生合作，提升学生的应用设计能力和跨专业合作能力。

（3）在教学方式采用上课上课下结合、校内校外结合手段。课上主要完成理论教学、方案创作及改进，课下进行调研、人机试验、模型制作等任务；校内通过课堂教学、实验室教学完成方案的创作，校外通过到企业参观学习、到实地项目调研、走访用户群体、实境体验等方式，拓宽知识领域，辅助设计方案完成。

4 课程未来建设规划

立足于地方发展需要与应用型人才培养的初衷，针对该课程的建设提出以下计划：

（1）进一步扩大现有资源体系，力求实现合作企业本地化、多元化与趋势化，力求在给学生提供现阶段的专业对口项目实践机会的基础上，寻找本地及本地周边的新材料加工企业或新技术主导的企业进行实践合作。使学生接触到更加前沿的实践项目，培养更高层次的应用型人才。

（2）加强学科交叉融合程度，在目前设计类专业之间的交叉融合的基础上，寻求跨学科、跨学院进行交叉融合。

（3）强化人机工程学课程教学的师资队伍建设，鼓励教师外出学习，了解人机工程学领域前沿技术和发展动向，提升自身的专业素质；形成新老结合的教师团队，在科研、教学方面形成合力，取得突出成果。

（4）引入前沿的技术和设备，提高课程改革和教学质量。将课程教学手段与互联网、新媒体等手段进行结合，创新教学新模式、新方法。引入相关实验设备和软件，让学生掌握前沿的人机工程学分析和验证方法。