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人体工程学是运用生理学、心理学和其它有关学科知识,使机器和人相互适应,创造舒适安全的工作与环境条件,从而提高工效的一门科学。在设计中,我们所设计的产品必须以人为本,从人的需求出发,为人服务的。因此,人机关系也就成为家具设计中必须考虑的核心问题之一,使之达到实用、高效、健康、舒适、安全、环保、美观等的目的。
一、家具的分类
根据家具与人和物的关系,分为三类:与人体直接接触支承人体活动的坐卧类家具:如椅、凳子、沙发、床榻等;与人体活动有着密切关系辅助人体活动、承托物体的凭倚家具:如桌台、几、案、柜台等;与人体产生间接关系的贮存类家具:如橱、柜、架、箱等。
二、人体工程学在家具功能设计中的作用
(一)确定家具的最优尺寸。
人体工程学的重要内容是人体测量,包括人体各部分的基本尺寸、人体肢体活动尺寸等,为家具设计提供精确的设计依据,科学地确定家具的最优尺寸,更好地满足家具使用时的舒适、方便、健康、安全等要求。同时,也便于家具的批量化生产。座椅属于与人体直接接触的家具,它的功能性尺寸设计显得尤为重要。
(二)为设计整体家具提供依据。
设计整体家具要根据环境空间的大小、形状以及人的数量和活动性质确定家具的数量和尺寸。家具设计师要通过人体工程学的知识,综合考虑人与家具及室内环境的关系并进行整体系统设计,才能充分发挥家具的总体使用效果。
三、座椅功能设计要素
包括座高、座深、座宽、座面倾角、扶手高度、靠背、椅垫垫性、侧面轮廓等。
1.座椅高度:座前沿至地面的垂直距离,即座面前缘高度。
座高设计应考虑两个因素:一是人体小腿加足高,座高不应大于脚底到大腿弯处的距离。合适的座高等于小腿加足高,加上25-35mm的鞋,再减去10-20mm的活动余量。国标规定:座高400-440mm。工作椅高度比休息类座椅高,最好设置成可调节式。休息类座椅,包括沙发类的座高可取低值360-420mm,使用时可以腿向前伸,靠背后倾,过高舒适度不够,过低起立有困难。
另一个重要因素是座面到工作面的距离差,一般在250-320mm为宜。在这个距离中,大腿厚度占据一定高度。考虑到工作面的需要,可能椅子高度造成脚达不到地面,这时可以采用垫脚。
2.座位深度:座椅前沿到后沿的距离。
座深应满足以下条件:臀部得到充分支撑;腰部得到靠背的支撑;座面前缘与小腿之间有适当距离,保证大腿肌肉不受挤压,小腿可以自由活动。
座深取决于座位类型,据研究,座深以略小于坐姿时大腿水平长度为宜,国标规定,扶手椅座深=400-440mm;靠背椅座深=340-420mm。沙发类休息用椅靠背倾角大,座深还可以设计的大些,一般座深=480-600mm。
3.座位宽度
座面的横向宽度。座宽应使臀部得到全部支撑并有一定活动余地,在空间允许的条件下,以宽为好,允许坐者调整姿势。国标规定:靠背椅座位前沿宽≥380mm。扶手椅扶手之间距离即座面宽度,座面要宽一些,要留出更多活动空间,否则即使臀部能保持舒适,但双臂活动依然受到扶手阻挡。如是排成一排的椅,还应考虑肘与肘之间宽度;单人沙发座前宽不小于480mm,一般为520-560mm。
4.座位倾角:座面与水平面夹角
不同类型的椅凳类家具座面角度不同:如:学习使用椅,要求前倾;餐椅通常水平,就餐时胸腔和腹腔要求保证正常状态。为了防止臀部滑出座面;躯干向靠背后移,使得背部有所支撑,减少疲劳度,通常椅子座面稍向后倾,工作椅座面倾角为0-5°;休息椅为5-23°。
5.扶手
扶手使人坐在椅子上时手臂自然放置,减轻两臂负担,增加舒适感,在起身或变换姿势时,利用扶手支撑。一般扶手与座面的距离以200-250mm为宜,同时扶手前端略高,随着座面倾角与靠背斜度而倾斜。
6.靠背
靠背可以缓解体重对臀部的压力,减轻腰部、背部和颈部肌肉紧张程度。靠背倾角是靠背椅设计的关键因素。一般而言,靠背倾角越大,人体获得休息程度越高。一般工作用椅靠背倾角为95-105°;休息椅倾角较大。
7.其他
坐垫软硬度需要一定缓冲性,但不能过软,否则身体的支撑性降弱,造成身体不平衡。一般坐垫下沉25mm为宜。简易沙发坐垫一般下沉70mm为宜,大中型沙发下沉80-120mm,背部下沉量为30-45mm,腰部下沉量为35mm。侧面轮廓一般按照人体背部特点设计成 “s”形曲线,与人的脊椎弯曲基本吻合。
四、 小结
家具功能设计是家具设计的主要要素之一。功能对家具的结构和造型起着主导和决定性的作用,不同功能有其不同的造型,功能决定着家具造型的基础形式,是设计的基础。在满足人类多种多样的要求下,力求家具能够舒适方便、坚固耐用、易于清洁,满足一切使用上的要求。家具设计师必须了解人体与家具的关系,把人体工程学知识应用到家具设计中来。
参考文献:
[1]唐星.人体工程学在家具设计中的应用[J].家具,1980.4.
关键词:人体工程学;室内设计;人―机―环境
1 有关人体工程学的含义
人体工程学作为一门综合性学科是近几十年来新兴起来的。当与室内设计联系在一起时人体工程学的含义就为:以人为主体,运用人体测量、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适应人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。因此,室内环境设计不仅仅是对人们在视觉上对环境的设计所呈现出的视觉效果的重视,同时对物理条件和心理条件等所反映到环境上的因素的研究和设计也已予以了高度重视。
2 人体工程学与室内设计的相关内容
2.1 有关人体基础数据
在人体基础数据的来源上,主要从以下三个方面进行获取:第一,人体尺度。第二,人体构造。第三,人体的动作域。这也是我们人体工程学所要研究并提供的基础数据。
2.2 有关人体生理计测
有关人体的各项指标,测量内容主要包含以下几点:人体出力测定、人体触觉反应测定、人体疲劳测定。 包括的生理指标有:皮肤温度、出汗量、血压、心率、耗氧量等。
2.3 有关人体心理计测
有关心理计测的方法是多种多样的,通常情况下所采用的是精神物理学测量法和尺度法等。第一种,精神物理学测量法。第二种,尺度法,是以顺序在心理学这个角度中划分量度。
3 人体工程学对室内设计产生的作用
在现代室内环境设计这门学科中,人体工程学的应用主要有两大方面的功能,一是实用,二是精神。从实用方面来说,主要是指室内设计对人们生活所具有的实用性,也就是从人们生活需要的方面力求最大可能的满足需要的多重性;从精神方面来说,主要指室内环境在人们生活和工作中对人们心理活动上所产生的影响。所以在进行设计的过程中,要考虑到在供人们居住的室内空间的人所具有思维和精神活动的能力对人的精神感受上所产生的特殊作用。
3.1 为确定空间场所活动所需范围提供依据
在设计的过程中,室内设计的基本目的就是要满足人们生活起居的理想舒适程度的要求。通常情况下,不同的形状所呈现的空间,会给人的心理和生理带来不同的感受,比如方形、圆形、八角形等比较严谨规则的几何形式的空间,会给人的视觉和心理感觉上带来一种端正、平稳、肃穆的环境气氛,相反,那些具有不规则形式的空间形式则给人带来一种随意、自然、流动的气氛。在进行室内设计的同时,人体尺度的具体数据及尺寸的选用,应考虑到所有空间与围护,都是在人们的动作和活动的范围安全与否,是否是对大多数人们的适合活动尺寸为宜,并强调一定是在安全第一的前提下进行设计。
3.2 为确定设计家具、设施的形体尺寸及适用范围提供依据
在我们生活的室内环境中,都希望室内的空间和家具的功能能够得到充分有效的利用,不浪费空间,也不会给室内带来拥挤感,能够达到我们预期设计目的并且符合正常人体的生理和心理结构。家具作为室内环境中的主体物,首要的就是一定要符合人体工程学的原理。家具的使用首先就是为人所用,服务于人,只有在使用的过程中让人感觉到非常得体、适当,才能给人的精神和身体带来愉悦和放松的作用。所以,在设计家具的同时,一定要符合人体工程学原理,包括在家具的尺度上、形式上及其布置方式上,也就是说,必须符合人体的尺度以及人体各个身体部位的活动规律,才能让使用者感受到安全性、舒适性、便捷性的目的,这也是家具设计的宗旨。
设计家具的目的是使预期的使用者感到安全和舒适,其规格及形状的尺寸要求所需的基础数据都是由人体工程学来提供。一般情况,例如立位使用的高橱柜的高度我们一般会设在1800~2200mm,宽度一般设在400~600mm 。座位使用的家具,比如桌、椅等家具,应按照人坐在座位上从坐骨结节点的位置进行计算为准。比如一般沙发的高度以350mm为宜,其靠背的角度一般设为100°。
3.3 为确定适应人体的室内物理环境提供最佳参数
室内物理环境的适应群体主要是作为人体居住的重要场所,那么所包括的设计方面主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,比如人在睡眠时,人体正常需要的热量应该为273kJ/h、站着的时候,人体正常需要的热量为420kJ/h、在重体力劳动的情况下,人体所需要的热量为1932kJ/h。又如人们在谈话时的距离也会因不同交谈方式会有一定的设置区分,在会议时,人们之间一般谈话的正常语音交谈的距离在3m,强度应该在45db,生活交谈时,人们之间的正常语音距离应该在0.9m,强度应该在55db等。从医学卫生的角度考虑,在一个良好的居住环境中,气候中空气成分的含量对一个人正常的人体生理功能的保证是非常重要的,对人们体力的恢复和提高工作效率都是很有利的。在室内环境里,在光环境的设计中,如房屋的采光和朝向等也很重要。通常情况下,起居室应该有一个良好的朝向,这样才能起到冬暖夏凉的作用;同时,卧室的采光既要有一定的阳光照射而又要避免过分的烈日暴晒。因此,作为对人体室内物理环境的设计和确定,通过人体工程学能为设计提供最佳参数,在设计的过程中才有可能作出正确的决策。
3.4 对于视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供依据
视觉的要素包括人眼的视力、视野、光觉、色觉,在这些条件下,通过色彩与光线的变换便可创造出不同的视觉效果,创造出不同的室内的环境气氛。人们想要一个舒适、安宁的环境,颜色能起到至关重要的视觉作用。马克思说过:“色彩的感觉是美感中最大众化的形式。”色彩对于一个人的精神和情绪可起到非常直接的影响,不同的颜色在视觉和心理感觉上都会产生不同的感觉。例如,黄色是一种明亮、柔和的色彩,给人的感觉是活跃、充满喜悦之情。中国自古以来将黄色多用于奢华的皇宫中,在今天我国室内环境装饰中,以黄色为基调作为居室装饰的色彩仍然特别受到年轻人的喜爱;绿色,首先会使人联想到春天和负有生命的事物,也是人们比较喜爱的一种色彩。经科学证明,绿色有促进正常血液循环的功效,能缓解眼部压力,消除眼部疲劳的功效。所以需要从事高温作业或者用眼过度的一些工作者可以采用绿色或者蓝色作为室内环境的色调为宜。同样,光线的不同角度或照射强度的大小也会通过视觉给人的精神带来不同感受。因此,只有了解相关的视觉要素信息,才能够为创造更舒适宜人的室内视觉环境设计提供依据。
4 人体工程学对室内设计形成的影响
众所周知,在室内设计领域,人体工程学为该学科提供了大量的、科学的、量化的有关设计依据。可以说,当前室内设计所使用的参考资料、执行标准,大体都来源于对人体工程学的研究。人体工程学对于室内设计来说是基础、是平台,但人体工程学对室内设计的影响却绝非局限于此,还可以表现在以下这两个方面。
4.1 人体工程学对室内设计质量的促进与发展
人体工程学应用于室内设计中,有效地推(下转第页)(上接第页)动了学科专业的发展,总体说来,使现代室内设计的发展产生了三个方面的飞跃:第一、从经验走向科学;第二,从不自觉走向自觉;第三,从定性走向定量。这些发展,促进了艺术与科学的有利结合,有效提高了室内设计的生活质量。可以说,作为一门应用科学,作为人类文明进步的一个产物,人体工程学对提高生活质量、促进环保生活可持续发展有着深远的影响。
4.2 人体工程学对室内设计理念的提升
人体工程学应用于室内设计中,使室内设计的理念在以下几个方面都在发生着改变。第一,将行为实践转变为科学观念融入设计理念之中,由此转变了设计师的设计理念。第二,将个体观念转变为整体概念带入设计理念之中。这种思维方式深深地影响了当代设计领域的思想理念,此类课题为“系统设计”理念提供了用主导思想。第三,将主流思潮转变为前沿思想导入设计理念之中。人体工程学所研究的课题内容和服务对象都是同时代的事物,它的研究理念和目的是直接反映了主流思潮和时代追求,因此始终保持与时代脉搏同步。
5 结语
“以人为本、为人服务” 的理念是人体工程学的研究核心,它的研究内容大量地应用在室内环境设计之中,其中以人的生理内容和心理内容是在应用范围中最为普及的。室内环境是人类进行各种生产、生活的最主要的场所,室内环境设计的好坏不仅反映出人类社会的发展状况而且直接关系到人类的生存质量。人体工程学的广泛应用,不仅能够有效地提高室内环境设计的质量更大大改善了人们生产生活的居住条件。深入而全面地理解人体工程学在室内设计中的作用与影响,有利于促进人体工程学在室内设计中更广泛、更深入更合理的应用,创造更加美好舒适的生(下转第页)(上接第页)活环境。
参考文献:
[1] 来增祥,陆震纬.室内设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2] 高军,俞寿宾.西方现代家具与室内设计[M].天津:天津科学技术出版社,1990.
[3] 霍维国.室内设计[M].西安:西安交通大学出版社,1985.
[4] 张月.室内人体工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.
人体工程学是研究人、机械及工作环境之间相互作用的学科,它主要研究在人类活动过程中,环境是否符合并满足行为主体的需求,以及如何符合并满足行为主体的需求。在园林景观设计和规划活动中,它可提供人体活动(如人体尺度、行为习惯等)的特征参数,也可根据入的知觉系统(如视觉、听觉及触觉等)的机能特征,分析人对各种工作环境的适应能力,确保环境的安全、舒适和有效。
人体活动特征在园林景观中的运用
1.人体尺度与园林景观
人体的尺度与空间环境的关系十分密切,在园林景观设计中必须考虑人的体形特征、动作特性和体能极限等因素。户外设施及小品要能够满足人体基本尺度和从事各种活动所需空间,符合人体各部分活动规律,才能达到美观、安全和舒适的目的,取得最佳使用效能。
在园林户外设施及小品中,栏杆、座椅、台阶等公共设计的尺寸均应符合人体工程学要求。如户外座椅的椅面高度为350mm~400mm,就可以使大多数人坐下时感到舒适;老年人活动场所的座椅要设计有扶手和靠背;有防护作用的户外栅栏高度一般在1100mm以上,栏杆间距不大于110mm,以防止儿童翻越或钻越。
在设计高速公路绿化植物时,为了避免夜间行驶的司机受到对方灯光的干扰,公路中央分隔带植物需要经常修剪养护,始终维持一个合理的高度。植物的高度与司机的视高尺度有关,从小轿车司机的高度来看,树高需在1500mm左右,大轿车则需要2000mm左右。因此,在保持一定的间距的前提下,植物高度以1500mm~1800mm为宜,植株过高或过低都不符合人体尺度要求。
2.人的行为习性与园林景观
根据人的行为特性,人在长期的生活习惯中,形成了一些特定的、具有共同性的行为习性,如抄近路、识途性、左转弯等习性。
当人们试图到达一个明确的目的地时,会习惯性地趋向选择最短的路径,如果在行进过程中有某些可以跨越的障碍,则会人为地穿越这些障碍,以便更快捷地达到终点。因此,我们经常看到一些草坪、花坛或绿篱,因为正好处于人们目的地的最佳路径,被众多的行人长期践踏而形成了一毛不生的人行便道。
另外,根据人的左转弯行为习性,在园区道路设计时,尽量使道路具有左转的回游特性,尤其是在组织环形园路时,要避免走回头路的同时,可以有意识地将道路设计成左转的环形循环线,最终从右侧道路返回入口大门。
因此,在园林规划设计中,优秀的设计者会将人的行为习性考虑到道路设计的因素中去,并且有意识地引导和满足游人的行为需求。
人的知觉在园林景观中运用
1.视觉因素与园林景观
从视觉角度来说,人的视野范围、视觉适应及错觉等生理现象均可以运用在园林景观设计中。
人眼水平视域角度控制在60°范围以内,景观清晰而柔和,最宜静观。在此水平视野内,如果把握好合适的视距,即小型景物合适视距约为景高的3倍,主景与环境才能达到一定的平衡。景观布局时可重点布置景观小品,形成游人静观的驻足点,结合一定的行走路线,随游人视角移动纳入不同的景观,步移景异,构成连续的动态景观序列效果。
园林景观仰角欣赏景物最佳垂直视角为26°~30°,因此在景观设计时,可以在竖向设计上考虑带状景观序列的高低起伏变化,利用地形堆叠和植被配置的变化,在景观上构成优美多变的林冠线和天际线,形成纵向的节奏与韵律。
2.听觉因素与园林景观
在园林景观环境中,听觉分为噪声和音乐环境两种情况。园林选址一般较为幽静和僻静,即使在城市中心,也要闹中取静,利用围合空间创建相对独立的园林景观环境,以减少不良听觉环境对游人的危害。
合理的利用音乐则可以创造动听、悦耳的听觉环境,当环境噪声较低的时候,背景音乐的音量比噪声音量高出3dB~5dB,可取得较好效果:当环境噪声较高甚至达到80dB时,背景音乐音量要比噪声低3dB~5dB,一定程度上抵制音量高的噪声,避免声环境条件更恶劣。
一般游园及居住小区,可以在景区草坪或灌木丛中布置背景音乐系统,采用仿制成自然石头造型的音乐喇叭,点缀分布于园林游步道的路侧,行人漫步其中,隐约有“丝竹之声”萦绕耳侧,悠闲舒适,亲切感人。
大型的公共游园,则可以结合灯箱制作音乐喷泉。例如汉口江滩公园的玻璃广场、“水池树阵”等音乐喷泉,每到夜间,喷泉随着音乐的节奏上下起伏,变化莫测的喷泉造型,五光十色的霓虹彩灯,吸引了老人和小孩嬉戏其中,整个场景因此而兼具了声、色、形、意的美感。
3.触觉因素与园林景观
触觉是人类最重要的感觉系统之一,因此材质肌理的触觉设计在园林设施的设计中占着重要地位。不同颜色和肌理的材料赋予景观不同的韵味,结合材料的图案、色彩及光感,将会为景观设计积累丰富的经验,拓展思路。
在游园步道设计中,可以用不同质地的材料组合铺装来引导交通,联系节点。例如残疾人盲道和坡道的无障碍设计一般是在花岗石铺装上,嵌入卵石路带或者专用盲道砖,引导残障群体自由到达景区的任何地方,感受自然气息。城市公园游步道一般以坚硬的花岗石铺装为主体,侧面衔接柔软草坪,草地中嵌入有韵律的铺装。当人们在石砌步道悠闲漫步,踏上草坪砖步入柔软草坪时,不同声响和触感能激发人们的多种感官感受。在健身器材场地,尤其是儿童游乐场,可以利用不同的材质,从肌理到质感改变触觉,例如在儿童游乐区的游乐设施下铺软质橡胶地板,可以避免或减轻儿童在嬉戏出现意外伤害。实际上,一些幼儿园的游戏场所都没有做到这一安全防护措施。
为了使高等院校的人才培养与社会对人才的要求一致,几年来,计算机教指委陆续下发了一系列指导意见及规范,明确指出“计算机科学是实践性极强的学科,必须培养学生具有很强的实际动手能力[1]。在IT专业中工程应用型人才的培养成为教学研究的重点,并已成为我国高等教育普遍关注的热点。两年来,我们经过探索和实践,创建了一套可教学化的实训教学体系,对工程应用型软件人才的培养取得了良好的效果。
可教学化实训体系的建设关键在于实训教学资源体系的建设、“3+1”实训教学模式的确立,教师实训机制的建立以及实训教学方法的确立;政府引导、校企合作,组织的保证及考核模式的改革是深化工程应用型软件人才培养方法的保障。他们是可教学化体系建设不可分隔的部分。
2以政府为主导,构建可教学化实训组织体系
要构建完善的可教学化实训组织体系,首先要坚持以政府为主导的原则。政府、企业、院校三方从组织上确立实训教学在工程应用型软件人才培养上的重要性,起到了统一组织、统一协调的作用,将培养企业急需的工程应用型软件人才落到实处。东软信息学院大学生创业实训中心就是在大连市政府以及东软集团的大力支持下于2007年初成立的,中心除担负学院的实训教学任务外,还作为大连市政府挂牌的“软件人才实训基地”,为大连市IT产业发展,培养、输送急需的工程应用型人才,实训中心的主要职能包括以下几个方面。
第一、建立校企合作联盟,紧密跟踪、研究行业主流应用技术,建设标准化实训教学资源。材、案、统一实训项目、统一文档模板、统一考评办法;按计划分阶段组织建设并完善涵盖学院各专业的初(中)级人才岗位技能的实训体系并进行统一管理。
第二、研究各行业业务,将技术与业务相结合,建立并扩展行业实训项目,使学生在实训的同时掌握行业业务知识,提高学生的综合能力。
第三、配合系部教学计划,完成对教师的训练及实训体系向各系部的转移,使学院专业课程教师真正成为一名“双师”型教师,并能按照实训体系教学要求完成对学生的实训。
第四、组织安排做好教师的实训教学的技术支持工作,配合实训教师完成对学生的实训,使学生成为一名可以按照软件开发管理方法及软件工程的要求完成项目开发的软件工程师。
第五、利用校企联盟承接协办项目,建立项目的竞标制度及机制,组织项目的审核、测试、验收及交付。最大限度地使具备开发能力的学生多参加项目的开发及管理,不断增加学生的技术应用能力及开发经验。
第六、建设维护实训社区,在做好教师实训教学支持的同时,为学生提供讨论交流的场所,形成校企合作的互动平台,增强企业对学校的了解,建立互信渠道,托宽学生的就业渠道;
2坚持校企合作,实现教学资源整合
实训教学资源是工程应用型软件人才培养基础和保障,包括教学用项目开发的基础理论资料,难点、重点讲解资料;项目开发专用技术资料;具有一定规模的企业实际工程项目及相关文档、模版,是可教学化实训体系的核心。因此,可教学化实训体系的建设离不开企业的参与,必须坚持校企合作,工学结合。在政府的政策引导和资金支持下,通过校企合作,在企业技术人员的指导下,实训中心人员将企业已经完成的工程项目进行需求分析,技术分析,按照工程管理的要求进行项目的可教学化改造,修订补充项目文档,总结归纳教学内容,最后完成可教学化实训教学资源建设。
为了将实训教学落到实处,实训中心工程技术人员紧密跟踪IT行业主流应用技术及企业岗位技能要求,通过对大量软件企业调研,在企业工程技术人员的指导下,完成了包括Java、嵌入式、.NET在内的实训项目的开发及实训体系建设,完成了不同方向的《实训教学大纲》、《实训教学日志》、《实训教学安排》、《实训教学要求及教学方法》、《实训项目开发计划》等一批实训教学指导性文件,分方向总结、提炼完成了工程项目实训前基础复习,项目开发中的重点、难点技术的教学内容,同时为了学生学习方便,将中心内容录制成网上课件,由于内容较多,这里仅以Java方向实训教学资源体系建设为例加以说明实训教学资源体系所包含的内容。
2.1基础理论知识
由于实训与基础理论的学习是分阶段进行的,如果学生在进行工程项目的训练之前对基础知识掌握得不牢不透,是无法在规定的时间内达到预期实训效果的,所以需要对项目中用到的以前学习过的基础知识以及重点内容进行巩固,同时由于学生没有参加过实际项目,项目中一些技术难点不易把握,需要通过特定场景进行练习。为了取得更好的教学效果,中心技术人员除了准备教学大纲,教学内容外,还将教学内容录制成课件,供学生在课余时间进行反复学习。如Java方向的复习、难点、重点内容如表1所示,同时还包括近20小时的网上课件。
表1 Java基础复习资料及视频课件
2.2实例参考手册
实例参考手册是为学生进行项目开发准备的。由于学生没有参加过实际项目开发,对项目中一个完整功能的实际实现缺乏信心,通过参考或模仿手册中的实例,不断积累经验,才能逐步适应开发的过程。手册内容基本涵盖Web应用Java开发中所能遇到的问题,共包含240多个实例。实例参考手册不仅是学生实训中的辅助参考手册,同时也是日后工作中不可多得的参考书。具体内容如表2所示。
表2 Java软件工程师实例参考手册
除了实例参考手册外,还为学生准备了在项目实训中扩展知识面的电子资料,如CSS2.0中文手册;Oracle9i中文版基础教程;ORACLE函数大全;ORACLE应用常见问题1000问等开发人员常用的参考资料。
2.3专用技术练习
为了在学生进入工程项目实训后,能尽快把握项目所用技术,在之前需进行项目专用技术的训练,中心技术人员专门制作了一些小型项目供学生独立完成。如下表3所示。
表3 专用技术练习项目
学生根据教师提供的文档进行项目专用技术的练习,完成后可以参考项目源码,达到掌握开发技术的要求。
2.4实训工程项目建设
工程项目是来自于企业,从企业引入高校的企业实际项目。通过项目的开发,学生可以将课堂中所学知识融会贯通,了解企业的业务;掌握编程思想;熟悉软件工程项目的全过程;了解里程碑、缺陷管理流程;单元测试方法及代码审核方法;增强解决问题处理问题的能力,积累工作经验;同时通过工程项目的团队开发,具备了团队协同开发工作的能力。目前我院通过和东软集团合作,已对一批工程项目进行了可教学化改造,如表4所示。
表4 可教学化工程项目列表
以东软网络教学管理系统(NETP)项目为例,与项目相关的文档如表5所示。
表5 项目开发相关文档
由于不同企业对文档要求的不同,技术人员除了为学生准备了实训项目的完整开发文档,供学生自己完成文档后进行参考,还准备了文档的标准模版,供学生工作后进行参考。
2.5开发工具及环境准备
实训项目的开发除技术外,在开发环境、工具的选择上同样需要与企业主流应用相结合,这样学生在进入企业后对所使用的工具和环境才不会陌生。在开发环境的搭建上,无论从项目开发环境还是数据库环境通过教师讲解让学生掌握主流开发工具及环境的使用方法。Java方向环境准备如表6所示。
表6 开发环境、工具
3 构建“1321”与“3+1”相结合的系统实践体系
所谓“1321”模式,是指将一个学年分为三个学期,其中两个理论学期,一个实践学期。 “3+1”教学模式,是指四年制本科生在校期间,前三年以课堂学习为主,完成原本需要三年半完成的所有的专业课程学分,最后一年采用项目实训与毕业设计相接合的方式,用一年的时间进行工程实践,与传统的培养方式不同之处仅仅在于增加了半年的项目实训。在理论教学阶段,根据需要适当调整教学计划,将学生原本需要三年半完成的课程压缩到三年完成,以便于第四年全部用来进行工程实践。这种“1321”、“3+1”系统化的实践教学模式以毕业实训为最终目标,贯彻“实践不断线”,强调实践的延续性及关联性。
“1321”、“3+1”教学模式的确立是可教学化体系建设的关键要素之一,也是一个必要条件,分散与集中相结合的系统化实训教学,是工程应用型软件人才培养的重要保障。
4 建立教师实训机制,加强师资队伍建设
高水平的实训指导教师是实现可教学化实训预期目标的重要保障。指导学生实训的教师,必须具有较强的实践工作经验,能够胜任项目经理的工作,这对长期从事理论教学的教师来说是有一定难度的。为了解决实训指导教师的问题,学院确立了“双师型”教师培养的机制。在实训项目规划的初期进行项目立项,作为学院科研项目进行管理,由实训中心牵头,组织相关系部专业课教师,在企业工程技术人员的指导下进行企业项目的可教学化改造,实现实训教学资源建设。实训资源建设完成后,利用寒暑假期,由实训中心技术人员对没有参与资源体系建设的教师进行分方向实训,为实训学期学生的实训做好准备。参加实训的教师考核合格后,颁发大连市软件人才实训基地实训教师资格证书,持有合格证书专业教师可以指导实训学期学生实训。同时在教师考核中对实训合格的教师进行激励,这种机制不仅提高了教师的工程技术能力,同时形成了实训的师资团队,为大规模开展实训教学奠定了基础。
教师们通过实训,完整学习、体验了工程项目开发的全过程。第一,对技术的应用有了更全面的了解,学习了很多新知识,并且对各课程之间的关系有了更清楚认识。第二,对专业课程有了更深的理解,为日后的授课托宽了思路,同时激发教师对理论教学的课程设置、课程内容的改革动力。第三,增强了科学研究和项目开发的能力。教师实训机制的确立,是可教学化实训体系建设的一个重要环节,是实训教学资源体系改造及学生工程项目实训指导师资培养的保证。
5 完善评价体系,加强教法与考核机制改革
实训教学是一种全新教学模式,是培养工程应用型人才的一种教学方法,传统教学方法及考核机制无法满足实训教学的需求,实训教学方法的确立与考核方式的改革,是达到工程应用型软件人才培养目标的保证。
5.1实训教学跟踪
为了达到工程应用型软件人才培养目标,同时考虑学生的兴趣,采取学生分方向自愿报名的方法,每个参加工程项目实训学生的都有一份《实训教学跟踪表》,从实训开始前的基础摸底考试到基础知识讲解阶段结束后测试,再到专用技术练习后的测试,乃至最后的项目实训的综合测试成绩都会记录到学生的《实训教学跟踪表》中,实训结束后,由实训指导教师对每个学员进行综合评价,并给出综合得分,作为学生毕业推荐的参考依据。
5.2企业管理制度
在实训教学阶段,学生不可能再采取理论课学习阶段的管理模式,需采用小班型教学,以项目组的形式进行学习和项目开发,指导教师扮演着项目经理的角色,整体仿照软件开发公司式的管理模式。对于学生管理的具体措施有:
第一,采用企业管理模式。实行8:00-17:30的作息制度,按照企业模式进行管理。进行日常考勤,对迟到、早退的同学要进行严格记录,并按考核规定计入最后总成绩。
第二,采用项目经理制度,指导教师就是项目经理。要求学生把每天项目完成情况以及遇到的问题进行总结提交,提交项目日报,指导教师每天仔细阅读学员日报,了解每一个学员一天的学习、工作情况,认真总结问题,给出评语。
第三,进行分组管理。按照项目需要划分开发小组,每个组都有组长,负责本组项目进展情况,并协助老师帮助同学调试程序中一些简单的BUG。
第四,实施阶段考核。实训过程分为基础知识讲解,项目专用技术讲解、训练,项目实训等多个阶段,需要在每个阶段结束后进行相应考核,检验同学学习效果,督促同学进步。
第五,及时进行课后总结及思想教育。每天认真总结当天出现的问题,共同做出解决方案,采取相应措施,保证实训的顺利进行。
实训教学方法的确立使学生在学校就提前感受到企业管理的要求,为毕业后进入企业尽快适应企业工作环境打下了良好的基础;阶段性考核方法的实施,有利于对实训教学效果的及时把握。
6 总结
总之,建立可教学化实训体系,是对现有软件及软件相关专业学生的培养规格的适应性调整,是培养工程应用型软件人才的有效手段,符合东软信息学院一直秉承的“教育创造学生价值”的教学理念,符合“知识的运用比知识的拥有更重要”的宗旨。实践证明,可教学化实训体系能够培养出直接为用人单位所用的工程型软件人才,得到了社会和企业的广泛认同。
参考文献
"任务驱动教学法"在实施的过程中,以任务为明线、培养学生的知识与技能为暗线,教师起引领作用,启发学生,提出任务,学生完成具体任务的实施,知识点和技能包含在任务当中,学生完成任务也就完成了对知识和技能的掌握。
完成学习任务的过程就是学生知识的自我构建过程,正所谓"教学生十遍不如让学生动手做一遍",学生在完成任务的过程中,需要灵活运用已有的知识,这样既复习巩固了之前学习的知识,又锻炼了动手能力,而且学生在完成任务的时候,会有很强的满足感,可以更大地激发他们的学习兴趣和求知欲望,也会进一步激发学生对课程的学习动力。中职学校培养的是具有理论基础和实践能力的应用型人才,因此,在课程结构设计中增加一定量的生产工作情景和实践环节,并将相关的知识技能融人到实践当中,可以让学生在完成任务的过程中既学习了知识,又锻炼了实践能力。
二、任务实施的过程
实施的步骤可以分为以下几步:
1、创设情境,提出任务。教师针对学校的教学条件,从学生实际出发,充分考虑学生现有的认知能力、兴趣等特点,设计出 "任务",让学生来完成。
2、学生在教师指引下研究完成任务所需要的知识和技能。任务提出后,首先让学生讨论、分析任务,得出完成任务需要做哪些准备以及需要什么知识能力。如果任务涉及到已经学习的旧知识,教师可以简单地回顾复习,对于新知识则应由教师进行启发式讲解,再由教师提供资料让学生进行探究,这样可以培养学生自我学习能力,提高他们利用已有知识学习新知识的能力。
3、协作完成任务。在完成具体任务的过程中,最好采用小组合作的形式,分好若干学习小组,明确每个学生在小组中的角色,让他们为完成一个共同的目标而努力,同时小组之间可以开展竞争,让学生在任务中体会到合作与竞争的快乐。
4、总结评价。评价过程很重要,可以把它作为激发学生学习积极性的手段,在评价时,采取小组自评、组间互评、教师评价相结合的方式;采用自评和互评相结合的方式,来鼓励学生主动、客观地评价自己和他人的学习成果,教师最后进行总结性评价,评价应以鼓励为主,对完成任务不好的学生应促进其对自身学习效果的反思,目的在于通过评价促进学生的发展。
"任务驱动"教学中应注意的三个重要问题:
1、任务应具有可操作性,要符合学生的特点,通过完成"任务", 有利于培养学生的动手能力和合作精神。任务的目标要明确,任务不宜太大,一个大的任务可以拆分为几个小的任务。它们之间并不是孤立的.而是相辅相成的。
2、每个小任务所对应的知识点应该是由易到难,因为知识的学习需要有一个逐步深入的过程;而且它们之间的关系是逐步递进的,这样才符合学生的认知规律。
3、学生在完成任务的过程中应能积极讨论、互助协作,学生是完成任务的主体,教师在其中起指导的作用。
三、具体案例
电工类专业课是实践性很强的课程,学生不仅是简单地学习电工理论知识,还要培养实际的电工操作能力。其中不少内容比较适宜开展任务驱动的教学方式,比如:照明电路的安装、配电柜的接线、电机的点动和连动控制电[dylw.net专业提供论文写作,欢迎光临]路、电机的正反转控制电路等;让学生"动"起来,通过动手操作、自主学习、合作交流,激发学生的学习热情,做到在"做"中"学"的目的。
案例:"自锁控制电路的安装与检测"
任务应用的背景:
学生已经学习了三相异步电动机的点动知识,手按下启动按钮,电动机转,手一松开,电动机就停了。而现实生产中经常需要电机连动,就是手按下启动按钮,电动机运转,手松开以后,电动机仍然继续运转,直到手按下停止按钮为止。
任务实施的目的:
1)掌握使电机连动的原理——自锁原理
2)掌握自锁线路的安装
3)掌握控制线路的判断与排除
1、创设情境,提出任务
任务一:画出自锁控制正转电路的电路图
任务二:安装控制电路
控制电路的安装:为方便检查,在导线两端线头套上标有与电路图相一致编号的编码套管
任务三:对控制电路进行检测
分段电阻测量法查找故障点:根据被测电路的电阻阻值大小来判断该电路的通与断,从而判断存在的故障点
(其中:R为接触器KM线圈的电阻;在进行3-4检测时需先按下按钮SB1)
分段正常的值不正常的值实测情况存在的故障
1-20∞
2-3R0或∞
3-40∞
4-50∞
2、学生在教师指引下研究任务所需要的知识和技能
自锁正转控制线路能控制电机长时间连续工作,利用交流接触器自身辅助触头闭合的这把"锁",来维持线圈通电的作用称"自锁"。
自锁触头选择——接触器的常开辅助触头
安装位置——并接在启动按钮两侧
实训设备:电工考核配电柜、导线、剥线钳、螺丝刀
3、任务的实施
1)学生小组分配任务
2)画出电路图,根据电路图在配电柜上接线
3)检查接线,经教师检查允许后通电测试
4)教师设置故障点,由学生进行检测
4、总结评价
评价标准包括:各小组完成任务的时间、接线的工艺要求和走线规范、安全用电规范。评选出优胜小组,不仅对工艺进行点评,而且对学生解决问题的方法、协作精神进行点评。通过自评,互评、教师点评,帮助学生总结完成任务过程中的技能和方法,促使学生反思自己的思路和操作,从而巩固所学的知识与技能。
四、小结
在任务实施的过程中,教师要充分发挥指导者的作用,加强巡视指导,特别注意关注学习能力差的学生,并对完成任务有困难的学生给予必要的帮助指导,对于他们完成的任务或作品要多给予鼓励;同时,要利用好总结评价这个手段,对学生在任务过程中的表现进行积极的评价,以激发学生的学习主动性。
关键字:产品设计;人机工程;问题;发展展望
一 相关概念
所谓产品设计中的人机工程学,也就是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、 劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数。在设计和制造时,都必须把“人的因素”作为一个重要条件来考虑。显然,在设计中研究和运用人机工程学的理论和方法就成为工业设计师所面临的新课题。
二 国内外产品设计中人机工程学研究现状概述
人机工程学是一门新兴的边缘科学,它在产品设计中的应用变的越来越重要。它起源于欧洲,形成和发展于美国。提起人机工程学首先要介绍德雷夫斯。德雷夫斯是人机工程学的奠基者和创始人。他出版了第一本人机工程学的专著。德雷夫斯坚持产品设计应该考虑人使用的高度舒适,并提出了产品设计应该遵循人机工程学原理。他出版了著作《人体度量》,从而为产品设计领域奠定了人机工程学的基础。英国是最早开展人机工程学研究的国家之一。目前,人机工程学已应用于英国产品设计的各个部门。1955年德雷夫斯出版了专著《为人的设计》,该书收集了大量的人体工程学资料,从而为工业设计领域奠定了人机工程学这门学科。在这一阶段,德国、美国先后成立了人机工程学会,德国的工业设计协会人类工程学研究所、美国的哈弗大学等都展开了不少人机工程学方面的研究工作,人机工程学原理也被许多产品设计师所采用。怎么使这些产品能够最大可能地适应人的使用要求,变成产品设计中非常迫切的问题。人机工程学与产品设计的联系在80年代以来有一个重大的发展,越来越多的设计师开始把人机工程学研究出来的成果应用到产品设计中。
在中国,人机工程学的研究在20世纪50年代开始即有些零星的开展。中国工业设计大师柳冠中先生最先在国内提出人机工程学的教育体系。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会,再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20世纪90年代,许多大学的设计院校开设了人机工程学专业课程,同时作为产品设计师必须修读的课程。2002年1月,丁玉兰教授编著了《人机工程学》这本专著,主要讨论了产品设计与人机工程学的关系,为今后的产品设计提供了人机工程学的理论基础。当前,随着我国科技和经济的发展,人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高,对产品的人机工程特性也会日益重视。产品设计师提出了“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点,也正是出于对这种新的需求取向的意识。
三 产品设计中人机工程研究内容
产品设计中人机工程学研究内容包括:人的特性的研究、机器特性的研究、环境特性的研究、人一机关系的研究、人一产品关系的研究。而在产品设计中,人机工程学研究的内容主要是包括人机界面设计,控制台和控制室的布局设计,医疗设备,座椅的设计与舒适性研究,办公室和办公设备设计,家用产品舒适性设计等。通过数据研究来确定产品的尺寸和比例。这些尺寸和比例主要基于人类的生理尺寸和使用习惯。在产品开发阶段,会把人机工程学研究的数据应用到产品设计中,使其符合人们的使用要求。
四 目前产品设计中人机工程学研究存在的问题
由于产品的不断更新,人的身体需求和心理因素随着社会的发展也在不断变化。那么产品设计中的人机工程学研究还是存在许多问题。若说“人性化产品”是与“人”合为一体的产品设计,“人机工程因素”则是设计工业产品时的人机界面所必须考虑的因素。由于中国的人身体测量数据和国外是不同的,那么一些产品不能直接引用国外的。工业设计师指出,就电脑的相关部件和设备而言,如键盘、鼠标等输入装置,不同的使用者有不同的使用习惯。所以目前存在的问题是没有考虑人之间的差异性。导致了产品设计的统一性。
应该考虑不同地域,不同年龄段,不同职业背景,不同学历的人群对产品的不同需求。而目前的人机工程学研究数据单一化,这是目前存在的问题。要更加细分人机工程学研究的数据。同样是手机的设计,针对年轻人和老年人两个不同的消费群体,其人机因素的侧重点就大不一样。对于年轻人而言,小巧、功能多样就成为设计的重点。而对于老年人,由于受到视力下降、动作减慢、反应不灵敏生理因素的影响,在设计时,就要将按键和屏幕设计得适当大一些,按键的功能尽富简化。产品设计者应使自己设计的产品在各种条件下都美观大方、全耐用、使用方便,保持良好的人机关系。
五 总结
由于人类社会和技术环境的复杂性的不断提高,因而产品设计与人机工程学研究的结合成为必然的选择。人机工程学作为应用性学科,与人的工作生活息息相关,设计生产出更加人性化、高效能的设备、工具和日常生活用品是努力的目标。以发展的眼光看,基于产品设计的人机工程学的发展会更好的造福人类。人机工程学作为一门边缘学科,在其发展过程中,不可避免地要借鉴人体科学、生物科学和心理学等相关学科的研究方法,并利用本学科的学科特点,结合产品设计的特点,逐步建立和完善一套独特的研究方法,以探讨人,产品,环境三要素之间的复杂关系。
参考文献
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[关键词]人机工程学;设计的实践性;实践性教学
[中图分类号]J022 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2011)49-0209-02
社会的发展、技术的进步、人们生活方式的改变……这一切的一切皆赋予了设计“以人为本”的理念,设计从产生到发展始于人类生活的开始。人类的历史、文化遗产等都产生于设计,在此,设计所进行的是一种文化活动,借设计把人类社会推向未来。那么,设计学科如何全面适应社会科学技术的发展、如何最大限度地满足人类社会的生产方式、生活方式、人类交流及思维方式……这些无疑对设计及设计教育学提出新的更高要求。在探索设计基础课程――人机工程学的教学模式之时,首先,应明确设计的性质、目的,即设计的两个方面:一是创造;二是改良。所谓:“创造”是从无到有,根据人的需要,创造某种具有真正功能、全新方式的“物”。如果只是对“物”的外观、形态、材质、性格等方面进行改变,那只是借创造之名,实为“改良”;其次,应全面掌握人机工程学学科的性质、特点及内容,并与设计相融,有针对性地构建人机工程学的知识结构、教学内容、课程设置体系、教学模式等。
1 人机工程学理论知识
1.1 人机工程学基础理论
人机工程学又叫人体工程学、人间工程学、工效学等,是一门抓住人、物、环境的联系,以人体生理学、心理学为基础,结合各类相关学科知识,研究“人―机―环境” 三者之间协调、一致性关系的学问。其中,以人体科学中的人类学、生物学、心理学、解剖学、人体力学、人体测量学等为其一;以环境科学中的环境保护学、环境心理学、环境监测技术等学科为其二;而以技术科学中的工业设计、环境设计、视觉传达设计、系统工程、交通工程等学科相互整合,构成了本学科的体系,其目的是为设计和科学研究提供理论指导与依据,为人类社会建立一个舒适、安全、良好的工作与生存环境。其内涵包括:
(1)为设计中考虑“人的因素”提供准确人体尺度参数
人体工程学应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究成果与方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,为设计提供准确人体尺度数据。如人体感知特征、反应时间、各部分的尺寸、体重、重心以及人体生物学等人机学参数。
(2)为设计中“物”的功能合理性提供科学依据
设计中如何解决人与物相关的各种功能的最优化,创造出与人的生理和心理机能相协调的“物”,这将是当今设计中,在功能问题上的新课题。而人体工程学可提供操作简便、省力而又准确的依据。
(3)为设计中考虑“环境因素”提供设计准则
人体工程学研究各种环境因素对人体的反应和适应能力,分析声、光、热、电、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人影响程度,确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度,从保证人体的健康、安全、合适和高效出发,为设计提供了设计方法和设计准则。
(4)为设计中提高工作效率作出理论指导
人体工程学的研究成果是将人―机―环境三要素作为一个系统来指导具体设计,这就为设计中提高工作效率提出理论依据。
1.2 设计与人体工程学
作为一门新兴的边缘学科,人体工程学发展至今也不过四五十年的历史,其基本指导思想与工作内容与设计有很多的相关性。如:人机工程学的基本理论“设计要适合人的生理、心理需求”与设计的基本观念“创造物,应同时满足人们的物质与文化需求”具有一定的一致性。二者的相同点,即同样都是研究人与物之间的协调关系;反之,由于设计在历史发展中更多的融入美的探求等文化因素,包括视觉传达设计、饰品设计等,而人机工程学则在劳动与管理科学中有广泛应用,这是二者的区别。
设计迈入当代之际特别强调“设计的人本主义”,其意义在于提倡设计的人性回归,而人体工程学更加重视“以人为本”,讲求一切为人服务,强调人类的衣、食、住、行,从人的自身出发,在以人为主体的前提下考虑其他因素。诚如日本千叶大学小原教授所言:“人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学等学科的各种特征。”人体工程学已广泛应用于当代设计,通过对人体计测、人体力学与运动测量、人的视觉与显示系统设计、人的行为与操纵系统设计等人体诸因素的研究,在设计领域,如:工业设计、环境设计、视觉传达设计、系统工程设计、交通工程设计等的应用已日臻成熟。
2 人机工程学教学模式探索
2.1 基础课程教学实践性特点
基础课程教学――人机工程学是专业设计基础教学的必修课之一,针对其社会性、实用性及与人的需求相互依存的特性,在教学的主要目的、教学方式、教学手段等方面着重强化学生设计的创造性思维、操作技能和实践能力的培养;作为寻求理论知识与具体的设计课题相互转换、虚拟与现实共生的教学方式,要求课堂教学与社会实践紧密结合、传统工艺与现代化表现手段的统一。在对人―物―环境感知、认知、理解、分析、重构的基础上,紧紧围绕专业设计的培养目标、特点及教学目的,注重借鉴、消化、融合国内外有关人机工程学教学的方法与经验,更重视与中国设计教学结合,为设计提供设计的依据,同时,所创造的“物”,能够使人―物―环境三者之间相互协调,其特点是由基础教学通向专业设计的桥梁。
总之,人机工程学以基础课程教学的实践性为主线,更强调课程设置的针对性。
(1)教学内容与形式结合
在人机工程学教学中,注重理论教学与动手能力的互动性,在传统工艺的基础上强化计算机辅助设计在教学中的作用,通过二者的教学整合,从而掌控着当代设计的脉搏。
(2)思维方式的培养
人机工程学以抽象思维为主线,具体的形象思维作为辅助方法;以理论知识为指导,强化工艺技能的培养。在教学过程中,贯彻“在学中做,在做中学”的理念。通过实践,培养学生视觉反应力,增强视觉接受信息的能力,即感悟能力;开发想象能动性及对未知领域自觉探索,即创新能力;培养分析能力、思维能力、锻炼对事物的把握能力、努力使基础课教学适应专业课的需要。
(3)基础课程教学实践性
一种理论只有用于实践才有其存在的价值和意义;如果不能指导实践,那便是毫无意义的空话。人机工程学的实践性,依专业教学特点,强调基础教学理论的实践性,着眼于培养综合素质、技术全面设计人才。在“初步实践―理论与实践并行―系统实践”的模式中,通过人机工程学实验性特征,以实际课题或模拟课题的形式,采用讲、做(操作)结合,在做(操作)中,强化对理论知识的理解、实现理论知识和实践教学的交替渗透。
2.2 人机工程学教学模式
(1)任务引领式课程模式
即按照课题任务的相关性原则进行课程设置,它不同于以学科界限进行课程设置体系,是通过以课题任务为中心引领知识、技能和态度,让学生在完成课题任务的过程中,学习相关理论知识,融“教、学、做”为一体,借生产性实训、实习等教学改革措施,培养学生的实践能力、创新能力及理论与具体课题相结合的人才培养模式。
(2)人机工程学任务引领式课程模式的形式与特点
在整个艺术设计教学体系中,理所当然地将整个体系划分为基础课、专业基础课、专业课三大类。教条式的划分使三者严重脱节,成为设计教与学最突出的滞后点。任务引领式课程模式是以某一具体的设计任务及设计课题贯穿基础、理论及技能三者之间的系统框架,加大三者之间课程结构的转换,形成以服务于社会需求、突出设计的实用性、强调发挥学生主动探索精神的新型“媒介”式课程模式。如:设计的思维训练、命题设计的程序与方法、人机工程学与实践教学等。
3 结 论
设计学科随着时代的发展,而不断改变着其存在的形态。我们在探讨人机工程学教学模式的同时,必须明白人机工程学边缘学科这一本质,在人类科学与文化不断进步、创新的时代,对于作为艺术与科学、物质与精神、人―物―环境三者和谐之纽带的设计基础学科“人机工程学”,变是永远不变的原则,只有如此,才能最大限度地满足人类社会的需要。
参考文献:
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关键词:工业设计;人机工程学;理论;技术;应用
1人机工程学发展概述
1.1人机工程学的概念和发展历史
人机工程学是研究人、机、环境之间相互作用的学科,其研究目的是使机械系统或者人机环境系统能够在最大程度上符合人类的形态以及生理、心理的特点,保证人们可以利用机械设备安全、舒适并且高效地进行各种活动。人机工程学涉及心理学、医学等多个领域的知识,着重研究人和机器的相互关系,从而提高人机整体的工作能力。人机工程学从人学会制造工具开始就已经存在,具有悠久的历史,不过人机工程学作为一项独立学科出现只是20世纪的事情。人机工程学的发展历史主要分为三个阶段:第一阶段是人适应机器的阶段,在这个阶段主要是进行人机匹配,通过对人进行各种训练使人达到使用机器的水平。第二阶段,机器适应人的阶段,在这个阶段英国成立了人机工程学学会,标志着人机工程学成为一门专门的学科。在此阶段由于机械越来越复杂,对人进行严格训练也很难使人们达到适应机器的水平,因此研究者将更多的精力放在了机器适应人的研究当中。第三阶段,是以人为中心的系统阶段,人们将人、机和环境视为一个整体进行系统研究,并将许多新兴的科学理论,如系统论、信息论等应用到了研究之中,着眼于为人类创造更舒适、安全并且高效的工作环境。进入21世纪,人机工程学快速发展,人机交互技术更是被各个国家视为重要的研究内容。
1.2人机工程学在我国的发展
人机工程学在我国的研究历史并不长,直到20世纪80年代我国才正式对人机工程学进行研究。随着人机工程学在我国的快速发展,我国研究人员对于其的研究逐渐侧重于人机工程学的实际应用,如人机界面设计、作业环境及安全设置问题和操作者的疲劳程度等方面。根据近些年来我国研究人员在科学刊物上发表的论文来看,我国的人机工程学研究主要集中在工业技术、医药卫生、交通运输以及自动化、计算机技术等领域,这些领域的人机工程学相关论文占到了总量的一半以上。
1.3人机工程学在工业设计中的作用
人机工程学在工业设计中起到的主要作用是为工业设计提供科学依据,人机工程学在人、机和环境的相互关系上的研究进展,使工业设计在人机关系的设计上有了可靠的依据。在工业设计的策划和调研阶段,研究人员需要对与人相关的人机工程学数据做研究,这也是工业设计中最需要人机工程学理论的阶段。在工业设计中通常利用人机工程学理论对设计的产品进行改良。例如,人机工程学被利用于电脑键盘的设计之中,通过人机工程学的理论对键盘的布局、主键盘、数字符主键盘等的位置进行改进,从而使键盘的设计更加人性化,使人们提高了使用键盘时的效率。利用人机工程学理论可以完善目前许多多媒体控制台的缺陷,通过对控制台的结构、形状等条件进行理论分析,建立了一种坐、立两种姿势都可以使用的多媒体控制台,方便人们的使用,促进其使用效率的提升。
2工业设计中人机工程学的应用方法
2.1工业设计中常用的人机工程学方法
在工业设计中有许多人机工程学方法被应用,其中常用的方法有人体参数法、调查方法和模型方法等。人体参数法,主要是指设计人员根据人体的身体各方面的数据,如尺寸数据、结构数据和身体机能数据等对设计的产品进行改进,以提高产品对人的适应程度。调查方法,主要是指设计人员根据产品设定的销售人群进行人体的特征以及习惯的调查,从而改良产品的属性。模型方法,是指设计者通过利用计算机等技术构建三维模型的方式来测试产品是否符合人体工程学的原理,以便对产品的设计进行修正。下面将对人体工程学在工业设计中的具体应用进行简单的分析,我们以头脑侧面建立方法为例。首先,设计者对产品所面向的人群进行定位,并分析用户的群体属性,如年龄、学历、文化背景等,然后对用户处理数据的过程进行分析,通过分析结果确定产品信息的表示层次和方式,并由此来确定产品的形状、大小等参数,并对产品强调的信息、颜色等条件进行设定,最终确定产品的设计对应关系,之后对设计内容进行评价和验证,对设计内容进行修改和测试,最终确定整个设计体系。
2.2设计心理学理论的应用
设计心理学是工业设计中人机工程学应用的新理论,它基于心理学,是一门将人的心理状态及需求和产品设计联系在一起的一门科学,其研究目的是使实际的产品更加符合人们的心理需求。因此,这门学问不仅会研究设计对社会上潜在的消费人群的心理影响,同时也会研究设计者在设计过程中的心理变化,并将这些心理都反馈到设计之中,从而使设计更加符合人们的心理预期。这种理论的调查方式有很多种,如心理描述法、抽样调查法、访谈法和观察法等。笔者认为可以将虚拟现实技术应用到人们对设计的心理反应上,这种方式可以让人们对设计了解得更深入全面,得出的心理反应结果也更为准确。在设计中注重人心理的研究,是人机工程学在工业设计中应用发展的新趋势。
2.3计算机辅助人机工程设计方法
计算机辅助人机工程设计技术涉及计算机技术、人机工程学、生理学、工程技术等多种理论和技术,其中虚拟人体模型的方法是其在工业设计中主要的应用方法,通过虚拟人体模型技术可以让人们对设计进行更好的评测,使相关设计取得更好的效果。计算机辅助人机工程设计应用到工业设计中有许多优势,如可以在设计前期对设计的方案进行评测、缩短制造的周期、降低成本,还可以减少返工的概率。尤其是在一些危险领域,其中的实验项目具有很大的危险性,如汽车碰撞实验,此时计算机辅助人工设计就可以发挥作用。
3人机工程学的研究和发展趋势
目前,人机工程学发展趋势更加注重其实际应用。随着社会的不断发展,工业设计的理念也在不断发展,设计者从以往注重设计产品的形式,到现在更加注重人对产品的情感体验,给人机工程学提供了更广阔的利用空间。在人机工程学的理论研究上,人们开始注重研究感性工学,并基于新时代的背景,提出了“人机工程教育学”以及“参与式人机工程学”等新的理念,同时虚拟现实技术也是人机工程学研究的热点方向,其在人体工程学和工业设计中有很大的研究价值。在未来,人机工程学还会呈现出多学科交叉的趋势,涉及管理学、教育学、心理学和计算机科学等多种科学领域,并在设计师和使用者的心理研究方面继续探究,使设计出的产品为人们提供更加丰富的情感体验。
4结语
人机工程学经过几十年的发展,形成了比较成熟的理论体系,也出现了多种应用方法,对工业设计的发展起到了重要的辅助作用,促进了工业设计的不断发展。随着科学技术的不断发展,人机工程学理论不断的完善,工业设计也逐渐向人性化、情感化方向发展,使人们拥有越来越好的产品体验。
参考文献:
[1]卢兆麟,汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].图学学报,2009,30(6):1-9.
【关键词】人机工程学;生产工艺设计;人机料法环;主观性验证和客观性验证
人机工程学是以人体结构在生产劳动过程中的习惯性和耐受度为研究对象,结合人体在运动过程中的特质,对劳动力和制造业进行科学工程分析的一门学科,最早人机工程学由英国人首创,并迅速在全世界开展,随着几十年的发展,逐渐成为一门新兴科学,并为之赋予了更加广阔的内涵,我国进入80年代以后,也开始人机工程学(Ergonomics)的研究。对制造业而言,生产工艺设计是对于制造业从业人员在环境、设备、工艺方法和制造目标之间建立一种平衡,并通过规范性文件的方式固化起来,作为制造业的导引文件和作业指南,这样生产工艺设计就同人机工程学建立了牢固的、相辅相成的关系,成为生产工艺设计过程的基础指南,为制造业从业人员所重视,逐渐应用于生产工艺设计中与作业相关的各个环节中,成为工艺设计过程中的主要应用方法,在工艺设计过程中起着主导的作用。随着大机器智能化生产的普及以及更多的工艺设备的应用,人机工程学应用的领域和频次更加扩大,成为工艺设计过程中必须着重考虑的先决因素。
1人机工程学的主要研究对象
所谓人机工程学,需要考量的对象首先是人在作业过程中的身体耐受和心理耐受能力,因此人机工程学的主要研究对象是基于人体测量学、人体力学、劳动生理学以及劳动心理学的研究方法,通过对劳动过程中人体各部分的物理性质和配合情况,以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等因素进行分析和判断,主要对一下诸多方面进行研究和计量。计量对象主要包括:视觉、听觉、触觉、肤觉。上述计量以耐受度计量尤为关键,同时也是人机工程学分析的基本出发点。计量的目标就是通过对人体直接感受的量化,分析人在各种作业过程中的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种动作负荷的适应能力,同时野队人在工作中影响心理状态的因素以及对工作效率的影响等进行分析和量化。
2工艺设计过程对人机工程学研究的要求
对于人机工程学以人作为主要考量对象的研究而言,工艺设计过程并不是简单的数据需求,更不是简单的对人机分析,更重要的是应用成果,其主要目标是为了实现工艺设计的人性化和效益最大化,从而对生产制造过程参与要素建立更为合理的方案。通过工艺对人机料法环等形成一个更趋完善的综合体,将生产各个要素进行有机的结合,以达到更加充分有效的发挥人的作用,最大限度的以达成目标为目的,同时对劳动者进行身体的保护,以更为科学的方式,为制造体系建设安全卫生舒适的作业环境,这不仅是制造过程持久性的需求,也是不断提高制造过程效率,从而达到利益最大化的企业经营终极目标。因此,在工艺设计过程中,对于优于人机工程学本身的量化活动,工艺设计过程更加注重的是人机工程学结果的整体优势,其具有代表性的分析方法就是人、机、人机结合面的建立和特性分析。生产工艺的设计是一个系统工程,其中规范和限定最多的就是制造系统的活动场所,制造系统的活动场所总是以人机料法环的资源型结构呈现的,按照类别我们也可以简单的归纳为一个加工整体,这个整体包括人、机、人机结合面。工艺设计的目标就是对人进行动作规范,能力限制和引导,人是生产要素中最活跃的因素,同时也是有意识有目的的主动主体,因此对于生产要素的各个组成部分而言,人是最主要的,同时人也是可以主动的改变外部因素同时接受外部的反作用。因此生产工艺设计过程必须对上述主体的行为进行限制和引导,但同时也需要充分估计外部环境因素对人的反作用,并科学评估其反作用对控制过程的影响,并做好充分的安全评估和风险防范。广义的机(Machine),它包括劳动工具、机器(设备)、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等所有与人相关的物质因素。生产工艺的目标就是对上述复杂因素进行特性分析和归类,充分考虑人机工程学的研究成果,以效果目标为主要考量对象,以过程流畅性和顺利达成为评估和审定标准,验证人机工程学研究成果和工艺设计过程的适应性。
3工艺设计和人机工程学适应性分析验证的主要方法
对于工程分析而言,所有的验证方法都具有共通之处,无论研究问题的角度和着眼点有多少不同,工程分析的方法都是具有相似性的,我们不妨重温一下工程分析验证的方法。按照验证方法的获取渠道和来源我们可以将验证分为主观性验证和客观性验证,通常会采用理论计算法和专家意见法对我们的研究和实验成果进行验证,对于有些项目还可能采用相关对象的调查问卷法以及测评验证法,对工艺成果进行意见型的验证。事实上对于工程分析而言,更多的试图应用客观性验证方法,常用的验证方法为实践验证法也叫生产验证法,同时在大多数实践活动过程中,我们也经常采用实验法和模拟法。工艺设计过程是实践性很强的项目,因此出于不断改进和循环验证的需要,我们会安排生产验证以确定需要改进的不适应面和对资源进行重新平衡和分配,这是在制造系统最惯常使用的方法,对于方案目标,具体资源配置和过程验证要求都必须遵循科学和稳妥的方案认可流程,这也是验证过程能够真正代表验证目标的主要保障。
4工艺设计过程应用的主要内容和重点
对于工艺设计过程的实际应用,人机工程学是工艺过程内部设计各个要素间相互制约和相互影响的体现分析,工艺设计是对上述关系的制约和规避过程。因此,工艺设计过程应用的主要内容是根据人机工程学的需要和影响进行平衡设计的,工艺设计过程应用的主要内容和重点包含并不限定于以下各个方面,是工艺设计过程需要着重控制的内容。(1)人力资源的选择,按照前述分析,对于不同的工艺过程,选择合适的作业人员,不仅可以大大的提高工作效率,同时也是工艺过程流畅性的主体要求,对于不同的作业岗位,选择不同耐受性的个体以及具有充分技能的人员至关重要,人的个体差异,使操作者对工作的适应程度不同,尤其是人机关系的协调性显得更为重要,更何况对于特殊工种,从事特殊工种按人员配备的专用工具或装备费,也是工艺设计需要考虑的问题。(2)要研究人机关系的协调性,动作科学合理人适其职,重点是研究人机之间分工及其相互适应问题。人机分工是这一需求的主要要义,只有科学的人机工程目标和理念,才能充分照顾人机各自特性,充分发挥人机配合应有的协调一致,从而达到安全生产,建立高效、安全、舒适、健康的生产作业整体。(3)信息工程学应用体现在人机信息传递过程中,信息传递的便捷和准确是过程设计的主要目标,其中在信息传递的及时程度和信息传递的有效性方面尤其要着重考虑。根据人体工程学设计的机器操作界面以及各种显示和控制单元就需要配合人机工程,易用防错,适合人使用。(4)安全人机工程学研究的目标,是要将这些因素控制在规定的标准范围之内,使环境条件符合人的生理和心理要求,从而使操作者感到舒适和安全。研究作业环境,创造安全的条件。生产场所有各种各样的环境条件,例如高温、高湿、振动、噪声、空气中的有害物质、工作地的状况等。这些因素,都会影响人的健康。(5)安全性设置和过程控制,是工艺过程控制的重要环节,采用安全装置、屏障、隔板、外壳、将危区与人体隔开,是创造良好作业环境的主要方法,设计可靠的安全装置,是安全人机工程学的任务,兼顾操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施,也是避免人员伤害的主要方式方法。(6)工艺设计的防错性措施以及预防事故和危险情况的发生,也是研究人机工程的可靠性需求,其目的是过程保障能力达到最大化,危险系数降低到最低水平。
5结语
人机工程学研究是一项涉及多学科,融会多种工具和方法的新兴课题,为生产工艺设计提供了强有力的技术支撑,只有充分挖掘人机工程学的基本理论和实践方法,才是将这一科学充分的融入实践当中,为制造系统的工艺科学性和实用性打下良好的基础。
参考文献