| 标题 | 人因工程学立体化课程体系建设 |
| 范文 | 陈磊 姜喜迪 [摘 要]为提高人因工程学课程教学质量，改善教学效果，中国矿业大学（北京）人因工程学课程在分析人因工程学课程教学现状的基础上，通过构建多“点”教学资源，由案例教学串联，建设了基于基础层、进阶层、应用层的人因工程学立体化课程体系。基础层包括人体测量、作业负荷、人的生理特征、人的认知特征、人的可靠性以及人因工程的发展、研究内容、方法等；进阶层包括作业环境、作业空间、人机交互界面设计以及人机系统等；应用层为综合设计，将人因工程的基本理论、方法与生产生活实际结合在一起。 [关键词]人因工程；课程体系；立体化；实验教学；案例教学 [中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）02-0071-03 人因工程学是工业工程专业核心课程之一，其研究对象为“人—机器—环境”组成的系统，研究内容包括对作业环境的设计和改善、对人和机器相互适应的设计，使人在系统中安全、健康、舒适，使整个系统高效运转。[1]随着现代工业技术的不断发展，机器设备向着自动化、智能化发展，但对机器设备的设计、操作、监控等工作依然由人来完成，随着自动化程度的提高，人的因素在工业系统中的作用更加重要，因为人的小小失误，有可能会造成系统极大的误差或带来严重的后果。现代人因工程的应用领域逐渐由工业生产扩展至社会经济体系、体育产业以及家居设计等方面，这些方面都需要人因工程方向的专业人才。[2]人因工程学课程作为学生了解、学习人因工程知识的基础课程，需要不断改革创新，提高教育教学质量。本文以中国矿业大学（北京）工业工程专业人因工程学课程为例，在分析人因工程学课程教学现状的基础上，探讨构建立体化课程新体系。 一、课程概述 （一）课程设置状况 中国矿业大学（北京）于2001年开始招收工业工程专业，人因工程学一直是工业工程专业的核心课程，共40学时，其中理论教学32学时，实验教学8学时。人因工程学是一门基于实验科学发展起来的多学科综合性课程，涉及测量学、生物力学、生理学、心理学、管理学、工业设计等多个学科领域。[3]其要求学生学习该课程前具备一定的数理统计、机械、生理、心理、管理以及基础工业工程相关知识，因此，本课程安排在第六学期。课程内容包括五部分：人因工程学概述、人的工作环境、人的工作效能、人体测量与作業空间、人机系统与人机界面设计。理论教学针对以上五部分展开，实验教学主要为人体测量、人的认知特征以及心理测试等方面。 （二）课程特点 人因工程学起源于英国。20世纪40年代末期，英国海军成立了一个交叉学科研究组，研究如何提高人的效率问题，标志着人因工程学的诞生。人因工程学的发展以试验为基础，通过对人机关系的研究，逐步由“人适机”、“机宜人”发展至人机相互适应。现阶段，人因工程学的研究方向包括人的特性研究、工作负荷研究、工作环境研究、人机交互研究、安全管理及人的可靠性研究，以及人工智能模拟研究等，研究方法包括观察法、实测法、实验法、模拟和模型实验法、计算机数值仿真法等。由研究内容和研究方法可知，对人因工程学的研究，离不开实验分析，注重试验教学、强调理论与实践的结合，是人因工程学课程最大的特点。通常情况下，人因工程学试验教学课时占到总课时数的1/5以上。[4]因此，在人因工程学教学过程中，要注意理论教学与试验教学的协调，通过一定量的实验来辅助教学。 二、教学现状分析 （一）教学内容分块，缺少综合应用 现有的人因工程学课程体系由两部分构成，理论教学和实验教学。理论教学偏向于人的生理特征、认知特征和作业环境分析，实验教学偏向于人体测量、人的认知特征，各单元相互独立，缺乏必要的相互联系和综合应用。学生虽然对某一单元进行了较为深入的学习和理解，但由于缺乏综合应用，无法将各单元内容进行有效串联、融会贯通，同时也无法将学到的各单元知识与工业生产过程关联起来。因此，需要增加一个将各单元串联到一起的综合运用实践教学环节，构建更加完善的人因工程课程新体系，培养学生对知识的综合运用能力以及工程实践能力。 （二）课程教学内容与学时数不匹配 人因工程学课程涵盖内容较多，包括人体科学、工程科学、环境科学等多学科领域[5]，许多教材的教学内容都不少于12章，而一般的理论课教学学时为32学时，课程内容多而学时少的矛盾比较突出。在理论教学内容中，基础性教学模块约占课程总量的60%左右，该部分内容以课堂讲授为主，偏重理论，略显枯燥，学生学习的积极性不高。有的人因工程教材列出了工作研究（含动作分析和时间研究）以及人因安全等方面的内容，该部分内容与工业工程原理、安全管理学课程内容有重叠和交叉；另外，人因工程学的人体测量和作业空间布置的内容和设施规划与物流分析课程中的设施布置内容有一定的重复。因此，要对人因工程学教学内容进行重新梳理，进一步压缩其与其他课程重复的内容，在有限的学时内高效完成授课内容。 （三）案例教学不足，课堂互动偏少 国内对人因工程的研究起步较晚，针对人因工程的教学案例比较匮乏，有些案例不能有针对性地进行相关理论和方法的分析，只是比较牵强地归结到“人因”角度；有些案例与生产实际的结合不紧密，缺乏相应的工业生产背景描述。课堂教学过程中，学生更多为被动听课状态，即使进行案例分析时学生的积极性依然不高，教师和学生之间的互动很少，致使“教”与“学”成为两个过程相互独立，严重影响课程教学效果。因此，有必要改善案例教学内容，使学生参与到案例教学中来，增加教师与学生之间的课堂互动。 （四）实践教学平台单一，缺少综合性试验 人因工程是一门由实验科学发展起来的学科，很多内容都是基于对试验结果的分析和应用。[6][7][8]但在实际的教学过程中，由于多方面的原因，人因工程的试验设备相对比较少，而且现有的试验设备基本上都是单个的试验设备，只能进行相对简单的演示性试验或验证性试验。中国矿业大学（北京）人因工程试验设备主要集中在两个方面——人体测量和人的认知特征。人的认知特征试验包括反应时、双手平衡、注意分配与集中、深度知觉等，这些试验项目之间相互独立，缺乏联系，学生进行试验，只是针对某一知识点的验证或测量，无法起到串联学科内容的作用。另一方面，这些试验的过程和步骤都是固定的，学生只需机械地按步骤来操作即可获得相应的试验数据。在整个试验过程中，学生缺少独立思考的过程。因此，需要改进现有试验内容，调动学生的主观能动性，增加综合性、设计性试验。 三、人因工程立体化课程体系建设 自2003年起，教育部提出了“立体化教学”的理念，并就立体化教学给出了概念和范畴。课程教学体系是一个立体的多维集合体，各部分教学内容在串联或并联的基础上相互交叉关联，教学方法上突破传统纸质教材，充分利用网络资源载体，以电子教案、微课和资料库等形式丰富课堂教学手段。将课程内容各部分的知识点串联起来，形成一条条的主线，各条主线间通过案例教学等方式形成一个个的面，再由综合试验设计等将多个面组合起来，形成立体化的教学体系。 （一）多“点”教学资源构建 人因工程学是一门交叉学科，知识面宽、知识点多，包括人体测量、作业负荷、人的生理特征、人的认知特征、人的可靠性、工作环境、作业空间、人机界面、人机交互以及人工智能仿真等。中国矿业大学（北京）选用普通高等院校工业工程系列规划教材《人因工程》（蒋祖华主编）作为主教材，该教材内容涵盖了人因工程基础理论、基本方法以及典型应用，内容较为全面，根据教材内容完善电子课件，增加该教材外“霍桑试验”部分的内容，该部分内容为人因工程学科发展的背景和重要阶段，对学生理解人因工程的概念以及与科学管理的区别方面有重要意义。 （二）增加案例教学 案例教学是课堂理论教学的有益补充，可以通过视频、模拟或仿真等方式再现生产过程中的一些场景，让学生通过观摩、讨论的方式进行学习。在教学过程中，通过让学生分析一些成功或失败的人因工程应用案例，引导学生进行思考、研讨，从案例中抽象出人因工程的一些结论或原理，提高学生独立思考、自主学习的能力。案例教学过程中，学生思考、看待同一案例的角度不同，可引发学生之间的相互讨论；加上教师的实时引导，使学生在分析、讨论的过程中掌握人因工程的理论和原理。中国矿业大学（北京）人因工程课程现有的视频案例教学有人因工程介绍、作业姿势分析、作业空间设计、人机交互界面设计等，还需适当增加如人因工程在现代先进制造系统中的应用、人的认知与心理特征等内容。 （三）立体化课程体系建设 我们将人因工程学课程内容按性质分为三个层次，构建人因工程立体化课程体系，如图1所示。图1的课程体系中，由下往上依次为第一层基础模块、第二次进阶模块、第三层应用模块。第一层为整个课程体系的基础，由人因工程各基礎知识点构成，包括人体测量、作业负荷、人的生理特征、人的认知特征、人的可靠性以及人因工程的发展、研究方法、研究内容等；第二层为课程体系的支撑，研究基于人因的作业环境、作业空间、人机交互界面设计以及人机系统等；第三层为课程体系最高层，也是人因工程学课程的教学目标——人因工程综合应用，在课程内容上体现为综合设计。 为取得良好的教学效果，根据人因工程学立体化课程体系各模块的内容，要选择适当的教学方法和手段，教学方法主要包括理论教学、实验教学、案例分析、综合设计等，具体内容和方法如表1所示。教学过程中，要注重多种方法的综合应用，特别是理论教学过程中，为避免授课形式单一、课程内容单调，应结合案例分析、学生研讨等方式丰富教学手段。在实验教学环节，主要完成的基础实验包括微气候测定与评价等3项、人体测量1项、人体运动时反应时测量4项、人体知觉注意类实验6项以及运动型肺功能测试实验4项。在此基础上，中国矿业大学（北京）购置了人因工程ErgoLAB实验平台一套，该实验平台在综合国内外人因工程、心理学实验软件的基础上，形成了包括心理物理学、记忆与学习、思维、情绪等10个模块的开放式实验系统，可根据实际需要修改实验参数，满足不同群体实验的需求，学生也可实际情况修改实验参数，自主设计实验，使实验类型由验证性和演示性实验向设计类实验过渡，极大地丰富了实验类型。 人因工程学立体化课程体系立足于基础层，发展于进阶层，落实于应用层。为此，在课程理论教学结束后，就要进入课程综合设计环节。该环节要求学生运用人因工程的基本理论和方法，对工业生产的某个环节或生活中的某个方面进行分析，找出“不人因”的地方，之后运用人因工程的原理，从作业姿势、作业空间、作业环境、人机界面交互等方面提出改进思路，最后给出设计方案。综合设计能够将基础层和应用层的知识点串联起来，使学生在整体上对人因工程有一个全面的、整体的理解和掌握，并将人因工程理论知识和生产生活实际结合起来，锻炼了学生分析、解决实际问题的能力。 四、实施效果及结论 自2014年开始，中国矿业大学（北京）人因工程学课程构建了上述立体化课程体系，理论教学环节增加了案例教学的比重，实验教学环节适当增加了设计类实验的内容，不断强化综合设计在课程体系中的作用，取得了较为理想的效果。学生期末考核成绩合格率达到100%，良好率达到80%以上。 通过分析人因工程学现有教学体系和教学过程中存在的问题，我们将教学内容分为基础层、进阶层和应用层三个层次，各层次间通过案例教学、设计类试验和综合设计串联起来，构建了人因工程学立体化课程体系。在人因工程学教学过程中，教师还应充分利用互联网、微课等技术和形式，丰富课堂教学的方法和手段。 [ 参 考 文 献 ] [1] 廖斌.工业工程专业人因工程教学模式改革探索与实践[J].中国安全生产科学技术，2013（8）：95-98. [2] 蒋祖华.人因工程[M].北京：科学出版社，2011. [3] 陈彬，徐斌，张洪亮.构建“三位一体”的人因工程实验课程体系研究——以安徽工业大学为例[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2016（7）：135-137. [4] 吴慧兰.人因工程实验[M].上海：华东理工大学出版社，2014. [5] 万鹏，马莲欣，原丕业.基于实践能力培养的工业工程专业人因工程课程教学改革[J].大学教育，2015（6）：100-101. [6] 陈磊，万斯来.人因工程课程实验教学改革探索[J].教育现代化，2017（10）：27-28. [7] 贾雨，肖忠海，王飞.浅谈如何提高人因工程实验教学质量[J].教育教学论坛，2014（1）：243-244. [8] 陆刚，孙宇博，卢明银，等.工业工程实验教学课程体系研究[J].价值工程，2016（2）：184-187. [责任编辑：刘凤华] |
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