“人因工程学”新教学模式探讨

(1.华北水利水电学院管理与经济学院,河南郑州 450011; 2.华北水利水电学院科技处,河南郑州 450011)

祁丽霞1,宋连公2

“人因工程学”新教学模式探讨

(1.华北水利水电学院管理与经济学院,河南郑州 450011; 2.华北水利水电学院科技处,河南郑州 450011)

祁丽霞1,宋连公2

剖析了人因工程学科特点,针对学科实践性、应用性强的特点,提出了“理论讲解 +头脑风暴式讨论”的课堂教学组织模式,还规划了“人因工程学”的实验教学框架组织.比起传统的理论教学模式,新教学模式更突出了人因工程学科理论、实践并重的特点.

人因工程学;教学模式;课堂讲授;实验教学

“人因工程学”是工业工程、工程设计等相关专业的重要专业基础课程,但是现在“人因工程学”的教学一般还是沿用传统的理论教学方式.由于人因工程学科起因于工程实践,具有实践性、理论性并重的特点,其应用性才是学科具有勃勃生机的根本来源,传统的理论讲授方式会使学生的培养受到很大的制约.本文基于人因工程学的学科特点,提出了“理论讲解 +头脑风暴式讨论”的课堂教学组织方式,并规划了“人因工程学”的实验教学框架组织,形成了理论、实践并重的“人因工程学”新教学模式.

1 人因工程学学科特点

就学科来讲,人因工程学[1-2]起源于 19世纪末 20世纪初,到 20世纪 40年代以后得到较快发展,逐渐成为跨越不同学科和领域,应用多种学科的原理、方法和数据的一门新兴边缘学科.人因工程学涵盖面很宽,涉及生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等,应用领域十分广阔.因研究学科和领域不同,人因工程学的命名也不统一.西欧习惯称其为“Ergonomics”,中文一般译为人类工效学;美国则称其为“Human Factors”,中文一般译为“人的因素学”、“人体工学”.大多数工程技术方面出身的专家则喜欢用“人机工程学”,这也是我国对 Ergonomics的最早翻译名称;以钱学森、陈信、龙升照为首的我国航空航天领域的专家们则率先采用了“人—机器—环境系统工程学”(Man-Machine-Environment Systems Engineering)这个名称.不管名称如何变化,这门学科是以人为核心因素,将心理学、生理学、解剖学、人体测量学等人体科学知识运用于工程技术设计和作业管理,特别是安全设计和安全管理.其研究理念着眼于提高人的工作绩效,防止人的失误,尽可能使系统中的人员在安全、舒适的条件下,统一考虑人—机器—环境系统总体性能的优化.本学科应用性、实践性强,强调在工程技术设计和作业管理中考虑人的因素,所以,越来越多的专家学者选用“人因工程学”(Human Factors Engineering)作为学科的名称,以突出人的因素在工程上的应用.本学科的主要研究范围集中在以下几个方面.

(1)人的生理、心理、生物力学特征研究 本类研究的基础是人体生理学、心理学和生物力学,主要是运用测量学手段研究人的生理、心理和生物力学特征,为与人体相关的设备、设施、用具、作业等以及人机系统的设计,提供有关人的数据资料.

(2)机器(物)设计研究 在人机系统中,人、机相互作用的过程就是利用信息显示器和控制器实现信息交换的过程.因此需要研究如何根据人的特点,设计显示器与控制器,使显示器与人的感觉器官的特性相匹配,使控制器与人的效应器官的特性相匹配,以保证人、机之间信息交换的迅速准确性.

(3)人机功能的分配与优化 根据系统优化的需要,研究系统中人与机各自功能之间的联系和制约条件,研究如何合理分配人机功能,使其发挥各自的特长并相互补充、取长补短、有机配合,以保证系统的功能最优.

(4)作业分析与改善 主要对生产过程进行作业分析,以提高系统工作效率;研究人劳动时的生理、心理变化,并据此确定作业的合理负荷及耗能量、合理的作业和休息制度、合理的操作方法,以减轻疲劳、保障健康,提高作业效率.

(5)作业环境测评与改善 研究工作环境因素对人的作业活动和健康的影响,并研究改善不良环境的措施和手段,以便更好地为人提供舒适、安全和保障健康的作业环境.

(6)系统的可靠性与安全 随着工程系统的日益复杂和精密、操作人员面对大量的显示器和控制器,容易出现人为差错而导致事故的发生.因此需要研究系统的可靠性和安全性设计标准及评价方法,研究机器工作特性对操作者身体、心理、文化素质及专业技术的要求,研究人的职业适宜性及事故倾向性等.

由学科性质和研究内容不难看出,人因工程学是一门实践性很强的学科,因此,理想的教学模式应做到以下两点:①要注意知识的系统性、连续性,培养学生综合运用专业知识和技能来解决复杂问题的能力;②要注重训练学生的实际操作技能,尽可能模拟实际的设计过程与生产运营流程,提高学生工程分析和设计的技能.

2 “人因工程学”课堂教学组织

由于人因工程学实践应用性强,其教学内容的组织方式也应与一般理论学科有所差别,应该在必要的理论知识基础上,突出人因工程学的实用性和应用性[3-5],要尽量把“理论讲解为中心”的教学模式转变为调动学生积极性,启发、诱导学生注重应用的教学模式.也就是在一定理论讲解的基础上,做到“理论讲授”与“课题实践”相结合,这种教学方式才会是人因工程学比较理想的教学模式.在课题实践环节中,“头脑风暴讨论法”是一种比较适用于人因工程学教学的组织方法.“头脑风暴”是一种常用的创新发明技法群,又称智力激励法、BS法、自由思考法,是由美国学者奥斯本A F于 1939年首次提出、1953年正式发表的一种激发性思维的方法[6].将其应用于人因工程的课题实践,对于增强学生理解应用理论知识的能力、激发学生的学习热情是非常有好处的.

2.1 新教学方法的组织实施过程

结合“头脑风暴”创新技法的组织实施特点和人因工程学的学科特点,新教学方法应分以下几个步骤实施.

(1)理论讲授 根据教材和相关参考书目,对学生进行必要的理论讲解.在讲解过程中,注意总结要点,启发学生考虑理论在实践中的应用.

(2)讨论题目准备 要求学生以团队的形式承担任务,即 4～5名学生组成一个讨论小组,结合教师的理论讲授,在限定的原理和知识范围内,由小组确定研究的题目(对象),或由教师直接制定研究对象,由小组进行讨论,提出方案.

(3)小组讨论 首先小组内要明确负责人,由负责人组织讨论,明确每位成员的主要任务,包括题目分析、查阅资料、完成个人设计方案等.其次进行小组内部讨论,每位学生就自己的理解对案例做出现状分析和说明,提出实施方案(或改进的措施),重点阐述实施方案(或改进的措施)的理由和难易程度,然后大家集思广益,展开讨论,最终确定小组解决问题的方法和观点.这也是对学生协调能力、语言表达能力和团队精神的培养,因为参加讨论的个体要努力说服其他成员接受自己的观点,而最终的结果是,有些学生要放弃自己的个人观点以服从小组的共同利益.

(4)小组汇报 课堂汇报也是讨论教学的中心环节.由每个讨论小组选派一名代表上台,讲述本组对题目的理解、分析、判断、论证和决策过程,说明解决问题的实施方案和步骤等,各小组成员可对本组的发言进行补充.然后,组织全体学生对该组所表达的观点或出现的问题进行提问,如果存在对同一观点的相反意见,允许学生适当进行辩论.教师要注意鼓励学生多角度、多因素地观察分析问题,培养学生的知识迁移和拓宽思维的能力,启迪他们学以致用的创造意识.

(5)归纳总结 解决设计问题的方案不是唯一的,不同的设计目的和侧重点可以产生不同的优秀设计方案.讨论结束后,教师在课上进行归纳总结,侧重对整个讨论情况进行评价,对正确的论点或有独到之处的观点给予肯定和完善,对有客观答案的问题要给出正确的答案,或者对某些主观题提出教师个人的看法,并对某些可以更深一步思考的问题,做出启发式的诱导.

2.2 新教学模式的优点

比起传统的理论教学模式,表面上给予教师的时间少了,但是,新教学模式的优点是传统的授课方式无法比拟的.

(1)“理论讲授 +课题实践(小组讨论、案例分析)”模式用理论教学为讨论教学提供分析问题的基础和框架,用讨论教学来加深对传统教学内容的理解与应用,两者互为补充、相辅相成,更契合人因工程学的学科性质——既注重传统理论教学环节,也注重创新应用环节.

(2)更能锻炼教师的课堂组织能力和水平.新教学模式中,教学的主体是学生,教师起引导作用,但对教师的要求更高.讨论教学要以学生的主动参与为基础,这就要求教师能充分调动学生的学习积极性和主观能动性,去自主探究、合作交流.

(3)更有助于学生能力的培养.新教学模式相对更加灵活开放,更有助于培养学生的自学能力、独立解决问题的能力,培养学生的组织管理能力和协作能力、语言表达能力、交流合作能力等.

3 人因工程学实验教学规划

如前所述,人因工程实践性强,从原理上讲,它在很大程度上是一门实验科学.因此,除必要的理论教学之外,相应的实验教学部分必然成为人因工程课程不可或缺的环节.

人是人—机系统中的主导因素.不管是学科还是实际的现代工业生产,人的因素变得越来越重要,任何系统或工程都必须充分考虑人的因素.根据人因工程的研究内容,笔者以为,人因工程实验课框架应该包括人体生理测量、认知测试、作业分析、作业环境测评 4部分内容.

(1)人体生理测量 本部分实验内容属于人体生理特征范畴,应包含获取人体尺寸及人体动态生理特征参数的方法,并要求学生能对测量数据进行相应的统计分析,从而为合理设计器具、工作场地、服装,制定工时定额和预防作业疲劳提供科学依据.

(2)认知测试 本部分实验内容属于人的认知心理特征范畴,要使学生通过该类实验,掌握获取人的主要心理特征参数(例如利用深度知觉仪、动觉方位辨识仪、动作稳定器等进行知觉和动觉水平测试,利用注意集中能力和分配能力测试仪测试被试者的注意集中和分配能力,利用反应时运动时测试仪测试反应时间和运动时间等)的方法和途径,为合理地制定工作负荷和考核指标、职业培训等提供科学依据.

(3)作业分析 作业分析属于提高型实验,要求模拟工厂生产实际操作,选取工序进行作业分析并提出改进建议.这部分实验实践性最强,与工业企业管理联系最为紧密.通过该项实验,可使学生对人因工程学在企业管理中的应用产生直接的认识,从而为制定工时定额,进行合理的作业分析与改善提供科学依据,也可与企业物流结合对更大的系统进行分析.

(4)作业环境测评 本部分实验要使学生掌握测定作业环境主要影响因素的方法,并能对作业环境进行合理的分析和评价,从而为改善环境条件、提高人机系统的工作效率提供科学依据.该类实验主要应结合具体工作场地进行,一般要求学生能使用温湿度计、声级计、风速计等环境测量工具对环境进行测量分析.

4 结论

教学模式是为教学目的服务的,不能僵化死板,只有结合学科特点才能达到良好的教学效果.本文提出的教学模式注重人因工程学科应用性和实践性强的特点,提高了学生的自主性,可以更有效地达到教学目的.当然,根据学校、学生和专业设置的不同情况,人因工程学教学模式还需要进一步的探索和完善,以培养适应我国社会建设需要的专业人才.

[1] 周一鸣,毛恩荣.车辆人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社,1999.

[2] 丁玉兰.人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社,1991.

[3] 闫朝华.人机工程学课程教学改革的研究与实践[J].合肥学院学报:社会科学版,2008,25(4):113-116.

[4] 谷远亚.人机工程学教学改革的实践探索[J].中国科教创新导刊,2008(3):60.

[5] 汪惠芬,刘婷婷.“人机工程学”课程教学模式探索与实践[J].中国制造业信息化,2007,36(9):71-75.

[6] 百度百科.头脑风暴法[EB/OL].[2010-05-20].http://baike.baidu.com/view/47029.htm?fr=ala0_1.

D iscussion on a New EducationalModel of Human Factors Eng ineer ing

Q ILi-xia1,SONG Lian-gong2

(1.College of M anagement and Econom ics,North China University of W ater Resources and Electric Power, Zhengzhou450011,China;2.Science and Technology Department,North China University of W ater Resources and Electric Power,Zhengzhou450011,China)

Analyzes the discipline characteristicsofHuman Factors Engineering(HFE),and a new classroom instruction pattern“Explanation(Theory)+Brains-Stor m-Discuss”is proposed.It has planned the teaching frame organization of experiment forHFE.Compared with the traditional teachingmode,the new education model has highlighted the characteristic that HFE pays equal attention to theory and practice.

human factors engineering;education mode;classroom instruction;experiment teaching

G640

A

1007-0834(2010)04-0063-03

10.3969/j.issn.1007-0834.2010.04.022

2010-10-12

祁丽霞(1977—),女,河北石家庄人,华北水利水电学院管理与经济学院副教授,研究方向:人机工程.