“人－机－环境和谐”理念下的工科实验室文化氛围创新初探

卢景同，王 磊，王世图

(江苏理工学院机械工程学院，江苏 常州 213000)

0 引言

实验室是研究与实践的重要场所，是高等学校人才培养体系的重要组成部分，同样也是教师和科学家科研的重要场所。在引导学生理论联系实际，培养学生的创新精神和实践能力方面有着不可替代的作用[1]。抓好实验室建设和实验教学将全面提高学生的培养质量，也将会对老师与科学家的科研成果具有非常重要的意义。

结合传统工科实验室设计中的科学严谨，简洁规整等优点，创新地运用“人－机－环境和谐”理念，把人机工程学、设计心理学、美学以及展示设计、环境空间设计等专业知识，结合设计素描、色彩、计算机辅助设计等专业技能，综合研究，把略显单一的机械实验环境用艺术化的图片、多媒体、器材展示、环境色彩等要素来统一规划设计。设计出人、机器与环境相和谐的充满人文气息的新型工科实验室，使实验室“人一机一环境”的和谐状态达到最优化，使实验人员处于身心愉悦的心态，让使用者更高效、快乐地工作和生活[2]。

1 调研与启发

通过前期广泛的资料收集，尤其是对我们在英国、德国访学所带回来的资料的分析，可以看出国外尤其是欧美等工业文明较发达国家的高校，对机械等相关工科实验室的规划设计，尤其是人文设计方面是非常重视的，发达的工业文明与西方的文化特色的融合，形成了他们独特的实验室文化，使实验不再单调、枯燥，充满了人文气息。以下图片分别来自于德国柏林工业大学(如图1)，德国梅泽堡应用科技大学(如图2)。这两所学校每个实验室门口都有机械原理、机械实物、原理应用等组成的展示空间，用艺术人文的手段演绎实验原理和方法。

图1 柏林工业大学机械原理展示窗

图2 德国梅泽堡应用科技大学实验室走廊文化

反观我们国内大部分院校在这方面主要注重高端实验室的建设，硬件很好，软环境尤其是实验室的人文环境则还需要进一步提高。具有人文情怀的工科类实验室文化氛围的建设，将越来越受到重视，对于高校的发展具有非常重要的意义。具体表现为以下三点:

1.1 具有人文情怀的实验室的设计建设是培养高素质人才的需要

具有人文情怀的工科类实验室文化氛围的建设，不仅有利于进一步提高学生对相关学科实验的兴趣，还有利于科研工作者启发思维，激发实验的创造力。具有人文情怀的工科类实验室文化氛围的建设也是对实验人员的一种人文关怀，让实验人员在人性化的实验环境中，充分发挥其想象力和创造力，高等学校让师生爱上实验室对一个学科发展建设有着极为重要的意义。

1.2 具有人文情怀的实验室的设计建设是全方位提升教育教学质量的迫切需要

教育教学质量除了课堂上理论教学质量外，实验室的实践环节同样是衡量整体教学质量的重要组成部分，而实验教学质量一方面需要好的实验教学队伍指导，另一方面实验室仪器设备条件、实验室人文环境、实验室科学管理等更是不可或缺的。

1.3 具有人文情怀的实验室的设计建设有利于提高效率

通过实验室的合理规划设计，做到分区合理，细节之处体现人文情怀。通过对软环境的创新设计，可有效改善现有实验室给人带来的冰冷，缺乏人情味的现状。这样才能提高人们的工作效率，以一种愉快的心情在实验室工作。

2 实验室“人－机－环境”和谐的构成要素

实验室是工科专业的重要实践场所，“人－机－环境”的和谐，是工业设计专业研究的主要方向之一，对实验室“人－机－环境”和谐的构成要素，即布局、色彩、装饰、空间四个方面进行文化创新研究，使实验室“人一机一环境”的和谐达到最优化，设计令实验人员身心愉悦的工科实验室，让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活[2]。

2.1 实验室“人－机－环境”和谐的要素——布局

实验室的实验区、材料区、教学区、休憩区等布局设计，是营造一个基于机械实验特色下的“人－机－环境”和谐空间的重中之重。从人机工程学出发，以人为主体，运用设计心理学、美学等手段和方法，使人体生理、心理需求等与实验室内部布置协调统一，令人们在实验室进行操作时感受到人文气息，满足人的生理和精神需求，进而提高工作效能[3]。设计者必须对所在实验室的功能特点、实验室的室内、室外空间结构布局进行充分了解与研究。我们的实验室在最初设计时一般只考虑了实验功能的实现，忽略了“人－机－环境”和谐的设计要素和实验人员的操作需求与心理感受，给实验操作带来诸多不便。例如:有些实验仪器没有统一的桌椅;实验仪器随意散乱放置，毫无条理;成品区、材料区混淆，难以分清，容易引起人的视觉疲劳，取材不方便;有的实验室线路繁杂、反复交叉，实验人员乱踩，长久之后造成线路脱皮，以致短路造成难以想象的后果;有的实验室只有实验区，连最基本的教学区都没有[2]。

综上所述，实验室不仅要考虑实验功能的实现，还要设计与实验区相结合的休憩区、教学区、材料区、成品区，合理地布局实验室，让传统的机械专业实验室焕发出新的生机和活力。

2.2 实验室“人－机－环境”和谐的要素——色彩

实验室的色彩设计是一个不可忽视的问题。光线灰暗的实验室使人精神憔悴，缺乏工作激情;不恰当的刺目色彩使人心理烦躁不安，效率下降……由此可见，色彩设计将直接关系到操作者的情绪、情感及认知，影响到实验人员的身心健康和工作效率[4]。

2.2.1 实验室色彩设计的原则

第一，实验室必须满足色彩使用功能和安全性的要求。例如:实验室的色彩设计与空间环境对比鲜明，墙面使用淡色等，便于识别，增强安全系数。一般来说，做实验的时间较长，实验室的色凋不宜太过单一。通常以冷色调为主，局部搭配暖色调，保持清醒严谨的色彩氛围;同时人性化设计在实验室中的充分体现，能极大地改善和优化实验操作者的情绪，使实验人员心情舒畅[2]。

第二，人性化设计观念是很重要的设计理念。它的实质就是考虑问题时以人为本，赋予设计物人格化的品质，尽量满足人们的精神文化需求。把人性化设计思想引入空间色彩设计中，可以使我们的设计服务于人，服务于社会。

2.2.2 实验室色彩要素设计的方法

第一，运用设计心理学的专业知识，充分了解色彩对人的心理影响。经过专业人士的社会调查与研究，我们发现了色彩明度的增强会刺激人们活力的增强;色彩饱和度单位变化会引起人们的情感变化，色彩饱和度不宜过高和过低，否则会产生不良的情感;色彩中不同的色相变化则会使人们产生不同的冷暖感受。合理的色彩设计对人们的神经系统和情绪能产生良好的刺激。相反，杂乱刺目的色彩，会使人感到烦躁不安，极易影响人的心理情感[4]。

第二，色彩设计要结合实验室整体环境的布局。光源、材料质地、机器设备色彩对色彩设计的影响很大。经过不同光源照射的空间会使人们呈现出不同的色彩感觉。因此，我们在设计色彩时要考虑到具体实验室的要求与实际情况;不同的建筑材料会使光源产生不同的反射率。因此，设计者在选择结构材料时要考虑到方方面面;与此同时，实验室配色要明显突出机器设备但不能色差太大而造成人们的视觉不适应以及视觉疲劳，所以设计者需要选用与之相应的色彩以满足人们的精神文化需求。

人在适应空间环境，空间环境也在不断适应着人，作为设计者和使用者，应深刻领悟人性化设计的思想，处处体现对人的应有关注。现在不断出现的盲人用品、老人及残疾人用品的设计正是体现人性化设计的思想。

2.3 实验室“人－机－环境”和谐的要素——装饰

实验室整体空间中不可缺少的建筑构件，如柱子、墙面等，结合功能需要加以装饰，共同构成完美的空间环境。充分利用不同装饰材料的质地特征，可以获得意想不到的艺术效果。

首先是地面装饰。地面和人的接触最多，是实验室装饰的重要因素之一。首先，地面要和整体环境协调一致。从空间的总体环境效果来看，地面要和顶棚、墙面装饰相协调配合，同时要和实验室内的实验设备起到相互衬托的作用。其次，注意地面格局的分划，从而取得美的效果。地面装饰要注意整个实验室的结构情况，要考虑如防潮、隔热等物理性能的需要[5]。

其次是墙面装饰。墙面装饰除了材料表面质感与肌理设计，更要注重墙纸、挂件、插图的布置。国外尤其是欧美等工业文明较发达的国家的高校，对机械实验室的规划设计是领先的，发达的工业文明和与深厚的人文底蕴融合，形成了他们独特的实验室文化，在每个实验室门口、室内墙壁上都有机械原理、机械实物、原理应用等组成的展示空间。

2.4 实验室“人－机－环境”和谐的要素——空间

空间的布局合理化并给人们以美的感受是设计的首要任务。要勇于探索时代、技术赋于空间环境的新形象，不要拘泥于过去形成的空间形象[6]。而走廊是实验室空间设计的主要对象，走廊文化是体现艺术文化气息的“魂”。依据走廊文化的作用、特点，大致分为两个部分:秩序引导、营造艺术及学术氛围。

首先是秩序引导。走廊是实验人员活动、进出、疏散的地方，需要有比较明显的警示语、提示图标等。大厅可挂“走廊制度”，明确规定走廊安全活动规定，配以“紧急疏散示意图”;走廊尽头漆写大字“静”;楼梯口、拐角处设置实验室整体位置布局图。

其次是营造艺术及学术氛围。走廊相应的设置橱窗，用于机械原理、机械实物、原理应用等组成展示空间以营造文化氛围;悬挂牌匾，用于展示著名设计师的设计图纸以及设计产品效果图。

走廊文化设计中相应的布置一些盆景绿化、座椅座凳等设计成阳光充沛、艺术感突出、学术氛围浓厚的空间环境，吸引师生到这里交流、静坐、小憩。

国内大多数院校注重高端实验室的建设，不过，软环境尤其是实验室的人文环境还需要进一步提高。具有人文情怀的工科类实验室文化氛围的建设，将越来越受到重视。具有人文情怀的工科类实验室文化氛围的建设也是对实验人员的一种人文关怀，让实验人员在人性化的实验环境中，充分发挥其想象力和创造力，让师生爱上实验室对一个学科发展建设有着极为重要的意义。

3 实验室文化建设方案初探

我们将以机械类专业典型的机械结构分析实验室为模板，运用以上理论，具体解析诸要素在实际设计中的运用。

图3 实验室平面图

如图3所示，实验室进门以后首先映入眼帘的是绿化盆景，绿色植物能够愉悦人们的视野，给严谨冷漠的实验室增加栩栩生机。紧挨盆景的是一面文化墙，墙体表面覆盖软质材料，可以用图钉固定一些照片，例如学习场景照，老师的，同学的，都可以。这本身就是对轻松学习氛围的一种营造，同时也可以记录大家的点滴进步。

图中3号区域是教学区，老师在做实验之前，一般会首先进行理论指导，这样类似的环节就在这里完成。在教学区之内同样摆放几盆这样的绿色小盆景，补充房间的生机。

最后外围的就是实践大区，分为原材料区，成品展示区和休憩区三个小模块。实验过程中所需的材料均从原材料区领取。图中7号区域代表实践区，实践中所要进行的操作均在此处完成，外围的8号区域为安全缓冲区，处于实践区和最外围的原材料区等三个小区之间，这样就能最大限度的减少实践中存在的安全隐患。

实验完成以后，同学们将课上所做的成品或半成品按位置放在成品区，方便以后教学和进一步学习。

休憩区是人文情怀设计的点睛之笔。一张白色的茶几，几个仙人掌，仙人球之类的小景盆栽，两三个舒适的座椅，就能够一下子把这间实验室的氛围变得温馨体贴，充满着人文关怀。老师或者同学在做实验休息之余，可以在休憩区更好地沟通交流。一杯浓茶，一本实验报告册，同样可以体验到午后的那一份难得的惬意，图4是实验室的三维展示。

图4 实验室三维展示

走廊的墙壁橱窗设计。墙体颜色以冷色调的白色为主，展示橱窗的边缘采用湖蓝色或铝合金型材，给人以祥和平静的感觉的同时却又不会感到冷峻。

橱窗里主要粘贴本专业所涉及到的专业知识的图解，可以参照图1、图2。这些图画在做设计的时候图文并茂，在保有科学研究的严谨之外，要运用平面设计的专业知识，对整个版面进行精心设计，将严谨的纯理工科结构以艺术化的形式展现出来。我们还可以在橱窗了放置一些大师的手绘作品，是科学与艺术的完美结合，可以从科学和艺术两方面受到熏陶。图5是楼道走廊的地面设计效果，在地面上铺上彩色的圆形或椭圆形垫子，这些颜色明度不高，却有很高的纯度，所以给人的感觉不太耀眼却非常具有吸引力。这些圆形的彩色点对单一的冷色调是一个很好的调和，增添了文化情趣。

图5 楼道地面效果图

综上所述，从细节之处下手，大到整个实验室内部空间的布置，小到一张橱窗海报，我们都要精心设计，最大限度体现实验室的人文关怀。

4 结语

总之，我国部分工科实验室的发展，无论是自身的发展，还是与国外同等领域相比还不够完善，文化氛围有待进一步提高。因此在实验室的设计之中，既要借鉴国外先进教学实验经验，同时还要与国内实际情况以及高校的现有条件相结合，通过不断调整使课程、实验环节和实验室环境的设置更加合理，使学生获得的知识更加全面并具有较高的实践动手能力，使科研工作者更好地启发思维，激发实验的创造力。

[1]谢鸿芳，周美珍，黄晓辉.实验室建设与创新人才的培养[J].实验室研究与探索，2008，27(6):154－156.

[2]杨静.基于人机工程学的实验室内部环境设计[J].中国新技术新产品，2011，(9):133－134.

[3]毕海龙.浅谈人机工程学在工业设计中的重要作用[J].科技风，2008，(16)184－190.

[4]左洪亮，吕文.基于人机工程学的空间作业色彩设计[J].包装工程，2005，26(1):121－122.

[5]董斌，佟佳.浅谈建筑室内装饰设计[J].科学导报·教育论坛，2013，(05):212－213.

[6]曾文静.浅谈现代美学在室内设计中的应用[J].华章，2011，(09):67 －69.