人机工程学在农业机械化及其自动化专业的教学探索

张锐，罗刚，张强，王昕

摘要：基于人机工程学在农业机械化及其自动专业的教学实践，本文总结出人机工程学传统教学在教学内容、教学方法和考核体制方面的弊端，提出以构建科学知识结构和培养学生实践操作能力为目标的教学改革，其中包括教学内容建设、教学方法建设、实验教学建设、考核体系建设。同时，针对目前本学科教师团队建设滞后的问题，提出师资队伍和教学团队建设的方式和途径。

关键词：人机工程学;农业机械化及其自动专业;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2014）41-0119-03

国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）将人机工程学定义为：“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素（研究对象）;研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）;研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。”简言之，人机工程学是研究“人—机器—环境”系统中人、机械和环境三个要素之间关系的一门学科[1，2]。在现在的全球化竞争中，以解决人的“安全、高效、舒适、省力”问题和人、机器、环境相互协调为目的的人机工程学的相关理论和方法已经被运用在工业设计的各个方面。作为农业机械化及其自动专业的一门专业课程，人机工程学的主要目的是让学生熟悉并掌握人机工程学的基本理论和方法，培养学生在产品设计中运用人机工程学知识的能力[3]，为学生在农业机械化装备研究、设计、制造、试验鉴定、推广应用、系统规划和企业经营管理等方面工作奠定基础。

一、人机工程学传统教学的弊端

1.教学内容缺乏针对性。现行的人机工程学教材均面向工程设计、工业设计等专业，教材编写者大都考虑本专业的培养目标、教学内容、学生背景知识、就业方向以及在本专业内部人机工程学与其他课程的衔接，例如，工业设计专业以培养具有创新性产品设计能力的工业设计专业人才为目标，人机工程在工业设计专业就更加注重实用性和应用性，而弱化理论。现行教材中出现的案例在工程设计等专业较为常用，而农业机械化及其自动化专业学生熟悉和关心的农业机械设计相关内容在人机工程学教材中很少体现。因此，学生在使用教材时感觉到“人机工程学”这门课和其他课程无法很好地联系和衔接，在以后工作中没有实际应用价值，对学生个人能力培养和未来发展帮助不大，这就直接导致学生在上课时缺少主动思考和积极学习的动力。

2.教学方法陈旧。教学过程是学生、教师及教学内容相互作用、相互协调的一个过程，最终目标是让学生这个教学“中心”学习到本课程的概念、理论，并学会在实际设计中使用本课程的理论方法。然而，目前我国人机工程学课程教育模式仍然是“以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心”[4-6]，教学过程中以教材的知识讲授为重点，忽略学生使用知识的能力培养，造成学生只懂“理论”不懂“实践”的奇怪现象。在实际人机工程学教学活动中，虽然教师以多媒体教学为主，但事实上仅仅是将板书内容搬到了电脑屏幕上，教学内容依然是教材上的内容，教学方法依然是传统的知识灌输方法。这样的结果致使学生被动接受，减少了教师和学生互动的内容，压抑了学生主动思考、主动学习的能力，使得学生出现负面情绪，直接导致课程的内容不能被学生学习和理解，也偏离了教学目标。

3.考核方式单一。传统的人机工程学课程考核方式不注重学生的实践能力，单纯以理论知识为考核目标，以闭卷考试为考核手段，造成学生在课堂上不积极，临考前几天把课本的知识点死记硬背下来，而这种短时间记忆很快又被遗忘。显然，这种考核方式不能促使学生积极学习、主动思考，无法检测学生的实践动手能力，也达不到构建科学理论知识结构和培养实践能力这一重要教学目标。

二、“人机工程学”教学改革方法探索

1.教学内容建设。人机工程学涉及人、机械和工作环境，要求学生不仅要具有深厚的工程技术学科的基础还必须广泛学习生理学、心理学、人机解剖学、人体测量学、人体运动学以及环境保护等相关学科。农业机械化及其自动化专业的“人机工程学”教学内容建设要求针对本专业学生的知识背景、培养目标和就业方向结合本课程的特点对现有教学资料进行整合，突出人机工程学在农机产品设计的应用，删减部分工业设计等内容，增加具有农业机械特点的设计案例。因此教学任务重，各部分跨度大，重难点多。本课程的突出难点是在教学内容安排上，既要突出融知识传授、能力培养、素质教育于一体，又要体现人机工程学在农业机械化及其自动化学科的最新研究应用情况。因此，在课程建设中应采用理论教学—实验教学—单项实验—小课题设计—课程设计的教学链。课程教学中以农业机械设计为主线，着重讲述人体测量数据、人的生理和心理特性及其在农机产品设计中的具体应用，并尽可能地阐明问题最原始的出发点及其应用的可能性和局限性。另外，人机工程学作为一门迅速发展的学科，新的理论方法不断涌现，而且越来越多地被运用在包括农业机械产品在内的许多工业产品设计领域。因此，在教学过程中需要不断关注人机工程学的最新文献动态，了解最新的理论和方法，同时与其他院系、研究机构保持联系密切，关注本学科的最新技术和发展方向，不断更新充实教学内容。

2.教学方法建设。积极采用参与互动式、体验式、现场教学、案例教学法和项目实训法等现代教学方法进行教学。通过对课程重要概念进行课堂讨论，加深学生对人机工程学基础概念理解，重视引导学生积极思考，激发学生创新思维。通过案例教学，分析人机工程学在农业机械产品的应用，增强课程的实用性，让学生能更深刻地理解人机工程学在本学科中的应用途径和未来方向，充分锻炼学生分析和解决实际问题的能力，在案例教学过程中注重使用现代化教学手段，包括视频、教学软件和计算机辅助设计软件等。通过课堂练习、单项实验、小课题设计和大课堂设计四个实践环节，动态检验教学质量，培养学生的设计实践能力。在某些章节之后，组织对某些案例或问题进行专题讨论，鼓励学生提出自己的观点、看法，对学生的讨论、作业、设计等进行评价、辅导和展示，提高学生的学习热情。另外，充分利用学校其他专业的资源和校外合作企业，结合优秀实例进行讲解，积极调动学生的积极性。提高学生的创意构思，养成团队协作意识，注重设计质量、讲求工作效率的良好工作作风。这样通过教、学、练、交流、验证一系列的环节，让学生真正理解、掌握、运用人机工程学。

3.实验教学建设。实验教学是培养学生运用理论方法解决实际问题的最重要环节，也是人机工程学课程教学的一个重要环节。实验教学应基于人机工程学学科特点，结合本专业学生的知识背景，以培养学生理论与实践相结合的创新意识，促使学生系统学习本学科理论方法并运用于实际设计中为目的，采用循序渐进的原则，根据教学进度安排相应课题。本课程通过实验室实验和社会实践调研两方面完成实验教学。实验室实验以综合性和设计性实验为主，主要包括人体静态特征尺寸测量与分析、人体动态特征尺寸测量与分析、农业机械化装备的座椅、显示装置及操纵装置人机学设计、农机机械化安全人机学设计等。社会实践调研主要需要深入到市场、田间、农村一线，调研并分析现有农业机械装备在人机工程学方面存在的问题，并提出改进方案。通过实验教学内容和体系建设，完善具有农业机械化及其自动化专业特色的人机工程学实验教学大纲和实验方案体系。

4.考核体系建设。考核体系是检验教学质量，促进教学相长的一个重要手段。如果要剔除传统教学的弊端，就必须首先改革以闭卷考试为主的传统单一考核体系，建立一种注重知识结构和实践能力的多维考核体系。根据课程中理论知识、设计方法和综合应用不同阶段的不同特点，以培养学生科学的知识结构和解决实际问题的实践动手能力为目标，设计不同的课堂作业和课后练习，例如收集文献资料、观察人机工程学在农机产品设计中的应用等。在每一章结束后设计一个小课程设计，小课程设计是学生将课堂所学知识进行内化的一个必不可少的过程，重点考查学生对本章知识的运用。在期末将传统的闭卷考试改为大课程设计，大课程设计需要学生融合本课程所学重要理论知识，综合运用多种设计方法，个人独立完成一个完整的设计，包括文献、调研、设计图纸和最后答辩。

三、师资队伍和教学团队建设

教学团队是教学工作的核心，是学科教学质量的基本保证，也是师资队伍的重要组成部分[7，8]。利用优秀的教学团队以农业机械化及其自动化专业培养目标为中心，对人机工程学的教程进行修订，使其更加符合农业机械化及其自动化专业的培养目标和本专业学生的知识结构，对课程内容进行优化，丰富课程内容，协调与其他专业课的关系，最终提高本课程的教学质量。人机工程学本身作为一门独立课程以外，也是其他机械类专业课程的补充，因此可以联合其他专业课教师，共同组成专业课程教师群，共同建设人机工程学及其相关专业课程。同时，建立公平高效的团队运行和激励机制，健全青年教师培训机制，吸引更多青年教师加入到人机工程学课程建设队伍。

本文分析了传统人机工程学教学内容、教学方法和考核方式，提出传统教学的弊端。根据作者多年在人机工程学课程的一线教学实践，结合农业机械化及其自动化专业的培养目标、专业特点和学生的背景知识结构，总结探索出人机工程学在农业机械化及其自动化专业教学方面需要改革的方向，具体从教学内容建设、教学方法建设、实验教学建设、考核体系建设及教学团队建设等几个方面进行论述，对今后的人机工程学在农业机械化及其自动化专业的教学计划制定及教学任务安排方面均具有重要指导意义。

参考文献：

[1]李伟.应用人机工程学[D].上海：东华大学，2006.

[2]阮宝湘.工业设计人机工程[M].北京：机械工程出版社，2012.

[3]廖晓梅，钟世禄.“人机工程学”教学模式创新初探[J].中国林业教育，2013，（32）：76-78.

[4]韩雅丽.本科教学模式创新及大学生学习方式转变的研究[J].河北工程大学学报，2007，（2）：120-121.

[5]陈静莲.“人机工程学”教学改革的思考与探索[J].中国林业教育，2009，（27）：3-5.

[6]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）：71-75.

[7]许崇波，等.基因工程教程教学团队建设的研究与实践[J].大连大学学报，2011，（32）：107-111.

[8]俞祖华，等.本科高校教学团队建设的理论与实践探索[J].鲁东大学学报，2008，（25）：90-96.

基金项目：教育部“高等学校本科教学质量与教学改革工程”专业综合改革试点——农业机械化及其自动化专业

作者简介：张锐（1975-），男，博士，副教授，从事人机工程学教学及工程仿生学研究工作。