实验教学中的人因工效学研究

张兵之

（江苏海洋大学 江苏连云港 222005)

引言

为加强课堂教学工作，提高学生素质，教育从业人员及高校管理者进行了无数次的创新，各种新颖的教学方式纷至沓来，如对分课堂，翻转课堂等，这些教学方式的出现，给往日千篇一律的教师只管教，学生自在学的单一模式带来颠覆性的革新，受到普遍好评，现也在全国各高校逐步推广。但在实验教学中，创新的理念还不多见，结合笔者多年的实验教学经验和有关文献查阅，认为将人因工效学理念融入实验教学中可能会取得更好结果。

人因功效学于20世纪50年代开始兴起并飞速发展起来，在传统上被分为两大流派，功效学（Ergonomics）和人因学（Human factors）。功效学关注的是工作怎样影响人，旨在降低人们在工作中的疲劳感。人因学传统上对人机界面比较关注，旨在将人与环境及设备相互作用时的行为研究通透，以舒适工作系统和设计安全为重点。通过改善学生们学习时的感官感受，一方面使其身体上接受知识速度效率提高，另一方面使其心理状态改善，转变成积极的态度去学习。这两方面都能提高教学的质量和效率。

实验教学中引入工效学的目的主要有两个：第一，使人工作更为舒适；第二，使人工作更加安全。如今我国对基于人因与工效学的实验教学工作的研究还比较少，因此，将人因工效学理念推广到实验教学中来可能会带来新的突破。传统上工效学研究的重点是人机之间的相互作用关系，近年来这门系统思维导向的边缘学科已经拓展到更为广泛的人类活动层面，身体机能、认知、社会、组织乃至环境等相关因素都被纳入研究考量的范围，但其中人的因素往往是整个系统的核心。因而在具体的人因学设计实践中，人本设计(Human Centered Design) 越来越被当作一种跨领域的指导原则。而谈及以人为本，一个不可忽视的因素就是人类个体本身的复杂性和多样性，单一个体就可能拥有不同层面的多种需求和不同方面的能力局限。

本文从教学设计的人因功效学与学生参与实验的人因工效学两方面进行实验设计。

一、实验教学的人因功效学设计

实验的目的是围绕专业教学服务，理科实验教学多与具体课程相配套，如无机化学相应有无机化学实验，海洋生物学对应海洋生物学实验等。因而，设置实验课的目的，既是理论教学的延伸，也是为了让学生更好地理解理论知识。对某部属高校和某省属高校的部分实验教师发放了10份调查问卷，问卷内容与数据如下所述，见表1。

表1 基于人因学的实验课程设计调查问卷（教师卷）

从人因工效学的角度对教师问卷结果的分析：①您认为你所教授的实验课程重要性如何？大部分教师都认为实验课程很重要，这对于理科来讲是可以理解的，理科的研究与发展离不开实验；②您设计实验课内容的依据是什么？这题的选择出现了明显的分歧，与实验教学人员所属学校有关，不同高校教学经费和实验室条件差别较大，普通高校受限于经费和办学时间，在实验室配备上相对落后，很多实验很难开展，也从侧面反映出高校的教学水平有差异；③您在设计实验项目时最关注的内容是什么？这题与上题一脉相承，反映出高层次院校在实验教学设计中更关心的是实验开出以后，能不能达到效果，而普通高校还在思考，如何能完成实验教学；④您认为实验教学环境影响重要吗？（实验药品摆放整齐、卫生状况等），大部分老师认为好的实验教学环境很重要，一方面工作井井有条，另一方面可以拥有身心愉悦的心情，个别选择不重要的，也有可能是实验开出已不易，不能奢望更高要求或者从培养学生技能的角度，教会才是目标，过程可以忽略；⑤您如何设计实验考核方式？这道题选择比较分散，也反映出实验教学的特点或与理论课不同。一方面，不同学科实验教学内容、条件、组织方式差异巨大，如化学相关实验，组织考核从药品、准备、时间等各个方面消耗较大，而相应许多物理相关实验可能消耗要少许多，自然实验教学人员会根据各自实际选择更适合的考核方式。另一方面，也反映出，实验考核方式的改革正呈现百花齐放的现象，对应教学改革和考核，实验教学也在进行改革，也导致了，实验考核方式的多样化；⑥您对所授课程实验条件是否满意？这题老师的答案普遍是负面的，反映出实验教学人员对更好实验条件的向往及教学投入的方向；⑦您认为在设计实验项目时应与学生共同商讨吗？大部分教师认为不需要和学生商讨，这应该是多年实验教学经验的总结，实验课程是专业性和知识性及实践性很强的学科，其内容设计要具有很强的专业知识、对实验室条件有很好的了解、对实验过程中时间、器材、药品……都要做到心中有数，而这些显然绝大多数学生不具备，因而商讨的实际意义不大；⑧您认为实验室是否需要根据实验内容重新设计（如实验台的设计、摆放要符合人因工效学）吗？过半的教师认为还是有必要的，符合人因功效学的实验室在减少实验过错、优化实验流程、增加实验舒适度等方面是有贡献的，但也要看到还有不少的老师认为不需要，体现了不同教学层次的差异性；⑨您认为如何开展实验教学效果更好？这题全部选择的是先板书讲解，后在实验过程中解惑的方式进行，符合学生学习认知的规律，可以有效规避部分学生无准备进入实验室的情况（实际上这种情况普遍存在），同时也与准备充足的学生开展实验不冲突；⑩您认为实验室的急救设施配备是否合理及必要？虽然都意识到急救设施配备很有必要，但多数认为其配备的不合理，这与实验室安全的认识过程有关，随着安全意识的加强，高校管理者普遍加大对实验室安全的投入，购买了许多急救设施，但是由于与实验室建设不同时、对不同实验室安全要求无法做到区别对待，因而在配备适用性与安装位置等方面产生不合理现象。

二、学生参与实验的人因功效学设计

在过去一年中我们发放了1000份调研问卷，收回有效答卷1000份，有效答卷回收率100%。问卷内容与数据见下表所列，见表2。

表2 基于人因学的实验课程设计调查问卷（学生卷）

从人因工效学的角度对学生问卷结果的分析：1、2、12、13四题的选择，说明学生们认可实验课程在学习中的重要性，并希望能在实验过程中更好地锻炼自己；3、6、7题学生们的选择，说明学生们对实验课的态度，认真对待实验一般也认可实验的重要性，虚心接受老师的教导，相反也容易得出实验课无用、老师教导无方的结论；4、5题学生们的选择，反映了，一定要在实验前，做好实验的示范及讲解工作，这是防范实验失误、确保实验安全的最重要环节；第8题的选择，反映了同学们更希望实验课程能安排在2小时以内，这也符合保持充沛体力和旺盛精力的规律，要防止在实验课上搞疲劳战术；第9题的选择说明人因功效学对同学们来讲还属于新鲜事物，还不了解；第10题的选择说明实验试剂、器材的合理清晰的摆放，有助于提高学生实验准确度和效率；第11题的选择说明对实验课程中出现的大型仪器操作，同学们两极分化的认知，由于大型仪器价格昂贵、操作专业性要求高，基本上采取教师示范，同学们观摩的教学方式，认真的同学收获较大，而自我要求差的学生则多出现散漫的情况；14、15题的选择，反映了部分实验课的内容相对于学生来讲还是偏难的，表现在原理复杂、实验步骤的依据及实验结果预测等都有可能超纲，也提醒教师要注意实验前的讲解要讲深、讲透。

三、展望

随着人因工效 学理念的发展，可以预见在实验教学领域其必将逐步融入。作为实验教学人员，应尽早适应潮流并积极做出改革。预测有可能在以下几个方面率先做出变化。

1.创新实验教学形式：尽管很多实验是对应相应理论课程设定，但理论与实践之间还是存在很大差别，实验原理等部分内容可能超纲等原因，不能完全放手让学生自学，但也要注意与理论教学的区别，可以利用实验场地更灵活、开阔等便利条件，转换授课方式，更多的肢体语言、灵活的讲解、精彩的案例教学等方式激发学生讨论的兴趣，使得课堂氛围更轻松，减少学生在接受知识上存在的抗拒心理。即在实验教学形式上要有创新。

2.创造学生在实验过程中发挥主动性的条件：传统实验教学中，大多数高校实验教师往往会结合大纲要求对学生进行“喂养式教学"，教学单一，课堂更是无聊，融入人因工效学理念后，要求学生能自主对学习进行探讨，通过实验与理论的双向结合，使学生在完成实验的过程中实现对知识的深入理解。人因工效学教育要求学生要发挥主观能动性，即在实验教学设计中，提高学生参与实验的主观能动性。

3.加强理论研究，主动将人因工效学研究引入实验教学改革：现阶段，对实验教师来说，熟悉人因功效学的合格教师出现人才短缺的现象既是一个挑战，更是一个机遇。如何培养满足时代要求的高素质实验教学人才是现如今面临的一大难题？因此，为适应时代发展要求，高校在师资培养上需要加强对人因功效学理论的深入研究，引进人因工程人才，加强高校实验教学人才队伍的建立，推动理论的重大进步，实现人才培养的技术突破。在对人因功效学研究和改革的过程中，各科实验教学人员应该携手共进，深入探讨有关改进教育形式以便更好地适应新理念、融入新理念。同时加强与国外学者的交流与合作，引入国外先进理念并实现本地化，并摸索出符合中国国情的独有特色的实验教学模式，实现自我与学生的共同提升与进步。

4.实现智能化教学：智能化的教学环境是教学改革的一大重要举措。在高校中，实行智能化教学可以有效帮助学生实现知识的盲区，从听觉、视觉、触觉等多种感官深刻体会知识的奥妙，学生能够真正地将自身与知识融在一起，不单纯只是为了应付考试，而是把所学到的东西变成自己的，做到随用随取。同时在新疫情时代，智能化教学也是应对疫情的一大利器。

上述发展趋势可用下图概括：

图1

结语

纵观老师和学生问卷情况，可以看出，人因功效学理念在高校理科实验教学中还没有得到应有的重视，学生对人因工效基本上处于一无所知的境况，但在希望实验教学改革中如何降低实验疲劳感（实验课时间），引入更好的人机交互（实验器材摆放等）方面在考虑相关因素，即在贯彻执行环节如实验试剂、器材摆放、实验时长、实验过程中已不知不觉中引进人因工效学做法。相对应的人因工效学理念在教师中广泛被接受，但受限于学校资金、资源等方面条件限制，无法系统地将人因工效理念完全引入实验教学。本次问卷调查说明，可以将人因功效学理念融入理科实验教学中。