工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計研究

周鼎

南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計學(xué)院

工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計研究

周鼎

南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計學(xué)院

作為最重要的學(xué)科構(gòu)成之一，人機(jī)工程學(xué)已被認(rèn)為是高校工業(yè)設(shè)計教育的必修課程。但由于其內(nèi)容涉及面廣、研究方法復(fù)雜，人機(jī)工程學(xué)具有知識量大、邏輯性強(qiáng)、概念抽象、實例具體等特性。這些特性使得組織教學(xué)活動極具難度。因此，如何在高校工業(yè)設(shè)計教育中有效進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)的課程設(shè)計，使學(xué)生能夠在教學(xué)過程中對知識理解和吸收，在實踐過程中對知識掌握和應(yīng)用，是教育者必須思考和研究的重要問題。

工業(yè)設(shè)計；人機(jī)工程學(xué)；課程設(shè)計

1 研究背景

1.1 人機(jī)工程學(xué)對工業(yè)設(shè)計的重要作用

在不同的研究和應(yīng)用領(lǐng)域中，人機(jī)工程學(xué)存在帶有側(cè)重點和傾向性的多種定義，其中國際人類功效學(xué)學(xué)會（IEA）為該學(xué)科所下定義最具全面性和權(quán)威性，即人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學(xué)科[1]。

社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快等等一系列的社會與物質(zhì)的因素，使人們在享受物質(zhì)生活的同時，更加注重產(chǎn)品在“方便”、“舒適”、“可靠”、“價值”、“安全”和“效率”等方面的評價，也就是在工業(yè)設(shè)計中常提到的人性化設(shè)計問題。而所謂人性化產(chǎn)品，就是包含人機(jī)工程的產(chǎn)品，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應(yīng)在人機(jī)工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機(jī)工程無疑是結(jié)合在一起的。具體來講，人機(jī)工程學(xué)對工業(yè)設(shè)計的重要作用可以概括為五個方面：一、為工業(yè)設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度參數(shù)；二、為工業(yè)設(shè)計中“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)；三、為工業(yè)設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則；四、為進(jìn)行人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)；五、為堅持以“人”為核心的設(shè)計思想提供工作程序[1]。

1.2 工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀及原因分析

目前，在全國已開設(shè)工業(yè)設(shè)計專業(yè)的高校中，幾乎無一例外把人機(jī)工程學(xué)設(shè)為專業(yè)必修課，甚至編寫了全國統(tǒng)一的教材。然而，就學(xué)生在教學(xué)過程中對知識的理解和吸收，以及實踐過程中對知識的掌握和應(yīng)用來看，課程最終的教學(xué)效果不盡如人意。

學(xué)生之所以在教學(xué)過程中不能對知識有效地理解和吸收，存在兩方面原因。一方面，學(xué)生對工業(yè)設(shè)計的人機(jī)工程觀念意識還沒培養(yǎng)起來。在學(xué)習(xí)之初，學(xué)生往往會把工業(yè)設(shè)計等同為產(chǎn)品外觀造型，對諸如尺寸、使用方式、設(shè)計合理性等人機(jī)工程要素還不能在觀念中化為己有。另一方面，現(xiàn)行教材內(nèi)容過于寬泛、抽象，且與工業(yè)設(shè)計專業(yè)銜接薄弱。雖然教材內(nèi)容完整，但在有限的課時里，要學(xué)生理解并吸收大量人體科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的知識談何容易？而且，在學(xué)生還沒有建立人機(jī)工程意識觀念的情形下，更會對不熟悉的知識有排斥心理。

學(xué)生之所以在實踐過程中不能對知識有效地掌握和應(yīng)用，同樣也存在兩方面原因。一方面，現(xiàn)行教材內(nèi)容未能與工業(yè)設(shè)計實例很好的結(jié)合。雖然教材為各類產(chǎn)品歸納了富有邏輯性的設(shè)計原則，并對深層的原理解釋透徹，但沒有鮮活的設(shè)計案例來佐證。因此，學(xué)生在實際設(shè)計中也就鮮有用學(xué)科理論指導(dǎo)工業(yè)設(shè)計實踐的主動性。另一方面，學(xué)生在課堂內(nèi)外都缺少有關(guān)課程的必要練習(xí)?！皩W(xué)而時習(xí)之”的教學(xué)規(guī)律對于人機(jī)工程學(xué)的課程學(xué)習(xí)同樣如此，只有通過練習(xí)才能真正掌握學(xué)科知識。

2 工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)的課程設(shè)計

正如上一章節(jié)所分析的教學(xué)現(xiàn)狀與原因，要學(xué)生達(dá)到“在教學(xué)過程中對知識理解和吸收，在實踐過程中對知識掌握和應(yīng)用”的要求，就必須：首先從人機(jī)工程觀念意識培養(yǎng)入手；然后整合、精簡教材的內(nèi)容，使其適合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的需要；進(jìn)而通過更多的設(shè)計實例讓學(xué)生理解理論指導(dǎo)實踐的過程；最后通過練習(xí)讓學(xué)生真正掌握知識。以下六個部分的內(nèi)容是筆者按照上述思路進(jìn)行的課程設(shè)計。

2.1 人機(jī)工程學(xué)課程緒論

該部分是課程的啟蒙篇章，目的在于培養(yǎng)學(xué)生人機(jī)工程的觀念意識。除了介紹人機(jī)工程學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)背景外，教育者更應(yīng)幫助學(xué)生樹立基于人機(jī)工程學(xué)的“易用性”和“以人為本”核心設(shè)計觀念。

從現(xiàn)實來看，大量不良設(shè)計充斥著我們的生活，給我們帶來了極大的不便。同時，通過對近幾年諸如IF、紅點等國際工業(yè)設(shè)計大賽獲獎作品的分析可以發(fā)現(xiàn)，國際工業(yè)設(shè)計的趨勢已逐漸摒棄了單純的外觀設(shè)計和藝術(shù)符號玩味，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)、并利用設(shè)計方法解決生活問題。因此，無論從現(xiàn)實還是前瞻來看，基于人機(jī)工程學(xué)的“易用性”和“以人為本”設(shè)計觀念具有很強(qiáng)的理論價值和現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

2.2 尺寸測量與比例關(guān)系

在該部分課程中，通過學(xué)習(xí)人體測量知識，學(xué)生可以掌握使各種與人體尺度相關(guān)的設(shè)計對象符合人的生理特點的方法。同時，通過人、機(jī)、環(huán)境之間的尺寸比較，可以合理掌握控制幾者之間比例關(guān)系的方法。

使產(chǎn)品尺寸符合人體尺度是最基本的人機(jī)工程學(xué)要求。作為工業(yè)設(shè)計最基本的參照，產(chǎn)品尺寸不是通過主觀臆想，而是通過人體尺度測量得出的。掌握人體測量的基本知識，并學(xué)會查詢各類人體測量數(shù)據(jù)，這既是該部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容，又是設(shè)計實踐中必須要掌握的基本常識。

2.3 操縱—顯示人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

在該部分課程中，通過學(xué)習(xí)不同操縱、顯示裝置的特性，以及操縱—顯示相合性設(shè)計原則，學(xué)生可以掌握針對復(fù)雜交互性產(chǎn)品或界面的設(shè)計方法，使設(shè)計結(jié)果符合人的心理認(rèn)知模式，達(dá)到人機(jī)工程學(xué)“易用性”和“以人為本”的要求。

從大量的工業(yè)產(chǎn)品和界面設(shè)計來看，不同的顯示裝置和操縱裝置代表了不同的人機(jī)關(guān)系，其中的邏輯性和因果關(guān)系是學(xué)生必須理解的。操縱—顯示相合性原則正是為合理構(gòu)建這種人機(jī)關(guān)系所歸納的方法論，它涉及人機(jī)間的信息傳遞、信息處理與控制指令的執(zhí)行，以及人的習(xí)慣定式。

2.4 使用行為的分析與使用方式的設(shè)計

在該部分課程中，通過學(xué)習(xí)基于人椈鷹環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計觀念的使用行為分析，學(xué)生可以掌握在某種使用情境中產(chǎn)品使用方式的設(shè)計方法，使設(shè)計結(jié)果充分協(xié)調(diào)人機(jī)工程學(xué)的摶肪騁蛩財。

一定的使用情境要求一定的使用方式，一定的使用方式衍生一定的使用行為，一定的使用行為指導(dǎo)設(shè)計師從功能性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、語意等方面進(jìn)行設(shè)計。一項優(yōu)良設(shè)計必然是人、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化等因素巧妙平衡的產(chǎn)物。為此，要求設(shè)計師有能力在各種制約因素中找到一個最佳平衡點[1]。

2.5 手握式工具的設(shè)計

在該部分課程中，通過學(xué)習(xí)手的解剖和與工具使用有關(guān)的疾患，學(xué)生可以掌握手握式工具的設(shè)計原則，提高對人機(jī)工程學(xué)中工作效率、人的健康、安全和舒適等要求的認(rèn)識。

工具是人類四肢的擴(kuò)展，人們在工作、生活中一刻也缺少不了工具，而目前的工具大部分還沒有達(dá)到最優(yōu)的形態(tài)，其形狀與尺寸等因素也并不符合人機(jī)工程學(xué)原則，很難使人有效并安全的操作。因此，工具的適當(dāng)設(shè)計、選擇、評價和使用是一項重要的人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容。

2.6 “以人為本”的綜合思維與設(shè)計應(yīng)用

在該部分課程中，學(xué)生需要通過作業(yè)練習(xí)把所有學(xué)習(xí)成果在設(shè)計實踐中得以應(yīng)用。

以“人”為核心的主導(dǎo)思想具體表現(xiàn)在各項設(shè)計均以人為主線，將人機(jī)工程學(xué)理論貫穿于設(shè)計的全過程。人機(jī)工程學(xué)研究指出，在產(chǎn)品設(shè)計全過程的各個階段，都必須進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)設(shè)計，以保證產(chǎn)品使用功能得以充分發(fā)揮[1]。

3 工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)訓(xùn)練

教學(xué)訓(xùn)練是教學(xué)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，它既可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識、提高應(yīng)用能力，又可以充分檢驗課程設(shè)計的有效性及教學(xué)質(zhì)量。本章的教學(xué)訓(xùn)練分別對應(yīng)一部分的課程內(nèi)容，并在2010年2月21日至3月14日南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計學(xué)院08級的人機(jī)工程學(xué)教學(xué)中得以檢驗。

3.1 人機(jī)工程學(xué)課程緒論的教學(xué)訓(xùn)練

通過對課程緒論的理論講解和設(shè)計案例的具體分析，學(xué)生可以掌握必要的基礎(chǔ)知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的不良設(shè)計或不便之處，并提供設(shè)計概念。通過此練習(xí)，學(xué)生會養(yǎng)成觀察生活和設(shè)計的習(xí)慣，并學(xué)會對不良設(shè)計提問，進(jìn)而啟蒙并培養(yǎng)了人機(jī)工程觀念意識。圖3-1是學(xué)生發(fā)現(xiàn)的設(shè)計問題：人們通常會忽視飯卡、公交車卡等電子卡的余額，因此會造成余額不足時的尷尬和不便。他們希望通過在卡上設(shè)計一種可變色的顯示裝置來提醒人們余額的變化。

圖3 -1 電子卡余額提示設(shè)計

3.2 尺寸測量與比例關(guān)系的教學(xué)訓(xùn)練

通過對人體測量知識的理論講解和設(shè)計案例的具體分析，學(xué)生可以掌握必要的基礎(chǔ)知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生根據(jù)G B 10000—88標(biāo)準(zhǔn)人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的男性95百分位繪制1:10比例的模板，熟練查詢各測量項目的數(shù)據(jù)，并標(biāo)注身高和最大肩寬。同時，要求學(xué)生測量六種大小不等的工業(yè)產(chǎn)品，同樣按照1:10的比例繪制在圖紙上，觀察產(chǎn)品和人體之間的比例關(guān)系，如圖3-2。通過這次作業(yè)，學(xué)生不僅掌握了人體測量數(shù)據(jù)的查詢，又培養(yǎng)了產(chǎn)品尺寸要符合人體尺度這一人機(jī)工程學(xué)的觀念意識。

圖3 -2 人體與產(chǎn)品的尺寸測量與比例關(guān)系

3.3 操縱—顯示人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)訓(xùn)練

通過對操縱—顯示人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的理論講解和設(shè)計案例的具體分析，學(xué)生可以掌握必要的基礎(chǔ)知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生到生活中去學(xué)習(xí)，用圖片的方式記錄人機(jī)工程學(xué)中不同操縱裝置類型（包括：旋轉(zhuǎn)式、移動式、按壓式）和顯示裝置類型（包括：數(shù)字式、刻度指針式、信號燈式、聽覺式、觸覺式），并總結(jié)每一種方式的特性，以便在設(shè)計實踐中有意識的進(jìn)行參照并構(gòu)建合理的操縱—顯示人機(jī)關(guān)系，如圖3-3。

圖3 -3 不同的操縱、顯示裝置及其特性

3.4 使用行為分析與使用方式設(shè)計的教學(xué)訓(xùn)練

通過對使用行為的理論講解和使用方式設(shè)計案例的具體分析，學(xué)生可以掌握必要的基礎(chǔ)知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生設(shè)計某種使用情境中的公共設(shè)施，從使用行為的分析入手，到使用方式的設(shè)計落實，充分理解并樹立人機(jī)工程學(xué)中人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計的觀念。例如圖3-4，獲得2009年IF工業(yè)設(shè)計概念獎的沙灘垃圾箱便是一個符合作業(yè)要求的案例。

圖3 -4 沙灘垃圾箱

3.5 手握式工具設(shè)計的教學(xué)訓(xùn)練

通過對手握式工具設(shè)計的理論講解和設(shè)計案例的具體分析，學(xué)生可以掌握必要的基礎(chǔ)知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生尋找并發(fā)現(xiàn)沒有符合人機(jī)工程學(xué)要求的手握式工具，體驗不便并評估可能引發(fā)的傷害，根據(jù)手握式工具的設(shè)計原則，給出改良的設(shè)計方案。例如：設(shè)計師發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)剪刀因不能使手腕順直而極易引發(fā)腱鞘炎，所以據(jù)此進(jìn)行了剪刀的改良設(shè)計，如圖3-5。

圖3 -5 傳統(tǒng)設(shè)計和改良設(shè)計的剪刀

3.6 “以人為本”綜合思維的教學(xué)訓(xùn)練

通過對人機(jī)工程學(xué)“以人為本”核心設(shè)計觀念的再次強(qiáng)調(diào)，學(xué)生可以強(qiáng)化掌握課程內(nèi)所有的綜合知識。為了鞏固和強(qiáng)化知識的應(yīng)用能力，需進(jìn)行如下的綜合作業(yè)練習(xí)。

該部分的作業(yè)是要求學(xué)生按照人機(jī)工程學(xué)的要求設(shè)計、制作一個計算機(jī)工作環(huán)境，包括：產(chǎn)品的尺寸測量與比例關(guān)系、計算機(jī)界面操縱—顯示人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計、使用行為的分析、鼠標(biāo)等手握式工具的設(shè)計，如圖3-6。通過這樣的練習(xí)，學(xué)生可以樹立并加深人機(jī)工程學(xué)“以人為本”的綜合設(shè)計思維

圖3 -6 計算機(jī)工作環(huán)境設(shè)計與制作

4 結(jié)論與總結(jié)

從最終的教學(xué)效果來看，上述課程不但可以培養(yǎng)學(xué)生的人機(jī)工程觀念意識，而且讓他們體驗了理論指導(dǎo)實踐的實例，并最終通過作業(yè)練習(xí)讓學(xué)生掌握了知識。由此可見，筆者的工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計是成功的，此次研究的成果對學(xué)科建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

另外，該課程設(shè)計也因許多主客觀原因而存在一定的局限性：一方面，筆者所構(gòu)想的人機(jī)工程學(xué)課程是針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)的，所以會從工業(yè)設(shè)計專業(yè)需求出發(fā)而刪減相關(guān)內(nèi)容，因此，最終內(nèi)容并不代表最全面的人機(jī)工程學(xué)知識；另一方面，因為是針對人機(jī)工程學(xué)初級教學(xué)的課程設(shè)計，它更多著眼于觀念意識的培養(yǎng)，因而內(nèi)容較淺顯，如果要達(dá)到更高的要求必須有更深入的后續(xù)教學(xué)課程。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.188