基于人機(jī)工程學(xué)的手持產(chǎn)品健康設(shè)計(jì)專題教學(xué)研究

祝小林

【摘要】手持產(chǎn)品的人機(jī)關(guān)系是人機(jī)工程學(xué)課程的重要內(nèi)容之一，以健康使用為目的手持產(chǎn)品形態(tài)來源于人的自然狀態(tài)與健康的人體運(yùn)動(dòng)。在專題教學(xué)實(shí)踐中，以健康設(shè)計(jì)概述、手系統(tǒng)分析、手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析以及手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法等四大知識(shí)板塊為教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合模擬演示、數(shù)理分析與案例講解等教學(xué)方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)理性的設(shè)計(jì)思維，提升其產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合能力。

【關(guān)鍵詞】人機(jī)關(guān)系 健康設(shè)計(jì) 課程內(nèi)容 教學(xué)方法

【基金項(xiàng)目】浙江師范大學(xué)行知學(xué)院2016年度教學(xué)改革研究項(xiàng)目——設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)在《人機(jī)工程學(xué)》課程教學(xué)中的實(shí)踐研究。

【中圖分類號(hào)】TB472 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）50-0219-02

一、前言

隨著人們生活水平的提高，“人生最大的財(cái)富是健康”已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的普遍共識(shí)。然而，人們很多的不健康是因?yàn)橥饨缫蛩兀渲邪ㄒ恍┰O(shè)計(jì)不良產(chǎn)品對(duì)其所造成的傷害。在這一背景下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)界提出了“健康工業(yè)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)理念，意為產(chǎn)品設(shè)計(jì)要符合人體的自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以健康使用為原則，使人在使用產(chǎn)品時(shí)達(dá)到一種自由的狀態(tài)[1]。

手持產(chǎn)品作為與人的身體接觸最直接、最頻繁的產(chǎn)品，在保證功能實(shí)現(xiàn)的前提下實(shí)現(xiàn)手的操作自然、健康是相關(guān)設(shè)計(jì)師所追求的目標(biāo)。在生活與工作中，長(zhǎng)期使用不舒適的手持產(chǎn)品不僅會(huì)增加勞動(dòng)負(fù)荷，降低勞動(dòng)效率，而且會(huì)引發(fā)肌肉骨骼失調(diào)癥，破壞了人的健康。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)課程《人機(jī)工程學(xué)》的教學(xué)中著重設(shè)置手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)專題，能使課堂教學(xué)回歸生活，讓學(xué)生快速掌握這一科學(xué)理性的知識(shí)內(nèi)容與設(shè)計(jì)方法，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。然而，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)進(jìn)行“健康工業(yè)設(shè)計(jì)”教育能否起到上述作用關(guān)鍵在于其課程內(nèi)容的設(shè)定與教學(xué)方法的選擇。

二、手持產(chǎn)品健康設(shè)計(jì)專題教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

《人機(jī)工程學(xué)》是一門專業(yè)性與實(shí)用性較強(qiáng)的應(yīng)用型設(shè)計(jì)課程，要以人機(jī)關(guān)系的內(nèi)在邏輯把所需的知識(shí)貫穿起來，其綱要如圖1所示。為了保證課程知識(shí)學(xué)有所用，在最后可設(shè)置一個(gè)大的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，制定相應(yīng)的項(xiàng)目指導(dǎo)書，既重視理論知識(shí)教育，又重視設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練。

1.健康設(shè)計(jì)概述

大健康概念的提出，相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)判有助于學(xué)生了解健康設(shè)計(jì)的社會(huì)背景與現(xiàn)實(shí)意義，激起其求知欲與創(chuàng)新欲。而對(duì)于健康設(shè)計(jì)進(jìn)行理論性的解讀（包括定義、目標(biāo)、原則等）是進(jìn)行知識(shí)鋪墊的過程，其內(nèi)容貫穿于整個(gè)專題教學(xué)實(shí)踐中，所提出的“形式來源健康”更像是航海中的燈塔，指引著設(shè)計(jì)者為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)最高境界而不斷努力。手不僅延續(xù)思維，而且通過手的實(shí)踐能不斷完善人的思維；手不僅能做出各種精細(xì)與延續(xù)動(dòng)作，而且能感知各種物體的冷熱、軟硬、粗滑等屬性。因此，手是人認(rèn)知世界，改造世界，生存與生活最重要的身體器官。從人的健康角度出發(fā)，利用手——手臂——肩主體的生理構(gòu)造與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，結(jié)合使用者的心理與行為特征，進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)與角度的定位設(shè)計(jì)，有助于保護(hù)使用者的身心健康與提升設(shè)計(jì)者的科學(xué)設(shè)計(jì)能力[2]。

2.手系統(tǒng)分析

對(duì)于人來說，日常生活中大量的精細(xì)工作都是由手系統(tǒng)最終完成。認(rèn)知手系統(tǒng)（包括手——手臂——肩主體的構(gòu)成與運(yùn)動(dòng)規(guī)律）是設(shè)計(jì)出優(yōu)良手持產(chǎn)品的前提條件。手系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析主要包含上肢系統(tǒng)的活動(dòng)角度分析，腕關(guān)節(jié)舒適狀態(tài)分析以及手掌肌肉與骨胳結(jié)構(gòu)分析。而掌握手系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如作業(yè)姿勢(shì)與肌肉靜力負(fù)荷關(guān)系，施力與能耗關(guān)系，手運(yùn)動(dòng)的速度與準(zhǔn)度規(guī)律，并在設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用會(huì)使作品的形式更有科學(xué)依據(jù)。手持產(chǎn)品大部分是通過重復(fù)使用發(fā)揮其功能作用，由此影響人的健康主要體現(xiàn)在手系統(tǒng)相關(guān)組織的積累性損傷，通過案例與數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析失調(diào)癥狀及原因有助于預(yù)判設(shè)計(jì)作品可能存在的缺陷并進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化。

3.手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析

通過前面的知識(shí)鋪墊之后進(jìn)一步分析手持產(chǎn)品的人機(jī)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)要素、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)能構(gòu)建較為完整的知識(shí)。人機(jī)設(shè)計(jì)原則包括健康使用原則與尺寸選取原則，如保持手腕自然順直、避免靜力負(fù)荷等是設(shè)計(jì)過程中應(yīng)著重考慮與遵循的，雙限值、單限值、均值等尺寸限值與滿足度是以人機(jī)關(guān)系作為設(shè)計(jì)切入必備分析與剖解，而眾多產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素中主要影響人機(jī)健康使用的有三個(gè)：形態(tài)、材料、色彩。通過正反案例的分析對(duì)比教學(xué)有助于學(xué)生提升認(rèn)知能力與設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。任何關(guān)于人——機(jī)關(guān)系最終都是圍繞數(shù)據(jù)展開，數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度需要量化工具與科學(xué)方法，數(shù)據(jù)應(yīng)用的有效性需要統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算方法，這一過程肯定會(huì)用到平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、百分位數(shù)求解等數(shù)學(xué)知識(shí)，也可能會(huì)用到樣本精確法與三維空間坐標(biāo)法來確定數(shù)據(jù)點(diǎn)，在課堂上讓學(xué)生理解這些數(shù)學(xué)方法與知識(shí)有助于后續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)踐的展開。

4.手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

人通過各個(gè)“接觸點(diǎn)”實(shí)現(xiàn)人對(duì)手持產(chǎn)品的控制，因此，在動(dòng)作初步分析的基礎(chǔ)上，以接觸點(diǎn)為核心的關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)方法是較為實(shí)用與高效的手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，其中包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等三個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確采集是整個(gè)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)，有條件的可以借用三維掃描設(shè)備，沒有相關(guān)儀器設(shè)備可以用視圖拍攝法來獲取數(shù)據(jù)，這一方法要注意拍攝的角度、測(cè)量值與實(shí)際值的轉(zhuǎn)換關(guān)系；數(shù)據(jù)分析是關(guān)鍵，每個(gè)對(duì)象數(shù)據(jù)匯總之后要求求解每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)行為分析確定其滿足度與百分位數(shù)值；數(shù)據(jù)應(yīng)用是目的，依據(jù)分析得到的百分位數(shù)結(jié)合空間坐標(biāo)系確定各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的空間位置點(diǎn)，以此為依據(jù)，借助三維軟件構(gòu)造人機(jī)接觸面，從而實(shí)現(xiàn)良好的產(chǎn)品形態(tài)界面，達(dá)到設(shè)計(jì)實(shí)踐目的。

三、手持產(chǎn)品健康設(shè)計(jì)專題教學(xué)方法

以往針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的《人機(jī)工程學(xué)》課程教學(xué)大部分課時(shí)都是傳統(tǒng)的教學(xué)模式——以理論講授為主填鴨式教學(xué)，教學(xué)質(zhì)量較低。為了打破傳統(tǒng)這一教學(xué)模式，實(shí)施教學(xué)時(shí)應(yīng)采用“一講點(diǎn)一練習(xí)”的教學(xué)模式并結(jié)合“知識(shí)講授、應(yīng)用示范和實(shí)踐指導(dǎo)”三位一體的教學(xué)方法。具體來講，大健康概述以國(guó)際或大數(shù)據(jù)形成的報(bào)告為主體，通過數(shù)據(jù)變化比較教學(xué)激起學(xué)生的學(xué)習(xí)激情與動(dòng)力；手系統(tǒng)分析關(guān)注自身，通過自我模擬與知識(shí)點(diǎn)闡述相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)情景再現(xiàn)，強(qiáng)化記憶，深挖細(xì)節(jié)；手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析知識(shí)內(nèi)容可采用邊講邊練的方式提高教學(xué)質(zhì)量；專題核心內(nèi)容——關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)方法則需要教師通過細(xì)講典型案例的方法促使學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，然后在其項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中全程跟蹤，對(duì)學(xué)生所提出的問題運(yùn)用示范法進(jìn)行解決。通過對(duì)2015級(jí)2個(gè)班的教學(xué)改革試驗(yàn)，“一講點(diǎn)一練習(xí)”的教學(xué)模式收效良好：學(xué)生專注力大大提高，課堂氛圍活躍，設(shè)計(jì)作品方案質(zhì)量大大提高。

四、結(jié)論

任何基于人機(jī)關(guān)系的手持產(chǎn)品健康設(shè)計(jì)創(chuàng)新都是一項(xiàng)復(fù)雜性、綜合性的工程，分析已有相關(guān)產(chǎn)品的使用操作行為并分析可能導(dǎo)致身體積累性損傷的原因能夠明確設(shè)計(jì)目標(biāo)與設(shè)計(jì)方向，再結(jié)合對(duì)手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解，能夠快速發(fā)現(xiàn)問題。實(shí)踐證明，嘗試對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生所開設(shè)的《人機(jī)工程學(xué)》進(jìn)行手持產(chǎn)品專題設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究，是一種針對(duì)性、專業(yè)性與綜合性相互融合課程教學(xué)改革的有益探索，擺脫產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人機(jī)教育困境的同時(shí)增強(qiáng)了未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷群.健康工業(yè)設(shè)計(jì)理念之兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2007.05：7-8

[2]張丙辰、過偉敏、王艷群等.基于關(guān)鍵點(diǎn)的兒童鼠標(biāo)外形設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，48（15）：158-163endprint