逆向設(shè)計(jì)流程在人機(jī)工程學(xué)課程中的應(yīng)用研究

王芳

摘要：為改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人機(jī)工程學(xué)課程現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)理論在實(shí)際生活中的應(yīng)用，同時(shí)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)分析一解決問題的能力。總結(jié)分析了本課程中存在的諸多問題，并綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專業(yè)性質(zhì)將“逆向設(shè)計(jì)流程”引用到其實(shí)踐教學(xué)中，并論述了基于逆向設(shè)計(jì)流程的人機(jī)工程學(xué)教改內(nèi)容和改革成效，并以學(xué)生作業(yè)補(bǔ)充說明。學(xué)生掌握了逆向設(shè)計(jì)流程操作方法和發(fā)現(xiàn)一分析解決現(xiàn)實(shí)生活中的人機(jī)問題的能力。該方法能有效增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，提高其創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)水平，對(duì)后期的專業(yè)專題設(shè)計(jì)課程具有積極作用。

關(guān)鍵詞：逆向設(shè)計(jì)流程人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2019）05-0107-03

Abstract： In order to change the current situation of the course of ergonomics?for product design specialty， the application of theory in real life is emphasized，?and the ability of students to discover， analyze and solve problems is emphasized.This paper summarizes and analyses many problems existing in this course， and?applies "reverse design process" to its practical teaching based on the professional?nature of product design. It also discusses the content and effect of the teaching?reform of Ergonomics Based on reverse design process， and supplements it with?students homework. Students have mastered the operation method of reverse design?process and the ability of discovery-analysis-solving human-machine problems in?real life.This method can effectively enhance students independent thinking ability?，improve their innovative ability and design level， and play a positive role in the later?specialized subject design course.

Keywords： Reverse Design Process Ergonomics Product design

引言

隨著人們對(duì)產(chǎn)品的要求逐步提高，其關(guān)注點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)變到是否符合人的生理及心理舒適性上，這就要求設(shè)計(jì)師們在未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中傾注更多的精力處理好人機(jī)關(guān)系，即創(chuàng)造出更加人性化的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)是創(chuàng)造為人類生活服務(wù)的事物，其本質(zhì)是“以人為本”，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應(yīng)在人機(jī)上加以考慮。因此對(duì)于以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)來說，人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)程序的傳授顯得越發(fā)重要。而當(dāng)前該課程的教學(xué)模式為理論講授為主，作業(yè)為輔，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)實(shí)踐時(shí)不能應(yīng)用曾學(xué)過的人機(jī)理論和設(shè)計(jì)方法。針對(duì)人機(jī)工程學(xué)課堂教學(xué)中現(xiàn)存問題，筆者提出基于逆向設(shè)計(jì)流程的人機(jī)工程學(xué)教學(xué)改革研究，合理整合、編排理論內(nèi)容，并將理論與設(shè)計(jì)實(shí)踐密切聯(lián)系，以貼合新時(shí)代下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

一、逆向設(shè)計(jì)流程闡述

產(chǎn)品設(shè)計(jì)大多是“從無到有”的過程，創(chuàng)意者先在大腦里構(gòu)思出產(chǎn)品的外形、結(jié)構(gòu)、功能基本要素，進(jìn)而通過手繪、三維建模等方式將頭腦中的創(chuàng)意方案可視化，最后將模型方案制作出來，這是一個(gè)完整的產(chǎn)品開發(fā)制作周期，這一過程便是現(xiàn)有產(chǎn)品領(lǐng)域最常用的正向設(shè)計(jì)流程。而與之相反的“從有到無”的逆向設(shè)計(jì)流程，則是根據(jù)某一現(xiàn)存物體形態(tài)反向推導(dǎo)出其參數(shù)，看似沒必要如此操作，其實(shí)有些產(chǎn)品類型則必須采用逆向設(shè)計(jì)流程才能達(dá)到其對(duì)人機(jī)工程學(xué)的高要求。這里以羅技Logitech?MX?MASTER藍(lán)牙鼠標(biāo)為案例詳細(xì)闡述逆向設(shè)計(jì)流程的具體內(nèi)容。

鼠標(biāo)是與手長時(shí)間、高度貼合的產(chǎn)品類型，因此對(duì)于人機(jī)工程學(xué)的要求十分高，如果采用傳統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)流程直接構(gòu)建模型難以達(dá)到人機(jī)的高要求，因此必須通過逆向設(shè)計(jì)流程完成設(shè)計(jì)制作周期。羅技Logitech?MX?MASTER藍(lán)牙鼠標(biāo)的逆向設(shè)計(jì)流程大致包括四個(gè)階段，分別為：第一階段繪制大量手繪概念方案，經(jīng)過評(píng)比選定初步設(shè)計(jì)方向;第二階段制作一系列實(shí)體模型驗(yàn)證人機(jī)工程學(xué)，并選出最佳人機(jī)模型方案;第三階段確認(rèn)符合人機(jī)工程學(xué)模型后，進(jìn)行模型的細(xì)節(jié)推敲;第四階段將細(xì)節(jié)完善的模型掃描成點(diǎn)云，并構(gòu)建三維模型。由此方法建出的鼠標(biāo)模型將能達(dá)到人機(jī)的高要求，使人手在操作時(shí)更加舒適、高效、安全、不易疲勞，如圖1。

二、人機(jī)工程學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

人機(jī)工程學(xué)涉及人體測量學(xué)、人體力學(xué)、心理學(xué)等多門學(xué)科內(nèi)容，其研究與應(yīng)用的目的是構(gòu)筑出一個(gè)個(gè)兼具安全、高效、舒適、實(shí)用、省力、易操作等特性的人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)工程學(xué)課程的設(shè)計(jì)思維貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)開發(fā)階段，學(xué)生對(duì)于人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)程序掌握的牢固與否將會(huì)影響到其設(shè)計(jì)水平，并會(huì)影響到學(xué)生后續(xù)的專業(yè)專題課程能否順利完成。

人機(jī)工程學(xué)一直以來便是各大院校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的主干課程，但大多數(shù)教師一直延用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)資料，難以真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)工程學(xué)課程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，難以滿足時(shí)代對(duì)于應(yīng)用型人才的需求。現(xiàn)將現(xiàn)階段國內(nèi)各大院校人機(jī)工程學(xué)課程的主要問題進(jìn)行分類論述：

（一）教學(xué)內(nèi)容不合理

產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的人機(jī)工程學(xué)課程是從工程技術(shù)類學(xué)科延伸過來的，其課程內(nèi)容基本上延續(xù)了工程技術(shù)類所教授的人機(jī)內(nèi)容，涉及到許多十分繁雜與枯燥的概念、計(jì)算公式和數(shù)據(jù)，但又與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)關(guān)聯(lián)性不大，對(duì)于后期的設(shè)計(jì)專題課程以及設(shè)計(jì)實(shí)踐的指導(dǎo)意義也有限，且易限定學(xué)生的創(chuàng)新思維，因此需要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)體系和培養(yǎng)目的，對(duì)其教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合與編排。

（二）教材資料過時(shí)

丁玉蘭的《人機(jī)工程學(xué)》一書是近年來眾多院校的指定教材，該書中包含較多理論、數(shù)據(jù)數(shù)表和推算公式，對(duì)于藝術(shù)生出身的產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)生來說較難理解。另外，包括劉峰、朱寧嘉主編的《人體工程學(xué)》（2006年），王繼成編寫的《產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)》（2013年）等相關(guān)教材，雖然盡量在與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，卻逃脫不了理論知識(shí)較為繁雜，數(shù)據(jù)和范例過時(shí)、與專業(yè)相關(guān)性不大。而現(xiàn)在很多高校老師過分依賴教材內(nèi)容，不能與時(shí)俱進(jìn)，照本宣科的教授課本上繁雜而陳舊的理論知識(shí)或案例，忽略了將人機(jī)知識(shí)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生不能真正應(yīng)用人機(jī)知識(shí)解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題。

（三）教學(xué)模式相對(duì)陳舊

人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)置的目的是讓學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握相關(guān)理論知識(shí)、設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)程序，并有效指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐51。而當(dāng)前國內(nèi)院校人機(jī)工程學(xué)課程的教學(xué)模式大多是前期為人機(jī)理論知識(shí)的填鴨式灌輸，后期進(jìn)行基于人機(jī)理論的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐，看似相較之前的“理論知識(shí)講授+期末閉卷考試”的教學(xué)模式具有一定的先進(jìn)性，實(shí)則學(xué)生仍保持被動(dòng)地接受知識(shí)，在設(shè)計(jì)實(shí)踐階段仍然未避免“照數(shù)據(jù)宣科”的現(xiàn)象，并不能系統(tǒng)有效地應(yīng)用人機(jī)理論、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)意實(shí)踐，可見此教學(xué)模式并沒有真正解決人機(jī)工程教學(xué)中的問題。

三、逆向設(shè)計(jì)流程在人機(jī)工程學(xué)中的應(yīng)用研究

課程教學(xué)的成效與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，以及期末考核形式的合理設(shè)置有很大關(guān)系，在面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的人機(jī)工程學(xué)的實(shí)踐教學(xué)工作中，任課教師需緊追時(shí)代需求，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)學(xué)生個(gè)性設(shè)計(jì)出更合理的教學(xué)模式、教學(xué)方法，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度，進(jìn)而提升學(xué)生們的設(shè)計(jì)水平。

本文針對(duì)人機(jī)工程學(xué)現(xiàn)階段存在的教學(xué)問題有的放矢地進(jìn)行教學(xué)方式方法的研究和改革，主要有以下研究內(nèi)容：

（一）教學(xué)改革目標(biāo)

通過本課程教學(xué)改革，以期達(dá)到以下目標(biāo)：旨在使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)人機(jī)工程學(xué)課程的重要性，提高學(xué)習(xí)興趣，借助于課程教學(xué)方式的多樣化，掌握課程系統(tǒng)知識(shí)，通過大量案例分析，能融會(huì)貫通、觸類旁通地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并解決問題，增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，提高其創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容的整合

課程理論研究目的是為以人為本的設(shè)計(jì)提供人體尺寸數(shù)據(jù)、科學(xué)依據(jù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而現(xiàn)有教材資料理論知識(shí)涉及面廣、數(shù)據(jù)過時(shí)，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也與時(shí)代脫節(jié)，教師應(yīng)根據(jù)時(shí)代需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)性質(zhì)整合、簡化理論內(nèi)容6。本文根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，將人機(jī)工程學(xué)的課程教學(xué)分為概論、基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)程序和專題設(shè)計(jì)四大部分。

概述部分以闡述人機(jī)工程學(xué)的基本定義、思想為主，并通過講解日常問題和人機(jī)解決方案讓學(xué)生意識(shí)到人機(jī)問題的普遍性和人機(jī)于產(chǎn)品的重要性;基礎(chǔ)理論部分主要介紹人機(jī)工程學(xué)的分析要素、人體數(shù)據(jù)的測量與應(yīng)用、人機(jī)關(guān)系分析與把握，并結(jié)合經(jīng)典案例進(jìn)行應(yīng)用講解;設(shè)計(jì)程序重點(diǎn)講授人機(jī)問題的發(fā)現(xiàn)、分析以及解決的程序和方法，是為了培養(yǎng)學(xué)生用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力，這樣才能學(xué)以致用、學(xué)有所用;專題設(shè)計(jì)部分則是讓學(xué)生根據(jù)前期理論、案例選定選題，并綜合應(yīng)用理論、人機(jī)分析、設(shè)計(jì)程序和人體數(shù)據(jù)等完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，并在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用逆向設(shè)計(jì)流程，讓學(xué)生有章可循地得到真正符合人機(jī)工程學(xué)的創(chuàng)意方案。另外，課堂實(shí)踐時(shí)會(huì)將學(xué)術(shù)界、行業(yè)的最新人機(jī)理論和設(shè)計(jì)案例穿插其中，以開拓學(xué)生的思維和眼界，培養(yǎng)提出人性化方案的思維模式。

（三）教學(xué)模式的改革

人機(jī)工程學(xué)是一門理論與實(shí)踐并重的課程，可將教學(xué)內(nèi)容概論、基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)程序和專題設(shè)計(jì)四部分歸納為“理論”和“實(shí)踐”，對(duì)于教學(xué)模式的改革即是從這兩點(diǎn)入手，有針對(duì)性地進(jìn)行改革實(shí)踐。

1.?理論部分。課堂理論講授時(shí)需注重師生互動(dòng)，由教師講解完相關(guān)知識(shí)后進(jìn)行案例解讀，并引導(dǎo)性的提出問題，學(xué)生舉一反三地去學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題。教師在期間解答疑惑，并給予建設(shè)性意見，學(xué)生在教師意見的基礎(chǔ)上對(duì)自己的方案進(jìn)行改進(jìn)和完善。如此反復(fù)，整個(gè)教學(xué)下來，學(xué)生將在活躍的課堂氣氛中系統(tǒng)地掌握人機(jī)理論和相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)培養(yǎng)了處理人機(jī)問題的能力和思維。

2.?專題實(shí)踐部分。按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，照搬人機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)往往無法真正達(dá)到人機(jī)的合理性，因此在課程專題設(shè)計(jì)中引入逆向設(shè)計(jì)流程。本次設(shè)計(jì)實(shí)踐選題為“以手為中心的設(shè)計(jì)”，產(chǎn)品類型可選擇剃須刀、游戲手柄、鼠標(biāo)、手持工具、吹風(fēng)機(jī)等生活中常見且與手有密切關(guān)系的產(chǎn)品，實(shí)踐內(nèi)容依次為前期調(diào)研（包括市場/用戶調(diào)研、行為分析）→概念草圖→石膏模型→人機(jī)實(shí)驗(yàn)→確定最佳改良方案→最佳方案細(xì)節(jié)模型推敲→三維掃描→三維模型構(gòu)建，其中“石膏模型”得到“三維模型”體現(xiàn)出逆向設(shè)計(jì)思維，人機(jī)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生切身體會(huì)自己方案的舒適度、操作方式、形態(tài)、尺度等，更便于調(diào)整方案和設(shè)計(jì)思路。這樣的設(shè)計(jì)程序讓學(xué)生可以從人機(jī)工程學(xué)的角度重新審視生活中的物，并系統(tǒng)地掌握基于人機(jī)問題的產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序與方法。

這里以課程專題設(shè)計(jì)階段的成果詳細(xì)說明設(shè)計(jì)流程。專題設(shè)計(jì)以2人小組形式進(jìn)行，該小組徐淼銓和楊茜羽同學(xué)選題為紅酒開瓶器的改良設(shè)計(jì)，首先對(duì)現(xiàn)有開瓶器進(jìn)行分類研究、市場調(diào)研、用戶調(diào)研、使用分析等，如圖2。小組成員通過調(diào)研分析得出現(xiàn)有開瓶器主要存在的問題包括：（1）開酒瓶是沒有支點(diǎn)受力，很難拔出;（2）若紅酒瓶瓶口沒有固定點(diǎn)，旋鈕易傾斜，橡木塞易斷裂;（3）開瓶器便攜性大多很差;（4）開瓶器操作較麻煩，不適合大眾化使用。

基于調(diào)研結(jié)果小組成員繪制草圖方案，并選定初步方向制作四款石膏模型，通過試驗(yàn)檢驗(yàn)各方案是否符合人機(jī)，并選定最佳人機(jī)解決方案，并對(duì)其模型進(jìn)行細(xì)節(jié)推敲，包括分模線、防滑槽等。接著進(jìn)入實(shí)體模型掃描和三維模型構(gòu)建階段，但因我校沒有掃描儀，學(xué)生只能通過拍照將模型轉(zhuǎn)化為圖片，然后再構(gòu)建模型，圖3為該小組的改良設(shè)計(jì)階段內(nèi)容。

（四）教學(xué)改革的成效。具體有以下幾個(gè)方面：①通過教學(xué)內(nèi)容的整合和案例教學(xué)，使枯燥的理論直觀化、簡易化，幫助學(xué)生易于理解、掌握和消化，學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性也明顯提高。②人機(jī)工程學(xué)的難點(diǎn)在于對(duì)生活中的人機(jī)問題提出解決方案，需具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐功底，通過教學(xué)模式的改革，學(xué)生系統(tǒng)掌握了人機(jī)理論和設(shè)計(jì)程序方法，并能舉一反三地獨(dú)立完成基于人機(jī)問題的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究與分析，在后續(xù)的專題課程中能合理應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)相關(guān)知識(shí)。③本次課程改革改變過去教師填鴨式灌輸和“唱獨(dú)角戲”的教學(xué)模式，對(duì)教師自身也提出了更高的要求，首先需要時(shí)刻關(guān)注最新設(shè)計(jì)案例和人機(jī)領(lǐng)域研究成果，才能真正做到理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)效果;其次需要不斷提高專業(yè)能力和設(shè)計(jì)水平，這樣才能在課堂中對(duì)于學(xué)生的分門別類的問題——給予建設(shè)性意見。

結(jié)語

本文對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的人機(jī)工程學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行論述介紹，并提出將逆向設(shè)計(jì)流程導(dǎo)入該課程中，旨在使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)課程重要性，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性;借助于課程教學(xué)方式的多樣化，掌握課程系統(tǒng)知識(shí)，通過大量案例分析、基于逆向設(shè)計(jì)流程的專題設(shè)計(jì)實(shí)踐，使學(xué)生能融會(huì)貫通地發(fā)現(xiàn)分析一解決生活中的人機(jī)問題，該課程的改革將能增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，提高其創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力”，對(duì)后期的專業(yè)專題設(shè)計(jì)課程具有積極作用。

本文系浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)東方學(xué)院課堂教學(xué)改革項(xiàng)目課題《基于逆向設(shè)計(jì)流程的<人機(jī)工程學(xué)>課堂教改研究》（項(xiàng)目編號(hào)：2018JK12）。

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