提高人因工程学实验教学质量的思考

陈磊　姜喜迪

摘 要 在分析人因工程实验教学存在问题的基础上，提出提高人因工程实验教学质量的措施和方法，对实验教学的内容进行重新组织，将实验项目分为必选实验和可选实验，增加综合设计环节，强化人因工程的应用；同时严格控制实验教学过程质量，健全实验考评体系，增加对实验操作过程和对实验结果思考的考核。

关键词 人因工程；实验教学；PPT课件

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）20-0131-03

Exploration on Improving Experiment Teaching Quality of Hu-man Factors Engineering//CHEN Lei， JIANG Xidi

Abstract On the basis of analyzing the problems existing in the ex-perimental teaching of human factors engineering， the measures and

methods for improving the quality of experimental teaching of hu-

man factors engineering are put forward. The contents of experi-mental teaching were reorganized； the project is divided into man-datory and optional experimental test； and comprehensive design has

been added to strengthen the application of human factors enginee-ring. The quality of experimental teaching is strictly controlled； the quality of the experimental teaching process is strictly controlled， and the experimental evaluation system is well developed. The expe-

rimental operation process and the assessment of the experimental results are increased.

Key words human factors engineering； experiment teaching； PPT courseware

1 前言

人因工程學是工业工程专业的核心课程，其研究对象为“人—机器—环境”组成的系统，通过对作业环境的改善、作业工具的改进以及作业空间的布置，使人在系统中安全、健康、舒适，整个系统高效运转[1]。随着现代工业技术的不断发展，机器设备向着自动化、智能化发展，但对机器设备的设计、操作、监控等工作依然由人来完成。随着自动化程度的提高，人的因素在工业系统中的作用更加重要，因为人的小小失误，可能会造成系统极大的误差或带来严重的后果。

现代人因工程的应用领域逐渐由工业生产扩展至社会经济体系、体育产业以及家居设计等方面，这些方面都需要人因工程方向的专业人才[2]。人因工程学的课程体系由理论教学、实验教学两大部分组成，实验教学学时数一般为总学时的20%左右，实验教学的质量对人因工程学课程的教学质量有着重大影响。很多学者对人因工程学实验教学的体系建设、人因工程学实验教学的改革与实践、人因工程实验室建设等方面进行了深入研究[3-5]，本文在前人研究的基础上，就如何提高人因工程实验教学质量进行分析探索。

2 人因工程学的特点

人因工程学是一门新兴的交叉学科，主要体现在“人体科学”和“工程技术”的结合，包括人体生理学、心理学、解剖学、管理学、劳动科学、系统科学、环境科学、安全科学、工程学等多学科领域。最初的人因工程由吉尔布雷斯夫妇（Frank B. Gilbreth和Lillian M. Gilbreth）进行的动作研究和商务管理发展而来；后来梅奥教授组织的霍桑实验开始重视人、研究人的行为，奠定了人因工程发展的基

础；现代人因工程运用虚拟仿真技术在汽车驾驶、航空航天、企业生产等多领域进行深入研究。在人因工程的发展和应用过程中，强调经验数据和评价的重要性，采用科学的方法，以客观数据进行检验，从而得出人类行为方式的基础数据。

纵观人因工程学的发展史，其每一阶段的发展都与实验紧密联系在一起，因此，人因工程学是一门基于实验兴起和发展的学科。实验教学是学生学习人因工程知识、理解人因工程理论、掌握人因工程方法的重要途径，要采取有效措施，保证人因工程实验教学质量。

3 人因工程实验教学现状分析

实验学时与实验内容不匹配 人因工程的课程体系涉及人体生理学、心理学、管理学、环境科学等多学科领域，实验内容和实验项目分为三大类：人体生理计测、人的认知测试、作业环境测定。根据文献[6]，目前可进行的人因工程实验多达45项，而一般高校人因工程实验教学的学时数为8～10学时，实验学时数与实验内容严重不匹配。实际教学过程中，受实验条件和实验学时的限制，各高校会根据实际情况选择性地让学生进行某一方面的实验，因此，人因工程实验教学质量参差不齐，教学质量无法得到保障。

学生对大部分实验缺乏积极主动性 作业环境的测定，该部分实验灵活性较大，学生可持实验设备到多个场所进行测量，获取实验数据，完成对作业环境的分析与评价。学生对该部分实验有一定的积极主动性，但该部分实验较少，通常只有1～2个学时。

人体生理计测类实验主要为人体尺寸测量、劳动强度与生理特征参数关系测量等，学生通过使用多种人体尺寸测量器具，掌握获取人体尺寸的方法，并能进行相应的统计分析。在进行该实验时，学生只是机械地按照测量方法测试人体各部分的尺寸，然后填入固定的表格，几乎没有学生自主发挥的空间。

人的认知特征测试实验通过测量人的反应时、运动时、深度知觉、广度知觉、注意分配、记忆广度等，获取人的主要心理特征参数。该部分实验项目比较多，但各实验项目相互独立，学生在有限的时间内要学习多种仪器的操作方法，才能获取实验数据，大量的时间花费在熟悉实验仪器上，没有对实验本身进行深入思考，只是按操作步骤一步步操纵实验器材，获得实验数据。整个实验过程中，学生缺乏积极主动性。

实践教学平台单一，缺少综合性实验 人因工程是一门由实验科学发展起来的学科，很多内容是基于对实验结果的分析和应用。但实际教学过程中由于多方面的原因，人因工程实验设备相对比较少，而且现有的实验设备基本上都是单个的实验设备，只能进行相对简单的演示性实验或验证性实验。中国矿业大学（北京）人因工程实验设备主要集中在两个方面：人体测量和人的认知特征。人的认知特征实验包括反应时、双手平衡、注意分配与集中、深度知觉等，这些实验项目之间相互独立、缺乏联系。学生进行实验，只是针对某一知识点的验证或测量，无法起到串联学科内容的作用。另一方面，这些实验的过程和步骤都是固定的，学生只需机械地按操作步骤即可获得相应的实验数据，在整个实验过程中缺少独立思考的过程。因此，需要改进现有实验内容，调动学生的主观能动性，增加综合性、设计性实验。

4 提高实验教学质量的措施和方法

重组实验教学内容 将实验教学按实验内容模块化，完善实验教学体系，在每个模块内将实验项目分为必做实验和选作实验，给予学生适当的自由度。在实验教学的最后阶段，为将人因工程学课程各部分内容串联起来，增加综合设计环节。将人因工程实验分为基础实验、综合实验和应用实验三个模块。基础实验是进行后续实验的基础，主要包括人体测量实验两项、人的认知特征（运动时反应时测量、注意分配、注意集中、深度知觉、视觉反应时等）实验18项、微气候测量实验三项以及作业疲劳与生物力学测试实验七项，共计30项实验。各高校可根据实际情况对实验项目进行划分，分为10～15项必做实验和15～20项选作实验。其中，必做实验要求所有学生按实验教学大纲进行实验，撰写实验报告；选作实验可根据学生的兴趣爱好，每人选作2～4项。该种方式既能保证学生按教学大纲完成实验项目，又能根据学生的兴趣爱好选择一部分实验项目，充分调动学生的积极性，使学生真正“愿意”做实验。

学生完成基础实验课程以后，进入综合实验课程阶段。综合实验课程包括劳动强度测定与评价、作业环境对人认知能力的影响、人因数据综合应用等多项内容。通常情况下，劳动强度测定与评价实验通过模拟某一种运动或劳动形式（功率自行车、跑步机、搬运等），通过实时测量劳动过程中人体的心率、肺功能、血压等数据，研究人对劳动强度的适应规律；作业环境对人认知能力的影响实验，通过模拟不同工作环境，测量人的运动时反应时、注意集中等认知参数，研究工作环境对人的认知的影响；人因数据的综合分析包括分析样本水平与总体水平的关系、个体差异的应用等方面。

灵活运用课程设计环节 在课程理论教学结束后，进入课程综合设计环节。该环节要求学生运用人因工程的基本理论和方法，对工业生产的某个环节或生活中的某个方面进行分析，找出“不人因”的地方，之后运用人因工程的原理，從作业姿势、作业空间、作业环境、人机界面交互等方面提出改进的思路，最后给出设计方案。综合设计能够将基础层和应用层的知识点串联起来，使学生在整体上对人因工程有一个全面的、整体的理解和掌握，将人因工程理论知识和生产生活实际结合起来，锻炼了学生分析、解决实际问题的能力。由于人因工程在生活、生产中的应用非常广泛，人因工程的课程综合设计可以不同于其他课程的综合设计，即不必限定一定的题目或范围，可充分发挥学生的主观能动性，依据学生的兴趣爱好自由选择生活、生产中的某一方面进行综合分析，能够极大提高学生参与综合设计的积极性，从而促进教学质量的提高。

严格控制实验教学过程 相比于医学、生物学等专业，普通工科院校工业工程专业实验相对较少，学生缺乏相应的实验操作技能训练。虽然实验课前指导教师会进行有关实验方面的说明和指导，但学生在实验过程中容易出现实验过程不熟悉、思路不清晰、操作混乱等问题。因此，应对实验教学方法进行改革，针对必选实验，将实验操作方法提前下发，让学生提前了解实验操作步骤；对一些实验内容制作成PPT课件，动态演示实验流程和结果分析，使学生在实验过程中保持思路清晰、步骤明确；一些重要的实验项目由指导教师亲自示范操作，操作过程中详细讲解实验步骤、技巧和注意事项。在指导教师辅导实验过程中，增加师生之间的互动交流，指导教师认真观察学生的操作方法，发现问题及时纠正，要求学生的实验操作规范、高效，从而使得实验结果准确可信。针对选做类实验和设计类实验，学生要加强与指导教师的沟通，以科学、合理的方法设计实验，使实验目的明确、实验方案可行，从而以正确的操作步骤和规范的操作方法完成实验。

健全实验教学考评体系 通常情况下，实验教学考核主要集中在两个方面：出勤率和实验报告。这就造成一些学生虽然到了实验课的课堂，但并不一定认真做试验，更不会对实验现象和结果进行认真分析和思考，从而造成许多实验报告“雷同”，使实验教学失去应有的意义。对实验教学的考核应分为四部分进行：出勤率、实验过程考核、实验报告、心得体会（思考）。各部分的比重分别为20%、40%、20%和20%。实验过程的考核由实验指导教师在实验过程中进行考评，记录学生在实验过程中的操作方法、步骤，对实验结果的收集、整理等方向，根据学生的课堂表现进行考评。提高实验操作过程考评在实验教学考评体系中的比重，可以促进学生规范实验操作，提高学生参与实验教学活动的积极性和主动性。心得体会要求学生结合实验过程和结果，写出自己的体会、收获以及对实验的思考，着重考查学生对实验过程、结果的分析、理解。考核该部分内容可以促进学生对实验的思考，也可检查学生实验报告是否雷同。

5 结论

实验教学是人因工程课程教学内容的重要组成部分，实验教学的质量对人因工程学课程教学质量有着重要影响。提高人因工程学实验教学质量，需要从教学内容、教学方法、教学过程以及实验教学考评体系等多方面进行改革和创新。中国矿业大学（北京）工业工程专业教学团队对人因工程实验教学进行探索和思考，取得一定的效果，学生参与实验教学的积极性不断提高，实验教学质量逐步得到提升。

参考文献

[1]廖斌.工业工程专业人因工程教学模式改革探索与实践[J].中国安全生产科学技术，2013，9（8）：95-98.

[2]蒋祖华.人因工程[M].北京：科学出版社，2011.

[3]陈成明，张丽珍，曹守启，等.人因工程综合性实验教学改革和实践[J].中国教育技术装备，2015（24）：148-150.

[4]董雅文，赵小惠，张宝锋.对人因工程课程实验教学的几点思考[J].实验科学与技术，2011（6）：110-112.

[5]陈磊，万斯来.人因工程课程实验教学改革探索[J].教育现代化，2017（10）：27-28.

[6]吴慧兰.人因工程实验[M].上海：华东理工大学出版社，2014.