逆向设计流程在人机工程学课程中的应用研究

王芳

摘要：为改变产品设计专业人机工程学课程现状，强调理论在实际生活中的应用，同时重点培养学生发现分析一解决问题的能力。总结分析了本课程中存在的诸多问题，并综合产品设计的专业性质将“逆向设计流程”引用到其实践教学中，并论述了基于逆向设计流程的人机工程学教改内容和改革成效，并以学生作业补充说明。学生掌握了逆向设计流程操作方法和发现一分析解决现实生活中的人机问题的能力。该方法能有效增强学生独立思考能力，提高其创新能力和设计水平，对后期的专业专题设计课程具有积极作用。

关键词：逆向设计流程人机工程学产品设计

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：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

隨着人们对产品的要求逐步提高，其关注点逐渐转变到是否符合人的生理及心理舒适性上，这就要求设计师们在未来的产品设计中倾注更多的精力处理好人机关系，即创造出更加人性化的产品。设计是创造为人类生活服务的事物，其本质是“以人为本”，只要是“人”所使用的产品，都应在人机上加以考虑。因此对于以应用型人才为培养目标的产品设计专业来说，人机工程学的设计方法和设计程序的传授显得越发重要。而当前该课程的教学模式为理论讲授为主，作业为辅，学生处于被动学习状态，导致在设计实践时不能应用曾学过的人机理论和设计方法。针对人机工程学课堂教学中现存问题，笔者提出基于逆向设计流程的人机工程学教学改革研究，合理整合、编排理论内容，并将理论与设计实践密切联系，以贴合新时代下的产品设计专业的应用型人才培养目标。

一、逆向设计流程阐述

产品设计大多是“从无到有”的过程，创意者先在大脑里构思出产品的外形、结构、功能基本要素，进而通过手绘、三维建模等方式将头脑中的创意方案可视化，最后将模型方案制作出来，这是一个完整的产品开发制作周期，这一过程便是现有产品领域最常用的正向设计流程。而与之相反的“从有到无”的逆向设计流程，则是根据某一现存物体形态反向推导出其参数，看似没必要如此操作，其实有些产品类型则必须采用逆向设计流程才能达到其对人机工程学的高要求。这里以罗技Logitech MX MASTER蓝牙鼠标为案例详细阐述逆向设计流程的具体内容。

鼠标是与手长时间、高度贴合的产品类型，因此对于人机工程学的要求十分高，如果采用传统的正向设计流程直接构建模型难以达到人机的高要求，因此必须通过逆向设计流程完成设计制作周期。罗技Logitech MX MASTER蓝牙鼠标的逆向设计流程大致包括四个阶段，分别为：第一阶段绘制大量手绘概念方案，经过评比选定初步设计方向;第二阶段制作一系列实体模型验证人机工程学，并选出最佳人机模型方案;第三阶段确认符合人机工程学模型后，进行模型的细节推敲;第四阶段将细节完善的模型扫描成点云，并构建三维模型。由此方法建出的鼠标模型将能达到人机的高要求，使人手在操作时更加舒适、高效、安全、不易疲劳，如图1。

二、人机工程学教学现状

人机工程学涉及人体测量学、人体力学、心理学等多门学科内容，其研究与应用的目的是构筑出一个个兼具安全、高效、舒适、实用、省力、易操作等特性的人机系统。人机工程学课程的设计思维贯穿于产品设计的整个开发阶段，学生对于人机工程学的设计方法和设计程序掌握的牢固与否将会影响到其设计水平，并会影响到学生后续的专业专题课程能否顺利完成。

人机工程学一直以来便是各大院校产品设计专业的主干课程，但大多数教师一直延用传统的教学模式和教学资料，难以真正实现人机工程学课程和产品设计专业的培养目标，难以满足时代对于应用型人才的需求。现将现阶段国内各大院校人机工程学课程的主要问题进行分类论述：

（一）教学内容不合理

产品设计专业的人机工程学课程是从工程技术类学科延伸过来的，其课程内容基本上延续了工程技术类所教授的人机内容，涉及到许多十分繁杂与枯燥的概念、计算公式和数据，但又与产品设计专业关联性不大，对于后期的设计专题课程以及设计实践的指导意义也有限，且易限定学生的创新思维，因此需要根据产品设计的教学体系和培养目的，对其教学内容进行重新整合与编排。

（二）教材资料过时

丁玉兰的《人机工程学》一书是近年来众多院校的指定教材，该书中包含较多理论、数据数表和推算公式，对于艺术生出身的产品设计学生来说较难理解。另外，包括刘峰、朱宁嘉主编的《人体工程学》（2006年），王继成编写的《产品设计中的人机工程学》（2013年）等相关教材，虽然尽量在与产品设计专业进行关联，却逃脱不了理论知识较为繁杂，数据和范例过时、与专业相关性不大。而现在很多高校老师过分依赖教材内容，不能与时俱进，照本宣科的教授课本上繁杂而陈旧的理论知识或案例，忽略了将人机知识与产品设计研究内容进行结合，导致学生不能真正应用人机知识解决产品设计中的相关问题。

（三）教学模式相对陈旧

人机工程学课程设置的目的是让学生能够系统掌握相关理论知识、设计思维和设计程序，并有效指导设计实践51。而当前国内院校人机工程学课程的教学模式大多是前期为人机理论知识的填鸭式灌输，后期进行基于人机理论的产品设计实践，看似相较之前的“理论知识讲授+期末闭卷考试”的教学模式具有一定的先进性，实则学生仍保持被动地接受知识，在设计实践阶段仍然未避免“照数据宣科”的现象，并不能系统有效地应用人机理论、设计方法进行创意实践，可见此教学模式并没有真正解决人机工程教学中的问题。

三、逆向设计流程在人机工程学中的应用研究

课程教学的成效与教学内容、教学方法，以及期末考核形式的合理设置有很大关系，在面向产品设计专业的人机工程学的实践教学工作中，任课教师需紧追时代需求，转变教学观念，及时更新教学内容，并根据学生个性设计出更合理的教学模式、教学方法，以提高学生的学习积极性和对课程内容的掌握程度，进而提升学生们的设计水平。

本文针对人机工程学现阶段存在的教学问题有的放矢地进行教学方式方法的研究和改革，主要有以下研究内容：

（一）教学改革目标

通过本课程教学改革，以期达到以下目标：旨在使學生正确认识人机工程学课程的重要性，提高学习兴趣，借助于课程教学方式的多样化，掌握课程系统知识，通过大量案例分析，能融会贯通、触类旁通地发现问题、分析问题，并解决问题，增强学生独立思考能力，提高其创新能力和实践动手能力。

（二）教学内容的整合

课程理论研究目的是为以人为本的设计提供人体尺寸数据、科学依据和设计准则，而现有教材资料理论知识涉及面广、数据过时，设计准则也与时代脱节，教师应根据时代需求和产品设计专业性质整合、简化理论内容6。本文根据笔者多年的教学经验和设计实践，将人机工程学的课程教学分为概论、基础理论、设计程序和专题设计四大部分。

概述部分以阐述人机工程学的基本定义、思想为主，并通过讲解日常问题和人机解决方案让学生意识到人机问题的普遍性和人机于产品的重要性;基础理论部分主要介绍人机工程学的分析要素、人体数据的测量与应用、人机关系分析与把握，并结合经典案例进行应用讲解;设计程序重点讲授人机问题的发现、分析以及解决的程序和方法，是为了培养学生用相关知识解决实际问题的意识和能力，这样才能学以致用、学有所用;专题设计部分则是让学生根据前期理论、案例选定选题，并综合应用理论、人机分析、设计程序和人体数据等完成产品设计过程，并在设计阶段应用逆向设计流程，让学生有章可循地得到真正符合人机工程学的创意方案。另外，课堂实践时会将学术界、行业的最新人机理论和设计案例穿插其中，以开拓学生的思维和眼界，培养提出人性化方案的思维模式。

（三）教学模式的改革

人机工程学是一门理论与实践并重的课程，可将教学内容概论、基础理论、设计程序和专题设计四部分归纳为“理论”和“实践”，对于教学模式的改革即是从这两点入手，有针对性地进行改革实践。

1. 理论部分。课堂理论讲授时需注重师生互动，由教师讲解完相关知识后进行案例解读，并引导性的提出问题，学生举一反三地去学会发现、分析、解决问题。教师在期间解答疑惑，并给予建设性意见，学生在教师意见的基础上对自己的方案进行改进和完善。如此反复，整个教学下来，学生将在活跃的课堂气氛中系统地掌握人机理论和相关数据，同时培养了处理人机问题的能力和思维。

2. 专题实践部分。按照传统的教学模式，照搬人机数据进行设计往往无法真正达到人机的合理性，因此在课程专题设计中引入逆向设计流程。本次设计实践选题为“以手为中心的设计”，产品类型可选择剃须刀、游戏手柄、鼠标、手持工具、吹风机等生活中常见且与手有密切关系的产品，实践内容依次为前期调研（包括市场/用户调研、行为分析）→概念草图→石膏模型→人机实验→确定最佳改良方案→最佳方案细节模型推敲→三维扫描→三维模型构建，其中“石膏模型”得到“三维模型”体现出逆向设计思维，人机实验让学生切身体会自己方案的舒适度、操作方式、形态、尺度等，更便于调整方案和设计思路。这样的设计程序让学生可以从人机工程学的角度重新审视生活中的物，并系统地掌握基于人机问题的产品设计程序与方法。

这里以课程专题设计阶段的成果详细说明设计流程。专题设计以2人小组形式进行，该小组徐淼铨和杨茜羽同学选题为红酒开瓶器的改良设计，首先对现有开瓶器进行分类研究、市场调研、用户调研、使用分析等，如图2。小组成员通过调研分析得出现有开瓶器主要存在的问题包括：（1）开酒瓶是没有支点受力，很难拔出;（2）若红酒瓶瓶口没有固定点，旋钮易倾斜，橡木塞易断裂;（3）开瓶器便携性大多很差;（4）开瓶器操作较麻烦，不适合大众化使用。

基于调研结果小组成员绘制草图方案，并选定初步方向制作四款石膏模型，通过试验检验各方案是否符合人机，并选定最佳人机解决方案，并对其模型进行细节推敲，包括分模线、防滑槽等。接着进入实体模型扫描和三维模型构建阶段，但因我校没有扫描仪，学生只能通过拍照将模型转化为图片，然后再构建模型，图3为该小组的改良设计阶段内容。

（四）教学改革的成效。具体有以下几个方面：①通过教学内容的整合和案例教学，使枯燥的理论直观化、简易化，帮助学生易于理解、掌握和消化，学生的学习能动性也明显提高。②人机工程学的难点在于对生活中的人机问题提出解决方案，需具备扎实的理论基础和实践功底，通过教学模式的改革，学生系统掌握了人机理论和设计程序方法，并能举一反三地独立完成基于人机问题的产品设计研究与分析，在后续的专题课程中能合理应用人机工程学相关知识。③本次课程改革改变过去教师填鸭式灌输和“唱独角戏”的教学模式，对教师自身也提出了更高的要求，首先需要时刻关注最新设计案例和人机领域研究成果，才能真正做到理论联系实际的教学效果;其次需要不断提高专业能力和设计水平，这样才能在课堂中对于学生的分门别类的问题——给予建设性意见。

结语

本文对产品设计专业的人机工程学课程教学改革進行论述介绍，并提出将逆向设计流程导入该课程中，旨在使学生正确认识课程重要性，提高学习主动性和积极性;借助于课程教学方式的多样化，掌握课程系统知识，通过大量案例分析、基于逆向设计流程的专题设计实践，使学生能融会贯通地发现分析一解决生活中的人机问题，该课程的改革将能增强学生独立思考能力，提高其创新能力和实践动手能力”，对后期的专业专题设计课程具有积极作用。

本文系浙江财经大学东方学院课堂教学改革项目课题《基于逆向设计流程的<人机工程学>课堂教改研究》（项目编号：2018JK12）。

参考文献

[1]宋晓，文化创意产品设计课程的实施路径研究[J]设计，2018（23）：75-76.

[2]李宗民，蔡小霞以设计实践为主导的《人机工程学》课程教学改革与实践[J]工业设计，2018（10）：129-130.

[3]牛敏，谢拥群，曾钦志“人机（体）工程学”教改新方案探究[J]黑龙江教育（理论与实践），2017（06）：47-

[4]陈祥林工业设计人机工程教学改革实践[J]黑龙江教育（理论与实践），2018（12）：64-65.

[5]陆宁，李芳宇面向产品设计专业的《人机工程学》课程教学的实践与探索[J].设计教育，2018（03）：66-67.

[6]王瑞，姚望.消费社会下的产品设计发展策略研究[J]设计，2019（02）：110-112.

[7]张宗登，张红颖论产品设计专业学生问题意识的培养[J].设计，2017，30（1）：78-79.