工业工程专业人因工程学科方向课程教学改革初探

刘志平，张洪亮

(安徽工业大学 管理科学与工程学院，安徽 马鞍山 243032)

一、人因工程及其发展背景概述

人因工程是管理科学中工业工程(Industrial Engineering，IE)专业的一个分支，研究人、机器和环境之间相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理和心理特点。人因工程涉及工程技术、环境工程学、人体生理学、心理学、管理学和美学等学科领域，运用系统科学的理论与方法，研究人与机器、人与环境、人与社会之间的相互关系，按照人的特性设计与改善人—机—环境系统。随着经济、社会的发展，工业工程的应用领域正由传统的制造业向服务业、设计行业等非制造业转移，赋予工业工程学科新的内涵，医疗健康服务和可用性工程研究及其应用成为研究热点，这两个研究热点正是人因工程学科可以大显身手的研究领域。

可用性指产品在特定使用环境下为特定的用户用于特定用途时所具有的有效性、效率和用户主观满意度。它包含两层含义，即有用性和易用性。可用性工程目前已成为人因工程学科领域的重要组成部分，是人因工程的理论与方法在产品设计、开发、测试、评价过程的典型应用之一。人因工程对可用性工程的贡献主要体现在两方面。一方面，人因工程学科领域长期发展得到的研究成果可以作为产品设计的直接准则；另一方面，在人因工程学科研究过程中发展出的各种评估方法对于产品可用性测试来说也是重要的借鉴。人因工程是实现“以用户为中心”设计思想的重要理论基础，是衡量现代产品设计水平的重要指标。

医疗卫生领域在科技创新的驱动下，医疗服务供给侧改革呈现出越来越强劲的势头，医学服务加速由“疾病医学服务”向“健康医学服务”模式变革。作为现代医学“预防、临床治疗、康复”三位一体重要组成部分的康复医学得到普遍重视。康复医疗装备的设计创新必须充分考虑人员、技术、环境、任务和组织等诸多与人因有关的要素，需要得到人因数据支撑与科学量化管理。借助人因工程学科方法，指导研发并设计出具有可用性、可靠性和“以人为本”的康复医疗产品，提升用户体验。从医疗产品和器具的概念生成、产品投产到用户使用，人因工程规范贯穿始终，为医疗设备健康发展保驾护航。

医疗照护系统是一个影响国家和每个人的重要社会组织，以医护人员为主要组成人员。人因工程倡导“以人为本”，以科学的方式对病人进行妥善照顾，可有效防止病人在医疗过程中发生感染。为满足医护人员对安全、健康和舒适的工作环境需求，对医院内环境、器物展开人因设计，正确运用生物力学原理减轻工作负荷与劳动强度，是当前人因工程学科在医疗照护系统的新应用，为广大群众提供便捷、高效、优质的医疗照护服务提供保障。

二、人因工程教学改革

从可用性工程研究与应用出发，融合医疗与康复系统设计理论与方法，我校工业工程系在人因工程学科方向上设置了一套涵盖理论与实践的课程体系，理论课程包括电子产品设计基础、人因工程(理论教学部分)、消费产品设计工效学(双语)、人因工程研究方法(问卷设计及SPSS统计分析、心理实验设计及SPSS统计分析)等，实践课程包括人因工程(课内实验部分)、人因工程课程设计、消费产品可用性测评、消费产品可用性设计等。该课程体系以人因工程为核心，在理论教学方面打破传统教学内容局限，引入可用性工程与医疗健康服务理论，涉及人因工程与可用性、可用性测评案例分析、现代人因工程最新研究进展等内容；在实践教学方面依托我校人因工程实验室，开展基础人因工程实验与消费产品可用性测评及设计实验，为学生将来从事与消费类电子产品的人因设计相关的工作打下良好的专业基础。

(一)理论教学体系改革

当前国内可用性工程的应用领域主要集中于IT行业的消费类电子产品设计和人机界面设计，故在低年级阶段依据消费类电子产品人因设计的培养目标和职业岗位要求开设电子产品设计基础入门课程，旨在帮助学生树立“以人为本”的产品设计理念，了解电子产品的设计和生产流程，熟悉电子产品的功能设计方法。在工业工程专业基础课程人因工程的教学内容上增加对可用性、人因工程研究方法和肌肉骨骼系统失调及其预防等现代人因工程的前沿研究内容。目前国内还没有一本设计工效学方面的成熟教材可供使用，因此我们选取了一本英文专著作为参考资料，开设了消费产品设计工效学双语课程，其教学内容包括产品设计中使用的方法和技术、“以用户为中心”的产品设计过程、信息技术在消费产品设计中的应用和“以用户为中心”的消费产品设计发展与展望四个部分，旨在引导学生树立“以人为本”的产品设计理念，培养学生以系统工程的观点分析、解决问题的能力。人因工程研究方法的实操训练，特别是问卷设计及SPSS统计分析、心理实验设计及SPSS统计分析，为实践教学顺利开展打下良好的方法基础。

(二)实践教学体系改革

传统的工业工程专业人因工程实践教学内容集中于基础人因工程实验，以演示性与验证性实验为主，未能有效培养学生实际动手能力。根据产品可用性测评与设计、医疗健康服务设计对人因工程学科的巨大需求，我们将该课程体系的实验室实践教学安排为五大模块，分别为课内验证性实验、课程综合性与创新性设计实验、毕业设计、第二课堂、实习(实训)，五大模块的目标、内容和教学方法各具特色，相互联系。基于工业工程专业人因工程方向的实践教学体系重新构建人因工程实验室，由基础人因工程实验室、消费产品可用性测评实验室、消费产品可用性设计实验室等三个子实验室构成。

人因工程实验室的实践教学内容不仅包括人因工程与管理，还涉及到工程技术、康复医学与健康工程、产品设计。消费产品可用性测评与设计、康复产品的功能设计及其性能的实现、医疗照护系统设计、人机交互方式及其效率研究是可用性工程研究与医疗健康产品与服务设计及其应用方向的重点内容。通过消费产品可用性测评、消费产品可用性设计实践课程的学习，学生不仅可以掌握人因工程与可用性理论和方法、运动生物力学与康复医学基本理论基础，具备工程设计能力、观察能力和市场调查能力，还可以更多了解周围事物、人们的生活水平及观念、用户心理需求、市场和商务运作手段和方法。

该实践教学体系由演示性、验证性、综合性、设计研究等四种类型的实验组成。“演示性和验证性实验”强调对学生专业基本知识和基本技能培养，通过实验与对应的理论课程的衔接，使两者相辅相成，互相促进，做到学以致用，实践课程人因工程(课内实验部分)就属于这一类型。“综合性实验”的教学内容与科研、社会应用实践密切联系，形成良性互动，以培养学生的工程意识，为其未来参加社会生产实践和工程应用打下基础，实践课程消费产品可用性测评中的大部分实验属于这一类型。“设计研究实验”则主要强调对学生探索未知领域能力及创新能力的培养，这类实验包括四方面内容：一是在消费产品可用性设计实践课程中设置开放性问题，要求学生“以用户为中心”展开消费产品的原型或模型设计；二是将教师的科研课题引入实践教学，体现在毕业设计环节中，实现毕业设计真题真做；三是在本科生科研训练计划(SRTP)的资助下，吸引学生利用人因工程实验室资源积极参与国内各种有影响力的学生课外科技活动，如可用性测评、产品研发、服务设计等；四是为各类课外科技大赛(如“挑战杯”比赛等)积累素材，经加工后形成具有综合性、创新性的实验项目。

三、人因工程学科课程教学改革成效

我校工业工程专业从最初就开设了人因工程课程，当时的教学内容限于传统人因工程，课内实验也仅限于基础人因工程范畴。从2013级开始逐步增加了现代人因工程的理论教学内容，增设了人因工程课程设计和消费产品设计工效学(双语)课程，2016级开始增设了电子产品设计基础和消费产品可用性测评系列课程，学生依据自身兴趣选修，目前正积极筹备人因工程研究方法与消费产品可用性设计课程，计划在新一轮的培养方案修订中加入方向课程体系。

从近几年来的教学实践来看，学生通过学习，形成了对人因工程学科的整体认知，进一步形成了消费类电子产品“以用户为中心”的功能设计理念，掌握了概念设计和产品可用性测评技术和方法，以及用户需求分析方法和用户交互设计模型的构建方法，在实践课程体系中得到了有效应用。围绕“用户体验与创新设计”主线，灵活安排课外设计实践课题，以小组方式开展，题目自拟，教师为每个小组提供咨询，检查工作进度，帮助学生改善方案，从而使学生更好地解决实际问题，取得了初步成效。