人机工程学教材设计与创新
人机工程学教材设计与创新 1研究背景 1.1人机工程学对工业设计的重要作用 在不同的研究和应用领域中，人机工程学存在带有侧重 点和倾向性的多种定义，其中国际人类功效学学会（IEA） 为该学科所下定义最具全面性和权威性，即人机工程学是研 究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的 各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；
研究在工作中、 家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安 全和舒适等问题的学科[1]。社会的发展、技术的进步、产 品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质的因素， 使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、 “舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方 面的评价，也就是在工业设计中常提到的人性化设计问题。
而所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是“人” 所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与 人机工程无疑是结合在一起的。具体来讲，人机工程学对工 业设计的重要作用可以概括为五个方面：一、为工业设计中 考虑“人的因素”提供人体尺度参数；
二、为工业设计中“物” 的功能合理性提供科学依据；
三、为工业设计中考虑“环境 因素”提供设计准则；
四、为进行人―机―环境系统设计提 供理论依据；
五、为坚持以“人”为核心的设计思想提供工 作程序[1]。1.2工业设计人机工程学的教学现状及原因分析 目前，在全国已开设工业设计专业的高校中，几乎无一 例外把人机工程学设为专业必修课，甚至编写了全国统一的 教材。然而，就学生在教学过程中对知识的理解和吸收，以 及实践过程中对知识的掌握和应用来看，课程最终的教学效 果不尽如人意。学生之所以在教学过程中不能对知识有效地 理解和吸收，存在两方面原因。一方面，学生对工业设计的 人机工程观念意识还没培养起来。在学习之初，学生往往会 把工业设计等同为产品外观造型，对诸如尺寸、使用方式、 设计合理性等人机工程要素还不能在观念中化为己有。另一 方面，现行教材内容过于宽泛、抽象，且与工业设计专业衔 接薄弱。虽然教材内容完整，但在有限的课时里，要学生理 解并吸收大量人体科学和环境科学的知识谈何容易？而且， 在学生还没有建立人机工程意识观念的情形下，更会对不熟 悉的知识有排斥心理。学生之所以在实践过程中不能对知识 有效地掌握和应用，同样也存在两方面原因。一方面，现行 教材内容未能与工业设计实例很好的结合。虽然教材为各类 产品归纳了富有逻辑性的设计原则，并对深层的原理解释透 彻，但没有鲜活的设计案例来佐证。因此，学生在实际设计 中也就鲜有用学科理论指导工业设计实践的主动性。另一方 面，学生在课堂内外都缺少有关课程的必要练习。“学而时 习之”的教学规律对于人机工程学的课程学习同样如此，只 有通过练习才能真正掌握学科知识。2工业设计人机工程学的课程设计 正如上一章节所分析的教学现状与原因，要学生达到 “在教学过程中对知识理解和吸收，在实践过程中对知识掌 握和应用”的要求，就必须：首先从人机工程观念意识培养 入手；
然后整合、精简教材的内容，使其适合工业设计专业 的需要；
进而通过更多的设计实例让学生理解理论指导实践 的过程；
最后通过练习让学生真正掌握知识。以下六个部分 的内容是笔者按照上述思路进行的课程设计。
2.1人机工程学课程绪论 该部分是课程的启蒙篇章，目的在于培养学生人机工程 的观念意识。除了介绍人机工程学相关基础背景外，教育者 更应帮助学生树立基于人机工程学的“易用性”和“以人为 本”核心设计观念。从现实来看，大量不良设计充斥着我们 的生活，给我们带来了极大的不便。同时，通过对近几年诸 如IF、红点等国际工业设计大赛获奖作品的分析可以发现， 国际工业设计的趋势已逐渐摒弃了单纯的外观设计和艺术 符号玩味，进而转变为发现、并利用设计方法解决生活问题。
因此，无论从现实还是前瞻来看，基于人机工程学的“易用 性”和“以人为本”设计观念具有很强的理论价值和现实指 导意义。
2.2尺寸测量与比例关系 在该部分课程中，通过学习人体测量知识，学生可以掌 握使各种与人体尺度相关的设计对象符合人的生理特点的方法。同时，通过人、机、环境之间的尺寸比较，可以合理 掌握控制几者之间比例关系的方法。使产品尺寸符合人体尺 度是最基本的人机工程学要求。作为工业设计最基本的参照， 产品尺寸不是通过主观臆想，而是通过人体尺度测量得出的。
掌握人体测量的基本知识，并学会查询各类人体测量数据， 这既是该部分的学习内容，又是设计实践中必须要掌握的基 本常识。
2.3操纵―显示人机系统设计 在该部分课程中，通过学习不同操纵、显示装置的特性， 以及操纵―显示相合性设计原则，学生可以掌握针对复杂交 互性产品或界面的设计方法，使设计结果符合人的心理认知 模式，达到人机工程学“易用性”和“以人为本”的要求。
从大量的工业产品和界面设计来看，不同的显示装置和操纵 装置代表了不同的人机关系，其中的逻辑性和因果关系是学 生必须理解的。操纵―显示相合性原则正是为合理构建这种 人机关系所归纳的方法论，它涉及人机间的信息传递、信息 处理与控制指令的执行，以及人的习惯定式。
2.4使用行为的分析与使用方式的设计 在该部分课程中，通过学习基于人�机�环境系统设计 观念的使用行为分析，学生可以掌握在某种使用情境中产品 使用方式的设计方法，使设计结果充分协调人机工程学的� 环境因瞬啤Ｒ欢ǖ氖褂们榫骋�求一定的使用方式，一定的 使用方式衍生一定的使用行为，一定的使用行为指导设计师从功能性产品结构、语意等方面进行设计。一项优良设计必 然是人、环境、技术、经济、文化等因素巧妙平衡的产物。
为此，要求设计师有能力在各种制约因素中找到一个最佳平 衡点[1]。
2.5手握式工具的设计 在该部分课程中，通过学习手的解剖和与工具使用有关 的疾患，学生可以掌握手握式工具的设计原则，提高对人机 工程学中工作效率、人的健康、安全和舒适等要求的认识。
工具是人类四肢的扩展，人们在工作、生活中一刻也缺少不 了工具，而目前的工具大部分还没有达到最优的形态，其形 状与尺寸等因素也并不符合人机工程学原则，很难使人有效 并安全的操作。因此，工具的适当设计、选择、评价和使用 是一项重要的人机工程学内容。
2.6“以人为本”的综合思维与设计应用 在该部分课程中，学生需要通过作业练习把所有学习成 果在设计实践中得以应用。以“人”为核心的主导思想具体 表现在各项设计均以人为主线，将人机工程学理论贯穿于设 计的全过程。人机工程学研究指出，在产品设计全过程的各 个阶段，都必须进行人机工程学设计，以保证产品使用功能 得以充分发挥[1]。
3工业设计人机工程学的教学训练 教学训练是教学过程中必不可少的环节，它既可以帮助 学生巩固所学知识、提高应用能力，又可以充分检验课程设计的有效性及教学质量。本章的教学训练分别对应一部分的 课程内容，并在2010年2月21日至3月14日南京艺术学院工业 设计学院08级的人机工程学教学中得以检验。3.1人机工程 学课程绪论的教学训练通过对课程绪论的理论讲解和设计 案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固 和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的 作业是要求学生发现生活中的不良设计或不便之处，并提供 设计概念。通过此练习，学生会养成观察生活和设计的习惯， 并学会对不良设计提问，进而启蒙并培养了人机工程观念意 识。图3-1是学生发现的设计问题：人们通常会忽视饭卡、 公交车卡等电子卡的余额，因此会造成余额不足时的尴尬和 不便。他们希望通过在卡上设计一种可变色的显示装置来提 醒人们余额的变化。
3.2尺寸测量与比例关系的教学训练 通过对人体测量知识的理论讲解和设计案例的具体分 析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的 应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学 生根据GB10000―88标准人体基础数据中的男性95百分位绘 制1:10比例的模板，熟练查询各测量项目的数据，并标注身 高和最大肩宽。同时，要求学生测量六种大小不等的工业产 品，同样按照1:10的比例绘制在图纸上，观察产品和人体之 间的比例关系，如图3-2。通过这次作业，学生不仅掌握了 人体测量数据的查询，又培养了产品尺寸要符合人体尺度这一人机工程学的观念意识。
3.3操纵―显示人机系统设计的教学训练 通过对操纵―显示人机系统设计的理论讲解和设计案 例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和 强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作 业是要求学生到生活中去学习，用图片的方式记录人机工程 学中不同操纵装置类型（包括：旋转式、移动式、按压式） 和显示装置类型（包括：数字式、刻度指针式、信号灯式、 听觉式、触觉式），并总结每一种方式的特性，以便在设计 实践中有意识的进行参照并构建合理的操纵―显示人机关 系，如图3-3。
3.4使用行为分析与使用方式设计的教学训练 通过对使用行为的理论讲解和使用方式设计案例的具 体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知 识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要 求学生设计某种使用情境中的公共设施，从使用行为的分析 入手，到使用方式的设计落实，充分理解并树立人机工程学 中人―机―环境系统设计的观念。例如图3-4，获得2009年 IF工业设计概念奖的沙滩垃圾箱便是一个符合作业要求的 案例。
3.5手握式工具设计的教学训练 通过对手握式工具设计的理论讲解和设计案例的具体 分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求 学生寻找并发现没有符合人机工程学要求的手握式工具，体 验不便并评估可能引发的伤害，根据手握式工具的设计原则， 给出改良的设计方案。例如：设计师发现传统剪刀因不能使 手腕顺直而极易引发腱鞘炎，所以据此进行了剪刀的改良设 计，如图3-5。
3.6“以人为本”综合思维的教学训练 通过对人机工程学“以人为本”核心设计观念的再次强 调，学生可以强化掌握课程内所有的综合知识。为了巩固和 强化知识的应用能力，需进行如下的综合作业练习。该部分 的作业是要求学生按照人机工程学的要求设计、制作一个计 算机工作环境，包括：产品的尺寸测量与比例关系、计算机 界面操纵―显示人机系统设计、使用行为的分析、鼠标等手 握式工具的设计，如图3-6。通过这样的练习，学生可以树 立并加深人机工程学“以人为本”的综合设计思维。
4结论与总结 从最终的教学效果来看，上述课程不但可以培养学生的 人机工程观念意识，而且让他们体验了理论指导实践的实例， 并最终通过作业练习让学生掌握了知识。由此可见，笔者的 工业设计人机工程学课程设计是成功的，此次研究的成果对 学科建设具有指导意义。另外，该课程设计也因许多主客观 原因而存在一定的局限性：一方面，笔者所构想的人机工程 学课程是针对工业设计专业教学的，所以会从工业设计专业需求出发而删减相关内容，因此，最终内容并不代表最全面 的人机工程学知识；
另一方面，因为是针对人机工程学初级 教学的课程设计，它更多着眼于观念意识的培养，因而内容 较浅显，如果要达到更高的要求必须有更深入的后续教学课 程。