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中圖分類號:J59 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2015)-10-00-02
一、人體工程學的概念及發展
人體工程學(Ergonomics),也稱人類工程學、人間工學或工效學。原出希臘文“Ergos”,即“工作、勞動”和“nomes”即“規律”,也就是探討人們勞動、考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的科學。這門科學在第二次世界大戰前才開始有了系統的研究。在我國也很早就開始了這方面的研究。據西漢文獻記載,在制造兵器時,要考慮大小合手、長短適中。明代家具設計為了使人觸感舒適,椅子的靠背做成適合人體脊柱彎曲的曲線,棱角做成鈍圓型,椅角做成圓柱塑,這些都融進了中國古代樸素的人體工程學思想。這就說明人體工程學原本就是研究人在適度的勞動中用力規律的一門學科。我國將人體工程學作為一門獨立的學科研究,是從20 世紀80 年代末開始的。
人體工程學是建立在技術科學、心理學、生理學、衛生學的交叉點上, 它利用解剖學、人體測量學及生物物理學等研究成果來研究人在生存環境中可能擁有的功能, 以創造最佳的生活環境與勞動條件, 保證勞動的效率和安全, 有利于身體健康。
二、人體工程在環境設計中的作用主要表現在以下幾個方面
(一)人體工程學為環境設計提供了可靠的原則
“以人為本”是環境設計的基本原則1 運用人體工程學可以密切環境與人的關系, 通過對人體特征及活動規律的深入研究, 可以加強環境的有效利用, 使環境設計更加科學、合理。
(二)使功能得以量化
在以往的設計中, 對于功能問題多憑經驗而缺少科學的根據, 而運用人體工程學則可以彌補這方面的缺陷, 通過有效地功能價值分析, 減少了設計的盲目性。解決該問題包括人在環境的運動狀態的功能組織原則、排列原則和使用頻度等1
(三)為環境空間質量提供可靠保證
人的生理結構及特征、生活內容及性質、活動規律及范圍是決定室內外空間的性質、尺度、形狀的重要因素。而人體工程學提出了“舒適帶”的理論, 使環境更加適應人的生理條件, 并提供安全、可靠的保證。這其中包括空氣成分、氣象條件、光輻射及其聲波、磁場溫度、濕度等對環境質量的影響。
(四)提供適應人感覺的環境條件
人的感覺能力存在一定的差別和一定的限度, 人體工程學就是從一般規律著手研究其特性、共性而制定的原則。對于任何一件家用電器特別是視聽設備系統, 它的質量效果除本身技術質量以外, 很大程度上則取決于它所在空間適應人體工程學的程。
1、視覺系統
環境對人所產生的作用, 絕大多數是通過人的視覺實現。掌握人體工程學可以正確地運動用光學原理來保護人的視力, 了解人的生理結構、視覺特征與視野范圍可以獲得最佳視覺效果的途徑, 并滿足人的心理需求。
2、聽覺系統
人耳作為聽覺系統包括兩種功能, 一是獲得聲音功能, 二是尋求平衡與確立位置的功能。人體工程學主要運用聲學原理進行研究人耳與聲音的關系、聽覺效果以及噪聲對人的危害等。
3、嗅覺、味覺與觸覺系統
嗅覺、味覺及觸覺方面的效果對環境質量有著重要的影響, 因此,我們要千方百計予地重視, 正確對待,這也是用其它方法所不能替代的客觀需要。
三、人體工程學在景觀設計中的研究
景觀設計中的人體工程學是人體工程學在空間設計中的有效利用,是研究人體工程學與空間條件之間正確、合理的關系,以取得最高生活機能效率。空間設計是“為人造物”,.創造出以“人”為中心的人性環境。中國古代就十分重視人與環境的和諧,強調“天人合一”。景觀設計的研究重心也應該放置在“人”上面。人體的結構非常復雜,由運動器官、感覺器官、消化器官、大腦等共同構成。人的身體有一定的尺度,活動能力更有一定的限度,無論是采取坐、立、臥、行中的哪一個活動,都有一定的限度和方式,因此,對于與活動有關的空間計劃和設施器物等的設計,都必須考慮到人的形體特征、動作特性和體能極限等人體因素,使活動效率提高到最大程度,身體疲勞降低到最小程度,并使人承受一定的負荷及由此產生的生理、心理變化。同時,還要考慮人的活動與環境的相互關系,環境的溫度、濕度、噪音、光線和氣味等都直接而強烈的影響人體的活動能力和活動效率。此外,年齡、性別、個體、體質和智能等個人差異和民族差別,地域特征以及經濟技術指標,都是值得考慮的設計因素。
四、《人體工程學》在景觀設計中的重要性
景觀設計是一門研究如何創造功能合理、舒適美觀、符合人的生理要求和心理要求的室外環境的學科,從這一點可以看出人體工程學和景觀設計在思想和內容上有很多的共同點(都是研究人和環境),人與環境的關系就如同魚和水的關系,彼此相互依存,相互聯系,人是環境的主角,環境是人的環境,人的一切活動的是為了滿足人的生活和工作需要,因此《人體工程學》課程在環境藝術設計專業學習中極其重要,體現在以下幾點。
首先,環境藝術設計中的景觀設計是其根本,對空間的研究是如何強調科學性和藝術性,如何為人服務,而《人體工程學》根據人體測量數據,從人的尺度,行為空間(動作域),生理空間以及知覺空間等,確定各種不同的功能空間的劃分和尺寸,使空間更有利于人們的活動,為確定人們在室外活動所需空間范圍提供主要依據。
其次,設施與環境在景觀設計中占有很大的比例和很重要的地位,對室外環境效果起著重要的影響,其形體、尺度以人體尺度為主要依據,同時設施與陳設的使用范圍也要求由人體工程學提供重要參考依據。同時景觀設計重視人與環境的關系,室外環境包括氣溫與氣濕環境、光環境、聲環境、振動環境、氣味環境等,它們對人的生理、心理影響巨大,是環境藝術設計探討的重要問題,人體工程學正為室外環境的設計提供有力的科學依據。
總之,在景觀設計中不論是整體規劃還是細節處理,都以滿足人和人際活動的需要為核心,都以創造人的使用方便和舒適為目的,提倡“以人為本”的人性化設計無疑需要人體工程學提供準確的設計航標。
五、人體工程學在景觀設計中的運用
(一)景觀設計中的空間環境心理。
人在室外環境中,其心理與行為盡管有個體之間的差異,但從總體上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或類似的方式做出反應的特點,這也正是我們進行設計的基礎。
1、領域性與人際關系距離。
領域性原是動物在環境中為取得食物、繁衍生息等的一種適應生存的行為方式。室外環境中個人空間常需與人際交流、接觸時所需的距離統盤考慮。根據人際關系的密切程度、行為特征來確定人際距離,印分為:密切距離、人體距離、社會臣離、公眾距離。
2、私密性與盡端趨向。
如果說領域性主要在于空間范圍,私密性則涉及在相應空間范圍內包括視線、聲音等方面的隔絕要求。私密性在居住類室外空間中要求更為突出。由于在室內空間中形成更多的“盡端”,也就更符合人們“盡端趨向”的心理要求。
(二)景觀設計中色彩與環境心理的應用。
人們總是最先用視覺來感受環境,而在一個固定的環境中,最先映入眼簾的是色彩,色彩處理的好壞不僅影響著視覺美感,也影響著人的情緒和工作生活效率研究發現,人置身予綠色的環境中,皮膚溫度可降低l 至2 度,脈搏每分鐘減少4 至8 次,呼吸減慢、血壓降低,心臟負擔減輕,表現出一副安靜自若的神態,促使人更加冷靜地對待現實。
(三)光影與環境心理的關系。
現代室外光環境的設計中,光不僅起照明的作用,而且還是界定空間、分割空間、室內空間氛圍的重要手段,同時光還表現一定的裝飾內容、空間格調和文化內涵,趨向于實用性及文化性的有機結合,成為現代景觀設計的一個重要因素。光和影的襯托給人們提供了愉悅的視覺刺激,是營造氣氛與創造意境的“特殊材料”。安藤忠雄認為:“光和影能給靜止的空間增加動感,給無機的墻面以色彩,賦予材料更動人的‘表情’”。由于光的功能是多元化的,現代室外光環境的設計內容在深度和廣度上表現出多層次、多方面的特性,通過各種設計手段創造某種環境氣氛、制造某種情調、實現特定構思的環境設計,滿足人的心理需求和精神消費。例如通過燈光與環境的結合設計出不同的功能空間,通過光線的合理運用,改變了環境的固有色給人的視覺帶來協調性,劃分且營造出一個優雅的環境氛圍,使人對空間產生無限的遐想。
綜合上述的分析,掌握人體工程學不僅能為景觀設計提供了一些依據和方法, 更主要的是使我們對待設計的理念產生了質的改變。設計不是想當然的行為, 知其然, 更應知其所以然。
景觀設計中的人體工程學主要研究兩個方面的問題:一方面是借助人體測量資料設計室外動態空間的可行性,并作為空間計劃和活動設備的根據;另一方面憑借運動與感覺、生理和心理的研究資料作為環境條件設計的可靠標準,并作為環境設計的根據,再以這兩方面為參照,即在一定的約束條件范圍內,設計出有效使用面積最大、單位造價最低、資源消耗最少、人與環境最和諧的室外空間。
參考文獻:
(一)課程
《家具設計與人體工程學》是我校把家具設計與人體工程學結合在一起所開設的一門專業基礎必修課。課程共學時112學時,16學時每周,共7周課。課程旨在以項目實訓的方式讓學生在符合人體工程學的實驗數據下進行家具設計,為“人、家具、環境”系統設計提供整體思路,為“以人為本”的設計思想提供可行方法。筆者長期從事家具與室內設計教學與設計實踐工作先后收集并整理了十幾套相應教材,基本可以歸納出課程包含四大部分內容:第一部分概述(介紹家具設計、人機工程學等概念)、第二部分人體工程學基礎(主要介紹人體工程學的研究角度、方法和范疇等)、第三部分人體測量與數據的應用(側重講解在家具設計中常用的一些人體測量數據)、第四部分人體工程學與家具設計(人體工程學與家具設計的綜合運用,結合案例,比如座椅設計、辦公家具設計等)。顯然第三、第四部分的內容為重點和難點。通過對本課程教與學師生調查問卷,我們總結了三大印象:第一印象——雜。課程涉及統計學、設計學、人體測量學、生物力學、勞動生理學、環境生理學、工程心理學、時間與工作研究等十多個學科。第二印象——困。課程中需要理解大量的新概念、專業術語,再加上幾十組需要學生識記的常用人體尺寸統計數據表,很容易造成“困境”。第三印象——難。人體工程學(Ergonomics)又叫人體工學或人類工程學,人體工程學是探討人與環境尺度之間關系的一門學科。人體工程學通過對人類自身生理和心理的認識,并將有關的知識應用在有關的設計中,從而使環境適合人類的行為和需求。人體尺度問題是課程的核心和難點。學生不僅要掌握人體自身的尺寸,還要掌握人體尺寸在設計學上衍生的人機尺寸,以及靜態尺寸和動態尺寸等等。由于存在學科的跨越和知識點側重的問題,很多研究方法和過程都沒有反應在教材上,導致教與學中出現知其然不知所以然的現象。
(二)教師
1.教師過于重視理論講授,教學手段單一,教學中與學生嚴重脫節,無法激發學生學習興趣和主動性。究其原因教師與學生課前、課下溝通較少、教師引導激發學生自主研究學習不足等原因。
2.教師過于強調教材,注重理論的全面性,側重點擴展明顯不足,主次內容把握不夠準確。究其原因是教師在本課程及其前后開設課程了解不足,導致了課堂上內容重復、或者涉獵不足等問題。
3.教師教學中實踐教學與理論教學處理不當。常常出現理論與實踐環節課時分配不合理、理論與實踐環節不能同步或者錯位、實踐教學手段單一、案例剖析不到位等問題。
4.教師教學之余提升自身專業素養不夠。凡事淺嘗輒止,學術專研缺乏耐心和恒心。
(三)學生
1.積極主動性不夠,被動學習情緒明顯。究其原因是由于學生階段性學習專業深入度不夠,設計體驗不足,影響其對人體工程學在專業領域重要性的正確認識。
2.無法從理論中聯系到實踐運用。究其原因是許多學校對人體工程學重視不夠,然后錯誤地反應在教師的教學中,直接影響了學生對待課程的態度。許多教師把人體工程學作為一門理論課來講授,最終以理論考試的方式作為結課考核。導致的結果是學生一開始就把精力用在備考上,對相關概念和知識只停留在記憶階段而不是理解和掌握。
3.基礎不足,價值觀有余。我國大部分藝術類考生的理科基礎、邏輯思維能力普遍較差,思維方式較感性,然而《家具設計與人體工程學》這門課程理科屬性傾向較重,讓很多學生望而卻步。加上大部分藝術類考生自入學前價值觀就出現了偏頗,他們認為上大學就是為了混文憑、考證書,至于專業好不好無所謂。這樣一來《家具設計與人體工程學》這種課程很容易被學生忽略掉,表現為測試作弊、設計作業馬虎應付。
(四)課程環境
課程環境對于一個專業、一門課、一位老師、一個學生來講都是相當重要的。以家具設計與人體工程學為例,在學校專業成立初始,課程環境幾乎為零。那時候如果老師上課連多媒體教室都無法實現,那么當量的優秀案例圖片改如何向學生展示并講解。家具設計與人體工程學這門課程重點在培養學生的家具設計造型能力,培養學生適應在“適合人的尺度”的思維模式下進行家具設計創作,所以教學的重點應該是突出體驗教學。這種體驗教學,不能局限在學生的想象階段,不能僅僅依靠手繪或者電腦模擬效果圖的制作來完成的。理想的體驗教學應該是學生能在學習課程的時候能超越識記,掌握人體工程學的研究方法,明確設計是為人的設計的真正含義,能夠通過圖紙把自己的設計很好的表達出來并完成家具1:1模型,然后能充分的調動各感官機能,完成對模型的修改,完善設計。我校地處河南信陽市,2006年藝術系開設了家具設計方向,到今天已經有了8年的光陰。發展八年學校基本建立了美術基礎實訓室、模型制作實訓室、計算機CAD設計實訓室、手木工制作實訓室等,應該可以說小有所成、初具規模了。但從我校家具設計方向歷屆畢業生就業調查反饋表來看,凸出問題表現在畢業生崗位概念模糊、崗前緊張、專業能力局限在方案設計和手工模型中、對于家具設計到家具生產過渡斷裂等問題。所以學校離培養高度市場適應性應用型人才成功轉型還需要走很長一段距離,這需要全校師生以及“多方來助”的情況下才能逐步實現。完整的家具設計課程環境處了學校自身軟硬件環境以外,還應該包含校企合作環境、校政扶持和監督環境、校與校來往學習合作共榮環境等。
二、家具設計與人體工程學教學有感
(一)緣起藤和竹
我校西鄰“長淮明珠”南灣湖,南望“云中公園”雞公山,校園內山清水秀,花木交蔭,綠圍翠繞,景色宜人。山上有豐富的自然資源,其中最多的就是滿上的竹林和成片的老樹古藤。2012年學校土建動土,建設一些新校施,原本山上的野生的滿山竹林和老藤,被一車車的拉往垃圾站焚燒殆盡,在筆者的眼里這是暴殄天物的行徑。在家具史上,能工巧匠用老藤和竹子編制出了多少會計人口、流傳古今的家具,多少作品在今天的世界非物質文化的收藏典籍中成為經典。回想多年前,大學時期到教師階段,學生階段最痛苦的是每次家具設計課都要花好多錢購買各種各樣的模型制作材料,但制作出來的模型效果多少會讓人聯想到水晶宮時期的矯揉造作、粗制濫造的感覺。原因是我們制作模型購買的大部分是模型卡、ABS板、KT板、噴漆、石膏等工業模型材料,它們除了能粗糙的表達出家具設計的造型形態之外,別說結構,就是簡單的接縫收口都很難到位的。當然這些材料制作完模型之后,本身材料的固有色是很難看的,沒有任何保留的價值,所以還得用噴漆給制作好的家具模型賦予“五顏六色”的外衣。一個個原本制作還算精致的模型,披上噴漆外衣之后,儼然成了一個七彩家具王國。最讓師生感覺頭大的事,噴漆對環境的污染——刺鼻的氣味加上斑駁的漆影到處可見。現在教師階段強烈的責任感在一次次的逼近,告誡自己不能“重蹈覆轍”。回看我們的祖輩,他們用無數的驚世之作一次次的想我們呈現自然材料的無窮魅力和價值。竹子特有的質地、中空的結構、快速的生長率(竹子2-3年可以成才)、竹黃和竹青的特殊性、竹結之美等等,竹子有太多太多的研究價值。老藤的最大的特點是它的韌度好、質感美、自然古樸形態美。竹子和老藤都不需要噴漆和上色,這也是它們作為家具模型制作最佳材料的優勢之一。于是藤和竹的研究首次在家具設計與人體工程學的模型制作上全面展開。
(二)果成竹與藤
家具設計與人體工程學在教學上筆者一改傳統教學常態,主張以“理論講解為輔,團隊研究為主”的課程教學方案,事實證明效果很好。以其中“人機工程學與座椅設計”環節為例:
1.全班分位若干小組,每個小組控制在3-5人,落實名單;
2.每個小組至少收集2個較具典型代表的座椅作品,可以市場購買或者家中鄰里收集,方式不限;
3.學生陳述作品來源,教師點評,每小組確定2個最典型作品;
4.解構作品,通過對作品的拆解、使用體驗,弄清其結構、尺寸、材料、工藝以及作品的優缺點分析,并在A3圖紙上表達清楚;
5.完成原始圖紙,教師點評,針對優缺點分析,根據人體工程學所學知識,完成設計改良;
6.教師點評,完善改良方案,制作1:1家具模型,材料竹子、古藤。
三、結語
關鍵詞:人體工程學;環境藝術;設計
設計服務于人。人總是在某一個環境中使用著某些物質設施,或是生活和工作的工具,或是人類生活的空間環境。人的生活質量和工作效能很大程度取決于這些設施是否適合人的行為習慣和身體各方面特征,所以學習人體工程學,并將人體工程學的設計要素應用于設計之中,才能使設計更好的為人服務。
一、環境藝術設計專業人體工程學課程的教學目標
環境藝術設計專業涵蓋內容非常廣泛,既包括各類人們使用的家具、設施,又包括人們生活的各類室內外環境,作為設計專業課程之一的人體工程學的學習應該達到這樣幾個目的:
(一)為確定空間場所范圍提供依據。影響場所空間大小、形狀的因素很多,但最主要的因素還是人的活動范圍及設施的數量尺寸。
(二)為設計家具、設施等提供依據。家具、設施的主要功能是使用,因此,無論是人體家具還是儲存家具都要滿足使用要求。
(三)為確定感覺器官的適應能力提供依據。人的感覺器官在什么情況下能夠感覺到刺激物,什么刺激可以接受,什么刺激不能接受,這也是人體工程學的一大重要課題。
二、環境藝術設計專業人體工程學課程的現狀分析
筆者將多年在實踐教學中發現的問題,分析如下:
(一)學生
(1)積極主動性不夠,被動學習的情緒明顯。究其原因,是由于學生對人體工程學在大量環境設計實踐中的重要性缺乏廣泛的直觀、切身的體會;
(2)實踐中運用人體工程學在時,往往各種因素的復雜性會給學生的主動學習設置思想障礙。即便在教師的引導下,從學生日常接觸的繪圖桌椅、餐廳桌椅、會議室桌椅、學生寢室臥具、學生寢室環境、洗漱間環境、教室環境、餐廳環境及其他一些典型的室內、外環境入手, 引導學生思考并討論這些與自己日常生活密切相關的家具及環境在實際使用中造成的種種不便的原因,也會因為問題的復雜性造成積極主動學習的障礙。
(3)環境藝術類學生大都為藝術類考生,邏輯思維能力較差,思維方式大都注重感官而缺乏理性。在實例講解過程中,大量的尺寸分析,除考慮各種人體靜態尺寸、動態功能尺寸之外,還要考慮一定的使用狀態、使用方式等等,這些因素之間的相互作用,最終會導致設計結果的截然不同,因此,嚴密的邏輯思維能力、精益求精的設計態度,才能設計出真正符合人體工程學需求的家具或環境。
(二)教師
(1)大部分教師注重理論教學,而非以提高學生的興趣、建立學生正確的設計思維為主要教學目標。目前的人體工程學教材內容偏重理論、原理、公式、數據,較為枯燥,使藝術類學生容易產生厭學心理。這要求教師要根據學生的實際情況和專業的重心適時調整教學計劃,將以提高學生的學習興趣和鍛煉其人體工程學設計思維為主要培養目標。
(2)注重理論的全面性,而不注重解決單個實際設計問題的精確性。大量的理論使得學生有了一些人體工程學的設計意識,但針對實際問題的解決時,面對相對復雜的情況,導致學生手足無措,教師應注重設計實踐的有效設計及精確的指導。
三、教學改革的主要思路
(一)教學模式上
(1)以案例教學為主,拋磚引玉
課程各章節內容的安排應以經典案例空間為切入點,提出案例,先讓學生討論如果自己遇到這樣一個設計項目,應考慮人體工程學的哪些因素、應如何設計?讓同學充分討論,各抒己見,利用教學中相互作用的方法,全班討論、分組討論,既活躍課堂氣氛又加深了學生的印象。將學生的討論結論歸納并一一列出,同時記錄學生們疑惑的內容,讓學生帶著疑問去聽課,并要求課程之后讓同學自己解決剛才遇到的問題,不足之處教師再進行糾正和補充。
(2)以實踐教學為目的,理論指導實踐
環境藝術設計是一項實踐性較強的專業,所有的理論都是為了使學生在日后面臨實際設計項目時能有法可依、有據可循。人體工程學課程本身是直接服務于環境的使用者――人的,因此,環境藝術設計專業人體工程學課程應以面向實踐為主要目的。課堂之上教師講解的各種案例,學生總會感覺離自己很遙遠,是天方夜譚,針對這樣的情況,教師應帶領學生走出課堂,面向真實的設計項目,親身體驗設計項目時面臨的種種問題,這樣才會有更迫切的解決問題的欲望和沖動,從而上課時才能積極思考、主動學習,達到事半功倍之效。
(二)教學方法上
(1)納入豐富的多媒體手段
現在的多媒體已經廣泛而深入地應用到學校課堂里,教師上課不再是傳統的言傳身教,而是集言、聲、樂、動畫、媒體剪輯等等融為一體的生動有趣的視、聲覺盛宴,眾多高校每年一次的多媒體課件比賽,也證明了高校對教師多媒體技術的重視。為了削弱人體工程學給學生帶來的枯燥、乏味的感受,教師在多媒體制作上也應花一番心思,不僅僅加入圖片和文字,也可以加入一些視頻,例如國內外著名設計師的設計思想、某款著名家具的設計思路等等,拓展了學生的見聞、增加了對設計專業的喜愛。
(2)循序漸進的課程設計
人體工程學是設計的尺度基礎,對學生的設計思想有重要的指導作用,因此,它在設計專業課程中的地位和作用是毋庸置疑的。教師應在理論教學之后組織相應的課程設計,宜采用學生生活常見的現實生活現象為題材,可以先討論,教師再指導,最后學生自己完成設計。整個課程應完成5-6個課程設計,有效鍛煉學生的設計思維和設計能力。
環境藝術設計專業的人體工程學課程應該以培養學生以人為本的設計理念、縝密的設計思維,較強的獨立的設計能力為目的的一門基礎專業課程,希望通過教學改革,對人體工程學課程的教學及人才培養起到理論及實踐方面的示范作用。
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論文摘要:很多人通過多年來的積累,擁有了自己的住宅,所以在室內設計中,不僅僅要美觀大方,舒適感和便捷感也得到了人們的重視。人體工程學在室內設計中的應用,就是解決人們在居住空間中健康、高效、愉快工作和生活的需求,也是現代室內設計追求的標準。
一、概述人體工程學
人體工程學是一門關于技術和人的協調關系的科學,也是一門多學科的交叉學科。它首先是一種理念,把使用產品的人作為產品設計的出發點,要求產品的外形、色彩、性能等,都要圍繞人的生理、心理特點來設計;然后是整理形成的設計技術,包括設計準則、標準、計算機輔助設計軟件等;這些設計技術再和特定領域的其他設計技術及制造技術相結合,就形成符合人體工學的產品,這些產品讓使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。人體工程學研究的核心問題是不同的作業中人、機器及環境三者間的協調,研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫學、人體測量學、美學和工程技術的多個領域,研究的目的則是通過各學科知識的應用,來指導工作器具、工作方式和工作環境的設計和改造,使得作業在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高。
二、概述室內設計
室內設計是指為滿足一定的建造目的(包括人們對它的使用功能的要求、對它的視覺感受的要求)而進行的準備工作,對現有的建筑物內部空間進行深加工的增值準備工作。目的是為了讓具體的物質材料在技術、經濟等方面,在可行性的有限條件下形成能夠成為合格產品的準備工作。需要工程技術上的知識,也需要藝術上的理論和技能。室內設計是從建筑設計中的裝飾部分演變出來的。他是對建筑物內部環境的再創造。室內設計可以分為公共建筑空間和居家兩大類別。當我們提到室內設計時,會提到的還有動線、空間、色彩、照明、功能等等相關的重要術語。室內設計泛指能夠實際在室內建立的任何相關物件:包括:墻、窗戶、窗簾、門、表面處理、材質、燈光、空調、水電、環境控制系統、視聽設備、家具與裝飾品的規劃。
三、人體工程學為室內設計奠定了基礎
人體工程學聯系到室內設計,其含義為:以人為主體,運用人體計測、生理、心理計測等手段和方法,研究人體結構功能、心理、力學等方面與室內環境之間的合理協調關系,以適合人的身心活動要求,取得最佳的使用效能,其目標應是安全、健康、高效能和舒適。人體工程學與有關學科以及人體工程學中人、室內環境和設施的相互關系。由于人體工程學是一門新興的學科,人體工程學在室內環境設計中應用的深度和廣度,有待于進一步認真開發,目前已有開展的應用方面如下:(1)為人際交往空間的確立奠定了基礎。根據人體工程學中的有關計測數據,從人的尺度、動作域、心理空間以及人際交往的空間等,以確定空間范圍。(2)為家具、設施的形體、尺度及其使用范圍奠定了基礎。家具設施為人所使用,因此它們的形體、尺度必須以人體尺度為主要依據;同時,人們為了使用這些家具和設施,其周圍必須留有活動和使用的最小余地,這些要求都由人體工程科學地予以解決。室內空間越小,停留時間越長,對這方面內容測試的要求也越高,例如車廂、船艙、機艙等交通工具內部空間的設計。(3)為室內設計的視覺環境奠定了基礎。人眼的視力、視野、光覺、色覺是視覺的要素,人體工程學通過計測得到的數據,對室內光照設計、室內色彩設計、視覺最佳區域等提供了科學的依據。
四、人體工程學為室內設計要素提供了依據
(1)合理的空間布局。根據人體工程學提供的數據一句,空間的合理分布給人們以美的感受是設計基本的任務。(2)合理的運用色彩。室內色彩除對視覺環境產生影響外,還直接影響人們的情緒、心理。科學的用色有利于工作,有助于健康。(3)合理的采光。人類喜愛大自然的美景,常常把陽光直接引入室內,以消除室內的黑暗感和封閉感,特別是頂光和柔和的散射光,使室內空間更為親切自然。光影的變換,使室內更加豐富多彩,給人以多種感受。(4)合理的裝飾。室內設計根據結構和人的心理需求,結合功能需要加以裝飾,可共同構成完美的室內環境。充分利用不同裝飾材料的質地特征,可以獲得千變完化和不同風格的室內藝術效果,同時還能體現地區的歷史文化特征。(5)合理的陳設。室內家具、地毯、窗簾等,均為生活必需品,在符合審美的條件下,結合人體工程學的要求,更能體現其特點和個性。(6)合理的綠化。室內設計中綠化以成為改善室內環境的重要手段。室內移花栽木,利用綠化和小品以溝通室內外環境、擴大室內空間感及美化空間均起著積極作用。
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18世紀上半葉,研討式教學產生于哥廷根大學。至19世紀初,柏林大學將其作為一種制度確立下來,應用于小班和研究生教學。隨著學科的細分,研討式教學的應用領域不斷拓寬,德國的研討式教學在各國的大學教育中得到廣泛應用,同樣也對我國的高等教育產生了深遠的影響。
研討式教學是指教師以課程授課內容和學生知識積累為基礎,指導學生創造性地應用自己所學的知識和能力,發現問題、討論問題和解決問題,在研討中累積知識,培養創新思維和能力。
二、人體工程學教學的現狀分析
對于藝術設計專業的學生而言,《人體工程學》是一門重要的專業基礎課,課程內容廣泛,涉及的學科領域眾多且交叉性強,想要學好這門課程并非易事。經問卷調查,被調查人群中11%的學生認為《人體工程學》內容復雜枯燥,部分理論知識難以理解;59%的人認為課程內容的綜合性與藝術類學生的知識背景存在矛盾,是導致學習困難的原因之一;19%的人缺乏學習興趣,認為《人體工程學》的理論難以聯系實際,導致學習效果不佳。對教師而言,《人體工程學》屬于難教的課程。我國的人體工程學較西方國家起步晚,教材多而不精,部分理論直接引入了西方國家或日本的人體工程學研究成果,研究的條件背景不明。對于這部分內容教師常照本宣科,學生覺得晦澀難懂,教學效果大打折扣。此外,《人體工程學》常采用考試作為考核方式,學生為了通過考試需要死記硬背理論知識,很難培養在實踐中的應用能力。為了改變這一現狀,需要教師和學生共同努力,采用不同于以往填鴨式的教學方法,以期取得良好的教學效果,達到教師和學生的共同進步。
三、研討式教學的應用
研討式教學主要是為了解決傳統授課方式遇到的某些問題而采用的。教師是學習的引導者和組織者,提供學習場地和設備(教室、模型實驗室、多媒體設備和實驗設備等),學生才是學習的主體。在《人體工程學》的教學過程中,發現座椅設計這一課題內容豐富,涉及面廣,較為適合作為研討課的學習內容。下面以座椅設計研討課為例,介紹研討式教學在《人體工程學》課程中的實際應用。
(一)設定學習目標和任務
研討課的開始,教師設定學習的總體目標設計適合每個學生自己的學習椅,完成座椅設計的成果圖紙,并在圖紙上列表說明座椅各功能尺寸數據的由來。另外,將學習任務分成了 座椅設計中人的因素、座椅設計的環境因素和座椅的尺寸、造型和材料設計三個方面。
(二)學生分組自學并展開討論
將學生分成多個學習小組(每組3~4人),課下查閱相關資料,課上交流學習。通過查閱相關資料,學生了解到,座椅設計中人的因素主要包括人體基本構造、人體測量、人座椅界面的壓力分布、人體疲勞等重要內容。在課上的交流學習過程中,各小組抽出一名學生向全體同學講解某一個部分的內容(確保每個學生講課的機會均等),教師和學生隨時可以提出疑問并共同探討解決。人體測量中百分位的概念是學習的重點和難點,由教師負責解釋;座椅設計中用到的人體靜態尺寸,由學生自帶測量工具互相展開測量實驗,并對數據進行了統計與分析。人座椅界面的壓力分布和人體疲勞相關知識,則采用了最直觀的學習方式,將學生作為被試者進行體壓分布測量實驗和肌電實驗,給學生留下了深刻的印象。座椅功能尺寸設計是座椅設計的重點,這一環節則在學生通過自主學習充分了解和掌握座椅尺寸設計要素后,通過設計圖紙來完成學習效果的檢驗。
(三)集體評議
集體評議是由師生共同檢驗學習效果的重要環節。每名學生都需要將自己的設計圖紙展示出來并講解,老師和同學提出問題并共同探討解決問題,同時完成本門課程的考核,成績由老師和學生分別給出的成績共同組成,也體現了公平公正的原則。最初學生對于研討式的方式反應淡漠,后來發現本課程的學習需要每個人的參與且參與度越來越高,從最初的被動參與到后來的主動學習,學生的學習態度和積極性都發生了極大的變化。經過逐步的教學研究和實踐,通過后續的反饋環節得知,調整課程的學習內容,以研討課的形式增加課堂討論環節、實驗和設計實踐環節,取得了良好的教學效果。
四、小結
關鍵詞: 人機工程學;夾具設計;人機環境;以人為本
0 引言
隨著現代化工業的發展,人機工程學的應用越來越受到人們的重視。人機工程學是研究人、機及環境相互作用的學科[1],研究人和機器以及環境的相互作用,研究人在工作、生活中怎樣才能夠統一考慮工作效率、人體健康、安全和舒適等問題,是把人-機-環境系統工程運用系統科學思想和系統工程方法,正確處理人、機、環境三大要素的關系,探討人機環境系統最優組合的一門科學,如何實現人-機-環境系統的最優組合是我們研究的核心問題。已有研究表明,在設計、生產中應用人機工程學是必要和有效的[2]。本文利用人機工程學的原理對機床夾具設計過程中的有關工作效率、人的健康、安全和人機環境匹配等幾方面進行探討。
1 基于人機工程學的設計內容
將人機工程學應用于機床夾具設計過程應當包含兩個方面:1)應用是全過程的;2)應用是全方位的。全過程、全方位地應用人機工程學進行夾具設計,不僅體現其功能的科學性、使用的合理性,還要考慮到舒適、安全、省力和高效等功能[3]。人機工程學在夾具設計中的應用要體現在夾具設計的每個階段,具體內容如下:
按照這個要求,機床夾具設計從工作效率、人體健康、安全和人機匹配幾個方面來進行。
1.1 工作效率
機床夾具設計的總體目標就是“優質、高效、低成本”,在保證質量的前提下,高效率是我們追求的一直追求的重要方面,所謂“高效”是指夾具的工作效率最高,使用價值最大,這是對夾具設計提出的最根本要求之一。在夾具設計中,除了按照生產綱領合理配置夾具的定位裝置、夾緊裝置、對刀或導向裝置、分度裝置等夾具各個組成部分的自動化程度,提高生產效率外,裝、夾動作應準確、迅速、操作方便,安全省力[5];各個部分的操作手柄、杠桿、開關、顯示裝置或其它輔助工具應放在操作者的最大工作范圍之內,并且要盡可能靠近操作者,但應避免放在操作者的正前方且按動作順序進行排列與布置;應使操作者手移動的距離和移動次數越少越好;夾具上的各種操作機構的位置應盡量使操作者在使用時不改變或極少改變身置;盡可能采用聯動夾緊機構。從而縮短輔助時間,提高人的工作效率。
1.2 人體健康、安全
所謂“安全”是指在系統中不出現人體的生理危害或傷害。在夾具設計中,要堅持“以人為本”的基本指導思想,夾具設計應安全可靠,確保操作者的人身安全。對于存在離心力的夾具,需采取的平衡措施,方法有兩種,一是在較輕的一側加平衡塊,平衡塊的位置最好可以調節。二是在較重的一側加減重孔[5]。設計夾緊裝置時,為防止工件在加工過程中因振動而松動,夾緊裝置要有足夠的夾緊力和自鎖性能;夾緊裝置的自鎖裝置性能應可靠,以防止產生松動,致使工件有飛出的危險;對于存在沖擊載荷的夾具設計時,夾緊力大小要求保證工件夾緊可靠,施力方向和作用點要恰當,必要時可采用輔助支承和浮動夾緊裝置,以提高夾緊剛度,因此夾具各元件要具有足夠的強度和剛度。在設計和布置定位元件時,應盡量使主要支承面大些,定位元件的支承之間要盡量遠些;還要注意防止夾具上的元件與機床的回轉件相碰,引發安全事故。夾具上盡可能避免有尖角或突出夾具體(或機床)輪廓之外的元件,必要時應加防護罩。
安全防護裝置的設計可以分為兩個部分:為保證安全設置在機床上的防護裝置設計和個人防護用品設計。防護裝置設計的結構和布局應設計合理,防止人體各部位均不能直接進入危險區,主要包括防止人的誤操作而引發的事故,要有防誤撞裝置,比如可以增大操作阻力或按鈕保護蓋板;防止操作者誤入危險區而設置的安全防護裝置,比如設置防護網或防護擋板;為防止切屑、切削液飛濺而危害操作者的健康和安全,可設置防護罩或防護擋板。安全防護裝置與夾具的配套設計,防護裝置設計要保證操作者容易對加工區進行觀察。最好有通過對系統進行自動監測與診斷的方式去避免或排除故障、避免事故發生的裝置。個人防護用品設計應符合人體工程學,包括防塵、防潮、隔聲用品的設計,為操作者提供良好的工作條件,減少不必要的危害。 轉貼于
1.3 人機環境之間的最佳匹配
人-機-環境系統強調“機宜人”、“人宜機”,將人、機、環境這三個要素看成一個相互作用、相互依賴的系統,并用系統工程的方法使系統處于最佳的工作狀態。要使人、機、環境三大要素相互之間達到最佳匹配,就要使人-機關系、人-環關系、人-機-環境關系的總體設計要合理。夾具的設計要符合人的生理、心理特點;工作環境要符合人的特性。
在機的總體布局時,夾具的高度應使操作者可以變換操作姿勢,可以坐、站交替,具有舒適感;夾具的操作手柄、杠桿、開關、顯示裝置或其它輔助工具應與人體尺寸相適應(人體平均身高大約1700mm),絕大多數人習慣用右手操作工具和做各種用力的動作,這一事實在人機系統設計時應該予以考慮。夾具設計要能夠降低工人的勞動強度和對工人的技術水平要求,雙手和身體的動作應該盡量以減少不必要的體力消耗為準則,過度消耗體力容易引發安全事故;夾具的結構工藝性要好,便于制造、裝配、調整、檢測和維修。維護作業應滿足人的要求,維護時間要短、維護費用低,滿足與維護有關的可靠性與安全性的要求;夾具的檢查點、點以及液壓氣壓系統的維護點都要布局在便于接近的位置;顯示器應盡可能安排在視野中心范圍之內,使人的視覺效果最優,避免產生視覺疲勞。
夾具使用過程中的噪聲、粉塵、切削液對人體、環境的污染也是不容忽視的,切削過程中的噪聲、粉塵、切削液往往會對操作者造成身體傷害、會對環境造成污染,在夾具設計時,就要考慮對噪聲、粉塵、切削液等污染物進行防治。
2 結束語
隨著我國社會和科技的發展,人們對工作條件、生活品質的要求會越來越高,對產品的人機工程特性也越來越重視。提高采用人機工程學原理設計的機床夾具,使人機環境的關系更加協調,對提高企業生產率、降低綜合成本,對構建和諧社會具有十分重要的意義。
參考文獻
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【關鍵詞】人機工程學;機械設計制造;應用
1前言
作為現代工程設計中用于工效提升的重要學科,人機工程學充分將心理、生理以及其他學科內容結合起來,要求機械設計中注重為人創造更為高效、安全、舒適的環境,確保機械設計達到最佳效益。現代很多機械產品在流通中很難占據一定的市場優勢,究其原因在于未將人、機器與環境等融入產品中。對此如何融入人機工程學成為現代機械設計制造中需考慮的重要內容。
2人機工程學的相關概述
關于人機工程學,其旨在結合心理學、生理學等,使機器制造中可與人保持適應,使創造的環境更為安全舒適的,是實現人、機、環境高度統一的重要學科。現代機械設計制造本身作為系統復雜工程,要求對相關工作強度、環境以及機械材料等進行充分考慮,在實現智能化、自動化的基礎上的堅持以人為中心完成整個設計過程。現階段工程機械設計由于需滿足各行業領域的實際需求,所以在使用條件、用途等方面有所差異,這樣人機關系匹配、相關參數指標等都有所不同。因此,如何通過人機工程理論指導機械設計制造尤為重要[1]。
3機械設計制造中人機工程學的具體應用分析
3.1從人體尺寸數據出發的設計制造思路
人機工程理論融入機械產品機械產品制造中,要求立足于人的身心特征,確保為作業人員提供安全舒適的環境,這樣才可使工作效率得以提高且疲勞程度、人體能量消耗得以減少。產品設計過程中設計人員需對機械的實際用途、人體尺寸相關數據進行充分考慮。但需注意關于人體尺寸測量,設計人員應注重對不同區域人群進行分析,避免完全依托于的借鑒國外成功產品設計經驗而而導致產品最終難以符合目標人群人體尺寸數據,確保實現人、機協調的目標。
3.2從機械操作安全可靠角度
作為基本且較為頻繁的操作,很多機械產品都要求通過的相應的動作以使操作裝置的作用得以發揮。所以在設計操縱裝置過程中應從人機工程學角度出發,將裝置在操縱力、位置以及整體運動狀態等各方面都需符合人體力學。在追尋操作裝置布置美觀、簡潔的基礎上應防止出現操作困難或影響效率的情況。通常大多機械產品在投入使用后極易引發一定的安全事故,對駕駛員帶來安全威脅,特別作業環境較為復雜時,安全事故發生的頻率將更高。因此在實際過程中應遵循安全設計的基本原則,可將相關如防落物、防翻滾以及監控保護裝置設置其中,或通過安全警示標志的設計使安全性得以提高。近年來許多機械產品也從車窗設計方面著手,分別在車前、車后以及側面引用全視野窗戶,并在駕駛室內安裝照明系統,這樣促進操作安全性的進一步提高。關于安全設計工作,國外許多基于人機工程學的機械設計也開始從操作條件與視野條件方面著手,以卡特彼勒企業為例,其在駕駛室設計方面要求在原有設計基礎上對操作者視野條件擴大21%,對安全程度的提高可起到突出的作用。
3.3從駕駛環境角度的設計思路
以駕駛室設計為例,大多機械產品應用中多處于較為惡劣的環境下,相關如發動機廢氣、現場塵埃物質等會對駕駛室空氣質量帶來一定危害,機械操作人員在反應能力上將受到嚴重影響。因此從人際工程學角度出發,為使操作環境更為舒適健康,除保證具備基本視野條件外,還需將冷暖空調設置其中,確保密封的駕駛室內空氣保持較高質量。同時考慮到座椅設計部分,應以人體生理結構為依據,使座椅保持寬大且能夠進行座高與座深的調節,確保操作者在操作姿勢上保持自由。而且設計中也可將防振裝置引入其中,其目的在于使操作人員脊柱所受沖擊負荷得以減少。以REXROTH公司為例,其在設計過程中保證具有較高性能的基礎上,在座椅后安裝貯藏箱使食品、飲料等可在其中貯存,完全符合人機工程學的基本理論[2]。
3.4從作業舒適性角度
在作業舒適度方面,首先考慮機械產品在使用過程中存在的全身振動問題,操作恩怨在振動情況下極易出現的身體上的腰酸背痛以及心理上的煩躁等問題,因過于疲勞而使整體工作效率進一步降低。因此在設計過程中應充分考慮引入性能較高的減震材料,或直接在產品設計中引入加減振器,以此使作業舒適性得以提高,如典型的的懸浮式座椅,其主要由GRMMERAG企業進行設計,保證座椅可進行調節的同時將液壓減振器設置中,取得較為明顯的效果。另外需注意大多機械產品在投入使用后可能存在噪聲問題,操作人員長期在噪聲環境下便可能出現疲勞或反應遲鈍等問題,因操作失誤而引發安全隱患問題。尤其機器因異常情況而發出聲響時,噪音過大將使其完全湮沒。因此,在實際設計過程中應注重對噪聲來源進行分析,一般集中在底盤、發動機等方面。因此對噪聲進行控制首先應從從聲源方面著手,對振動、發動機燃燒、風扇等各部件產生的噪聲進行降低。同時應在傳播噪聲途徑方面著手,可通過吸聲材料的引入使隔音效果進行提高,或將阻尼元件在發動機、車身、駕駛室間進行設置,可使減震隔振效果得以提升,并解決二次噪聲問題。只有通過合理設計才可使作業環境得以改善,實現人、機、環境協調的目標。
3.5從外觀設計角度
根據人機工程理論,機械在外觀設計方面應更注重體現出高性能與美觀性等特征,其也是使機械展現物質與精神功能的重要途徑。目前常見的外觀設計多從大圓角曲線形式方面著手,使其為人帶來耳目一新的感覺。以叉車外形設計為例,其在造型設計中以曲面為主,并使腳踏板保持圓弧型,這樣可避免操作中出現碰撞機身等問題,增強整體舒適性與安全性。此外,外觀設計中結合人機工程理論還需在色彩方面著手,盡量將低純度、高明度色彩設置于機身方面,其他部分設計也需達到簡簡潔、協調等效果,有利于緩解操作者視覺疲勞[3]。
4結語
機械設計制造中人機工程學的應用是使工作效率得以提高的重要保障。實際設計過程中應正視人機工程學的基本內涵,從人體尺寸、機械操作安全、駕駛環境以及外觀設計等角度出發,堅持人、機、環境結合的原則,使機械設計制造水平進一步提高。
作者:譚志 單位:成都理工大學
參考文獻:
[1]徐向陽.基于人機工程學的工業車輛駕駛室設計研究[D].南京:南京航空航天大學,2012.
關 鍵 詞:人機工程學 工業設計 教學研究
人機工程學是一門主要研究“人一機一環境”系統的多學科綜合的邊緣學科。人機工程學既研究“人-機、機-環境、人-環境”三個子系統的屬性,又研究人機系統的整體結構及其屬性。從而使整個系統安全、高效,且對人有較高舒適度和生命保障功能,最終達到系統綜合使用效能最高。
黑龍江科技大學工業設計專業經過十余年的建設,對人機工程學課程的教學已提升到研究和實踐階段。人機工程學是工業設計專業的專業基礎課,在工業設計專業的課程體系中占有重要地位。作為基礎知識體系的重要組成部分,該課程教學的成效關系到后續的產品設計系列專業課程教學是否能順利展開。所以該課程在“應用型人才”培養目標的指導下和前期教學研究的基礎上,課程教研小組成員對本課程的教學思路、教學內容、教學方法和教學手段 進行了不斷的探索、研究和實踐。這門課程的教學改革歷經幾屆學生的教學實踐,最終取得了良好的教學效果。
一、課程教學內容體系研究
首先確立教學內容改革的目的,是實現應用人才培養目標:“具有開闊的眼界、良好的個人素質、正確地價值觀、藝術與技術交融的專業知識結構;有較強的溝通表達能力、團隊協作精神和良好的職業道德;具備較系統的工業設計核心知識、技能、態度,適應社會的應用型設計人才,力爭實現就業零適應期。[1]”教學內容的組織方式是在必要的理論知識基礎上,突出工業設計專業應用人機工程學的實用性和應用型;適當刪減原先主要是適合工技術專業工科學生的純理論研究性的教學內容,時著力加強本學科與工業設計專業的關聯[2]。
人機工程學雖以獨立課程單元存在,但卻輔助于若干產品設計課程,本單元課程既具有相對的獨立性,又具有較強的延續性,改革課程內容,優化理論學時,突出注重應用的特點。在教學內容的編排上,針對現行教科書章節安排的不合理,對各章節進行了重新整合,目的是希望在每一個“人的因素”的知識點后安排與其相應的設計內容“機的因素”,可以馬上理論聯系設計實際。同時把相關的一些“機的因素”安排在同一或相近章節,體現一定的內在邏輯性[3]。具體實施方案為:
(1)根據理論知識的關聯性,將課程內容分為五大模塊:基礎知識模塊、基礎數據模塊、設計原理模塊、環境模塊、人機系統設計模塊。
模塊一:人機工程學基礎知識(第1-3章) 10課時
知識點:人機工程學的基本概述,工業設計與人機工程學,人機工程學綜述,人的感覺特征及心理特征,人的運動系統機能及其特征等。
教學手段:多媒體課件進行理論講授,設計案例剖析,課程實訓。
模塊二:人體測量與數據應用(第4章) 4課時
知識點:人體測量的方法與常識,常用人體測量資料、人體測量數據的應用。
教學手段:多媒體課件講授,設計案例剖析,課程實訓,網絡互動。模塊三:人機界面及各種裝置設計(第5-8章) 18課時
知識點: 人機的信息界面圖形符號設計、顯示裝置設計與選擇、操縱裝置設計與選擇、工作椅設計主要依據。
教學手段:多媒體講授,設計案例剖析,課程實訓。
模塊四:安全設計(第9章) 4課時
知識點: 了解與掌握事故分析、作業環境分析與安全設計之間的關系。教學手段:多媒體講授,設計案例剖析,課程實訓。模塊五:人機總體設計及發展趨勢(第10章) 4課時
知識點:與人體相關產品的選擇及設計。
教學手段:多媒體講授,設計案例剖析,課程實訓,師生互動。
(2)優化理論課各部分的授課時數,突出重點內容。如:增加操作空間、人機信息界面設計部分的學時數,減少熱、振動等環境的理論授課學時。
(3)結合煤炭優勢,教學重點內容應側重操作空間、操作面板、人機交互、人機協調等內容,優化理論學時,注重理論與實踐的結合,以理論原則和實驗數據為設計基礎,共同完成實踐項目。
二、課程教學方法和手段的改革
《人機工程學》課程針對學生的學習基礎和特點,從教學內容中探索,從教學手段中發掘,既要遵循教學的普遍規律,又要有針對性、創造性,從而逐漸形成了具有鮮明特色的教學方法。在教學中主要采用案例教學法、項目實訓法和小組攻關法方法等教學方法。
1、案例教學法
案例教學法是國際上推廣的一種生動直觀的先進教學方法,采取案例教學導入,理論與實踐相結合教學方法。在教學過程中,采取師生共同討論,廣泛聽取學生的見解,教師最后進行總結,避免了教師上課“一言堂”的做法。
2、項目實訓法
為了將教學與實踐結合得更加緊密,實現對學生創新精神和實踐能力的培養。我們在教學中以“項目實訓法”鼓勵學生積極參加各類設計競賽,以產品設計為載體,教師采用一對一指導的形式,以人機原理和產品設計理論為依據,幫助學生解決實際問題,師生共同攻關,使學生不僅學會了設計,部分教師和學生還以此為契機,為自己的設計生涯畫上了光輝的一筆,師生均受益匪淺,項目實訓法獲得了豐碩的成果:多名同學在不同層次的競賽上獲獎;教師和學生多人申報外觀專利,如圖1 雪花書桌,圖2小廚寶。
通過項目實訓使同學熟練掌握產品設計人機工程學的知識和研究方法,并能夠完成以人機為核心的產品設計和以產品系統設計(基本要素與應用要素)為延伸設計的完整工業產品設計,為工業設計相關專業課程的學習奠定堅實的基礎。
3、小組攻關法
“小組攻關法”是根據學生的心理特征而實施的一種教學方法,這種方法是“項目實訓法”的補充。學生在小組中彼此分享各人的意見和獨到的見解,共同研討,解決問題,通過“小組攻關法”加強了學生的團隊協作意識和交流溝通能力。
三、以“科研促教學”為理念,將科研融入教學
結合黑龍江科技大學的煤炭專業特色和“科研促教學”理念,結合該課程建設,2007年成功申報黑龍江教育廳科學技術研究項目《基于人機工程學的采煤機操作系統應用研究》,將采煤機的操作系統的人機協調課題研究融入課堂,讓學生在真題實踐中得到鍛煉,采用學生的優選設計方案,為企業提供設計參考;將人機協調理論應用于采煤機目前在我省尚屬首例,在本領域處于黑龍江省內領先水平。
人機系統總體設計又稱為TSD(Total System Design)設計法。TSD設計法的中心思想是系統設計必須分為一系列具有明確定義的設計階段,而每個階段的設計活動和任務必須是明確的。這是典型的系統化解決問題策略。“總體”的意義是強調人機系統的各個組成成分都應給予全面的考慮,以克服長期以來設計中忽略人和人的效能問題,其設計的目標是使系統的每個組成成分都為實現系統目標而能夠協調一致地發揮各自的功能。
結合采煤機的操作流程進行操縱面板設計,采煤機手動操作系統的操作流程為:開啟運輸機采煤機泵電機站選擇左、右截割;并具有急停手柄和備用手柄。
根據采煤機手動操作系統的操作流程,分析采煤機的工作空間、操縱裝置的形狀編碼和力的大小、作業場所的布置原則來進行操縱面板設計,如圖3采煤機操作界面所示。
“科研促教學”是提高大學教學質量的重要途徑。科研成果能充實和改革教學內容、科研活動能促進師資隊伍建設和教學環境的改善,課外科研小組能培養學生的科研能力,面向本科生學術講座能激發學生創新意識;從而形成“科研水平提高—教師教學能力提高—教學質量提高—學生質量提高”的良性循環。在教學內容研究的基礎上,開展科學研究和實踐設計總結,編著《產品設計》教材,其中重點章節為產品設計與人機工程學。該書的出版標志著人機工程學課程的教學達到了一定的理論水平。
四、結語
通過本課題的研究實踐,給學生提供大量的符合社會需求的設計實踐機會,加深學生對專業的理解,提高了學生的設計能力,擺脫以往教學中理論脫離實際的狀況,使學生更好地認識和感受工業設計現實和實踐狀況,使學生獲得符合現實的設計體驗,使學生在就業競爭中更具競爭力;使教師在教學和指導設計過程中,能使人機相關原理與產品設計有機融合,提高教師的專業水平、實踐知識和設計指導能力;作為以培養創新能力和應用能力的素質培養為目標的建設,對于工業設計其它專業課程的建設提供了可借鑒的模式。
黑龍江科技大學教學研究項目,編號:JY13-54
參考文獻
[1] 趙宏梅,李洪綱.基于三大教育理念的“HAT·CDIO”應用型人才培養模式的探究[J]. 設計,2012(2).
近年來,人機工程學得到了飛速發展,并已逐步發展成為了一門多學科交叉的工業設計學科。人、機器以及環境之間的關系是人機工程學的主要研究目標。在科學技術飛速發展的今天,人機工程學該門學科具有一定的現實意義。本文從人機工程學角度入手,系統的闡述了人機工程學相關理論的研究速度,旨在進一步推動人機工程學理論研究工作的深入。
關鍵詞:
人機工程;人體性能;環境因素
人、機器和環境之間的關系是人機工程學的主要研究內容,該門學科的研究方法眾多,評價手段非常豐富,包括心理學和生理學等等,通過對人機工程學理論的深入研究,我們能夠通過多門學科的有效應用,為工業設計領域提供必要的理論依據,這種做法能夠有效提高我國工業設計領域的工作效率,能夠極大的改善工業設計的工作方式,因此,我們必須對其予以高度的重視。
一、人體特性
作業者以及機器的使用者在人機工程學理論中被稱之為“人”,研究人機工程學理論中的“人體特性”應當從以下兩個方面入手。一是深入的研究人體結構。[1]從本質上來說,該種研究方式就是在應用人體尺寸測量知識來實現對人體結構的研究,從而將單個主體同群體之間的差別挖掘出來,得出相關數據。這些數據能夠為人體測量提供必要的標準。例如,在設計駕駛員座椅的時候,我們就可以以人體數據為標準,制作出適應駕駛員實際情況的座椅等等,由此可見,人機工程學理論在工業設計中占據著非常重要的地位。二是深入的研究人的具體勞動動作。在這里我們又將人的具體勞動動作稱之為作業,其內涵是設計者通過作業這種手段,將材料逐步轉變為與具體工作順序相一致的活動。所謂作業空間是指作業者以及機器的使用者在工作的過程中,同機器以及工具等所需要的所有空間總和。之所以進行作業空間設計主要目的在于通過這種方式能夠將人機系統的工程優勢充分的發揮出來,從而不斷的滿足作業的需求。[2]筆者認為,在設計作業空間的過程中,設計者應當做到全方面的考慮諸多因素,例如個人的行為因素、設計作品的舒適度等等,只有這樣做,才能夠設計出符合大眾需求的優秀作品。良好的作業空間具有以下幾方面的優勢,一是作業者的工作效率能夠得到極大的提升;二是能夠確保作業者四肢所分擔的工作量保持適中;三是適應群體的范圍非常廣泛;四是安全性高,舒適、便捷。在設計作業空間的過程中,我們應當遵循以下幾點要求:
1)在設計作業空間的過程中,設計者應當以具體設施和元件的重要程度為依據,像顯示器、控制器這類裝置是比較重要的裝置,因此,在布置這類裝置的過程中,我們應當考慮布置區域是否能夠方便作業者進行操作,筆者認為,這些設備可以安放在空曠的作業區內。[4]
2)在設計作業空間的過程中,設計者還應當依照具體設施和元件的使用頻率進行布置。在最佳操作區域內放置的設施和元件往往是一些使用頻率較高的元件,值得注意的是,在依照該順序進行擺放的過程中,應當盡可能的將上述元件安排的接近一些,這樣做能夠使整個操作過程形成一個流水線,極大地提高了工作效率。
3)在設計作業空間的過程中,設計者除了應用上述順序進行排序外,還可以依照不同設施和元件的功能來進行排序,這樣,能夠極大地方便操作,提升管理水平。值得注意的是,上述排列順序并不是獨立存在,是有機結合在一起的。設計者在進行空間布局的過程中,應當將上述順序有機結合在一起,并在此基礎上,充分考慮作業的安全性、人流的組織形式以及方便特殊人群等因素,可見,雖然空間布置看上去比較簡單,其中所蘊含的道理則非常的多。
二、機器系統
作業者以及機器的使用者所操作和使用的產品就是指人機工程學中的“機”,值得注意的是,大家在理解這一概念的過程中,應當明確這里所說的“機”并不是狹義的機器。機器系統主要研究和設計人機界面層次,它具有一定的具體性。一般情況下,我們會將機器系統劃分為兩個方面,一是顯示設計,二是控制設計。很早以前的一段時間內,我們都是通過手工技能來實現對機器質量的控制的,在這種情況下,作業者及機器的使用者與機器之間的協調配合就顯得非常重要。常見的手動控制機器的作業包括機床操作等等。隨著社會的發展,科學技術水平的提升,大型智能機器應運而生。與傳統機器不同,大型智能機器的輸出量非常大,其操作幅度也越來越復雜,這就要求作業者以及機器使用者(人)具有較強的決策能力,能夠正確的判斷信息,并以此為依據選擇正確的操作方案。現如今,人機工程學的主要研究內容已經逐步向顯示器與控制器的設計方向轉變。顯示器在工作過程中占據著非常重要的位置,主要原因在于,現如今的生產過程中,操作人員需要大量的處理信息,這就要求操作人員具備精準的、快速的信息處理速度,而上述這些要求則必須通過顯示器來實現;控制器在信息傳遞的過程中也發揮著巨大的作用。筆者認為,設計師在設計控制器的過程中,應充分考慮操作人員的性別特征以及生理尺寸,這樣才能夠提高工作效率。
三、環境因素
在人機系統中,環境的作用也非常的重要。所謂環境主要是指人們工作的環境以及生活的環境。這些小環境往往與人機系統存在著密切的聯系。工作環境不好,會給作業者帶來一定的負面影響,例如,作業者如果長期在聲音較大的環境下工作,就會導致聽力有所下降等。因此,必須對環境因素給予高度的重視。通過長期的研究與實踐我們可以得出這樣的結論,在深入了解人體對環境中各種因素適應能力的基礎上,我們可以確定什么樣的環境才能夠保障作業者以及機器使用者工作的舒適度,才能夠確保他們的安全,使整個作業在安全的環境下進行,這樣做,能夠極大地提高作業者以及機器使用者工作的積極性,保障他們的健康。
四、結語
總而言之,工業設計中人機工程學理論的研究具有非常重要的意義,它能夠進一步提高作業者的工作效率,保障作業者的人身安全,除此之外,還能夠實現流水操作,從而推動工業領域的發展,正因如此,我們應當對其予以高度的重視。
作者:王興 單位:九江職業技術學院
參考文獻
[1]盧兆麟,湯文成.工業設計中的人機工程學理論、技術與應用研究進展[J].工程圖學學報,2009,06:1-9.
[2]劉繼航.工業設計中的人機工程學理論、技術與應用研究進展[J].科技展望,2015,09:280.