時(shí)間：2022-06-01 05:06:57
序論：在您撰寫工程學(xué)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
交通運(yùn)輸類專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃要求學(xué)生必須掌握交通工程的基本理論和方法。開設(shè)交通工程學(xué)課程，必須在整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃的制定背景下，考慮課程之間的銜接。通過學(xué)習(xí)概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、運(yùn)籌學(xué)等基本數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，將有助于學(xué)生對(duì)交通流理論、通行能力計(jì)算等基本理論的學(xué)習(xí)。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與交通工程有關(guān)的概念、基本方法，對(duì)后續(xù)課程的進(jìn)一步深入又起到紐帶作用。交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)、交通控制與管理等課程將對(duì)交通工程學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容做深入闡述，這就需要學(xué)生在此之前牢固掌握概念和基本方法。因此，交通工程學(xué)與前修后續(xù)課程存在銜接遞進(jìn)的關(guān)系，建設(shè)課程體系時(shí)必須要考慮到這一點(diǎn)，在學(xué)期的安排上注重時(shí)間的合理分配。在課程內(nèi)容上，與前修課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)可以適當(dāng)簡(jiǎn)化，注重知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用介紹內(nèi)容。重視新開設(shè)課程內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)，有意識(shí)地將與后續(xù)課程相關(guān)的內(nèi)容做介紹說(shuō)明。引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)思交通工程學(xué)的設(shè)計(jì)流程，掌握交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，初步學(xué)會(huì)制定規(guī)劃設(shè)計(jì)方案報(bào)告。在后續(xù)課程如交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)等開設(shè)之前，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到的問題，有意識(shí)地主動(dòng)尋找解決辦法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基本理論的興趣。
2綜合應(yīng)用多種教學(xué)手段，強(qiáng)化工程教育教學(xué)方法
CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)理論課程與工程技術(shù)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。在基本理論公式推導(dǎo)的講授過程中，課堂教學(xué)可采用板書的形式，有助于學(xué)生思維記憶。但是在講授工程應(yīng)用案例時(shí)，如對(duì)某交叉口的設(shè)計(jì)改造，可以采用多媒體教學(xué)的方式，采用課件的形式能夠以圖像、聲音的形式動(dòng)態(tài)闡述工程實(shí)施前后的效果。根據(jù)不同的方案要求，通過修改交通流要素等基本參數(shù)，可以實(shí)時(shí)使學(xué)生掌握理論與實(shí)踐的分析方法，從而極大激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效果。為了提高學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中引入了仿真軟件如vissim、transCAD等，利用軟件的強(qiáng)大功能，系統(tǒng)地讓學(xué)生了解人、車、路、交通量、車速以及密度等特點(diǎn)，便于學(xué)生分析和設(shè)計(jì)不同的交通調(diào)查報(bào)告、規(guī)劃方案等。強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教學(xué)手段，采用小組討論、對(duì)話演講等形式，鼓勵(lì)學(xué)生在教材之外主動(dòng)搜集與交通工程學(xué)有關(guān)的素材，參與網(wǎng)上微博、微信、論壇等各種現(xiàn)代化交流平臺(tái)，開放學(xué)生的思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生與外界社會(huì)的交往能力，在社會(huì)環(huán)境的背景下，運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，討論交通問題，更有助于學(xué)生明確課程的意義和目的。
3培養(yǎng)教師實(shí)踐教學(xué)能力，提高課程教學(xué)效果
為了更好地提高教學(xué)效果，教師需要提升自身的基本素養(yǎng)，包括理論和實(shí)踐素養(yǎng)。新開課教師至少要承擔(dān)與本課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每年課程專任教師需要輪換到實(shí)驗(yàn)室從事相關(guān)實(shí)驗(yàn)工作。有效利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，教師在帶實(shí)驗(yàn)的過程中，加深對(duì)交通工程學(xué)的教學(xué)理解，有助于在課堂上把握學(xué)生的實(shí)踐能力，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)。工程教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以企業(yè)產(chǎn)品的基本生產(chǎn)流程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生，同樣也就要求教師必須有在企業(yè)事業(yè)單位從事研究生產(chǎn)的相關(guān)工作。傳統(tǒng)的課內(nèi)封閉式實(shí)驗(yàn)方式顯然還不能滿足需要。因此，鼓勵(lì)授課教師利用課余時(shí)間與交通管理部門、規(guī)劃設(shè)計(jì)院等工作部門建立聯(lián)系，采用產(chǎn)學(xué)研合作的方式，幫助相關(guān)部門解決交通問題，積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，也可以采用外聘具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)課堂講授，采取教學(xué)相長(zhǎng)的方式。交通工程學(xué)所涉及的問題牽涉社會(huì)各個(gè)方面，多學(xué)科交叉的性質(zhì)決定了學(xué)生掌握課堂知識(shí)的同時(shí)，必須增強(qiáng)解決現(xiàn)實(shí)交通問題的能力。
4采用合理的課程考核方式，提高教學(xué)質(zhì)量
學(xué)生學(xué)習(xí)考核結(jié)果是課程教學(xué)效果最直觀的表現(xiàn)。學(xué)習(xí)效果除了筆試的方法之外，可以通過觀察平時(shí)學(xué)生的個(gè)人交流能力、設(shè)計(jì)方案的組織實(shí)施能力，采用課內(nèi)外相結(jié)合的方式，制定評(píng)定量表，通過學(xué)生在平時(shí)的回顧總結(jié)、日記、作業(yè)等形式采用學(xué)生互評(píng)、自評(píng)的方法作為參考。采用多種考核方法更適合多元化的學(xué)習(xí)教育模式，也能夠增強(qiáng)考核數(shù)據(jù)的可靠性和有效性，最終對(duì)學(xué)習(xí)效果的判定會(huì)更具備可信度。
通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們意識(shí)到，絕大多數(shù)的人不知道怎樣正確使用削皮刀，這種錯(cuò)誤使用的結(jié)果就是無(wú)盡的麻煩和不必要的傷害，其原因可以歸結(jié)為設(shè)計(jì)不當(dāng)和手持姿勢(shì)不對(duì)。
本文就是想通過描述使用者使用削皮刀的整個(gè)過程來(lái)概述手握工具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則問題。我們首先要做的就是“監(jiān)視”削皮的過程，它能幫助我們認(rèn)識(shí)到削皮過程中碰到的問題，并通過“設(shè)計(jì)”解決它。由于削皮刀的使用者是不受限制的，有男人、女人、小孩、老人，甚至左撇子等，所以本文要通過“普遍性”的思想來(lái)改善設(shè)計(jì)，從而達(dá)到完美設(shè)計(jì)。
我們可以用完整記錄使用過程的方法找到真正的問題，并且在以后的設(shè)計(jì)中改進(jìn)。本文的目的在于：
1.研究使用削皮刀的過程
2.使用削皮刀過程中的實(shí)質(zhì)性問題
3.再設(shè)計(jì)
一、削皮過程研究
1．“使用者―工具―工作”的關(guān)系
此圖是對(duì)消費(fèi)者使用產(chǎn)品的圖文說(shuō)明。運(yùn)用直觀的圖形形式幫助理解“消費(fèi)者產(chǎn)品設(shè)計(jì)”的問題，幫助理解反饋控制系統(tǒng)的理論。
2．削皮刀使用目的
使用者使用削皮刀的目的也是我們?cè)O(shè)計(jì)的最終目的，這正是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中需要考慮的因素。人們使用手動(dòng)工具的目的是：減少時(shí)間、力氣、錯(cuò)誤，增加性能、安全性、樂趣、滿意度。
3．普遍的設(shè)計(jì)
普遍設(shè)計(jì)的原則：公平使用、使用過程中的適應(yīng)性、簡(jiǎn)單和知覺性的使用方法、顯而易見的信息、容忍性的誤差、物理性適應(yīng)度、動(dòng)手處理使用過程中的范圍和空間、整體設(shè)計(jì)。
為了找到使用者在使用削皮刀過程中碰到的實(shí)際問題，我們研究“使用全過程”的方法來(lái)找“使用者―工具―工作”之間的聯(lián)系，來(lái)找使用者對(duì)削皮刀的真正需要。同時(shí)，通過普遍設(shè)計(jì)的原則來(lái)達(dá)到完美設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。
二、做削皮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究
這個(gè)試驗(yàn)采用對(duì)使用者使用削皮刀整體過程的觀察，用相機(jī)記錄下被測(cè)者的行為和客觀感受進(jìn)行研究。
1．削皮刀分析
我們來(lái)分析目前市場(chǎng)上普遍流行的兩種削皮刀，如下：
削皮刀包括四個(gè)部分：
a．刀片：作用是削掉水果和蔬菜的外皮
b．鉆孔處：掏孔的作用
c．把手：手握的地方
d．掛孔：便于掛在鉤子上
2．試驗(yàn)
我們選了10個(gè)人進(jìn)行了這個(gè)使用削皮刀全過程的試驗(yàn)。
（1）受測(cè)者基本尺寸測(cè)量結(jié)果
量測(cè)項(xiàng)目
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
身高cm
177.6
4.2
體重kg
77.8
5.6
掌長(zhǎng)cm
18.6
0.5
掌心長(zhǎng)cm
10.4
0.5
虎口長(zhǎng)cm
17.2
1.5
掌寬cm
9.6
0.5
肘指尖長(zhǎng)cm
44.6
1.8
（2）使用全過程
我們使用了兩種不同的削皮刀和三種不同的水果蔬菜，并且記錄下了整個(gè)的試驗(yàn)過程，很清楚地了解到使用者在削皮過程中的想法。
經(jīng)過分析那些數(shù)據(jù)，把使用兩種削皮刀的情況根據(jù)工作效率和實(shí)際操作進(jìn)行了分類。工作效率的那一類主要集中在使用者的手握技巧上，他們中的絕大多數(shù)都使用同樣的方式，唯一不同的就是各自在技巧上的差別。實(shí)際操作的那一類目的在于區(qū)分那些使用者怎樣手握和實(shí)際操作的方式。使用者會(huì)問一些使用方面的問題，因此通過這個(gè)試驗(yàn)，我們就可以把那些不同的方面分類總結(jié)并改進(jìn)設(shè)計(jì)。
三、削皮試驗(yàn)結(jié)果
1．發(fā)現(xiàn)問題
通過使用削皮刀的過程分析，發(fā)現(xiàn)削皮的過程中，需要擴(kuò)展的問題包括掌握把手的尺寸，舒適的角度，削皮的安全度，以下是我們提出的問題：
l操作的正確性
我們觀察到即使用同一個(gè)削皮刀，每個(gè)人的把握和操作也是不同的。錯(cuò)誤的把握會(huì)影響工作完成的效率，使用者會(huì)感到疲勞或者受到傷害。
l當(dāng)把握削皮刀時(shí)手腕的角度
把握的正常的方式是：一只手握著把手，另一只手需要按著水果。所以在操作的過程中，從手腕處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)角度。但是如果不正確的方式繼續(xù)延伸，那么也許會(huì)擴(kuò)展范圍或者手腕的位置，導(dǎo)致使用者受到傷害。
使用者用一只手握住把手，這時(shí)產(chǎn)生一種力量，相同的壓力會(huì)作用在手腕的肌肉上。另外，如果手的姿勢(shì)不正確，就會(huì)產(chǎn)生酸痛感。
2解決問題
在整體調(diào)查中，可以把問題分成認(rèn)知和操作。在把握的方式上，主要是使用者過去的經(jīng)歷和認(rèn)知。另一些問題也許是不好的設(shè)計(jì)，為了改善這一點(diǎn)，我們可以從兩個(gè)方向設(shè)計(jì)。一個(gè)是告訴使用者怎樣把握，另一個(gè)是改進(jìn)削皮刀，包括材料、把手、刀片、角度、安全感。
l削皮刀的設(shè)計(jì)應(yīng)該使使用者只是從表面上正確把握。結(jié)構(gòu)應(yīng)該很簡(jiǎn)單，以便加工制作起來(lái)比較容易。
l削皮刀的把手應(yīng)該沿著我們所把握的槽，因?yàn)槿说氖植皇怯芍本€構(gòu)成的。
l大拇指必須放在一個(gè)點(diǎn)上，以便產(chǎn)生壓力，證實(shí)使用者的想法。
l人們所合適的把握的長(zhǎng)度
3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
lA部分是大拇指所在的點(diǎn),擴(kuò)大控制的角度
lB部分是把手的槽,設(shè)計(jì)的目的是提供正確的把握方式和好控制
l全部的設(shè)計(jì)
1單一的結(jié)構(gòu)容易加工2兩側(cè)沒有溝槽,就不會(huì)積累污垢
3設(shè)計(jì)成曲線,是為了增加美感4為使用者設(shè)計(jì)合適的把手尺寸
四、手握式工具的分析
為了便于研究，我們首先要分析一下手的肌肉分布情況和一般手握式工具所存在和要解決的問題：
1．手部肌肉的名稱及位置
A：拇指指壓處肌肉B：拇指與食指之間虎口處（骨間?。?/p>
C：食指外側(cè)邊緣肌肉D：拇指與無(wú)名指與手掌間肌肉
E：小指外側(cè)邊緣肌肉F：手掌外側(cè)邊緣肌肉
G：掌心部位H：魚際I：腕部
2．手握式工具設(shè)計(jì)原則：
為了保證實(shí)用效率和健康，工具必須滿足以下基本要求：有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；與操作者身體成適當(dāng)比例。使操作者發(fā)揮最大效率；按照作業(yè)者的力度和作業(yè)能力來(lái)設(shè)計(jì)；適當(dāng)考慮性別，訓(xùn)練程度和身體素質(zhì)上的差異；工具要求的作業(yè)姿勢(shì)不能引起疲勞。
設(shè)計(jì)手握式工具時(shí)，應(yīng)遵循以下人機(jī)工程學(xué)原則。
1．避免靜態(tài)肌肉復(fù)合
當(dāng)使用工具時(shí)，臂部必須上舉或長(zhǎng)時(shí)間抓握，會(huì)使肩，臂及手部肌肉處于靜態(tài)施力，導(dǎo)致疲勞，降低作業(yè)效率。
2．保持手腕處于順直狀態(tài)
手腕順直操作時(shí)，腕處于正中的放松狀態(tài)，但當(dāng)手腕處于掌屈，背屈，尺偏等別扭的狀態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生腕部酸痛，握力減小。
3．避免掌部組織受過大壓力
操作手握式工具時(shí)，有時(shí)常要用手施相當(dāng)大的力。如果工具設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)在掌和手指處造成很大的壓力，妨礙血液在尺動(dòng)脈的循環(huán)，引起局部缺血，導(dǎo)致麻木，刺痛感等。好的把手設(shè)計(jì)應(yīng)該具有較大的接觸面，使壓力能分布于較大的手掌面積上，減少壓力；或者使壓力作用于不太敏感的區(qū)域，如拇指與食指之間的虎口位。有時(shí)，把手上有指槽，但如果沒有特殊作用，最好不留指槽，因?yàn)槿梭w尺寸不同，不合適的指槽可能造成某些操作者手指局部的應(yīng)力集中。
另外，從不同性別來(lái)看，男女使用工具的能力也有很大的差異。女性約占人群的48％，其平均手長(zhǎng)約比男性短20mm，握力值只有男性的2/3。所以，設(shè)計(jì)工具時(shí)，必須充分考慮這一點(diǎn)。
五、討論
通過觀察使用者的削皮過程，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)使用者對(duì)于操作有不同的看法。所以，設(shè)計(jì)的主要焦點(diǎn)在于定向性操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一個(gè)再設(shè)計(jì)的削皮刀能提供給使用者正確的預(yù)言。雖然效率沒有明顯提高,然而這也許是由于我們對(duì)于實(shí)驗(yàn)中削皮刀的尺寸的欠缺。接下來(lái)我們應(yīng)該做的是需要完善削皮刀的尺寸，這樣是為了更好的提高效率。
六、結(jié)論
（一）課程
《家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)》是我校把家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)結(jié)合在一起所開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課。課程共學(xué)時(shí)112學(xué)時(shí)，16學(xué)時(shí)每周，共7周課。課程旨在以項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的方式讓學(xué)生在符合人體工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下進(jìn)行家具設(shè)計(jì)，為“人、家具、環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供整體思路，為“以人為本”的設(shè)計(jì)思想提供可行方法。筆者長(zhǎng)期從事家具與室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)與設(shè)計(jì)實(shí)踐工作先后收集并整理了十幾套相應(yīng)教材，基本可以歸納出課程包含四大部分內(nèi)容：第一部分概述（介紹家具設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)等概念）、第二部分人體工程學(xué)基礎(chǔ)（主要介紹人體工程學(xué)的研究角度、方法和范疇等）、第三部分人體測(cè)量與數(shù)據(jù)的應(yīng)用（側(cè)重講解在家具設(shè)計(jì)中常用的一些人體測(cè)量數(shù)據(jù)）、第四部分人體工程學(xué)與家具設(shè)計(jì)（人體工程學(xué)與家具設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)用，結(jié)合案例，比如座椅設(shè)計(jì)、辦公家具設(shè)計(jì)等）。顯然第三、第四部分的內(nèi)容為重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過對(duì)本課程教與學(xué)師生調(diào)查問卷，我們總結(jié)了三大印象：第一印象——雜。課程涉及統(tǒng)計(jì)學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、生物力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、環(huán)境生理學(xué)、工程心理學(xué)、時(shí)間與工作研究等十多個(gè)學(xué)科。第二印象——困。課程中需要理解大量的新概念、專業(yè)術(shù)語(yǔ)，再加上幾十組需要學(xué)生識(shí)記的常用人體尺寸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表，很容易造成“困境”。第三印象——難。人體工程學(xué)（Ergonomics）又叫人體工學(xué)或人類工程學(xué)，人體工程學(xué)是探討人與環(huán)境尺度之間關(guān)系的一門學(xué)科。人體工程學(xué)通過對(duì)人類自身生理和心理的認(rèn)識(shí)，并將有關(guān)的知識(shí)應(yīng)用在有關(guān)的設(shè)計(jì)中，從而使環(huán)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(diǎn)。學(xué)生不僅要掌握人體自身的尺寸，還要掌握人體尺寸在設(shè)計(jì)學(xué)上衍生的人機(jī)尺寸，以及靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸等等。由于存在學(xué)科的跨越和知識(shí)點(diǎn)側(cè)重的問題，很多研究方法和過程都沒有反應(yīng)在教材上，導(dǎo)致教與學(xué)中出現(xiàn)知其然不知所以然的現(xiàn)象。
（二）教師
1.教師過于重視理論講授，教學(xué)手段單一，教學(xué)中與學(xué)生嚴(yán)重脫節(jié)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。究其原因教師與學(xué)生課前、課下溝通較少、教師引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)不足等原因。
2.教師過于強(qiáng)調(diào)教材，注重理論的全面性，側(cè)重點(diǎn)擴(kuò)展明顯不足，主次內(nèi)容把握不夠準(zhǔn)確。究其原因是教師在本課程及其前后開設(shè)課程了解不足，導(dǎo)致了課堂上內(nèi)容重復(fù)、或者涉獵不足等問題。
3.教師教學(xué)中實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)處理不當(dāng)。常常出現(xiàn)理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)分配不合理、理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)不能同步或者錯(cuò)位、實(shí)踐教學(xué)手段單一、案例剖析不到位等問題。
4.教師教學(xué)之余提升自身專業(yè)素養(yǎng)不夠。凡事淺嘗輒止，學(xué)術(shù)專研缺乏耐心和恒心。
（三）學(xué)生
1.積極主動(dòng)性不夠，被動(dòng)學(xué)習(xí)情緒明顯。究其原因是由于學(xué)生階段性學(xué)習(xí)專業(yè)深入度不夠，設(shè)計(jì)體驗(yàn)不足，影響其對(duì)人體工程學(xué)在專業(yè)領(lǐng)域重要性的正確認(rèn)識(shí)。
2.無(wú)法從理論中聯(lián)系到實(shí)踐運(yùn)用。究其原因是許多學(xué)校對(duì)人體工程學(xué)重視不夠，然后錯(cuò)誤地反應(yīng)在教師的教學(xué)中，直接影響了學(xué)生對(duì)待課程的態(tài)度。許多教師把人體工程學(xué)作為一門理論課來(lái)講授，最終以理論考試的方式作為結(jié)課考核。導(dǎo)致的結(jié)果是學(xué)生一開始就把精力用在備考上，對(duì)相關(guān)概念和知識(shí)只停留在記憶階段而不是理解和掌握。
3.基礎(chǔ)不足，價(jià)值觀有余。我國(guó)大部分藝術(shù)類考生的理科基礎(chǔ)、邏輯思維能力普遍較差，思維方式較感性，然而《家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)》這門課程理科屬性傾向較重，讓很多學(xué)生望而卻步。加上大部分藝術(shù)類考生自入學(xué)前價(jià)值觀就出現(xiàn)了偏頗，他們認(rèn)為上大學(xué)就是為了混文憑、考證書，至于專業(yè)好不好無(wú)所謂。這樣一來(lái)《家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)》這種課程很容易被學(xué)生忽略掉，表現(xiàn)為測(cè)試作弊、設(shè)計(jì)作業(yè)馬虎應(yīng)付。
（四）課程環(huán)境
課程環(huán)境對(duì)于一個(gè)專業(yè)、一門課、一位老師、一個(gè)學(xué)生來(lái)講都是相當(dāng)重要的。以家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)為例，在學(xué)校專業(yè)成立初始，課程環(huán)境幾乎為零。那時(shí)候如果老師上課連多媒體教室都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，那么當(dāng)量的優(yōu)秀案例圖片改如何向?qū)W生展示并講解。家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)這門課程重點(diǎn)在培養(yǎng)學(xué)生的家具設(shè)計(jì)造型能力，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)在“適合人的尺度”的思維模式下進(jìn)行家具設(shè)計(jì)創(chuàng)作，所以教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該是突出體驗(yàn)教學(xué)。這種體驗(yàn)教學(xué)，不能局限在學(xué)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(lái)完成的。理想的體驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是學(xué)生能在學(xué)習(xí)課程的時(shí)候能超越識(shí)記，掌握人體工程學(xué)的研究方法，明確設(shè)計(jì)是為人的設(shè)計(jì)的真正含義，能夠通過圖紙把自己的設(shè)計(jì)很好的表達(dá)出來(lái)并完成家具1：1模型，然后能充分的調(diào)動(dòng)各感官機(jī)能，完成對(duì)模型的修改，完善設(shè)計(jì)。我校地處河南信陽(yáng)市，2006年藝術(shù)系開設(shè)了家具設(shè)計(jì)方向，到今天已經(jīng)有了8年的光陰。發(fā)展八年學(xué)?；窘⒘嗣佬g(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室、模型制作實(shí)訓(xùn)室、計(jì)算機(jī)CAD設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)室、手木工制作實(shí)訓(xùn)室等，應(yīng)該可以說(shuō)小有所成、初具規(guī)模了。但從我校家具設(shè)計(jì)方向歷屆畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查反饋表來(lái)看，凸出問題表現(xiàn)在畢業(yè)生崗位概念模糊、崗前緊張、專業(yè)能力局限在方案設(shè)計(jì)和手工模型中、對(duì)于家具設(shè)計(jì)到家具生產(chǎn)過渡斷裂等問題。所以學(xué)校離培養(yǎng)高度市場(chǎng)適應(yīng)性應(yīng)用型人才成功轉(zhuǎn)型還需要走很長(zhǎng)一段距離，這需要全校師生以及“多方來(lái)助”的情況下才能逐步實(shí)現(xiàn)。完整的家具設(shè)計(jì)課程環(huán)境處了學(xué)校自身軟硬件環(huán)境以外，還應(yīng)該包含校企合作環(huán)境、校政扶持和監(jiān)督環(huán)境、校與校來(lái)往學(xué)習(xí)合作共榮環(huán)境等。
二、家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)教學(xué)有感
（一）緣起藤和竹
我校西鄰“長(zhǎng)淮明珠”南灣湖，南望“云中公園”雞公山，校園內(nèi)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(xué)校土建動(dòng)土，建設(shè)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(huì)計(jì)人口、流傳古今的家具，多少作品在今天的世界非物質(zhì)文化的收藏典籍中成為經(jīng)典?；叵攵嗄昵埃髮W(xué)時(shí)期到教師階段，學(xué)生階段最痛苦的是每次家具設(shè)計(jì)課都要花好多錢購(gòu)買各種各樣的模型制作材料，但制作出來(lái)的模型效果多少會(huì)讓人聯(lián)想到水晶宮時(shí)期的矯揉造作、粗制濫造的感覺。原因是我們制作模型購(gòu)買的大部分是模型卡、ABS板、KT板、噴漆、石膏等工業(yè)模型材料，它們除了能粗糙的表達(dá)出家具設(shè)計(jì)的造型形態(tài)之外，別說(shuō)結(jié)構(gòu)，就是簡(jiǎn)單的接縫收口都很難到位的。當(dāng)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(jià)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(gè)個(gè)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(gè)七彩家具王國(guó)。最讓師生感覺頭大的事，噴漆對(duì)環(huán)境的污染——刺鼻的氣味加上斑駁的漆影到處可見?，F(xiàn)在教師階段強(qiáng)烈的責(zé)任感在一次次的逼近，告誡自己不能“重蹈覆轍”?；乜次覀兊淖孑?，他們用無(wú)數(shù)的驚世之作一次次的想我們呈現(xiàn)自然材料的無(wú)窮魅力和價(jià)值。竹子特有的質(zhì)地、中空的結(jié)構(gòu)、快速的生長(zhǎng)率（竹子2-3年可以成才）、竹黃和竹青的特殊性、竹結(jié)之美等等，竹子有太多太多的研究?jī)r(jià)值。老藤的最大的特點(diǎn)是它的韌度好、質(zhì)感美、自然古樸形態(tài)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(yōu)勢(shì)之一。于是藤和竹的研究首次在家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)的模型制作上全面展開。
（二）果成竹與藤
家具設(shè)計(jì)與人體工程學(xué)在教學(xué)上筆者一改傳統(tǒng)教學(xué)常態(tài)，主張以“理論講解為輔，團(tuán)隊(duì)研究為主”的課程教學(xué)方案，事實(shí)證明效果很好。以其中“人機(jī)工程學(xué)與座椅設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)為例：
1.全班分位若干小組，每個(gè)小組控制在3-5人，落實(shí)名單；
2.每個(gè)小組至少收集2個(gè)較具典型代表的座椅作品，可以市場(chǎng)購(gòu)買或者家中鄰里收集，方式不限；
3.學(xué)生陳述作品來(lái)源，教師點(diǎn)評(píng)，每小組確定2個(gè)最典型作品；
4.解構(gòu)作品，通過對(duì)作品的拆解、使用體驗(yàn)，弄清其結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、工藝以及作品的優(yōu)缺點(diǎn)分析，并在A3圖紙上表達(dá)清楚；
5.完成原始圖紙，教師點(diǎn)評(píng)，針對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)分析，根據(jù)人體工程學(xué)所學(xué)知識(shí)，完成設(shè)計(jì)改良；
6.教師點(diǎn)評(píng)，完善改良方案，制作1：1家具模型，材料竹子、古藤。
三、結(jié)語(yǔ)
1.明確學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位
大多數(shù)高職院校教師主要通過課堂講授來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳授，而學(xué)生要做的就是被動(dòng)地接受和記憶。但是這種填鴨式的教學(xué)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于課程的興趣全無(wú)，甚至產(chǎn)生反感。即使是非常認(rèn)真的學(xué)生也是死記硬背，在應(yīng)付考試之后基本就忘光了，根本不會(huì)將知識(shí)靈活運(yùn)用在具體的設(shè)計(jì)里，而創(chuàng)新就更不可能了。學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)中的主體，教師不能代替學(xué)生完成知識(shí)的理解和轉(zhuǎn)化。只有學(xué)生自己主動(dòng)的去理解消化知識(shí)才能在日后的學(xué)習(xí)中合理地運(yùn)用到具體設(shè)計(jì)中。由此可見，在教學(xué)中應(yīng)發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性，適當(dāng)減少課堂上枯燥的理論知識(shí)的講解，加入更多的討論環(huán)節(jié)讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，讓他們主動(dòng)去思考，去學(xué)習(xí)。此外還可以借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”的方法，提前布置學(xué)習(xí)任務(wù)并提出相應(yīng)的問題，讓學(xué)生帶著問題課后去看書了解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，并且通過查閱相關(guān)資料來(lái)解決教師提出的問題，在課堂上進(jìn)行答疑和相關(guān)問題討論，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，通過課題討論和交流加深知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用。
2.課程內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性的選擇和調(diào)整
人體工程學(xué)包含的內(nèi)容非常繁多，對(duì)于課程的內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行有針對(duì)性的選擇與調(diào)整。高職院校室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)與室內(nèi)設(shè)計(jì)聯(lián)系較為緊密的內(nèi)容，例如人體測(cè)量學(xué)和人體尺寸、家居設(shè)計(jì)尺寸、室內(nèi)環(huán)境心理學(xué)和室內(nèi)環(huán)境行為學(xué)等，而與其聯(lián)系不大的人體生理學(xué)、人體解剖學(xué)等知識(shí)應(yīng)該進(jìn)行刪減。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教師還應(yīng)該注意收集相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果，將其添加到教學(xué)內(nèi)容中。這樣才能做到不生搬硬套教材內(nèi)容，并且能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。對(duì)課程內(nèi)容的科學(xué)選擇和調(diào)整，能夠使學(xué)生發(fā)現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容與自己專業(yè)之間的關(guān)系，從而更加了解課程的重要性，更愿意主動(dòng)學(xué)習(xí)。
3.改進(jìn)教學(xué)手段，采用多元化的教學(xué)手段與方法
（1）互動(dòng)式教學(xué)法教學(xué)過程
中教師與學(xué)生要增加交流與溝通，在互動(dòng)的過程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，拓展創(chuàng)造性思維，以達(dá)到提高教學(xué)效果的最終目的。這種教學(xué)方法可以由教師引出一個(gè)主題，提出主題中的問題，學(xué)生進(jìn)行思考討論，之后學(xué)生之間展開辯論，最后教師進(jìn)行總結(jié)歸納。這樣能充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性。課程教學(xué)中一定要設(shè)置課堂的主題討論環(huán)節(jié)，可以采取學(xué)生分組討論、全班討論及同伴教學(xué)等方法，讓學(xué)生在課堂上除了“動(dòng)眼”、“動(dòng)耳”，更需要“動(dòng)嘴”、“動(dòng)腦”以及“動(dòng)手”。例如：在家具尺寸這一章節(jié)中，可以讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行課桌椅的測(cè)量，之后參照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論，找出課桌椅設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，而后動(dòng)手進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中要靈活運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)，之后教師對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的點(diǎn)評(píng)和講解。這樣既增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，又深化了教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。
（2）圖表、案例式教學(xué)法
針對(duì)藝術(shù)生習(xí)慣于感性認(rèn)識(shí)和圖形化思維方式的特點(diǎn)，教師在教學(xué)過程中不能用過于理性和抽象的文字，應(yīng)該要增加豐富的圖案和表格以及相關(guān)視頻。這樣能夠?qū)⒅R(shí)點(diǎn)以更加生動(dòng)、直觀的形式呈現(xiàn)出來(lái)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加深理解。此外還要加入一些具體的設(shè)計(jì)案例，可以是一些優(yōu)秀案例或者是存在問題的案例，讓學(xué)生運(yùn)用相關(guān)的人體工程學(xué)知識(shí)分析案例。人體工程學(xué)相對(duì)理性化，與我們的具體生活聯(lián)系不是非常緊密，所以在教學(xué)中要特別注重生活案例引用。例如可以找一到兩個(gè)在校園生活中經(jīng)常用到的家具進(jìn)行案例分析，讓學(xué)生說(shuō)出平時(shí)的使用感受，尋找使用時(shí)的問題及不合理的人體工程問題，然后結(jié)合人體工程相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析，最終找到解決的方法。
（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)法
人體工程學(xué)中的很多數(shù)據(jù)和公式，其實(shí)都是根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，所以應(yīng)該在課堂中加入一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)。有條件的情況下，可以成立人體工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)置相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)的過程中讓學(xué)生自己去探索和發(fā)現(xiàn)。這樣不僅有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。即使沒有相應(yīng)的條件成立實(shí)驗(yàn)室，也可以在課程中增加一些小實(shí)驗(yàn)，例如在視覺章節(jié)中加入錯(cuò)覺實(shí)驗(yàn)、混色實(shí)驗(yàn)、眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)等等，通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解相關(guān)理論知識(shí)。
（4）體驗(yàn)式教學(xué)
采用模擬項(xiàng)目教學(xué)法：挑選網(wǎng)上設(shè)計(jì)招標(biāo)項(xiàng)目，如家具、展廳或環(huán)境小品的設(shè)計(jì)等，讓學(xué)生自組團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)投標(biāo)，通過布置任務(wù)書的方法，要求學(xué)生在設(shè)計(jì)的時(shí)候從人體工程學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)。此外還可以通過教師虛擬課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用這種方式能夠很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生在做設(shè)計(jì)的時(shí)候能主動(dòng)查找書上相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合。
4.靈活的課程設(shè)計(jì)與課程實(shí)踐
人體工程學(xué)的教學(xué)不能單單是理論教學(xué)，要充分加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)研，尋找身邊的設(shè)計(jì)中與人體工程學(xué)相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行調(diào)研報(bào)告的制作。在課程教學(xué)中應(yīng)充分加入課題設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，初步階段可以運(yùn)用小課題設(shè)計(jì)讓學(xué)生進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的家具單體等的設(shè)計(jì)。之后可以進(jìn)行大課題設(shè)計(jì)，例如讓學(xué)生進(jìn)行一個(gè)小型空間室內(nèi)的設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)時(shí)靈活進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)節(jié)，適當(dāng)刪減枯燥的理論知識(shí)，更多地增加實(shí)踐設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在動(dòng)腦、動(dòng)手的過程中學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，通過實(shí)踐幫助學(xué)生回顧并真正掌握相關(guān)的知識(shí)。
二、總結(jié)
【關(guān)鍵詞】:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法
自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動(dòng)植物群落是和諧的,人類社會(huì)體系是和諧的,健康的人體更是一個(gè)絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進(jìn)化律;所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無(wú)限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí),其哲學(xué)上的需要相對(duì)物理學(xué)上而言或許要來(lái)得大,面對(duì)物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢?
在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開來(lái),在認(rèn)識(shí)上是被分為各門特殊的知識(shí),因此,當(dāng)國(guó)外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時(shí),開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時(shí)還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國(guó)人看來(lái)卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專論"化學(xué)工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。
二十世紀(jì)開始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中占的比重越來(lái)越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對(duì)事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律性的認(rèn)識(shí)也愈來(lái)愈深化,愈來(lái)愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)工業(yè)中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊(cè)》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬(wàn)別,它們?cè)诒姸嗟牡湫驮O(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個(gè)嚴(yán)格意義上的化工系,時(shí)W.K.Lewis任系主任。1922年美國(guó)化工學(xué)會(huì)認(rèn)同了新的見解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時(shí)期和我國(guó)則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動(dòng)、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬(wàn)別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個(gè)性"到"共性"的第一個(gè)哲學(xué)性概括,是在一個(gè)系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國(guó)FCC煉油開發(fā)成功,成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會(huì)議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應(yīng)"問題,及從"逐級(jí)放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動(dòng)了"化工過程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時(shí),"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識(shí),人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動(dòng)的一個(gè)特例;蒸發(fā)不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動(dòng)量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識(shí)的深化過程并沒有停止,人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康辛大學(xué)(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書,系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來(lái)處理三種傳遞現(xiàn)象,從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn),使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個(gè)新的整體性高度,這種高度的和諧統(tǒng)一是對(duì)客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識(shí),并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學(xué)科的,不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ),同時(shí)在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義,并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,只是側(cè)重點(diǎn)有所差異而已。
至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個(gè)世紀(jì)中達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等,每年為社會(huì)提供數(shù)以億噸計(jì)的千百萬(wàn)種產(chǎn)品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質(zhì)基礎(chǔ),為社會(huì)繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的,從人類發(fā)展最為激動(dòng)人心的口號(hào)"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程,地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面,這之中,化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過程之一,化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年,"生態(tài)化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來(lái)了,相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時(shí)應(yīng)勢(shì),化學(xué)工程學(xué)開始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過程,這也是和諧系統(tǒng)對(duì)立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來(lái),自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一,只有自組織系統(tǒng)能通過外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合,在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺地,化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實(shí)、完善和發(fā)展。隨著新世紀(jì)的到來(lái),世界正發(fā)生著全球性的變化,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]?；瘜W(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時(shí)展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來(lái),如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專業(yè)(aprofessioninwaiting);化學(xué)工程師必須"besteepedintechnology",能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代;化學(xué)工程學(xué)科要從"ProcessEngineering"達(dá)到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為,化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時(shí)發(fā)生在非常廣泛的時(shí)空跨度內(nèi)的現(xiàn)象,必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來(lái)達(dá)到過程的總體優(yōu)化。涵括了五個(gè)方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學(xué)、分子過程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環(huán)境過程和大氣生態(tài)過程等。
于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念,化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個(gè)新的和諧統(tǒng)一的高度,進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。
新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束,人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)還在不斷探索不斷深入,一個(gè)更深刻更普遍也更一般的問題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng),觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識(shí)本質(zhì),并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對(duì)于"線性"是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征,是"線性"反映的目的,是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一;而在對(duì)"混沌發(fā)展"的研究表明,"混沌運(yùn)動(dòng)的普遍存在,揭示了自然界中實(shí)際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為,混沌態(tài)的自相似性使這種時(shí)間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu),而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個(gè)觀察"整體"的問題,只有在長(zhǎng)時(shí)間范圍(因?yàn)榛煦邕\(yùn)動(dòng)是一種長(zhǎng)時(shí)間行為)和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來(lái)。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)價(jià)值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言:"自然科學(xué)往后將會(huì)把關(guān)于人類的科學(xué)總括在自己下面,正如關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣:它們將成為一個(gè)科學(xué)。"從這一角度上,"非線性"問題是這種過程一體化的契合點(diǎn)以及整體認(rèn)識(shí)論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上,化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問題的能力,并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。
在整個(gè)化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過程中,始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專業(yè)上的分化;另一方面,作為近代工程技術(shù),它又是自然科學(xué)(化學(xué)、物理等)和技術(shù)科學(xué)(機(jī)械、材料等)的融合。正如物理學(xué)家普朗克(Planck)所指出的:"科學(xué)是內(nèi)在的整體,它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認(rèn)識(shí)能力的局限性,實(shí)際上存在著從物理到化學(xué),通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會(huì)學(xué)的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實(shí)上,當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時(shí),實(shí)現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要,它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來(lái)愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,它具有如下特點(diǎn)[9,10]:
①學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經(jīng)過學(xué)習(xí)訓(xùn)練后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性(魯棒性),即工程上說(shuō)的"容錯(cuò)"能力。
③抽取:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說(shuō)它能"創(chuàng)造"出未見的事物。
④模擬:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運(yùn)行速度,可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。
當(dāng)然,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過相當(dāng)曲折的過程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng),適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復(fù)雜工藝過程的控制問題,也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師,還首先是系統(tǒng)工程師,并能從最一般的非線性原理出發(fā),解決實(shí)際過程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開發(fā)、生產(chǎn)等問題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的不斷深化,化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合",體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無(wú)限發(fā)展性質(zhì)。
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(一)“水土保持工程學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)取得的成績(jī)
云南農(nóng)業(yè)大學(xué)自開設(shè)“水土保持工程學(xué)”這門課程以來(lái)，開展了多方面的實(shí)踐研究與探討，并取得了一定的效果，為本課程深入開展實(shí)踐教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。前期的成績(jī)主要有四個(gè)方面:基于社會(huì)需求的變化，初步建立了實(shí)踐教學(xué)實(shí)施、管理、保障機(jī)制，保證了實(shí)踐教學(xué)的正常運(yùn)行;將泥石流多發(fā)區(qū)和水土流失非常嚴(yán)重的東川和晉寧縣大春河小流域水土保持科技示范園作為本課程的實(shí)踐教學(xué)基地;確保實(shí)踐教學(xué)形式多樣，課堂實(shí)踐包括專題討論、師生異位教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、隨堂章節(jié)測(cè)驗(yàn)等，課外實(shí)踐包括章節(jié)作業(yè)、小論文、實(shí)地調(diào)查、生產(chǎn)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。
(二)“水土保持工程學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題
云南農(nóng)業(yè)大學(xué)“水土保持工程學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)取得了一定的成效，但是還存在一系列需要改進(jìn)和提高的地方:實(shí)踐教學(xué)流于形式，未達(dá)到真正的教學(xué)目標(biāo);實(shí)踐教學(xué)保障機(jī)制與教學(xué)評(píng)價(jià)體系不健全;等等。以上問題影響了本課程實(shí)踐教學(xué)的開展，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，予以解決。
二、“水土保持工程學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)的探索
在借鑒其他院校水土保持專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，立足本校的教學(xué)環(huán)境，充分考慮學(xué)生的實(shí)際需求，提出該門課程實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)如下:以社會(huì)需要為目標(biāo)，以學(xué)校及學(xué)生實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)，組織開展相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐;課上實(shí)踐與課下實(shí)踐齊頭并進(jìn)，組織開展與專業(yè)學(xué)習(xí)、課外科技有關(guān)的科研活動(dòng)和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。
(一)教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)要求
通過該課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，學(xué)生能夠了解和掌握常見水土保持工程措施的原理、布局、結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、斷面尺寸、CAD制圖、建筑材料、穩(wěn)定分析等內(nèi)容，并且能在實(shí)際操作中運(yùn)用。實(shí)踐教學(xué)過程中我們應(yīng)從以下幾方面來(lái)努力:一是以社會(huì)需求為導(dǎo)向，將水土保持工程相關(guān)的國(guó)家規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中;二是不斷補(bǔ)充本學(xué)科的前沿知識(shí)，重視水土保持一些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，如水土流失區(qū)面源污染控制與環(huán)境整治技術(shù)，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治技術(shù)，水土保持新材料、新工藝、新技術(shù)等;三是以水土保持單位的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目作為教學(xué)實(shí)例，教會(huì)學(xué)生如何學(xué)以致用;四是以生態(tài)文明建設(shè)為目標(biāo)，注重流域或區(qū)域水土資源的保護(hù)、改良與合理利用，將一些“生態(tài)”工程措施的理念與設(shè)計(jì)補(bǔ)充進(jìn)教學(xué)實(shí)踐中;五是以夠用為原則，簡(jiǎn)化知識(shí)，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，只要學(xué)習(xí)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)與施工中常見的問題即可;六是以開發(fā)建設(shè)水土流失的防治措施設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，如攔渣工程、降雨蓄滲工程、臨時(shí)防護(hù)工程等，鼓勵(lì)學(xué)生開展相關(guān)實(shí)踐學(xué)習(xí)。
(二)教學(xué)實(shí)踐體系
社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快……等等一系列的社會(huì)與物質(zhì)的因素，使人們?cè)谙硎芪镔|(zhì)生活的同時(shí)，更加注重產(chǎn)品在"方便"、"舒適"、"可靠"、"價(jià)值"、"安全"和"效率"等方面的評(píng)價(jià)，也就是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常提到的人性化設(shè)計(jì)問題。
所謂人性化產(chǎn)品，就是包含人機(jī)工程的產(chǎn)品，只要是"人"所使用的產(chǎn)品，都應(yīng)在人機(jī)工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機(jī)工程無(wú)疑是結(jié)合在一起的。我們可以將它們描述為：以心理為圓心，生理為半徑，用以建立人與物(產(chǎn)品)之間和諧關(guān)系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地使用人的肌能，保護(hù)人體健康，從而提高生產(chǎn)率。僅從工業(yè)設(shè)計(jì)這一范疇來(lái)看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑設(shè)施、自動(dòng)化工廠、機(jī)械設(shè)備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的"物"，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都必須把"人的因素"作為一個(gè)重要的條件來(lái)考慮。若將產(chǎn)品類別區(qū)分為專業(yè)用品和一般用品的話，專業(yè)用品在人機(jī)工程上則會(huì)有更多的考慮，它比較偏重于生理學(xué)的層面；而一般性產(chǎn)品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學(xué)及潮流的設(shè)計(jì)，也就是應(yīng)以產(chǎn)品人性化的需求為主。
那么，對(duì)于一件產(chǎn)品是如何來(lái)評(píng)價(jià)它在人機(jī)工程學(xué)方面是否符合規(guī)范呢?以德國(guó)Sturlgart設(shè)計(jì)中心為例，在評(píng)選每年優(yōu)良產(chǎn)品時(shí)，人機(jī)工程上所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)為：
1)產(chǎn)品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合；
2)產(chǎn)品是否順手和好使用；
3)是否防止了使用人操作時(shí)意外傷害和錯(cuò)用時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)；
4)各操作單元是否實(shí)用；各元件在安置上能否使其意義毫無(wú)疑問的被辨認(rèn)；
5)產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。
一般情況下，在設(shè)計(jì)教育中常以上述第三項(xiàng)較為強(qiáng)調(diào)，而消費(fèi)者在購(gòu)買商品時(shí)，則是以產(chǎn)品的視覺效果、商場(chǎng)氣氛及價(jià)值來(lái)決定購(gòu)買行為的成立與否，但作為一名好的設(shè)計(jì)師應(yīng)為產(chǎn)品長(zhǎng)期使用的效果及舒適性負(fù)責(zé)，尤其是避免傷害與危險(xiǎn)的防止更是不可忽視的考慮因素。如，在操作計(jì)算機(jī)的上機(jī)姿勢(shì)中，在現(xiàn)行的上機(jī)條件下，操作員常常是手臂向前懸空著來(lái)操作鍵盤和鼠標(biāo)的。手臂的懸空形成了肩頸部的靜態(tài)疲勞，使得操作員不得不將背部靠在椅子靠背上作業(yè)(后靠姿勢(shì)會(huì)加大懸空的手臂的前伸程度，從而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩頸部的疲勞)，而當(dāng)操作員脫離靠背又手臂懸空時(shí)，體重就全部需要由脊柱來(lái)承擔(dān)，其結(jié)果或者是腰背的疲勞酸痛，或者是腰肌放棄維持直坐姿勢(shì)而塌腰駝背，或者是把手腕抵在桌沿而引發(fā)腕管綜合癥。那么，要解決諸如此類的問題，設(shè)計(jì)師就必須充分考慮人機(jī)工程學(xué)的因素。
所謂人機(jī)工程學(xué)，亦即是應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分
析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。
人機(jī)工程學(xué)因素往往是企業(yè)提高其競(jìng)爭(zhēng)力的手法之一。若說(shuō)"人性化產(chǎn)品"是與"人"合為一體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，"人機(jī)工程因素"則是設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品時(shí)的人機(jī)界面所必須考慮的因素。在我國(guó)即將加入WTO所面臨的沖擊下，中國(guó)的制造業(yè)無(wú)不是嚴(yán)陣以待，企圖在競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)。管理大師麥克·波特(MICHAELPORTER)曾說(shuō)過，企業(yè)具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的兩個(gè)方式，一是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，走向規(guī)模經(jīng)濟(jì)，才能占有成本上的優(yōu)勢(shì)；另一個(gè)便是創(chuàng)造企業(yè)或產(chǎn)品的附加值，制造消費(fèi)者趨之若鶩的心理。在現(xiàn)今產(chǎn)品和質(zhì)量逐步提高，且消費(fèi)者對(duì)商品品質(zhì)要求越來(lái)越高的情況下，各產(chǎn)品制造商們無(wú)不力求突破，希望能出奇制勝，打動(dòng)消費(fèi)者的心。拿當(dāng)今世界上提出的"健康"人機(jī)工程學(xué)的新要求為例，即是用某些考慮人機(jī)因素的輔產(chǎn)品，如：電動(dòng)腰靠、紫外線阻隔(UV、CUT)等來(lái)提高產(chǎn)品人性化的層次，籍此創(chuàng)造其他品牌無(wú)法模仿的優(yōu)勢(shì)，而贏得消費(fèi)者青睬的。
究竟什么樣的產(chǎn)品需要人機(jī)工程呢？在設(shè)計(jì)上又如何表現(xiàn)，才能成為符合人機(jī)工程學(xué)的產(chǎn)品呢?
工業(yè)設(shè)計(jì)師指出，就電腦的相關(guān)部件和設(shè)備而言，如鍵盤、鼠標(biāo)等輸入裝置，因使用者可能長(zhǎng)時(shí)間利用其從事工作或娛樂，接觸的時(shí)間較長(zhǎng)，在使用時(shí)也可能十分投入。因此，人機(jī)工程學(xué)就成了設(shè)計(jì)上最主要的條件之一。
人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用"物"的人和所設(shè)計(jì)的"物"以及人與"物"所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱為"人——機(jī)——環(huán)境"系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中，人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素之間相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。本學(xué)科的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，就是科學(xué)地利用三個(gè)要素間的有機(jī)聯(lián)系來(lái)尋求系統(tǒng)的最佳參數(shù)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，通常是在明確系統(tǒng)總體要求的前提下，著重分析和研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素對(duì)系統(tǒng)總體性能的影響，如系統(tǒng)中人和機(jī)的職能如何分工；如何配合；環(huán)境如何適應(yīng)人；機(jī)對(duì)環(huán)境又有何影響等問題，經(jīng)過不斷修正和完善三要素的結(jié)構(gòu)方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實(shí)現(xiàn)。這是人機(jī)工程學(xué)為工業(yè)設(shè)計(jì)開拓了新的思路，并提供了獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法和有關(guān)理論依據(jù)。
作為一個(gè)全息系統(tǒng)的局部，一個(gè)產(chǎn)品中包括了我們這個(gè)商品社會(huì)中的全部信息。一件設(shè)計(jì)優(yōu)良的產(chǎn)品，必然是人、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、文化等因素巧妙融合、平衡的產(chǎn)物。開始一項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的動(dòng)機(jī)可能來(lái)自各個(gè)方面，有的是為了改進(jìn)功能，有的是為了降低成本，有的是為了改變外觀，強(qiáng)化"柜臺(tái)效應(yīng)"，以吸引購(gòu)買者，更多的情況是上述幾方面兼而有之。于是，對(duì)設(shè)計(jì)師的要求就可能來(lái)自功能、技術(shù)、成本、使用者的愛好等各種角度。不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也大不相同，暖水瓶的設(shè)計(jì)顯然就要比香水瓶的設(shè)計(jì)考慮更多的人機(jī)問題；再以肇及設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的電腦游戲遙感器為例，乍見此產(chǎn)品時(shí)，看似不符合人機(jī)工程學(xué)，但實(shí)際使用時(shí)卻很合手，操控性良好，而且遙感器外型頗酷，用此搖桿玩空戰(zhàn)游戲，有操控戰(zhàn)斗機(jī)的味道。相比于市場(chǎng)上其他同類型的產(chǎn)品，即使售價(jià)比一般產(chǎn)品高出許多，也一樣大受歡迎，足見其魅力所在。但也有這樣一種產(chǎn)品，在市場(chǎng)上受到歡迎，是因其外型討好且成本不高所致，但缺點(diǎn)是產(chǎn)品輕，因此，在使用時(shí)本來(lái)一只手操作很方便，卻不得不雙手并用才行，這就是該產(chǎn)品在人機(jī)工學(xué)上的不足之處；但在成本、售價(jià)及市場(chǎng)因素的考慮下，廠商還是推出此種產(chǎn)品。而對(duì)于專業(yè)用品就不同了，例如美發(fā)師每天所使用的吹風(fēng)機(jī)，除草機(jī)工人所使用的修剪機(jī)就絕對(duì)不能輕視人機(jī)工程學(xué)在生理層面上的考慮。
然而，一個(gè)好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可以涵蓋形態(tài)和人機(jī)因素的，產(chǎn)品的外形一樣也可以有機(jī)會(huì)作人機(jī)工程的發(fā)揮。以TEAGE為微軟所設(shè)計(jì)的易用鼠標(biāo)球而言，該鼠標(biāo)是特別為兒童體驗(yàn)電腦而設(shè)計(jì)的，在方案決定之前對(duì)兒童的抓握方式進(jìn)行了研究，黃白兩色相間的鼠標(biāo)球使兒童們?cè)趯W(xué)習(xí)電腦時(shí)，增加了趣味性和功能性。該產(chǎn)品已經(jīng)超脫了產(chǎn)品造型上的束縛，除讓其更好用之外，也同時(shí)賦予了產(chǎn)品新的意義與想象空間。
除了一般的大眾消費(fèi)品之外，專為特殊族群所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在人機(jī)工程學(xué)上也有更多的考慮。如，殘疾人用的瓷器套具，此套設(shè)計(jì)是專為殘疾人做的餐具，又不讓人直接看出它們是專為殘疾人做的。故而，設(shè)計(jì)師在充分考慮了人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上，特別處理手把的凹凸，使患者拿在手里有一種心態(tài)上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么顯眼。
再以醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō)，病床、醫(yī)療椅等產(chǎn)品，在設(shè)汁上不只是考慮操作要符合人機(jī)工程學(xué)，在材料上也應(yīng)力求人性化，增加產(chǎn)品的親和力，以提高產(chǎn)品的"EQ"。
由于學(xué)科來(lái)源的多樣性和應(yīng)用的廣泛性，人機(jī)工程學(xué)中采用的各種研究方法種類很多，有些是從人體測(cè)量學(xué)、工程心理學(xué)等學(xué)科中沿用下來(lái)的，有些是從其他有關(guān)學(xué)科借鑒過來(lái)的，更多的是從應(yīng)用的目標(biāo)出發(fā)創(chuàng)造出來(lái)的。其中常用于一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法有如下幾類：
1，測(cè)量方法
測(cè)量方法是人機(jī)工程學(xué)中研究人形體特征的主要方法，它包括尺度測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量、力量測(cè)量、體積測(cè)量、肌肉疲勞測(cè)量和其他生理變化的測(cè)量等幾個(gè)方面。
2．模型工作方法
這是設(shè)計(jì)師必不可少的工作方法。設(shè)計(jì)師可通過模型構(gòu)思方案，規(guī)劃尺度，檢查效果，發(fā)現(xiàn)問題，有效地提高設(shè)計(jì)成功率。
3．調(diào)查方法
人機(jī)工程學(xué)中許多感覺和心理指標(biāo)很難用測(cè)量的辦法獲得。有些即使有可能，但從設(shè)計(jì)師工作范圍來(lái)看也無(wú)此必要，因此，設(shè)計(jì)師常以調(diào)查的方法獲得這方面的信息。如每年持續(xù)對(duì)1000人的生活形態(tài)進(jìn)行宏觀研究，收集分析人格特征、消費(fèi)心理、使用性格、擴(kuò)散角色、媒體接觸、日常用品使用、設(shè)計(jì)偏好、活動(dòng)時(shí)間分配、家庭空間運(yùn)用以及人口計(jì)測(cè)等，并建立起相應(yīng)的資料庫(kù)。調(diào)查的結(jié)果盡管較難量化，但卻能給人以直觀的感受，有時(shí)反而更有效。
4．?dāng)?shù)據(jù)的處理方法
當(dāng)設(shè)計(jì)人員測(cè)量或調(diào)查的是一個(gè)群體時(shí)，其結(jié)果就會(huì)有一定的離散度，必須運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析處理，才能轉(zhuǎn)化成具有應(yīng)用價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生指導(dǎo)意義。
當(dāng)今的工業(yè)設(shè)計(jì)師面臨著多種活動(dòng)和課題，例如：電視資訊、互動(dòng)電視、通用遙控器等，與企業(yè)合作的范圍也很廣，在實(shí)施產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)過程中，通常采用如下的設(shè)計(jì)程序：
1)建立并運(yùn)用資料庫(kù)(這在前面已有論述)；
2)決定研究主題；
3)觀察階段：
*目標(biāo)輪廓*訪識(shí)/觀察*使用模式/議題
4)發(fā)展階段：
*關(guān)鍵議題*產(chǎn)品概念*測(cè)試與評(píng)估
在整個(gè)研究過程中，人機(jī)工程師和工業(yè)設(shè)計(jì)師都必須全程參與，但在各個(gè)階段為主為輔的角色會(huì)有不同。例如：產(chǎn)品概念由工業(yè)設(shè)計(jì)師主導(dǎo)，測(cè)試則由人機(jī)工程師主導(dǎo)，每個(gè)步驟以劇本的形式來(lái)串連溝通。每件產(chǎn)品都有各自的在人機(jī)工程學(xué)上的特色，特別是消費(fèi)性產(chǎn)品。以汽車內(nèi)部設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，就有三個(gè)表達(dá)人機(jī)工程需求的方式：一是操控界面，如方向盤的設(shè)計(jì)；二是座椅及內(nèi)裝設(shè)計(jì)，如一些大客車座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起來(lái)的凸包。對(duì)于大多數(shù)的中國(guó)人來(lái)說(shuō)，這個(gè)凸包常常是頂在后腦勺，使得身體后靠在椅背時(shí)，不得不稍稍低頭。從設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)，這道凸包本來(lái)是用來(lái)墊靠頸部凹處，使人的頭頸更舒服的。問題的出現(xiàn)是由于這些座椅的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)直接從國(guó)外引進(jìn)，而生產(chǎn)者又沒有重新考慮中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。結(jié)果西方人墊頸的凸包就頂住了我們的后腦勺；三是情報(bào)溝通系統(tǒng)，如導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安全警報(bào)功能。
