■学生记者 李姿逸 记者 白毅鹏
提起“人因工程学(Human Factors Engineering)”,大家可能感到陌生,从字面意思看,它指的是工程设计时所应考虑的生理、心理等各种人性因素,是一门按照人的特性设计和改善人-机-环境系统的科学,其实它与人们的生活息息相关,从火车的卧铺车厢,到生活中常见的座椅、鼠标,再到彰显“中国智造”实力的航天、核电等工程领域,都有人因工程学的应用。
在西安电子科技大学经济与管理学院副教授张云涛老师开设的《人因工程学》课程中,这些为大家所熟悉的实际应用,被她作为精挑细选的案例,以图文并茂的形式放进课件,细致周密的备课、深入浅出地讲解,许多跨学科的知识概念不再那么难懂,同学们也因此学得津津有味。
对PPT课件的设计,张云涛花了一番心思,“不仅要确保教学内容传达的有效性、清晰度,视觉上还要美观。”为此,她平时积极收集与人因工程学相关的各种图片、视频,适当加入课件。
课程刚开始时,她以“卧铺车厢设计”作为案例,引导学生进入这门课。由于不少学生是从外地到西安上学,火车是同学们非常熟悉的交通工具,张云涛会对火车卧铺车厢进行场景描述,询问大家坐车感受,这时学生便会就卧铺车厢的空间、隐私性等进行讨论。
“我会引导他们思考卧铺车厢的设计,激发他们对设计背后所考虑因素的兴趣。”在此过程中,张云涛循序渐进引导学生围绕车厢设计进行思考,各抒己见。
张云涛说,“人因工程学,与学生生活息息相关,不断增加鲜活可感的案例,不仅能让课程内容更贴近实际,还能帮助学生更好掌握理论知识,学会解决实际问题。”除了火车车厢设计,张云涛还在课上给同学们穿插介绍一些其他“案例”,比如“肌肉疲劳实验”“铁铲作业实验”“砖砌作业实验”和“难以驾驭的蚁式轰炸机”、历史上发生的一些安全事故等。
通过案例引导,张云涛带领学生更直观地理解人因工程学的重要性、实际应用,为后续课程内容打下良好基础。在她看来,要引导学生意识到,设计不仅是外观和功能的堆叠,而应考虑“人”的需求和特点,围绕“人”进行优化,更好地服务于使用者,让用户享受到舒适、安全和便利。
作为一门跨学科课程,人因工程学涉及心理学、生理学、设计学、工程学等各学科知识,有些知识点对学生来说较为抽象或复杂,比如人体测量数据应用、人的记忆能力、工作环境对人的影响等等。为降低学生理解复杂概念的难度,张云涛会通过图表、视频和模拟场景来展示这些抽象概念的实际效果,“其中实验是非常有效的降低理解难度的方法。”
上课时,张云涛会安排学生分组进行反应时间测定、动作技能形成、记忆广度、环境照明测量、环境噪声测量和微气候环境测量等实验。通过让学生动手操作,能够使他们亲自验证某些理论的准确性,小组讨论和互动,学生之间也可以互相启发,帮助彼此增进对复杂概念的理解。
张云涛老师用“接地气”来描述课程实验,“并不是都在室内进行,比如进行环境噪音测量,会组织同学到学校东、西大门实地测量,记录不同地点噪音级,测量环境照明时则会让大家到教室去,测量窗户、门不同地点的照度情况,了解灯光分布设计是否合理,是否需要补充光源。”
在实验过程中,学生需要提出假设、记录数据、分析结果,这激发了学生对课程的兴趣和参与度,从课程思政目标上看,这也有利于引导学生运用科学工具分析问题,培养他们分析研究的思辨能力,以及协作配合的集体观念和人际交往能力。
十几年授课生涯,张云涛逐渐摸索出一套自己的教学心得,在她看来,一味照本宣科会使学生感到枯燥无味,不能集中注意力听课,除了不断改进教学课件,使课程内容与现实生活紧密结合外,还要有针对性地改进教学方法。
为促进学生参与课堂思考,让课堂更加生动,在讲解关键知识点时,她会引入思考题、测验或互动讨论,以此增强课堂的交互性,她还经常举一些生活中的例子让学生积极思考,鼓励学生提出自己的见解和创意,让他们能够参与知识构建。与此同时,上课时她会特别留意观察学生表情、反应,感知学生对某些知识点的兴趣度,“如果发现某些内容讲解时学生注意力不够集中,我会对课程内容进行分析,调整教学方式,采用与课程内容相关的实验和案例,引起学生关注和兴趣。”
为考查学生实际学习效果,引导学生养成严谨细致的观察能力、可持续性思维能力,培养学生勇于探索、创新设计的科学精神和创新精神,结课时,张云涛会为同学们布置一个课程大作业,比如结合自己家庭实际情况,设计一个符合自己家庭成员需求的厨房,包括空间安排、厨房家具设计、厨具安排等。设计方案要结合家人身体尺寸、个性需求,对厨房照明、空气质量、噪声以及操作安全等进行分析,作出合理设计,以论文格式完成,要求数据翔实,图文并茂。
这样安排和布置作业,张云涛老师基于以下几种考虑:首先是学生没有工作经验,不太方便在公共场所开展研究,以自己家庭厨房作为研究对象,更方便些;厨房作为家庭核心空间,家庭成员使用频繁,与人们日常生活紧密相关,一般家庭厨房空间相对较小,要装备各种家用电器,进行各种餐饮操作,非常适合进行人因工程研究,这也是“情境化学习”的题中应有之义。
谈及课程作业,张云涛对一位学生的设计印象深刻:“家里厨房的主要使用者是老人,学生认真研究了老人的使用场景及需求,设计了高低不同的橱柜,低柜放置燃气灶,老人炒菜不再需要抬高手臂,高柜则设置水槽和操作台,老人洗菜切菜不再弯腰。此外,学生还合理规划厨房动线,让老人在厨房行动起来没有障碍,并增加操作台局部照明,便于老人切菜,等等。”
作为一门既关注“人”的因素,也需要融入“工程”设计科学性的课程,人因工程学既关注“科技感”,也注重“人文性”,蕴含着对人性、关怀与平等的深刻理解。
在张云涛看来,科学性是人因工程设计的基础,虽然要通过人体测量学、工作负荷分析、认知心理学等工具,进行严谨的实验和数据分析,确保每个设计决策都有理论依据和数据支持,但也要关注如何通过设计提升人们的生活质量,“课堂上,我会强调设计应具有同理心,多站在用户角度思考他们的需求和痛点,让人们的生活更便利、舒适和有尊严。”
“对个人来说,人因工程学这门课可以帮助学生改善生活质量、提升职业竞争力、培养同理心和社会责任感”,张云涛说,“对国家和社会发展而言,人因工程可以提升生产效率与质量、推动智能制造与人机协作、提高全民健康与生活质量、关怀弱势群体,推动社会进步。”