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人机工程学论文范文1
1设计思路
人机工程学是指应用人体测量学、劳动心理学等学科的研究方法［1］，起源于欧洲，形成和发展于美国，20世纪50年代开始迅速发展的一门新兴边缘科学。它从人的生理和心里特性出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用的规律，该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，以优化人－机－环境的一门科学［2］。国外对垃圾桶设计研究较早，一些发达国家如德国、美国、荷兰等，其垃圾桶的设计大多考虑人机关系［3］，国内的垃圾桶设计与国外相比还存在差距，且对垃圾桶的设计很少考虑人机关系。该设计从垃圾桶的结构和功能出发，主要从垃圾桶外观、结构尺寸、自动打包收紧功能、自动推袋功能等方面进行垃圾桶的设计，力求使用的避免用手接触垃圾，有效防止细菌通过手传播，保持室内空气清新。并且垃圾桶的高度及其他尺寸符合人机工程学原理，色彩能与周围环境相和谐，成为环境的重要组成部分。其总体设计原理如图1所示。
2环保垃圾桶的创新设计
2．1垃圾桶的外形设计(1)外形尺寸设计要使垃圾桶与人之间达到最优化配合，使人不需大幅度改变自己的姿势就可顺利地将垃圾放到垃圾桶里。经研究与垃圾桶有关的人体尺寸有:立姿时的肘高、立姿时手的功能高度、立姿时双手功能上举高，手的长、宽等，见表1［4］。据人机工程数据图2、3，当人投垃圾时，保持身体正直，手腕处于顺直操作，腰部和腕关节处于相对放松的状态。当身体弯曲和腕关节处于一系列别扭状态时，会产生腰部及腕部酸痛、手的力量减小等，如长时间保持这个状态会引起一些腰部及腕部的综合症。根据对多款垃圾桶的调查及垃圾桶的尺寸人机分析表1，一般的家用便捷垃圾桶的高度应为400～550mm。考虑到自动打包套袋垃圾桶的功能实现机构主要安装在垃圾桶底部，将会占用一部分空间，占用的高度定位为100mm。所以垃圾桶的高度应取大一些，将垃圾桶的高度定位为500mm。垃圾桶的桶口直径不应过大，在实际生活中一般生活垃圾偏多，考虑到饮料瓶的投放，垃圾桶投入口的桶口直径应大于垃圾的投放尺寸，垃圾中废弃饮料瓶的高度一般小于300mm，考虑到自动打包套袋垃圾桶要实现自动打包，在垃圾桶投入口处将会有钢圈等打包机构，将会占用一小部分空间，所以垃圾桶的桶口直径也应取大一些，所以将垃圾桶垃圾投入口的直径定位为350mm。(2)外观设计垃圾桶桶身设计要求外观美观大方，有一定艺术性和观赏性，适合现代绿色环保的理念。在三维设计时，选用主流CAD软件Pro/E5.0，其三维外形图如图4所示。图4(a)垃圾桶的桶身正面设计有一个米老鼠图案。在米老鼠头像的下面，设计为一个内部齿轮传动的保护罩，而上部分就是用来装垃圾的。图4(b)桶身背面设计的图案是一动漫《喜羊羊与灰太狼》中灰太狼一家，卡通形象深受小朋友甚至是80，90后的喜爱，给人以温馨幸福的感觉，整个桶身的设计看起来比较新颖，颇有中西结合的感觉。满足现代年轻人的审美需求和有小孩家庭的氛围营造。垃圾桶的桶盖设计为帽子形状，易清洁，很有观赏性，桶盖上有个透视孔，可清楚地看到垃圾是否装满;盖上延伸部分，专门为开盖设计，另外，桶盖上有绿色环保标志，适合现代绿色环保理念。桶身的背面有两个踏板，左边是踏板一，主要控制打包机构，右边是踏板二，主要控制推袋机构。踏板的颜色与灰太狼一家的皮肤的颜色相近，颜色协调。
2．2垃圾桶的功能实现(1)打包收紧机构设计如图5所示，该传动机构由踏板一、连杆、棘轮、锥齿轮，直齿轮等部分组成，当打包踩踏踏板一时，人踩踏踏板的力量通过连杆变为动能，带动棘轮向左运动，从而带动与之相连的锥齿轮向内转动，进而带动后面的直齿轮作对应的方向的转动，最终将运动传递至垃圾桶上部的钢圈收紧部分，其主要零件如图6所示。(2)收紧扎口机构设计运动由上述踏板一传递至垃圾桶上部的钢圈收紧部分后，通过转动将钢圈慢慢收紧，最终收紧好的垃圾口部被挤压到V型卡槽中，对压缩好的垃圾进行扎扣处理，如图7所示。3)推袋机构的设计推袋机构如图8，通过踩踏踏板二，运动由踏板经过各个连杆机构传递至推板上，推板与连杆连接处为间隙配合，由销钉连接，在推出垃圾袋时不会翘起，整个过程保持版面竖直，垃圾也在水平方向被推出，效果图如图9。
3结语
人机工程学论文范文2
关键词 驾驶舱设计;人机工程
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0072-01
1 绪论
人机工程驾驶舱设计中的重要性：
科技的发展促使着各行各业都逐渐向自动化、智能化方向发展。在以前需要人为完成的工作在当今时代很大部分都能够由计算机来自动完成，而且比人工完成的速度更快、精确度更好，这就使得人机之间的关系发生了转变。在现今人工智能技术、自动化技术已经被人们熟练的应用机的操作中，但是不管技术如何先进，人依旧是操作的主体，在整个过程中依旧起着决定性的作用。因此，为了更好的将飞机的作用发挥出来，必须要对人的体力、心理、生理等对人们产生影响的因素做到充分的考虑，使飞机驾驶舱设计适合人的要求，构成以人为中心的统一的人-机-环境系统。
2 人机工程在驾驶舱设计中的应用
人机工程学是按照人的特性来设计和优化人-机-环境系统的科学。其主要目的是使人能安全、健康、舒适和有效地进行工作。
人机工程学与航空技术的结合，是人机工程学研究和应用的一个极其重要的方面。在航空技术（如飞机驾驶舱）的人机系统设计中，无论是人机分工、人机界面设计，引入人机工程学的原理和方法，并渗入到航空技术设计之中，进行分析、评价和设计，会进一步提高人机系统整体优化水平。
2.1 人机工程学发展概况
人机工程学作为一门科学，其建立和发展仅50余年。
第一次世界大战至第二次世界大战期间，由于军事的需要，使用了飞机、潜艇等现代化设备，开始重视兵员的选拔和训练，人机关系有所改善，主要是使人去适应已定型的机器装备。
第二次世界大战至20世纪60年代，由于新设计的武器装备不符合人的生理心理特点，即使经过严格训练的人也难以适应，并经常发生事故，从而促使人们把人机匹配的研究方向从过去的由人适应机器转向使机器适合于人。1959年，国际人类工效学学会（IEA）正式成立，标志着人机工程学已发展成为一门成熟的学科。
20世纪70年代后，人机工程已渗透至各个行业，且在高新技术领域中予以应用。1975年，国际标准化组织（ISO）成立了人类工效学标准化技术委员会（TC 159），标志着人机工程学的应用进入了一个新阶段。
人机工程学在我国起步较晚，20世纪70年代末才确立起来并获得蓬勃发展，1989年，中国人类工效学学会（CES）成立，并于1992年被国际人类工效学学会（IEA）接纳为正式成员，标志着我国的人机工程学已进入一个新的发展阶段。
2.2 人机工程设计
人机工程在飞机驾驶舱设计中应用的目的是提高驾驶员操作效率、减轻驾驶员工作负荷，以确保系统的安全可靠。飞机驾驶舱设计对人机性能有两方面的要求：1）客观的人机工程学设计原则;2）对这些设计原则的正确履行，使之在设计中转化为驾驶舱的布局、尺寸、形态等各项指标中合理的人机数据。
2.2.1 人机工程设计原则
人机工程设计中应遵循的原则是安全、高效、舒适，这三个要求是相辅相成的。
安全是人机界面设计的第一原则，评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行：是否对飞行员有直接的生理伤害;是否易于造成飞行员的错误;提供一个友好的显示界面;飞行员要能够迅速有效地控制各个系统。
驾驶舱人机界面的舒适程度不仅仅关乎于驾驶人员的感觉，同时能够影响到他们的心理及生理。这对于驾驶人员能力的发挥有很大的影响，甚至间接的影响到飞行的安全问题，因此，对此我们必须加以重视。
在设计驾驶舱人机界面的过程中，设计人员通常首先考虑的都是高效原则，将设计的功能和性能作为首要问题进行考虑，而对安全以及舒适度放在了次位，或者没有做到足够重视。其实在整个设计的过程中，这三者之间是紧密相关、互相影响的。因此在设计时应该对三方面通盘考虑，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的人机界面。
2.2.2 人机工程在飞机驾驶舱设计中的应用
1）人体尺寸数据库及人体建模。
随着CAD、CATIA等计算机辅助绘图软件的飞速发展，在飞机驾驶舱设计中，越来越多的用到人体模型。人体模型的建立，需要广泛搜集人体尺寸数据，并建立人体尺寸数据库及相关标准。我国在2003年了飞行员专用标准《中国男性飞行员人体尺寸》GJB4856-2003。
利用飞行员的人体尺寸数据，可以在CATIA等软件中构建人体模型，来优化驾驶舱设计，使整个人机系统中的人和机器合理匹配。
2）操纵台、仪表板和座椅等设计。
驾驶员眼位确定后，在进行操纵台、仪表板和座椅等设计时需考虑驾驶员视野要求、驾驶员对操纵器件的可达性要求等。
在驾驶员眼位确定的前提下，应根据驾驶员坐姿身体尺寸设计操纵台、仪表板的位置及倾斜角度，将安全操作所需要进行观察辨认的所有显示器和控制器提供给驾驶员。使他们在需要观察一个控制器或显示器时不需要移去一个障碍物或重新调节座椅，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可视性、可达性要求。
飞机座椅属于工作用座椅，在座椅设计时，通过以往的飞机各元件人机工程设计原理和相关试验，按照驾驶员坐姿身体尺寸设计座高、座宽、座深、座面倾角、靠背、靠背倾角、扶手高度和坐垫，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可达性要求。
3）可达性、可视性评估验证。
采用电子模型与实体模型相结合的方法，供飞行员体验新飞机驾驶舱，对可视性和可达性进行评估验证，提高设计效率和质量。
利用CATIA等软件设计1：1的飞机驾驶舱模型，并用CATIA软件中的人机工程模块进行驾驶姿势评价、视域分析和可达性仿真验证，对驾驶舱的设计进行评估和完善，能够有效的缩短研制的周期并降低研制成本，给飞行员建立一个舒适、安全的飞行环境。
3 未来人机工程在驾驶舱设计中应用展望
尽管目前我们已经将CITTA等软件的人机工程设计与仿真验证应用于设计驾驶舱的过程中，但是就现实情况而言还不能够完全的满足驾驶员体验驾驶舱的要求，而且因为软件中生成的人体模型没有穿着衣物，这样对衣物尺寸的设计会有很大的影响。虚拟座舱的适时出现能很好的解决这一问题。
虚拟座舱是虚拟现实技术在航空领域的重要应用。虚拟座舱有临境性、交互性和想象力的特点，能使人进入一种封闭的虚拟环境，通过人机接口输出3维视觉、听觉和触觉信息，多通道刺激人的感官，从而使人在头脑中形成身临现实环境的感觉;同时，又能接受人的手指动作、话音、头眼指向等多通道控制信息，实现人机交互。
参考文献
人机工程学论文范文3
关键词： 人类工效学；设计；SolidWorks；CATIA
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0119-01
0 引言
随着计算机技术的发展，在概念设计阶段使用三维数字化人机工程设计是现代工业设计的必然要求。以人体参数为基础建立的数字人体模型是描述人体形态和力学特征的有效手段，是研究、分析、设计和评价人机系统不可缺少的测量和模拟工具。目前可进行人机工学分析的软件较多，本文尝试以SolidWorks和CATIA这两种三维软件为例来探讨计算机辅助技术在人类工效学方面的应用。
1 建立模型的思路
由于SolidWorks软件基于具体的尺寸绘制草图完成建模，然后通过在装配体文件中添加几何关系组成完整的人体模型。所以在创建之前需要计算出各个人体百分位所针对的主要部位尺寸。笔者首先进行了油田作业工人的人体测量工作，由于人体测量中所得到的测量值，都是离散的值随机变量，大多数都符合正态分布(高斯分布)规律，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数[1]。
通过实际测量，利用上述方法可以计算出对应人体尺寸百分位5%、10%、50%、90%、95%共5组模型尺寸。由于所有部位零件都使用了SolidWorks的配置功能，所得到的最终模型通过选择不同配置就可以改变各部位的尺寸比例。
CATIA与SolidWorks不同，它具有专门的人机分析模块，还提供了美国、加拿大、韩国、日本和法国的人体模型数据库，遗憾的是没有中国的人体模型。这里笔者依据韩国人人体模型的各部位比例和测量参数，通过修改模型库中韩国人的相关参数[2]，还可以建立针对目标人群的文件来实现，如图1所示，当定义完人体模型相关数据后导入CATIA的人体模型库，然后再确定要建立的人体模型的父系产品、人体模型名、性别、百分数，就能生成中国地区的虚拟人体模型[3]。
2 人机优化方法的不同
使用SolidWorks笔者建立了一个操作平台,这里对于操控域设置为站姿操作方式来进行设计。以空间分析为例，根据人机工学对站姿操作评估的需求，作业面高度同作业姿势有关。一般在站姿作业时，身体向前或向后倾斜以不超过10°～15°为宜，工作台高度一般为操作者身高的60％左右。当台面高度为900mm～1100mm时，台面处于最佳作业区内[4]。以此为依据，可以参考导入的人体模型对平台进行优化，将作业人员所处的作业空间尺寸设定为1100mm*900mm的空间，满足作业岗位中横向活动间距大于1000mm的要求，参考建立的人体模型还可以近一步设定操控台面的最低线距离操作站立面的距离为1135mm，由于操控台平面为坡面，最高处与最低处的高度差为111mm，则可以算得操控平面中线距离作业站立面的高度为1191mm，在身高60%的比例高度稍微偏高处，在软件中完全适合我们所测得的平均身高为1753mm的华北地区作业人员使用。操控台宽度为540mm，与虚拟人体模型肩宽接近，两侧各多出83mm。这样作业者作业时手臂减少横向的施力，可以降低肌肉疲劳。依据以上人机工学评价标准，我们最终完成的操控域的优化设计工作。
这里我们将修井机的操控域设计为室内坐姿作业方式。CATIA也具有独立建模的能力，首先对操控域进行建模，然后导入建立好的人体模型。在对现场作业姿势有了充分了解后，可以利用约束工具进行身体部位与其它虚拟物体的定位，利用干涉检查和终止干涉来避免虚拟人体模型的身体和虚拟物体的重合，使人体模型姿势符合作业姿势。
由于CATIA具有人体模型姿态分析（HPA）模块，所以我们可以直接针对这一坐姿，利用CATIA的姿态评估大腿与小腿夹角的舒适度为92.6%。同理对其他模型部位进行评估。以这一坐姿为依据，我们可以调整操控域的座椅以及作业台的具体尺寸，使得操控域满足作业人机舒适性的要求。
3 结论
在对操作平台操控域两种不同方案的人机优化过程当中我们可以得到以下结论：SolidWorks和CATIA虽然都能进行三维建模，但是在建模方面SolidWorks采用参数化驱动模型，用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程要更加简便易行，当发现不符合人机工学要求的尺寸时可以及时修改。其不足之处是当人体模型建立完成之后没有一个专门的人机分析模块对方案进行智能化分析，需要借助工程图和零件图依据人机工程学的人机评价标准来人工调整。而CATIA虽然在所建立模型的编辑和调整上不如SolidWorks便捷，但是它拥有专门的人体模型构造（HBR）模块和人体模型姿态分析（HPA）模块，可以很快地对所需作业姿势进行优化评价。评价结果以分数来显示清晰明了。
通过以上比较我们可以总结出这样的一个设计思路，如果结合两个软件各自的优势，利用SolidWorks对操作平台进行建模工作，然后使用CATIA软件确定最佳的作业姿势，最终以这一姿势所需要的具体人机尺寸来修改SolidWorks中建立的操控域模型，这样整个设计过程会更加便捷有效。
参考文献：
[1]载敏．基于人机工程的动态人体模型研究和应用．四川大学研究生学位论文．2004（5）：12-13.
[2]郝增涛．80型轮式装载机驾驶室人机工程学设计.吉林大学，2008：62-63．
人机工程学论文范文4
工程理论知识与产品设计的实际应用之间的转化成为实验教学的关键，打造一个适合工业设计学生学习工程类知识，并能与产品创新设计实践相结合的专业课工程实验教学大平台极具实际教学意义。该文通过分析河海大学机电工程学院工业设计系工程实验教学中存在的实际问题，在工程实验教学大平台建设所需相关设备已具雏形的基础上，针对团队教师在工程实验教学及科研的特长，提出搭建适合工科院校工业设计的工程实验教学大平台的建设构想并进行了实践。
关键词
工科类;工业设计;工程实验教学;大平台建设
我国高校工业设计专业设置主要分为两大类，艺术类工业设计和工科类工业设计，即艺术型和工科型。工业设计专业的课程设置也因各自之所长及倾向性不同而不尽相同。我国的工业设计教育已经走过了20多年的历程，从早期的美术教育体系中逐渐走了出来，向着综合型体系发展，工业设计中的工科类课程逐渐受到重视［1］。目前国内工业设计专业开设的课程可以分为学科基础课、专业基础课和专业课三大类。工科类课程，如力学、电工学、材料学、工艺学、机械设计等均属学科基础课，来自于工科学科基础课程教学大平台，其重要性随着我国工业设计的发展以及设计领域的扩大，越来越得到重视［2］。要培养学生的创造性思维、创新能力以及解决问题的能力，全面实现专业培养目标，就必须对长期以来工业设计工科类课程一般采用工程设计专业的教材和教学方法这一教学模式进行改革。
1工科工业设计专业工程实验教学大平台建设的重要性
工程理论课程教学改革成为研究的重点，而工程实验教学的改革却被忽视，特别是专业课中的工程实验教学，涵盖专业基础课和专业主干课，是工科学科基础课程教学大平台的重要教学补充，是深化学生应用工程知识提高产品创新设计能力的重要环节。打造专业课中的工程实验教学大平台(以下简称大平台)，是将工程理论知识和设计专业知识进行融合的关键实践渠道。该平台上包含众多实验课程，核心实验课程有产品模型制作，设计材料———设计材料认知实验，设计心理学———人类心理感知实验，人机工程学———人体尺寸测量及眼动仪实验，产品设计I———产品拆装工程实验，展示设计———产品新媒体展示实验等。工科院校的学科特点决定了学生只有更具实践操作能力才更具就业升学竞争力。区别于艺术院校工设专业学生重外观设计的美观性而轻视功能结构的工程可行性，工科院校工设专业学生依托工科背景的知识能力结构，在设计领域更具长足的发展优势。这种工科背景知识能力体系的建立，一方面需要在工科院校工科学科基础课程教学大平台的支持下，打下坚实的产品设计工程知识基础;另一方面则需要专业课中的工程实验教学大平台的拓展，提升产品的创新设计能力。对于工科工业设计专业，实验教学体系的架构及实验教学内容需要将工科特色和设计教育特点进行融合，既不能生搬硬套机械专业的实验教学模式，又不能完全抛弃工程类知识要点而流于形式上的设计。工程理论知识与产品设计的实际应用转化成为实验教学的关键，打造一个适合工业设计学生学习工程类知识，并能与产品创新设计实践结合起来的大平台极具实际教学意义［3］。
2专业课中的工程实验教学存在的问题
由于对实验教学重视程度不足，实验设备制约等原因，专业课中的工程实验教学存在诸多问题，特别是实验教学课程的工程理论知识与设计实践的结合性不强，实验设计针对性差，实验教学内容滞后于最新工程发展趋势，实验教学手段创新程度不够无法引起学生兴趣［4］。
2.1设备多有闲置
我们到相关院校走访调研，发现普遍存在的问题是工程实验设备多有闲置。在专业建设之初或进行专业评估时，院校会投入较多资金进行实验室建设，其中存在相当程度的盲目采购，为了视觉上的“高大上”而不是实际的实验课程需要。其次，受工业设计专业重外观轻实用的教学误区影响，存在部分教师和学生宁愿在电脑上出效果图纸上谈兵，也不愿通过工程实验检验产品可行性的错误的设计观念，导致实验教学中设备闲置情况时有发生，特别是在工程实验教学中的应用不够充分［5］。
2.2教学体系建设不完善
因设计专业的特殊性，部分工程实验课程无法从理论课程中分离出来，理论教学和实验教学由专业教师一把抓;而部分工程实验课程是由艺术教育背景的教师讲授，工科教育背景的专业教师没有完全发挥特长。专业课实验教学体系亟须改革，特别是工程实验课程需要根据设备及课程特点合理安排师资，科学开设课程进行实验教学［6］。
2.3以工程实验教学驱动产品创新设计的动力不足
多数设计院校专业教师重视从设计学科的角度以传统的造型方式探索设计的多种可能性，而在如何通过工程实验教学提升学生创造力方面意识淡薄。学生以工程知识驱动产品创新设计的意识不足，对工科课程整体不够重视，导致对专业课中的工程实验课程不够重视，轻视理论与实际的结合，造成产品设计中看不中用，鲜有通过机构创新、材料创新、人机交互方式创新的设计新作品。
3工程实验教学大平台的建设思路
3.1实验教学体系梳理
3.1.1调研工科类兄弟院校工设专业实验教学发展状况
团队教师在相关兄弟院校进行了广泛考察，对实验室建设、实验教学体系设置、实验课程设置、实验教学内容及方式，进行了全面的分析和比较，总结了各自特点和优劣势。针对专业课中的核心工程实验课的实验设计方法进行的学习，对实验教学方式进行的讨论，为河海大学机电工程学院工程实验教学大平台建设提供了参考。
3.1.2研究工科学科基础课程教学大平台中的实验课程
工科学科基础课程教学大平台的理论课程及实验，一般是由无任何设计教育背景的纯工科教师授课，必然存在讲授内容从工程理论出发而不涉及工业设计应用的问题;设计专业学生理论学习往往如看天书，而课程实验则是跑龙套走过场。这就要求研究工科学科基础课程教学大平台中的实验课程研究，使之适合设计专业学生学习，并与大平台中的实验课程顺利衔接。研究与设计相关联课程的设置合理性，使得教师从工业设计应用角度进行理论讲授和实验设计，并通过课程中的科学性及系统性的实验教学提升设计专业学生对于工程类知识的理解和应用水平，为后期专业课中的相关教学应用打好基础。
3.1.3研究大平台的核心实验课程的实验教学设计方法
大平台的核心实验课程是以专业课中的设计研究和应用为目标，结合工科学科基础课程教学大平台中的课程知识点和实验手段后凝练提升而成的。研究实验设计的方式方法，研究实验课题设置的科学性、合理性，对确保学生通过相关实验教学掌握工程知识，提升创新设计能力尤为重要。要求实验教师从教学内容、教学方法、课程作业、考核方式等多方面、多角度深入进行改革。
3.2搭建大平台设备基础
结合前期对兄弟院校的调研成果、本专业学生和相关教师的意见，从实验设备特点及团队教师特长出发，对大平台的建设进行规划，形成可行的平台建设方案。完成大平台的体系搭建、整体实验课程设置更新、实验教学内容方向确定等多项工作。机电工程学院已采购的实验设备包括激光非接触式三维扫描仪(逆向工程实验)、小型产品雕刻机(3D打印实验)、快速成型机(快速成型实验)。人机工程实验室(眼动测试、人体尺寸测量、人体反应度测试)和产品拆装工程实验室(产品内部工程结构认知)等工业设计核心实验室建设完成，并有多台套数位板及触摸屏(数字化产品快速表达、产品人机操作界面演示、产品新媒体展示)。现阶段机电工程学院设备覆盖了产品创新设计的全过程，形成了建设大平台的设备基础。
3.3整合教学师资力量
在机电工程学院可用于工程实验教学的设备基础上，对其能支撑的各种实验教学课程进行系统研究。组织相关教师根据科研方向和特长，对实验设备的操作流程和实验项目进行学习和探索，以兼有工科和设计教育双重背景的教师担任平台中核心实验课程教学。旨在传统实验教学的基础上针对工程实验教学进行改革创新，尝试在数字化设计大背景下进行实验教学的改革探索，搭建覆盖工业设计专业主干课的大平台，设置融会贯通相关工科知识的工程实验教学内容，以及巧妙结合我系设备的实验教学，以形成产品创新设计流程的全覆盖。
3.4建设支持产学研全面合作的大平台
在实验教学的基本功能基础上，挖掘出支持教师科研、支持学生素质与能力创新训练、支持研究所对外进行企业项目合作的诸多可能性，使得产学研有机融合，达到学生、教师、系所的全面能力提升。鼓励教师将科研项目引入该平台的工程实验教学环节，根据实验设备的科研使用现状，拓宽将科研项目引入实验教学的可能性及相关途径，形成基于科研项目的实验教学模式。通过开放性的工程实验教学平台，使学生能在该平台支持下进行相关素质能力训练和学科竞赛，进行创新创业训练等，达到该平台在实验教学之外的其他功能。最终将大平台延伸到校企合作环节，以建立产学研结合并创收的良好局面。
4工程实验教学大平台的建设效果
4.1完成大平台中核心工程实验课程教学设计
实验教学设计力求避免生搬硬套机械类专业的实验教学模式，正视设计专业学生对于工程实验的区别性需求，及针对学生特点选择实验课题，突出工程知识点和产品创新设计的融合。团队教师合作进行多门实验课程建设，编制实验教学大纲，撰写实验指导书，并进行相关实验教学实践。以48学时的“产品设计I”为例，专门拆出8学时进行产品拆装工程实验，由工科背景和设计背景兼有的实验教师进行实验教学组织，并邀请电动工具修理店师傅现场进行示范讲解;学生分组根据实验任务书进行产品拆装，并撰写实验报告书;同时进行PPT和视频，学生反馈良好。
4.2校级教改项目资金支持
大平台中核心工程实验教学课程依托的专业课程全部得到校级教改项目资金支持。以《工业设计创新教学团队建设》项目为依托，结合《产品设计I研究性教学课程培养》项目、《人机工程学核心课程的建设与实践教育教学研究课题》项目，及3个翻转课堂实践项目《设计材料及加工工艺》《产品设计II》《展示设计》，团队教师以产品创新设计为目标，在相关专业课程中进行了工程实验教学的初步探索，力求通过教学理念创新和授课方式革新提升实验教学质量。
4.3将教师科研项目渗透到实验教学设计中
以大平台为依托，团队教师将科研项目和研究方向渗透到实验教学设计中，建设了多支学生产品创新设计团队，如逆向工程创新设计团队、3D打印产品服务体系创新设计团队、人机工程实验眼动分析实验团队等。同时通过各种设计比赛、学生素质与能力项目培养及创新创业训练计划，摸索出以工程实验教学驱动产品创新设计的诸多教学方式。获得15项大学生创新创业训练计划资金支持，其中8项为国家级创新创业训练计划，课题均与教师科研方向相关，内容涵盖产品数字化虚拟展示设计、家具用品DIY设计、火灾救援逃生后装备产品服务体系设计、传统水利农具改良设计等，在大平台的支持下完成概念孵化和后期设计工作。在工程实验教学推动下，我系学生设计作品在国际级及国家级比赛中屡获殊荣。
4.4完成多本教材编写并出版发行
《产品造型设计材料与工艺》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)，获得江苏省精品教材称号。该书从设计专业学生角度出发，重新对知识体系进行构建，书中涉及大量产品设计材料与工艺实际应用案例。《工业设计创新实验训练》(普通高等教育“十二五”规划教材)，是基于机电工程学院部分工程实验设备进行的实验教学内容总结。书中涉及了产品拆装工程实验、逆向工程实验、快速成型实验及产品虚拟展示实验等工程实验教学重要环节。《产品改良设计》(高等院校设计艺术系列教材)总结了“产品设计I”授课教师多年的教学经验，集中展示了工程实验教学环节案例及学生成果。同时，团队教师在工程实验教学和相关工程研究领域发表多篇论文，成果显著。
5结束语
机电工程学院大平台建设周期长、工作任务重，其中也出现了部分问题，尚处于不断调整阶段。该平台建设需要学院领导高度的认同及支持，也需要本系教师自身科研水平和教学能力的提升，更需要团队持之以恒的实验教学实践才能初见成效。希望本文能为工科工业设计兄弟院校提供建设经验并诚恳期待交流。
作者：冯亚娟 周妍黎 严波 丁治中 单位：河海大学机电工程学院
参考文献
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人机工程学论文范文5
［论文摘 要］当前，我国机械学科背景下的工业设计专业设置盲目跟风，存在机械类课程设置形同虚设、学生普遍缺乏应有的审美能力、未突出学科交叉优势等问题。机械学科背景下的工业设计专业特色教育，应着重提高学生的审美品位，让学生切实掌握相关工程技术，结合机械学科特色来完善工业设计教育体系，使设计教育适应社会发展趋势和社会需求。
目前，我国已有美术院校、工科院校、综合大学、农林院校、师范院校等400多所院校开设了工业设计专业，形成了世界上最为庞大的工业设计教育网络。由于国家教育部把工业设计专业归属于机械学科，因此，培养机械学科背景下的应用型设计人才、强化学生在机械学科背景下的实践能力、确立机械学科背景下工业设计专业的教育特色、凸显机械学科的自身优势及发展特点，是目前工业设计教育的根本任务。
机械学科是研究机械产品（或系统）的性能、设计与制造的理论和技术的科学。按照经历阶段的性质不同，机械科学可分成两大分支学科：机械学和机械制造。机械学是对机械进行功能综合并定量描述以及控制其性能的技术科学，它的主要任务是把各种知识、信息注入设计，将其加工成机械系统能够接受的信息并输入机械制造系统，以便生产出满足使用要求并能被市场接受的产品。在这一点上，机械学与工业设计的目的是一致的，都是为了满足市场的批量化生产而进行产品设计。机械学包括机构学、机械振动学、机械结构强度学、摩擦学、设计理论与方法学、传动机械学、微机械学和机器人机械学等。机械制造是将设计输出的指令和信息输入机械制造系统并加工出合乎设计要求的产品的过程。机械制造科学与技术是研究机械制造系统、机械制造过程和机械制造手段的科学与技术，它包括机械制造冷加工和机械制造热加工两个部分。机械学科的理论基础与技术手段是工业设计专业的必备知识，为工业设计专业提供科学技术支撑。
但当前我国高校机械学科背景下工业设计的特色建设并不理想。如何依托机械学科的先进制造技术与设备条件及其较强的科学性和现实性来构筑工业设计特色教育平台，是当前工业设计教育要解决的重要问题。
一、我国机械学科背景下工业设计专业的发展现状
1.工业设计专业设置盲目跟风
很多学校的工业设计专业设置于2000年前后。这一时期是工业设计专业的膨胀期，很多院校因有机械学科就盲目跟风，设置了工业设计这一专业，而不是出于国内工业发展的需求，专业设置缺乏必要的调研和论证，专业体系极不完善；与此同时，招生人数不断增加，招生规模不断扩大，师生比例严重失调，致使教学质量难以保证，学生专业素质不断下滑。学生经“批量教育”后涌入市场，导致社会上此类人才表面上供大于求，毕业学生60%以上改行从事平面设计或室内设计，近30%的学生完全脱离本行。［1］
2.机械类课程设置形同虚设
机械学科背景下工业设计专业的培养方案大多安排有工程制造类课程，如机械制图、机械设计基础、机械制造基础等，表面上强化了学生的设计与制造能力，但在师资配置、课程大纲制定、制造实践能力培养等方面缺乏系统的思考，导致不同课程之间的关系成了一种机械性的相加，艺术仍是艺术，技术仍是技术，二者并未融合在一起，因而基于机械学科的工业设计专业特色并未真正形成。学生在实际设计中既不能很好地运用技术性课程的理论知识，也不能独立地处理与设计相关的技术问题。
3.学生缺乏应有的审美能力
审美能力与审美品位是工业设计专业学生应具备的基本能力。机械学科背景下的工业设计专业学生，其审美能力与审美品位较差，长于技术类课程的学习而对绘画基础、设计表现技法等课程缺乏热情，惰于关注美、思考美。［2］很多学生做毕业设计时不懂得怎样把作品的美感表现出来。
4.学科交叉优势未能显现
学科的发展有很强的交叉性，这种交叉性包括专业之间、院系之间、学校之间、地区之间的交叉，从而形成一定范围内的资源共享和特色互补。工业设计是技术与艺术相结合的交叉学科，涵盖美学、心理学、市场学、人机工程学、物理学、材料学与力学等学科范畴。当前，机械学科的背景特色还未鲜明地融合在工业设计的学科教学中，机械学科的技术优势、技术条件、实验条件没有与工业设计专业的相关课程结合起来，学科与专业之间缺乏衔接平台，无法构成系统的知识结构。很多院校的工业设计专业虽然设置在机械学院（系）下面，但机械学科与工业设计处于完全分离的状态，口头上说相互交叉，但并未落实到具体的教学中。因此，要突出以机械学科为背景的工业设计专业特色，必须制定切实可行的设计教育方案。
二、我国机械学科背景下工业设计专业的特色定位
学科必须依赖特色而发展，失去特色就会失去竞争力、失去存在的价值，有特色才能发展，工业设计教育也不例外。国外有很多具有行业特色的工业设计专业，如美国艺术中心设计学院的汽车设计，英国考文垂大学艺术设计学院的交通工具设计、汽车设计等，都是特色鲜明的优势专业，同时又是服务于地方经济和全球经济、拥有巨大市场需求的特色专业。在我国，真正有特色的工业设计教育较少见，应通过一系列的措施加强机械学科背景下工业设计专业的特色定位。
1.提高学生的审美品位
“眼高手高”是设计教育培养的基本目标。“眼高”是指对学生审美能力的培养，“手高”是指对学生设计表达能力的培养。机械学科背景下工业设计专业学生的设计技法和设计艺术素养可以归为三类：一是“眼高手高”型，能欣赏能表现；二是“眼高手低”型，能欣赏但不能表现；三是“眼低手低”型，不能欣赏也不能表现，一般为初学者。要想提高学生的设计技法水平，就得设法先提高学生的“眼力”水平，使之懂得欣赏经典艺术品、经典设计作品，学会鉴别艺术作品。这就要有目的有计划地组织学生参观美术展、设计展，多欣赏原作，指导学生进行设计艺术欣赏，培养学生形成高水准的审美观念和审美品位，提高学生对自然美、社会美和艺术美的感知和鉴别能力。
在设计审美品位的培养中，观察是形象信息储存的输入口——对设计作品的形式认识需要观察，形象记忆和形象思维也都以观察为基础。在扩大“阅读”量时，对“阅读”对象的选择应考虑不同的形象、形式和内容，以引导学生从设计作品如何反映对象的手段方法去观察分析、从作品如何反映生活真实的角度去观察分析、从作品中思维与认识的美学形态表现过程去观察分析。
2.让学生切实掌握相关工程技术
美国著名的工业设计大师雷蒙得罗维曾说：“当我能够把美学的感觉与我的工程技术基础结合起来的时候，一个不平凡的时刻必将到来。”工业设计是科学技术与美学艺术相结合、相融合的专业，如何实现二者的深度融合一直都是设计教育的核心课题。机械学科背景下实现设计技术与设计艺术的融合，奠定机械学科背景的工业设计专业特色，要求学生在工程技术方面掌握制图学，掌握设计施工语言的材料学，熟悉力的作用和传递的加工工艺学，熟悉人机工程学和计算机辅助设计。设计师掌握的知识越多、接受新知识的能力越强、设计方法越灵活，其创新能力就越强、成功率就越高。
3.结合机械学科特色，完善工业设计教育体系
机械学科背景下的工业设计学科应加强以工程技术为特色的工业设计教育。工程技术包括很多方面，如加工技术、制造技术、人机工程、材料力学等。优选其中的某些方向，并作为与工业设计学科相关的特色予以强化，可形成一种资源共享和特色互补的共生循环的教育模式。
机械学科背景下工业设计专业特色的建设，最关键的一环在于求变：办学思路上求变，课程设置上求变，培养方式上求变，教学模式上求变。美国学者A.J.普洛斯曾说过：“设计教育的目的不是造就设计人员，而是解放他们。”这给工业设计专业特色教育提供了有益启示，也拓展了人们的设计思维。如湖南工业大学根据工业设计专业课程的特点和性质，将其划分为4个课程群，即艺术基础课程群、设计基础课程群、机械工程技术课程群、专业设计课程群。理清各课程群的总体教学目标以及内部各课程的分工合作关系，把工业设计实践能力培养与创新能力培养细化到各课程中，使之相互协调、相互弥补。各课程群按照能力培养由低到高、由浅入深的阶段性模式安排，更有利于达到人才培养的目的。在培养模式上，强调以设计为中心，以一系列精心制作的设计专题为核心，有机地编排相应的支撑知识，使学生在这些专题学习过程中培养综合设计创造能力，使几大课程体系通过相关专题组合成有机的、相互联系的整体。在教学模式上，引入“工作室”制，强化教师对学生素质的全方位培养，使学生的学习更具深度和广度。
三、结语
美国著名教育学家刘易斯在《21世纪教育》一文中说：“面向21世纪的教育战略，不仅要求教育去适应未来，更强调创造未来。”学校生产的“产品”是学生，毕业生质量的好坏，直接体现着学校的办学层次和办学水平。在我国，工业设计教育的规模越来越大，师生人数不断增加，但数量的增加并不能说明工业设计教育实力的增强，还必须使毕业生与市场紧密结合，以满足人才市场的需求。因此，应根据工业设计专业所具有的学科特色和优势确定工业设计专业的特色发展方向，以保证工业设计专业人才培养的质量，使设计教育能很好地适应社会发展趋势和社会需求。
［参 考 文 献］
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