面向创新实践能力培养的人因工程实践教学改革

江志刚，周敏，蒋国璋，张旭刚 （武汉科技大学机械自动化学院工业工程系，湖北 武汉430081）

人因工程主要是通过研究人的生理、心理特性，对机器、设备、工具、环境等进行设计和改进，让人在实际操作过程中能减少时间的浪费、增加安全性和舒适性，达到提高生产效率的目的。它是一门新兴的边缘学科，具有跨学科跨领域的特点，可结合多种学科的原理、方法和数据进行综合运用［1－2］。

人因工程属于实验科学或经验科学，通过实验和观察建立人类生理活动和心理活动资料，并用来评定人们工作环境的优劣性、以及机器设备和操作方法的科学性，具有较强的实践性。因此，实践教学是人因工程教学的关键环节。在理论教学的基础上，必须通过实践强化学生对基本知识的掌握以及对基本技能的融会贯通［3］。然而，目前人因工程教学主要以课堂讲授理论知识为主，重视考试成绩而轻视实践能力，使得学生难以将专业知识灵活运用。因此，如何合理地构建人因工程实验教学体系，实现理论教学与实践教学的有机融合，提高学生的创新实践能力，从而适应当前工业工程专业人才培养的新要求，是目前人因工程教学需要解决的问题❶武汉科技大学教学研究重点项目 （2012Z37）。。

1 人因工程实践教学问题分析

人因工程学是工业工程专业的重要专业核心课程，受传统教育观念的影响，目前教学中还存在一些重理论轻实践、重知识轻能力、重学轻做等问题。同时，实验教学内容分类较多，知识点比较分散，学到的知识很难直接应用到工程实践中。此外，实践教学的考核单一，主要依据学生实验报告，导致学生只是敷衍应付实验报告，不会认真思考理论和实践的联系，影响实验效果。现有人因工程实践教学主要存在以下几方面的问题［4］：

1）对实验教学不重视。目前我国高校普遍不太重视实验教学，只是将其作为基础教学辅助课程。因此，设置的讲课学时少，没有系统的教学纲要，对学生没有具体的要求，从而学生潜意识会认为实验教学就是好玩，没有学习的必要。

2）理论教学与实验教学脱节。人因工程学具有较强的实践性，包含多门学科内容，涉及领域广泛。老师在授课时，只是强调理论知识，学生只是单纯的学会了各章节的知识点，缺乏系统的知识体系。在实验教学中，老师只是将实验步骤进行演示，没有涉及具体的知识内容融会贯通。学生无法将课堂学习的方法与实验设备配合使用，使得教学效果不理想。

3）实验教学方法的设计不合理。传统的实验教学方法是“老师教，学生做”，教学缺乏生动性和互动性，使得学生只知其然不知其所以然，不能对实验深入的理解和分析，只会利用实验仪器做简单的验证，无法将知识运用于实践，导致学生难以发挥主动性和创新性，从而对实验教学失去兴趣。

2 面向创新能力培养的教学思路

创新能力是个体运用知识和理论，提出独特、新颖的思想或方法、从而创造社会价值或个人价值的能力[5]。为培养学生的创新能力，在人因工程的实践教学中，应从实验内容和教学方法2个方面进行重点改革，加强学生实践动手能力、主动学习能力和创新意识培养。具体思路如图1所示。

实验内容体系的设计，首先要紧抓基础知识、突出前沿科技，让学生在巩固基础的同时不失对前沿科技的探索，激发学生的知识运用能力和创新能力。其次，合理设计实验内容。人因工程实验内容涉及面广，知识体系复杂，为让学生在有限的时间里系统的掌握所学的知识，应合理设计实验内容。一方面，实验内容多层次化，让学生能够由浅入深，逐步理解；另一方面，实验类型多样化，使学生能够依据自身特点和兴趣选择实验。

在实验教学方法上，首先加强人因工程专业实验室建设，构建开放式实验选择平台，实现学生自主选择实验课程，设计实验内容；其次，开展教学方法改革，提高学生参与实验的积极性；此外，鼓励学生参与竞赛和创新实践项目，丰富实战经验，巩固基础知识，提高学生对人因工程知识的运用能力。

图1 面向创新能力培养的教学思路

3 面向创新能力培养的人因工程实验体系设计

人因工程实践性强，应合理设计实验体系，让学生在做实验的同时能重新认识和体会课堂上的知识点。现有的实验教学体系通常比较单一，没有层次性，学生对所接触的实验没有新奇感，不能激发学生的学习兴趣［6］。因此，在现有实验资源的基础上，对实验的内容进行提升与完善，增加实验类型实现实验的多样化，构建综合化和课内外实验一体化的实验方法，形成较为合理的实验体系。

1）构建多层次实验内容，丰富实验形式。将人因工程实验划分为基础层和提高层，把课程内容与实验层次相结合。基础层次实验以最基础的内容为重点，保证学生能够掌握人因工程的基本内涵，主要包括测量实验和心理认知实验。提高层次实验在原有基础层次实验的基础上，增强了实验内容的灵活性，随时保持着实验内容的动态更新，包括探索型实验和设计型实验。学生可自由组队选择研究课题，自主确定研究对象和目标，在现有实验条件下选择实验设备，探索合适的实验方法，得出科学的实验结果。

2）融合多种实验方法，综合化训练学生的实验能力。人因工程作为一门实践性课程，可设置的实验项目很多，合理科学的设置实验项目，融合多种实验方法进行教学，可提高学生对实验的兴趣，锻炼学生的综合实践能力。组织学生分组进行社会调查，有条件者可到实践中进行自然实验 （现场实验），以确定研究课题。然后，在已有设备和条件的基础上，学生自行对问题进行分析，学生自主设计实验内容，确定实验目标；学生根据目标设计实验，反复验证，并得出结果。最后，学生对数据进行处理，通过论文、PPT等形式并向老师汇报结果，由老师点评。这一系列的实战训练，锻炼了学生对问题分析的敏感性，增强了学生的团队意识和分工合作的能力，让学生在实践中巩固基础知识，并将知识更好的运用于实践。

3）课堂与实验相结合，增加实验的机动性。摒弃只能在实验室做实验的传统模式，将实验仪器带入课堂，让学生在学习基础知识的同时对实验设备有充分的了解，同时通过实验的演示帮助学生对基础知识的理解，增强学生学习的积极性。此外，课外开放实验设备，鼓励同学们积极动手，不在将实验仅仅局限于实验课堂上，让学生能有更多机会去学习和探索实验的乐趣。

4 面向创新能力培养的实验教学方法

1）推行自主化和开放型教学。自主化开放型实验室的建立能有效培养学生的创新能力和探索能力。自主化是指学生可根据自己感兴趣的课题，自由组成小组设计实验进行研究，包括实验项目的设定，实验内容的讨论，实验设备的选择，实验步骤的安排等，最后得出实验结果进行汇报。开放化是指学生做实验不再仅限于课堂时间上，而是延伸至学生的课余时间，学生可合理安排预约实验。通过此种方法，将学生和老师的角色转换：老师不再是教学的主体，而是在学生遇到问题时进行引导和帮助；学生主动地对问题进行探索分析，成为教学中的主体。该方法可增加学生学习的积极性，锻炼学生的创新能力。

2）建设人因工程专业实验室。人因工程专业实验室的建立是为了充分运用设备和技术，虚拟现实应用，模拟工作安全等让学生更好的理解“人－机－环境”三者的关系。实验室的建设、实验课的开展都离不开完善而足够的实验设备。因此，合理安排学校对人为因素工程实验室投入的资金，配置人因工程实验所需的设备和器材，开发软件设施，建立实验教学方案，给学生创造良好的实验条件。此外，设立实验室设备管理条例，定时对设备进行维护，让学生具有实验室主人意识，共同爱护实验室设备。人因工程专业实验室的建立为学生提供了动手实践的平台，让学生在学习理论知识的基础上，参与实践活动，体会实际操作和理论知识的差异，从而更好的掌握所学知识。

3）引入案例教学。案例教学是理论教学和实践教学之间的桥梁，是学生在实践中理解基础知识的重要途径，也是调动学生实验兴趣的重要手段。在人因教学中，选择真实、典型的教学案例讲解，让学生对其进行模拟，分析和理解，通过个人发言、小组讨论等形式发表各自的看法，最后老师进行评价，对学生进行启发，让学生能够更深入的理解问题和课题，锻炼了学生的组织能力和分析能力。

4）规范实验考核制度。在以往的教学中，实验课程的考核多数以实验报告为主，在考试中也很少涉及实验内容，导致学生互相抄袭实验报告敷衍了事，因此规范实验考核制度，严格管理实验成绩，提高学生对实验的重视程度是十分必要的。对于成绩优异的同学，提出表彰颁发证书，并组织汇报分享会议；对于实验成绩不合格的学生，需对其严格要求，直到能独立完成实验才能获得实验分数。这样，不但利于老师顺利进行教学，也会激发学生对实验的兴趣，从而更认真的去思考和学习。

5）以竞赛为载体培养学生的创新能力。在人因工程实践教学中，竞赛对于培养学生创新能力的具有十分重要的作用。竞赛既要求学生深入系统地理解所学专业相关知识和原理，熟练掌握应用技能能力，更要求学生具有很强的综合运用能力，遇到问题可灵活应对，及时想到解决方法，具备严谨的思维、良好的心态，能创造出解决实际问题的可推广性成果［7］。竞赛一方面能培养学生对人因工程技能的运用能力，另一方面能锻炼学生的思维创新和动手实践能力。一直以来，学校十分重视学生的竞赛项目，鼓励学生参加“全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛”、“全国大学生机械创新设计大赛”、“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛等。通过参加富有挑战性的知识竞赛，学生能够将人因工程的知识与产品设计、制造加工等有机融合，创新意识和实践能力都得到了很好的锻炼和提高。

5 结语

创新型人才是社会发展的中流砥柱，研究和探索面向创新能力培养的实践教学是高校教师的重要工作。笔者探讨了在人因工程实践教学中培养学生创新能力的思路和方法，重点从实验内容体系设计和实验教学方法2个角度来探讨学生创新能力的培养，提出实验难度分层化，实验类型多样化，实验内容综合化的教学思想，设计了自主化和开放式相结合的实验教学方法，并借助竞赛和创新实践基地，逐步加强创新实践能力的培养。

［1］ 兰爽 .人因工程实验方案的研究与探讨 ［J］.实验室科学，2009 （2）：61－63.

［2］ 兰爽 .人因工程实验的设计与开发 ［J］.实验室研究与探索，2009，28（4）：163－165.

［3］ 贾雨，肖忠海，王飞，等 .浅谈如何提高人因工程实验教学质量 ［J］.教育教学论坛，2014（1）：243－244.

［4］ 曹咏，欧阳庆，毛小娟，等 .“人因工程”教学改革探索与实践 ［J］.科教文汇，2014（6）：66－69.

［5］ 廖斌 .工业工程专业人因工程教学模式改革探索与实践 ［J］.中国安全生产科学技术，2013，9（8）：95－98.

［6］ 周清华，杨萍 .人因工程课程实验体系的构建和实施 ［J］.中国教育技术装备，2008（22）：37－38.

［7］ 郑家茂，张胤 .对大学生科研训练计划的若干思考 ［J］.高等工程教育研究，2008（6）：98－102.