發布時間：2024-02-04 14:47:01
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關鍵詞：認識實習；實習基地；實習方式
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0176-03
在提倡素質教育的今天，著力提高勞動者素質，無疑在今后相當長的一段時期內，是我國教育優先發展的戰略和重點之一。要提高高等院校畢業生的綜合素質與技能，使其具有社會就業適應性和就業彈性，就必須在教育的各個環節中注重學生三大能力――創新能力、社會適應能力和實踐能力的培養。學生能力的培養滲透在教學、實驗、實習和畢業設計等各個環節，每一環節的作用都不容忽視和取代。高等院校學生不僅要掌握扎實的理論知識，還必須有較強的工作能力，尤其是實踐動手能力。目前各大院校越來越重視學生能力的培養，努力縮小理論與實踐的差距。[1]實踐教學是高等院校培養人才必不可少的實踐環節，是整個教學計劃中的有機組成部分，其中認識實習是通過現場了解和認識化工等工業產品的生產過程，增強對化工生產過程的感性認識，建立初步的工程觀念。通過對各生產加工過程的基本原理、操作過程及典型設備的類型、結構、特性等的認識和了解，為學習《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化學》、《聚合物成型加工原理》等專業基礎課及專業課打下良好基礎。
一、認識實習地點的改進及建立穩定的實踐教學基地
自2000年學院開始招收高分子材料與工程專業學生以來，本專業學生一直和化工專業學生一起在新疆化肥廠和天山塑料廠進行認識實習。新疆化肥廠是以天然氣為原料生產氨和尿素，有所有化工單元操作及相關設備，在該廠進行認識實習對學生了解化工等工業產品的生產過程，增強對化工生產過程的感性認識，建立初步的工程觀念及學習《化工原理》等課程有較大幫助。而天山塑料廠只進行聚合物成型加工，并且產品種類單一（主要是擠出和吹塑制品），不能滿足本專業學生了解聚合物材料整個生產過程的要求。于是，從2009年開始，便將本專業學生的認識實習安排到新疆屯河聚酯有限責任公司，該廠生產范圍不僅包括聚酯的合成，而且包括各種化工單元操作及設備，對本專業學生學習《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化學》等課程有很大的幫助。同時，學生還可以參觀建在該廠周圍的節水灌溉生產廠和屯河聚氯乙烯型材廠。它們主要生產PVC塑料門窗、滴灌材料及聚乙烯管，擁有先進的成型設備和工藝。對該廠的參觀，使得學生對聚合物成型加工等過程有了初步了解，并對《聚合物成型加工原理》等專業課的學習打下了良好的基礎。新疆屯河聚酯有限責任公司擁有2條8000噸/年的間歇聚合生產線、2條1.4萬噸/年的半連續聚合生產線、1條德國AQUAFIL公司5萬噸/年連續聚合生產線和1條意大利SINCO公司的5萬噸/年連續固相增粘生產線，均為PET樹脂專用生產裝置，生產技術先進，具備年生產加工11萬噸多功能、差別化PET樹脂的能力，是西北乃至中亞地區規模最大、品種最多、技術含量以及檔次高的多功能差別化聚酯生產企業。基于這些特點，在2008年11月新疆大學化學化工學院與新疆屯河聚酯有限責任公司簽了長期的實踐教學實習基地及共同開發研究協議。此外學院選擇了疆內的一些廠風好、設備工藝、科技水平、管理水平較高，優勢和學生動手操作、有利于發揮學生創造能力的大中小型企事業單位，我院以化工工藝、高分子材料、化工機械等專業為主與中石油烏魯木齊石化公司、新山子石化公司、新疆石河子天業等企業建立了長期穩定的校外實踐教學基地。這是自行解決目前實習教學難以安排行之有效的途徑，也是加強實習工作的計劃性，減少盲目性，穩定實習內容，保證實踐教學質量的重要措施。[2-3]
二、改進認識實習方式，提高認識實習效果
為了與生產和實際操作接軌，擬采取“理論講解――現場實地實習”的理論與實踐相結合的模式，一方面從理論上詳細剖析過程，從而使理論有效地指導實踐；另一方面從實踐上升到理論，使實踐強化了理論。為此，首先學生要接受必要的安全教育和安全常識；其次對高分子化學和物理基本知識由專業技術人員予以講解；然后由公司專門技師對最先進，最前沿的CP，SSP工藝進行詳細講解。工藝流程是生產的生命線，也是實踐操作的重要環節，對過程中的裝置特點，反應機理必須加強認識，所以有必要對化工單元操作化工設備，如泵、塔、反應器、傳熱器換熱器、蒸發器等設備結構及工作原理細致了解才更利于熟練進行操作及生產控制；其次，對化工儀表自動化及電氣控制有必要掌握，收集生產中重要參數，為生產控制調整服務，所以，實習過程中必須對控制儀表有所了解；最后，對產品的化驗分析，是理論性很強的環節。眾所周知，質量是企業的生命，所有的指標均反映了生產過程的好壞，應該及時反饋到生產線，從而有效地調節生產。因此，化驗分析也是我們實習的一項重要內容，也是了解高分子材料性能與結構之間的關系環節。
為在實習中從傳統抽象的紙上談兵到具體的可觸可及的參與，我院與廠方一起制作了描述該廠合成工藝過程、原理及化工單元操作和設備結構的認識實習多媒體課件，編寫了與多媒體課件配套的“化工單元操作”、“聚酯合成工藝”等實習參考資料，整個理論講解過程采用多媒體授課，必要時配以重點剖析（如聚合物結構，反應機理），在現場又進行了仿真操作，故障模擬排除，真正地實施了一種“理論―實踐相結合，手把手，一對一”的現場指導模式，合理新穎的安排使實習學生真正感到學有所用，著實提高了認識實習的效果。
三、完善實習相關資料，是保證實習順利完成和實習質量的前提
實習資料是實習實施、實習指導與實習評價的依據，也是保證實習順利完成和實習質量的前提。實習資料應包括實綱、計劃安排、指導書、任務書、教師指導規范、實習考核及培訓協議等方面。為了使學生盡快進入實習生的角色，除了要有實綱及進行實習動員和入廠教育外，還應結合實習崗位情況編寫實習講義，詳細介紹與現場有關的理論知識，著重介紹從理論到實際的過程，讓學生對工藝流程先有一般性的了解，再附上思考題，使學生一下廠或上機就能有針對性地進行學習；還應編寫實習任務書和實習指導書，明確提出實習期間的主要任務，為了使學生真正全面了解每個工段的工藝流程、工藝設備、單元操作過程、條件與控制，還需有實習計劃和提出相應的要求。有了這些文件，就可以克服實習工作的盲目性、隨意性。[4]以往實習資料不夠全面，因此，在原有的工作基礎上，根據實際情況，我們進行了修訂完善，特別是改進認識實習地點后，與廠方一起制作了描述該廠合成工藝過程、原理及化工單元操作和設備結構的認識實習多媒體課件，編寫了與多媒體課件配套的“化工單元操作”、“聚酯合成工藝”實習參考資料及化工單元操作、聚酯合成工藝的思考題，形成了一整套認識實習的文件，使之規范化，并將所有資料編印成冊發放到每位指導教師和實習學生的手上，保證了實習的指導與實習的順利進行。
四、實習考核的綜合評定及效果
實習考核的量化有助于提高學生對實習每一階段的重視程度、有助于提高實習效果和實習安全，同時提高了實習指導老師的責任心和參與實習的程度。我們主要以實習表現（對要求了解掌握的內容的熟知程度、理論聯系實際的能力、遵守實習廠各規章制度情況、遵守實習紀律，服從廠方和指導老師的安排管理、按規定時間準時上下班情況），現場作業、實習日記和認識實習報告的按時完成與質量情況，認識實習現場口試成績等幾項內容進行考核評定。實習考核綜合成績中現場口試占40%，實習報告占30%，實習表現占30%。實習考核的評定方法要在實習動員大會上要介紹和詳細講解。
2003-2008年，我們在新疆化肥廠和天山塑料廠，分別指導高分子材料與工程專業6個漢族班和6個民族班的認識實習實踐教學，由于與化工專業和化機專業班一起去，參加實習學生多，指導老師少，影響了總體實習效果和實習成績，同時增加了評定實習成績的工作量。而且，對本專業學生了解和學習后續專業課也沒有太大的幫助。2009年、2010年、2011年分別指導高分子材料與工程專業2007-1班、2006-2班和2008-1班、2007-2班，2009-1班、2008-2班在新疆屯河聚酯有限責任公司的認識實習，經過三屆學生實習的實踐與逐步改革完善，我們對認識實習改革與建設工作進行了系統的評價，總的來講實習效果較以前有了很大的提高。調查問卷結果反映，有99%的學生認為實習地點、實習方式非常適合學習、了解化工單元操作和專業知識；90%的學生認為實習期間見到的動態及靜態的工藝流程和化工設備圖，對學習專業基礎課有很大的幫助；87%的學生認為實踐活動形式新、容易接受，能夠產生興趣。
參考文獻：
[1]李青山，等.燕山大學高分子材料專業實習基地建設與指導模式探討[J].教學研究，2012，35（6）.
[2]羅衛華，等.高分子材料與工程專業實習教學的現狀與對策[J].廣東化工，2012，（18）.
從課程設置來看，人體工程學是環境藝術設計專業的必修課程，通常安排在大學二年級的下半學期，是進入專業課程學習前的專業基礎課，有8周的課程安排，共32個學時。在此之前，學生已學習的課程主要為基礎必修課，如素描、色彩、設計構成、圖案、計算機輔助設計等。從課程內容來看，人體工程學作為一門綜合性的邊緣學科，研究的內容和范圍極其廣泛。因此，許多專業都開設了此門課程，只是針對不同專業的特點，在授課內容的重點、難點及時間安排上略有不同。以環境藝術設計專業為例，課程的內容包括人體工程學及其應用、人體工程學基礎（包括人體生理學知識、心理學知識、人體測量學知識）、人與環境（包括人與環境的交互作用、行為與環境、視覺與環境、聽覺與環境、膚覺與環境、嗅覺與環境、人和環境質量評價）、環境行為與室內設計（包括居住行為與戶內設計、商業行為與店堂設計、餐飲行為與餐廳設計、觀展行為與展廳設計、人際行為與室內交往空間設計）。從教師授課情況來看，環境藝術設計專業的人體工程學涵蓋的理論知識多、涉及范圍廣，若要在短短8周的時間內既對每個章節進行細致的分析講解，還對每個知識要點進行擴展和延伸，時間明顯不夠。因此，教師通常以理論課的方式講述人體工程學，主要講授人體工程學的基本原理、概念、方法，課程結束后以傳統的理論考式進行考核。從學生學習情況來看，相比專業課程而言，人體工程學在整個課程體系中所占學分分值較少。大部分學生認為此課程屬基礎理論課，以理論課的心態對待，對人體工程學課程重要性的認識不足，課堂出勤率不高，常出現遲到、曠課現象。
二、教學中存在的問題
（一）教學模式單一，教學方法陳舊
教師圍繞教材內容，固守傳統教學模式和思維模式，采取單一的教學方法，是導致人體工程學教學效果差的直接原因。在傳統的教學理念中，教師是課堂的主導者，常常采取“填鴨式”的教學模式；學生是信息的被動接收者，習慣性采用機械的、死記硬背的方式記住知識要點，完成對課程內容的學習，很難將知識內化成與實際經驗相符的內容。加之受課時的限制，教師忽視了與學生的互動和交流。這種授課方式既限制了學生的思維能力，也使教師很難收到學生反饋的信息，更無法全面了解學生的情況，進而不能針對學生的學習情況進行及時的教學調整。
（二）同質化教學，缺少與專業課程的聯系
作為一門交叉學科，人體工程學常以基礎課的形式引入不同學科專業，如工程制造專業、工業設計專業等。教師常以講述的方式對課程內容進行陳述式的講解，往往忽略人體工程學針對不同學科、不同專業具有不同的重點與難點，若均采用同樣的教學方法講授相同的內容，必然導致學生對該課程在本專業的作用理解不足，做不到有的放矢的學習，影響學習效果。
（三）缺乏實踐環節，理論與實際脫節
人體工程學屬應用型學科，需要在理論框架上輔以實踐教學。但是，目前教學中教師講授理論知識的時間占據了全部課時，實踐部分流于形式，導致這種情況出現的原因主要有三點：一是授課教師將本門課程定性為理論課，僅按照理論課的步驟和方法，圍繞書本內容完成講解部分；二是課堂缺少實驗環境，無法進行有效的實踐教學環節；三是課程學時少，除理論講授之外沒有更多的時間進行實踐教學，導致本門課程終究無法與專業相結合，最終淪為一門講授純理論的課程。
三、課程教學改革與實踐
（一）明確課程定位
人體工程學包含對人的生理和心理特征、人的行為模式、人體基本數據、人與環境關系的分析，其內容是環境藝術設計順利實施的基礎。教師應圍繞教學大綱的要求，明確人體工程學在專業中的基礎作用，制定具有針對性的教學方案和課程設計。同時，在上課之初就應該向學生指出人體工程學課程的重要性及其與本專業其他課程的關系，充分調動學生的學習積極性，促進教學工作更好的開展。
（二）轉變教學理念
“以學生為導向”的教學模式，強調學生作為教學主體在教學中的地位，改變學生以往作為教學附屬者而導致學習目標不明確、產生學習惰性的現象。學生由被動接受者轉變為知識體系的構建者、信息加工者，提高了學習的能動性，強化了學習效果。教學模式的轉變，首先要求教師改變教學理念，由知識的傳輸者轉變成學習的引導者，加強師生互動，及時對學生的學習情況進行評估，通過案例分析、課題討論、現場教學等環節加強學生對知識的應用，使理論與專業有機結合起來。
（三）采用多樣化的教學方法
由于受到教學條件、學時的限制，人體工程學的實踐課題很難在既定的教學時間開展，但這并不意味著人體工程學只能作為理論課的形式出現。若僅注重理論框架的完整性而忽視與實踐課題的結合，勢必會限制其與專業課的聯系，也必然會使其成為無關緊要的理論課。在有限的教學時間里，教師可采用多樣的教學方式，如案例分析、實地調研、小組討論等，將理論與實踐結合。在提高學生學習能力、問題分析能力的同時，強化學生對人體工程學的認識，使人體工程學真正成為環境藝術設計專業不可或缺的基礎課。具體做法如下：
第一，在教學中以實踐為導向，以理論為指導。人體工程學和環境藝術設計都屬于應用型學科，理論和實踐相結合，才能使理論更好的指導實踐。教師講授理論時，可將文字講解與視覺圖片相結合，用圖片展示空間形態，用文字做闡述，如在講到人的行為與環境的關系時，可聯系學生熟悉的校園環境，以某一行動路徑為導向，分析學生的行為方式及由此形成的空間形態，并對行為模式與空間形態之間的相互制約的關系做進一步的解釋。
第二，引入調研課題，開展實踐教學。在學生已基本掌握概念、原理的基礎上，教師可以設計實踐課題，如指導學生綜合運用自然觀察法、實測法、資料研究法、調查分析法等，對人體、家具進行測量，制作人體模型或空間模型；或是對校園空間進行實地考察與測量，分析人的行為模式與空間形態的關系等。課題實施的方式可以是自主研究，也可以是團隊合作。通過對個案的調查、測量、分析、總結，將教師口中抽象的理論與學生切身體驗結合起來，轉化成形象、生動、可感知的內容，以加深學生對知識的理解。
第三，設計課堂討論環節，鼓勵學生提出自己的觀點。通過前期實地調研課題的開展，學生對空洞的概念、數據、原理有了更多的理性認識。教師設計課堂討論環節，鼓勵學生以匯報演講的方式，對前期調研的成果進行總結并提出自己的觀點。通過理論——實踐——總結的過程，使學生完成課程的學習，提高學習能力，逐步完善知識體系。
第四，考核內容既要涵蓋基礎知識，又要體現專業特色。人體工程學涵蓋的知識點多，教師常采用問答的模式進行考核，雖然能夠考察到學生對知識的掌握情況，卻不能考察到學生的實踐能力，也無法了解學生綜合運用知識的能力。因此，考核形式應多樣化，內容應當從理論與專業結合的角度設計，如針對室內設計方向的學生，考核內容可以是“完成一套居室空間的平面布置圖”。由教師提供原始建筑圖，學生假定空間性質、人群使用情況等，完成對空間的分析與布局。如此，學生將人體工程學課程學到的知識綜合運用于實際案例中，既得到了實踐的機會，又提高了學習興趣，同時幫助學生建立起學科專業間的聯系。
關鍵詞：校園垃圾箱 宜人性缺陷 人機學評析 改進
1 校園垃圾箱在宜人性方面存在的缺陷
1〉38%的學生認為垃圾箱的投擲高度較低。
2〉25%的學生認為垃圾箱口徑不夠大且部分開口形狀不合適。
3〉67%的學生認為垃圾箱的清理窗不方便環衛人員的清理。垃圾箱的設計忽略了后期清理環節，糟糕的環境增加了環衛人員的勞動強度。
4〉71%的學生認為垃圾箱無法實現分類回收。
5〉80%的學生認為垃圾箱的內置容量不夠及位置不合理。校園內各個地方的垃圾箱的放置基本都是同等間距，這很不合理。在教學區、操場和學生人流量大的其它區域應該增加垃圾桶的數量和容量。
6〉63%的學生認為校園垃圾箱的外觀形象太普通、單調，缺乏個性。
2 垃圾箱的人機工程學分析
2.1 尺寸人機學分析
2.1.1 與垃圾箱有關的人體尺寸
要使垃圾箱的宜人性達到最大化，即人不需要大幅度的改變自身姿勢就可以順利地將垃圾投入垃圾箱。與垃圾箱有關的人體尺寸有：立姿手功能高、立姿肘高、立姿雙手功能上舉高、手寬、手長。相應的人機工程學參數如下表一：
2.1.2 垃圾箱的設計尺寸
1〉垃圾箱高度：
垃圾箱的高度設計原則：一般應小于正常人立姿雙手上舉功能高的1/2，現有垃圾箱的適宜高度為：有頂蓋的一般介于800mm～1100mm；無蓋的應該在600mm～800mm。
優秀的垃圾箱應同時具備便于垃圾的投入和方便將內腔取出、清理的功能。
2〉垃圾投入口高度：
投入口高度設計原則：上邊緣高不低于95%人的手功能高，下邊緣高不高于5%人的肘高。即投入口高度應在550mm～850mm之間。
垃圾投入口的設計應滿足絕大多數人的使用需求，使高個的人不需下蹲、矮個的人無需費力上舉就可以使用垃圾箱。
3〉投入口的寬度
寬度設計原則：開口寬度應大于一般廢棄物的尺寸，即大于120mm。
垃圾投入口的開口寬度要足夠大，方便路人把垃圾順利投入，但又不能過大，避免人們因見到箱內的垃圾產生厭煩的心理，同時開口過大，雨水就容易濺入，使箱內的垃圾腐爛，增加環衛人員的勞動強度。
2.2 人體生理學因素分析
應盡量保持投垃圾時人的身體正直，保持手腕處于順直狀態。手腕順直操作時，腕關節處于正中的放松狀態，但當腕關節處于掌屈、背屈等別扭狀態時，就會產生腕部疼痛、握力減小，若長時間操作會引起腕部綜合癥、腱鞘炎等癥狀，這會深深的影響學生投垃圾到垃圾箱的積極性。
2.3 標志說明分析
從顏色上區分“可回收”與“不可回收”，綠色是專門的可回收垃圾桶，回收一些舊報紙、塑料瓶、易拉罐等；黃色是專門的不可回收垃圾桶。
垃圾箱的圖形標識應配合文字說明和色彩，分類垃圾桶要盡可能選擇用些明確且典型的實物圖形傳遞信息，同時盡可能使用一種外語文字注釋，避免因語言障礙而引起錯誤使用；其次垃圾箱也可作為廣告、宣傳標語的載體，但要設計得體，與垃圾箱及其環境相協調。
2.4 擺放和外形分析
垃圾箱通常出現在公共場所、道路等各個地方。依據不同場合的需要，垃圾箱的容積、擺放間距、形式都要作相應調整，只有符合實際環境需要才是好的垃圾箱。垃圾箱的設計應盡量使用天然環保材料，并結合周邊環境，設計相配的令人視覺舒適的外形。也可以加入一些流行元素，更加時尚美觀，同時能夠展現當代大學生朝陽向上的青春和活力。
3 改進方案
專門設置廢舊電池回收孔，方便廢舊電池的回收；垃圾清理窗可以以煙盒蓋類似的方式或者門式設計，這樣增大了開口大小且方便環衛人員的清理，降低勞動強度；設計紅外感應方式控制箱蓋開啟，投放口為感應窗，當人手接近垃圾投放口時，箱蓋便自動開啟，人體不必接觸垃圾桶，清潔衛生，且方便使用，把科技與生活完美結合；增加垃圾箱的自動檢測功能，垃圾箱蓋分別用紅黃藍三種燈代表已滿、已裝一半和空三種狀態，方便環衛人員對垃圾的清理。
4 結語
當今環保意識漸入人心，垃圾箱對垃圾的收集及環境保護起著舉足輕重的作用。本文運用安全人機工程學的相關知識結合相應的問卷調查，對校園垃圾箱存在的一些問題著重從垃圾箱的尺寸、人體生理學因素、標志說明、擺放和外形幾個方面進行了分析，并提出一些改進建議，相信可以為校園環境保護起著積極的作用。
參考文獻
[1] 歐陽文昭，廖可兵.安全人機工程學[M].北京：煤炭工業出版社，2002.
[2] 丁玉蘭. 人機工程學（第三版）[M]. 北京：北京理工大學出版社，1999.
生物醫學工程學科（BiomedicalEngineering,簡稱BME）是一門由理、工、醫相結合的邊緣學科,是多種工程學科向生物醫學滲透的產物。它運用了現代自然科學和工程技術的原理和方法,從工程學的角度,在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系,揭示其生命現象,為防病、治病提供新的技術手段，其目的是解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。生物醫學工程學科的最大的特點即是一門高度綜合的交叉學科。生物醫學工程興起于20世紀50年代，它與醫學工程和生物技術有著十分密切的關系，而且發展非常迅速，成為世界各國競爭的主要領域之一。生物醫學工程學這個名詞最早是出現在美國。1958年在美國成立了國際醫學電子學聯合會，1965年該組織改稱國際醫學和生物工程聯合會，后來成為國際生物醫學工程學會。生物醫學工程學除了具有很好的社會效益外，還有很好的經濟效益，前景非常廣闊，是目前各國爭相發展的高技術之一，現今市場規模可達1000～2000億美元。生物醫學工程學的學科內容包括了生物信息學、生物力學、各種醫療儀器裝備、醫學物理學以及醫學材料等，它的發展將隨著世界高技術的發展，如航天技術、微電子技術等的發展而得到長足進步。
隨著生物醫學工程學科的高速發展，對相關人才的需求日益增大，為此，我國有大量的醫科、藥科大學、綜合大學和理工科院校都設置了生物醫學工程從本科到博士的專業及領域。在2008年4月北京舉行的“亞太生物醫學工程國際會議”上，各種院校生物醫學工程學科專業教育、課程建設等問題被提出并進行探討，對于交叉學科教育教學模式的創立進行了研究，說明這一問題已經成為高校教育教學研究的熱點。本文在對生物醫學工程學科特色、對醫科藥科、綜合性大學、理工科大學辦學特點進行分析的基礎上，對于在各類院校中設置的生物醫學工程專業的特色建設進行闡述。
1生物醫學工程專業內容特色概述
生物醫學工程是一門新興的邊緣學科，它綜合了工程學、生物學和醫學的理論和方法，在各層次上研究人體系統的狀態變化，并運用工程技術手段去控制這類變化。其學習內容包括以下幾個方面。生物醫學工程專業人才培養特色的探討敏楊禹陳國明劉盛平（重慶理工大學藥學與生物工程學院）
1.1醫學影像技術
即通過X射線、超聲、放射性核素、磁共振、紅外線等手段及相應設備進行成像的技術，現還有正在興起的阻抗成像技術等。
1.2醫用電子儀器裝備
分為診斷儀器和治療儀器兩大類。診斷儀器主要是用以采集、分析和處理人體生理信號，現在使用較多的是心腦電、肌電圖儀和多參數的監護儀等，而通過體液來了解人體內生物化學反應過程的生物化學檢驗儀器也已逐步完善并走向微量化和自動化。治療儀器設備則是采用X射線、γ射線、放射性核素、超聲、微波和紅外線等儀器設備，如X射線深部治療機、體外碎石機、人工呼吸機等。手術設備如γ刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視等。現代化醫療技術中還將設備功能更加多樣化、復雜化。
1.3生物力學
主要是研究生物組織和器官的力學特性，人體力學特性和其功能的關系。其中包括生物流變學（血液流變學）、軟組織和骨骼力學、循環系統動力學和呼吸系統動力學等。
1.4生物材料
即人工器官、組織工程所需要的物質與材料，其大多數是需要植入人體，需要具備耐腐蝕、化學穩定性，需要具有與機體組織的相容性、血液相容性、無毒性。作為材料，根據所需還應滿足各種器官對材料的各項要求，包括強度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機械等性能。需要掌握的知識包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料的合成工藝條件和表征、成型制備、性能等。
1.5生物效應與生物控制
生物效應是指在醫療診斷和治療中，光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機體內的分布、變化等作用。而生物控制則是機體自身的調節控制現象。采用生物、化學的方法對這些情況加以認識。其他還有介入式診斷、治療等。生物醫學工程最為競爭激烈的領域在醫學成像技術上，其中以圖像處理、阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術以及圖像存檔和通信系統為主。而對醫學信號的處理分析，包括心腦電、五官、語言、心音呼吸等信號和圖形的處理與分析，以及神經網絡的研究處理也是目前世界各國研究與學習的熱點。作為生物醫學工程專業的本科學生，將從業于該領域的研究、設備研發及制造、使用、維修養護等。所具備的知識體系是從物理化學基礎、工程學到醫學，十分廣泛，僅四年內進行如此龐大的知識學習，學生將會呈現基礎知識欠缺而專業知識也不深入的問題。為此，我們就醫科大學、理工科大學、綜合性大學各自特點進行了調研與分析，在此基礎上，提出了生物醫學工程本科學習建立特色課程體系的見解。
2生物醫學工程專業人才的培養特色的研討
我國生物醫學工程本科專業分別在醫科類大學、綜合大學與理工科類大學中均有設置。由于生物醫學工程具有典型交叉特性，該專業的畢業生的就業方向有運用醫學影像學技術、醫學信息學技術等在醫院進行疾病診斷及治療，有運用基礎數學、物理、化學知識進行理論創新與實踐，更多的是運用工程技術進行醫療器械、設備裝備的研發、制造與維護管理等。由于生物醫學工程龐大的知識體系，無法由某一個從業人員掌握，需要各方向的協作與合作，由此認為，設置于醫科類大學、綜合大學與理工科類大學的生物醫學工程專業應有各自的特色。
2.1醫科類大學生物醫學工程專業人才的培養特色
2.1.1人才培養目標
作為醫科大學，其專業人才培養具有鮮明的醫學特色與優勢。醫科類大學生物醫學工程相關專業的人才，其就業方向更多應以進入醫院從事常規放射學、CT、核磁共振、DSA等的操作及計算機操作，運用各種影像、信息等診斷技術進行疾病診斷或治療，所以其培養的人才首先應學習并具備醫學的專業知識，然后才是具備基于醫學專業領域需要的現代醫療儀器的研發與使用、管理能力的知識體系的學習，成為擁有工學知識及應用能力的醫學應用型、復合型高級人才，畢業后所從事的仍是醫藥衛生領域工作，在醫院設備使用、維護、管理方面起重要作用。因此其課程的設置應該與工科類生物醫學工程側重點不同。如在一般醫科大學中都設有生物醫學工程專業，以及與此相關的醫學影像學專業、醫學信息學專業等，其培養目標就應以“培養具有基礎醫學、臨床醫學和現代醫學生物醫學工程（如影像學、信息學等）的基本理論知識及能力，能在醫療衛生單位從事醫學診斷、治療（或信息管理等）和醫學成像（或醫學信息等）技術等方面工作的醫學高級專門人才”為主。相應的培養要求應在于“學習基礎醫學、臨床醫學、醫學影像（或信息學、醫學超聲學等）的基本理論知識，受到常規放射學、CT、核磁共振、DSA、核醫學影像學、信息學、醫學超聲等操作技能的基本訓練，具有常見病的影像診斷、超聲治療和介入放射學操作基本能力，基本的儀器（裝備）維修保養能力”上。#p#分頁標題#e#
2.1.2課程設置
基于醫科大學的特色，其主干課程應注重基礎醫學、臨床醫學，同時開設基于醫學特色的工學、工程學課程。具體如基礎類的基礎數學類、物理類、化學類、計算機類，如高等數學、普通物理學、有機化學、生物化學、微機原理及應用等課程，基礎和臨床醫學類課程，如人體解剖學、生理學、診斷學、內科學、外科學、兒科學、婦產科學、藥學、中醫學、中藥學、衛生管理等課程，然后按照各高校側重設置傳統生物醫學工程的工學類、工程類課程，如模擬電子、數字電子技術、傳感器、數字信號處理、醫學圖像處理、醫用儀器原理、醫學影像儀器、檢驗分析儀器、臨床工程學、人體形態學等，部分專業可設置如力學類、機械工程類、有機材料或金屬材料類課程。雖然是同一生物醫學工程專業，但需要按照本校特色來設置課程，切忌大而全無特色，或各高校均設置同樣課程。這是違背了生物醫學工程高度交叉學科的學科特色的。
2.2綜合性大學工科以及理工科大學生物醫學工程專業人才的培養特色
2.2.1人才培養目標
現今綜合性大學工科以及理工科大學基本上都設有生物醫學工程專業，如北京大學工學院、浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院、東南大學生物科學與醫學工程學院，四川大學高分子科學與工程學院等，各具特色。以東南大學生物科學與醫學工程學院為例，其前身是生物科學與醫學工程系，創建于1984年。學院的科學研究及學生培養方向就是強調生命科學與電子信息科學學科的交叉與滲透，應用電子信息科學理論與方法解決生物醫學領域中的科學問題，發展現代生命科學技術。其人才培養目標在于“培養掌握生物醫學工程專業知識，掌握分析與健康相關的生物醫學工程問題的方法，并具備綜合應用所學知識和方法解決實際工程問題的能力，具備健全人格和遠大理想的工醫結合復合型優秀人才”。即更加注重于培養工程與醫學相結合的復合型人才，這些專業人才的從事的工作更多是在用于醫學診斷、治療的儀器設備的設計、研發及制造、維護等上面。而四川大學的生物醫學工程專業的培養目標，按照其特色制定為“以工程為主，以從事生物醫學工程教學科研的相關學科為依據，培養從事生物力學、生物材料、人工器官等相關方面的研究、開發、生產的高級專門人才。”，偏向于材料工程學。由此可知，在綜合性大學工科以及理工科大學中，生物醫學工程專業應更注重工學、工程學內容，其培養目標就應以“培養具有現代醫學生物醫學工程（如機械、電子、材料、計算機在醫學中應用等）的基本理論知識及能力，能在醫療設備相關企事業單位從事設備（或裝備）設計研發、制造、維修維護、管理等方面工作的高級復合型專門人才”為主。相應的培養要求應更多的學習工學的基本理論知識，受到常規醫療裝備、設備等設計、研發、操作、維護維修、管理技能的基本訓練并具有相應能力”上。
2.2.2課程設置
基于工科特色，其主干課程應注重工科基礎理論的學習，了解醫學基礎知識，同時學習機械、電子、材料、計算機應用于醫學中而派生的專業課程。如將特色定在醫療設備制造等方向上的生物醫學工程專業，其基礎類課程更加強了基礎數學、物理的學習，設置了較多學分的高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理及實驗等，醫學類課程設置了基礎醫學與實驗，涵蓋人體解剖學知識，專業基礎課和專業課設置了生物醫學數學基礎、電路及模擬電子技術及實驗、數字電路與邏輯設計及實驗、微機原理與接口技術及實驗、VisualC++程序設計及實驗、信號與系統、EDA技術、計算機硬件控制基礎、單片機原理及應用、醫學成像原理、醫學影像系統、生理信號檢測、生理信號處理、醫學圖像處理、醫學儀器設計與實現、醫學傳感器、醫學光學、醫學超聲、醫學材料等，同樣，課程設置也應按照本校特色加以取舍。
關鍵詞：生物醫學工程（BME）；本科教育；培養方案
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0016-02
生物醫學工程（Biomedical engineering，BME）是一門生物醫學與理工科交叉滲透相結合而發展起來的邊緣學科，它整合了數學、物理、生物醫學、工程技術、計算機技術等眾多領域，具有綜合面廣、交叉性強的特點。應該說有多少工程的門類，就會有多少生物醫學工程的分支。與物理、數學等傳統專業相比，生物醫學工程專業建立的時間較短，又具有專業覆蓋的知識面寬、交叉性強、實踐性強的特點，因此如何建立完善的BME專業本科教育培養方案是世界各國、各高校所普遍面臨的一大難題。相比之下，美國代表了目前全世界生物醫學工程教學和研究的前沿，因而廣泛學習、了解該專業本科教育在美國的情況，并結合國內實際，是形成更加完善的、具有自身特色的國內生物醫學工程專業本科教育培養方案的最有效途徑。
一、生物醫學工程專業本科培養概況
生物醫學工程是綜合生物學、工程學、醫學的理論、方法和手段，從工程的角度研究人體結構功能及其相互關系，以解讀生物醫學中人的生命奧秘，解決醫學中的實際問題，保障人類的健康，為疾病的預防診斷治療和康復服務的學科。作為多學科交叉、融合的新興邊緣學科，BME崛起于20世紀60年代，被認為是今后幾十年內最容易出現理論突破和技術創新的學科領域之一。美國的生物醫學工程是全球發展最早和最快的，早在1953年就制訂了其學科研究計劃，并于1967年把培養BME專門研究人員列入該計劃。此后，一些著名大學相繼開設了BME專業科系，開始了其專業本科人才的培養。目前全美共有60余所大學的BME本科專業獲了美國工程技術認定委員會（ABET）的認定，獲得授予學士學位資格。而我國的生物醫學工程專業本科教育始于20世紀70年代末。據不完全統計，到2008年全國已經有110余所大學有該專業的本科招生計劃，其中約24個為醫科院校（包括兩個軍醫大學），其余八十余個為理工或綜合性大學。隨著設立該專業的高校迅速增多，各高校面臨的生源競爭日趨激烈，同時畢業生的就業形勢也更加嚴峻。因此，亟需積極探索、創新和完善該專業的教育培養方案，形成自己的特色，創出品牌，以鮮明特色和高質量在競爭中贏得一席之地。本文主要以國際知名高校——約翰霍普金斯大學和重慶大學的最新本科培養方案為參考樣本，從培養目標、教學計劃與課程設置、學位設置等方面，對比分析了中美生物醫學工程專業本科教育的基本情況，希望對國內該專業本科教育發展有所啟示。
二、兩所中美大學的生物醫學工程專業本科培養方案對比
在美國很有影響力和公信力的美國新聞（US News）和世界報道（World Report）最新聯合公布的2009年度生物醫學工程專業本科教育排名表中，約翰霍普金斯大學位列第一，具有很強的代表性。這里就選擇了這所國際知名高校的生物醫學工程專業的最新本科培養方案為參考樣本，從培養目標、教學計劃與課程設置、學位設置等方面，同樣與國內具有一定代表性的重慶大學的生物醫學工程專業培養方案進行比較分析，以分析不同和找出差距。
1.培養目標與培養規格及要求的比較。在這個方面，美國的BME本科教育更多地是為研究生培養（含職業教育）打基礎。這個理念反映在他們的培養目標上，就是通過對學生進行理科、工程、醫學及人文社會學科等相關領域的四年本科教育，使其具有廣闊的工程學和生物醫學背景，能夠理解、闡明并應用相關工程學原理解決醫學問題；能夠成功地從事職業實踐并繼續深造，具有獨立的學習和工作能力。他們并不強調讓學生具備某種專業技術技能，更看重的是基本素質和綜合能力的培養，從而使得畢業生具有更廣闊的發展空間。而我們是以培養在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事設計、制造、應用、開發和企業管理的高素質創新型工程技術人才為目標，更強調學生對生命科學、電子技術、計算機及信息科學等專業技術及技能的掌握。相比之下，我們的培養目標更加明確，要求更加具體，但也存在過于單一和局限的問題，因此學生在擇業的廣泛性方面遠不及美國。
本文以生物工程人工生命的科學技術基礎為題展開了相關的分析與探討，重點就材料技術型生物醫學工程、組織工程以及生物工程人工生命這三者間的相關性展開了深入的研究，結合本次研究最終對材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工工程以及具備改善人體組織器官功能的人工組織進行了詳細的論述。
關鍵詞：
生物工程；人工生命；組織工程；人工組織；人工器官
0引言
從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統，是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術型生物醫學工程與組織工程、人工生命間的相關性，以及材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。
1材料技術型生物醫學工程
此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織，其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術、計算機技術、醫學以及生命科學等多門學科的基礎知識。生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來，亦或是增強人體某一部分功能的材料，因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現排異反應，確保活體細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構成人工組織與器官的核心材料。生物醫學材料在未來一段時期的主流發展趨勢，即為給予組織工程的發展提供優勢特性顯著的活性生物材料，應確保其具備良好的生物相容特點；親水特性；性；預防組織粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復效果，使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。依據生物醫學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種：
（1）無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性，同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結構的復合型材料。
（2）金屬生物材料。①毒性較低，彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料，如較為常見的人工關節、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫療器械設備如官腔支撐架、引導絲等。
（3）生物醫用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質吸出的材料。②能夠在臨床上應用于免疫性病癥治療的材料。
2組織工程與人工組織
目前臨床上所面臨的主要醫學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷，而臨床上在應對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面：
（1）自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復，例如，對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術修復時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復損傷組織。
（2）異體移植。例如，某患者在遭遇意外事故時，家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現異體組織的兼容性問題，同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數相比差距過大，供體不足情況十分顯著。
（3）人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況，但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應與感染情況十分明顯，絕大多數的患者在接受器官移植后都是應各類感染致死。對此人們也就設想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構建起新的組織器官，也就是進行結構組織，代謝組織以及細胞系統的重新建構。目前這一設想已經不再是僅存在于人們腦海之中的假想，而已經走進了現實生活當中，可以預見組織工程的發展必將會促成這一設想的實現。當前，組織工程研究的主要內容即為：適宜的母體細胞來源；能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質；可應用在促進細胞組織再生長的因子；以及組織間的相容性。開展組織工程通常會應用以下三種策略：
（1）細胞以及生物材料的雜化體系，例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來，通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中，在體外培養一段時間后可將細胞和支架結構置入于患者體內；伴隨著組織缺損部位的重新構建，聚合物將會逐漸降解并消失。
（2）僅具備生物降解材料體系，借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結構，在通過增殖、分化來產生為相應的組織結構，并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷，其孔隙架構與人體骨架構極為接近，可被應用在骨組織工程支架中。
（3）細胞體系，經過移植的細胞經由生物過程演變為微結構。
3結束語
總之，從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術、生物科學技術以及生物工程科學技術的基礎上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術基礎。材料技術型生物醫學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎理論與方法，來探究并開發出具備修復以及改善人體組織器官功能的新型臨床應用取代物，也就是人工組織，因而材料技術性生物醫學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎。
參考文獻：
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（沈陽建筑大學設計藝術學院，遼寧 沈陽 110168）
摘要：為了給飲水機提供合理的尺寸大小，實現高效舒適快捷的飲水方式，研究臺式飲水機設計的人機學因素，使其更加便于操縱，符合使用習慣，設計更人性化，以人的心理需求因素為主線，運用人機工程學、人體測量學知識，對傳統臺式飲水機的設計進行了數據分析與評價，得到了理想的飲水機設計尺寸，通過分析傳統臺式飲水機設計存在的不便，得出了能夠符合人性化設計要求的因素，為飲水機的設計與制造提供了具體依據。
關鍵詞 ：臺式飲水機；人機學；尺寸；人性化設計
1概述
1.1研究背景
興起于20世紀90年代的飲水機，在小家電領域的熱度隨著國人生活水平的質量提高而逐年攀升。從整體市場走勢來看，臺式飲水機市場銷量呈逐年遞增趨勢，其時尚產品外型、最新技術吸引了消費者的眼球，逐漸成為小家電市場的主流產品。縱觀整個飲水機市場，各個品牌都擁有自己獨特的品牌運作模式和產品宣傳重點，這也在一定程度上造成了市場衡量飲水機產品技術含量、質量優劣的標準不一致［1］，其中產品尺寸設計上的問題尤為突出。
1.2研究對象
飲水機分為立式和臺式兩種類型，在辦公和生活中最常見的是圖1所示的臺式飲水機。
本文僅以臺式飲水機為例進行分析。臺式飲水機是將桶裝純凈水（或礦泉水）升溫或降溫并方便人們飲用的裝置，通常只有簡單的開關指示和水龍頭，桶裝機器上方放桶裝水，與桶裝水配套使用。
一般這種臺式飲水機造型尺寸為318 mm×318 mm×380 mm，可24 h滿足用戶泡茶、沖咖啡等調制飲品的需要，要把桶裝純凈水抬起來倒置于機身頂部，適合家庭及各種公共場所使用。
1.3現行桶裝飲水機問題
雖然飲水機基本能滿足人們的飲水需求，可在實際操作過程中使用者會感受到很多不便的地方。為準確了解市場上臺式飲水機的不足，了解消費者的真正需求，首先采用問卷調查的方式，通過網絡平臺對學校和家庭臺式飲水機使用情況進行了調查。此次發出調查問卷80份，其中涵蓋了用戶最看重的飲水機功能、飲水機設計不合理的地方以及對飲水機設計的建議等內容。調查結果顯示，80%的用戶最看重飲水機的高效快捷節能功能，70%的用戶認為飲水機體積太大不方便安置，20%的用戶認為接水位置不方便，68%的用戶認為托盤尺寸太小，40%的用戶認為按壓開關設計不合理。
經過對調查結果的分析，筆者總結出了存在于臺式飲水機尺寸設計中的一些不合理之處，主要問題有以下幾點：
第一，飲水機機身的整體高度不合理。飲水機太低或太高都會造成用戶使用不便。過低會使用戶無法站著接水，過高會破壞飲水機與家具之間的和諧美觀，影響環境布局，浪費空間。
第二，飲水機冷熱開關設計不合理。（1） 冷熱開關距離地面位置太低。由于臺式飲水機操作開關位于下方，使用者都要彎著腰去按開關按鈕，根據出水速度，在接完一整瓶水的過程中，持續的彎腰動作會造成腰部脊椎的傷害。（2） 冷熱開關尺寸過小。現行的桶裝飲水機開關主要就是按壓式，其最大寬度為2 cm，與拇指的受力面太小，人們在使用飲水機的過程中常要連續去按動開關，接水時間長了會造成疲勞，不符合人機工程學原則。
第三，飲水機托盤尺寸不合理。托盤內部空間過小，與水龍頭間距太小，無法滿足放置杯子的需要。面對常見的寬口馬克杯和偏長的保溫杯，托盤空間幾乎沒法完全放得下。其中馬克杯的長寬皆為10.5 cm，保溫杯高為20 cm，而托盤到水龍頭的高度距離太近，僅為11.5 cm；且托盤向內延伸的寬度不夠，僅為6 cm左右，這樣的尺寸根本無法與現實使用的杯子相匹配，人們只能手拿著杯子接水，這樣不僅會造成使用者疲勞，也會耽誤工作效率（圖2）。
1.4研究目的及意義
由于消費者對飲水環境要求的不斷提高，市場上臺式飲水機在設計和尺寸上的不足越來越明顯，利用人體測量學的知識，對飲水機的尺寸做合理設計，這對實現高效、舒適、快捷的飲水方式起著至關重要的作用。可以看出，臺式飲水機雖然很大程度上滿足了人們對于快捷方便的需求，卻忽視了一些人性化的設計。本文將以人機工程學為基礎，從尺寸測量角度來分析臺式飲水機的不足，使臺式飲水機在市場上更加具有購買吸引力，能最大程度滿足消費者的使用需求。
2飲水機的尺寸分析
2.1飲水機機身尺寸分析
飲水機的尺寸選擇必須以人體測量學數據為依據，才能更好地進行人性化設計。通過觀察發現，在使用飲水機時人體和機身關系基本是固定不動的，也就是說飲水機機身設計研究屬于相對靜止的研究，可將形態測量作為主要測試項目，根據設計所需人體尺寸作為測點和測量項目。
GB/T10000—1988《中國成年人人體尺寸》是我國重要的人機工程技術標準，這里參考其男女立姿人體尺寸數據。我們發現使用飲水機時下半身和肩部是相對靜止的，由上臂、前臂運動進行操作，所以確定了主要測量尺寸為：1—身高、2—上臂長、3—前臂長、4—站姿肘高（圖3）。
為了清楚描述人體尺寸分布狀況，即對于每一項人體尺寸有多大數值的人所占的比例，這里采用百分位數來表示每一項人體尺寸，稱為人體百分位數，如1百分位數、5百分位數、50百分位數、95百分位數常用符號P1、P5、P50、P95來表示［2］。由于消費者的高矮胖瘦各不相同，需根據功能特性分類選擇合適的人體尺寸百分位數作為產品設計依據。飲水機尺寸與使用者的身材關系并不大，則用50百分位數的人體尺寸P50作為產品設計依據，如表1所示。
由表1可知，人體站姿肘高P50在1 024～960 mm的范圍內，飲水機作為辦公場所和生活環境的一部分，不宜設計得過大或過小。而市場上臺式飲水機最高也只是400 mm，大多數用戶會把飲水機放置在桌柜上以方便使用，根據我國一般床頭柜的高度600 mm，飲水機與柜子高度的總高度應低于站姿肩高并高于站姿肘高。
男性P50上臂長+P50肘高=313+1 024=1 337 mm，女性P50上臂長+P50肘高=284+960=1 244 mm，因為這里男女的身體尺寸數據是在光腳情況下測量得出的，所以要考慮穿鞋和姿勢放松引起的身高變化。加上穿鞋后尺寸修正量為30 mm，姿勢修正量為-10 mm，所以飲水機與柜子整體尺寸應在1 264～1 357 mm之間。再減去柜子高度，即飲水機高度在664～757 mm之間。
因為飲水機后方電源開關的可觸碰區域應該在上臂長的范圍內，飲水機寬可以根據上臂長度來計算得出，所以飲水機寬度應在284～313 mm之間。
2.2飲水機開關尺寸分析
在按壓飲水機開關時所使用的力稱為操縱力，操縱力與施力的人體部位、施力方向和指向、施力時人的姿勢、施力的位置等各因素有關［3］。手部的關節活動可分為腕關節活動和指關節活動兩種類型。
（1） 腕關節雖然可以向手心、手背方向轉動，但在接近70°的狀態下工作是十分勞累的，時間長了還容易致傷（圖4）。在站姿情況下長時間按壓開關，冷熱水開關距離手部越遠，越容易使腕關節形成向上抬的狀態。當手部略低于肘高時，手部由上向下的操縱力更大，腕關節都處在輕松活動的范圍之內。
（2） 手指向下按壓開關，這時的操縱力已經對手部產生了影響，受力面積越小，所需操縱力越大，越容易感到疲勞；反之，開關表面越寬，操縱就越輕松。
所以，應該避免手指和腕關節疲勞，對冷熱水開關按鈕進行人性化設計。
人站立時手部的最佳操作工作的高度應該是手高略低于肘高，臺式飲水機按壓開關高度應該以男女人體站姿肘高的P50作為依據，也就是男性P50為1 024 mm，女性P50為960 mm。這里設穿鞋尺寸修正量為30 mm，放松后姿勢修正量為-10 cm，即男性P50=1 024+30-10=1 044 mm，女性P50=960+30-10=980 mm，所以飲水機冷熱水開關距離地面也應在980～1 044 mm之間，這里考慮床頭柜高度600 mm，則飲水機冷熱水開關實際高度為380～444 mm之間，取兩數平均值412 mm。
飲水機冷熱水開關的寬度應該能容得下大拇指的寬度，即不小于25 mm。
2.3飲水機托盤尺寸分析
作為放置水杯的托盤，在設計時應注重結構穩定、避免傾斜面，這樣才能保證接水過程的安全，避免熱水灑出燙傷使用者。托盤的尺寸要以生活常用的水杯為設計依據，才能保證托盤有足夠的空間放置水杯，節省用手拿杯子接水的時間，從而為使用者提供一個更加方便舒適的飲水環境。
根據測量，普通馬克杯的尺寸高度為105 mm，太空杯高度為200 mm，這里取杯子高度的較大尺寸。飲水機托盤距離地面高度應為按壓開關高度減去杯子高度，即412-200=212 mm。
飲水機托盤內深應該容得下大部分杯子，根據測量，馬克杯杯寬為105 mm，為使其他較窄的杯子都能適應托盤的寬度，托盤內深應為106 mm。
3結論
通過對飲水機設計中存在的問題進行人機學分析，總結出了能做到符合人性化要求的設計因素：（1） 為避免持續彎腰動作，臺式飲水機的整體高度應在664～757 mm之間；飲水機寬度應在284～313 mm之間。（2） 飲水機的冷熱水開關距離地面高度應在380～444 mm之間；飲水機冷熱水開關的寬度應能容得下大拇指的寬度，即不小于25 mm。（3） 為使飲水機便于大部分水杯使用，飲水機托盤距離地面高度應為212 mm，托盤內深應為106 mm。
［
參考文獻］
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人體工學課程是工業設計、家具設計、視覺傳達設計、展示設計、環境藝術設計等專業學生的設計必修基礎課，是形成設計人才基本設計理念和專業修養的出發點。該課程能夠幫助學生建立人本理念、科學設計觀的初步設計概念，并幫助學生掌握任務分析、環境評價的科學的設計流程和設計方法，從而提升學生科學分析和解決實際問題的實踐能力和創新思維。
國內高等院校設有環境藝術設計專業的藝術設計學院均有開設此課程，一般作為設計理論基礎課程設置在大學二年級上學期，學時48節左右，但在課程教學中普遍存在重理論、輕實踐，理論和實踐的銜接脫節，專業針對性缺乏，學生興趣低下等問題，因此，課程教改勢在必行。
一、課程的重要性
隨著20世紀后期可持續發展思想在世界范圍內的推廣，環境藝術設計概念從藝術設計專業中脫穎而出。20世紀80年代后期，環境藝術設計專業隨著國內藝術設計界的環境意識的高漲而誕生。從1988年國家教委設立此專業到1998年成為藝術設計專業的下屬專業方向的十年間，全國600余所高校建立了環境藝術設計方向。該專業旨在培養能運用設計理論基礎和技能基礎知識，在設計企事業單位進行概念設計和方案實施的。創新思維與專業技能并重的專業人才。
而人體工學課程是環境藝術設計專業課程體系中的設計啟蒙課程，為家具設計、室內設計初步、住宅空間設計等專業設計課程提供基礎性的導向。其內容可以劃分為基礎理論和理論運用兩大版塊進行教學內容的安排。該課程可以幫助學生了解人在使用環境時的生理、心理、行為特點，為確定空間范圍、家具尺度及人對環境的感知能力提供設計依據，主要體現在以下三個方面：
1.引導學生奠定環境設計的人本理念基礎和設計領域的科學基礎。
2.培養學生運用人體工學研究方法進行數據獲取、分析和設計實踐及研究。
3.提供給學生環境設計參考數據、環境舒適度參數等技術支持。
二、教學現狀及存在的主要問題
1.缺乏專業針對性。人體工學研究范圍極其廣泛，包括心理學、生理學、解剖學、工業與工程設計、建筑與照明工程、管理工程等專業領域，具有交叉學科的內容綜合性強、學科邊界模糊等特點，因此，在課程教學中難免出現教學方向模糊、教學目的不明確等情況，然而針對環境藝術設計專業特點和培養目標對學科內容進行篩選和提取是尤為重要的。
面向環境藝術專業的人體工學課程應從培養應用型人才為目的和理論課程結合課題實踐的教學結構來調整教學的側重點，這是提高專業針對性的出發點。
2.缺乏前沿理論的拓展。人體工學屬于交叉學科領域，是科研的熱點，但目前相關教材中缺少最新研究成果的反映。國際人類工效學協會(IEA)成立了20個技術委員會對工作分析和設計的行為理論、老齡化社會、兒童和教育環境的人機工學、設計的人機工學、健康護理人機工學、人機交互、組織設計和管理等方面進行深入研究。根據國際人機工學研究組織的研究成果和方向深入擴展學科理論。選擇性地引入相關新理論，對于擴大學生知識面，加深學生對學科的認識和了解，提升學生的綜合設計能力起著關鍵性的作用。
3.缺乏完善的實踐流程。主要表現為用于實踐環節的課時比例分配不均勻；課程單元內容和單元實踐驗證的銜接不緊密。
三、教學改革方案
就以上提出的教學現狀及存在的問題，總結了以下三點教改方案。
1.加強學科針對性。在有限的課時內，全面學習所有內容并不切實際，因此就環境藝術設計學科而言，需要對學科內容進行篩選提取，從而加強學科針對性。
(1)擴充系統中的環境因素及其與人機的關系。為了幫助學生更深入理解環境因素在設計中的重要性，在講授人體工學的性質、學科范圍、發展史、定義、研究內容等基礎理論知識的基礎上，擴充了^―機一環境系統中環境因素及其與人的關系的相關知識，比如環境中人的行為心理、肢體活動范圍、人的感知覺與環境因素的關系。
(2)增加建筑及環境評價知識。為了促進人體工學理論向實踐的轉化，提高學生的知識廣度，在教學中引入了人機工程評價和居住后環境評價(POE)量化理論，分析了人機因素和環境評價因素，引導學生建構評價項目群，對評價結果進行量化，并訓練學生按照環境評價程序收集空間數據，為環境設計奠定基礎。
(3)縮減作業環境中的人體因素。其中包括人的輸入與輸出系統、人的肌肉施力和作業效率、人的信息加工過程、人的感知覺環節知識。
2.深化教學理論。為推動通才教育的總體目標的實現，增加學生的知識廣度，使學生更深入了解人體工學學科的應用范圍，提升專業設計素質的全面性。針對缺乏最新研究成果的擴展現狀，為增強學生的設計科學觀和理性分析能力。針對課程的理論研究途徑引人以下兩點內容：
(1)引入任務分析法。為細化并完善設計流程，在教學中引人人機工學研究行為的任務分析法，就行為主體的行為過程進行層級分解，了解分解每個行為節點間的銜接性，并根據每個節點確定行為主體的行為需求。從而尋求功能設計的突破口。
(2)引入其他設計領域的人體工學知識。在滿足環藝設計專業教學要求的基礎上，以設計為主線，用戶為中心，通過相關人機工程內容介紹和案例剖析，引導學生學習了有關人體工學在產品設計領域和視覺傳達設計領域的應用。產品設計領域中，主要通過家具設計教學來擴展教學廣度。側重家具設計的人體因素。包括工作面高度設計、座位的設計和床的設計；視覺傳達設計領域中，教學側重人的視覺特性和視覺信息辨認能力限度。
3.完善實踐流程。
(1)增加實踐性教學環節課時量。學時總共48節，實踐性教學量由原先的8節增加至16節，占總課時量的30％。
(2)將課程單元內容和單元實踐緊密銜接。將人體尺寸測量、人體結構模型制作、實地尺寸測量、空間環境的人、機、環境因素調研、環境評價和課題設計等實踐內容同理論教學結合起來。
(3)控制好“擇取――過程一總結”三個環節的參與程度和質量。為了將實踐教學作為環藝教學的行之有效的方法，必須做好實踐教學內容和范圍的“擇取”；注重“引導”的方法和質量；明確“總結”以后應當做什么。
(4)以“理論講授為中心”向“以典型案例分析為引導”轉變。通過對典型案例的講解，增強學生對人機工程學理論的認識。以理論講授為中心的教學方式容易使學生產生枯燥厭學的情緒，為了提高學生的學習
興趣，并加深對交叉性學科理論知識的理解，提高學生理論轉化為實踐的能力，教學方式由“以理論講授為中心”向“以典型案例分析為引導”轉變，因此典型案例的篩選和引導方法就顯得很重要。
四、實踐情況
通過2009年12月14日至12月31日的人體工學課程驗證了教改方案的有效性。此次課程授課對象為08東方室內，授課人數為32人，授課地點為藝術學院樓7103室。
在充分考慮教學實踐的可參與性和參與程度后，把專業教室確定為實踐教學場，按照單元教學內容結合單元實踐作業來完成理論與實踐的初步轉換，分析實際問題，把設計課題和實際環境結合，做到“實題實做”，切實增強學生的主觀感受和設計分析和實踐能力。
1.通過縮減人體輸入與輸出系統、人體信息加工和人的感知覺等單元知識后，把更多課時安排在人體尺度、行為心理、與環境的關系和環境評價內容上，使得學生對環境藝術設計專業的人體工學知識掌握的程度加深。
2.在人體尺寸與作業空間單元環節中，進行人體尺寸測量和教室實地測量實踐，為學生建立基本的尺寸概念和環境設計的人本概念。在統一測量項目的前提下，以班級為樣本(≥30人)、小組為單位進行人體靜態和動態尺寸測量，如圖1所示，并根據其中1名組員的尺寸測量結果制作人體結構模型；實地尺寸測量環節要求學生使用常用測量工具對教室家具和教室環境的結構性尺寸的測量，記錄整理作為改造性設計的參考依據，通過此環節建立起學生的初步尺寸概念；在空間環境的人、機、環境因素環節中，由學生自行調研任意空間完成；在家具設計中的人體因素環節中，按照任務分析法，針對面向繪圖過程的設計專用課桌椅進行參照性設計，并進行了最終的繪圖桌椅設計驗證。結果表明，學生通過運用此方法明確了設計的目的，增強了設計過程的科學性和合理性；
在環境評價環節中。按照評價六個流程制定專業教室環境評價計劃。按照環境中的聲、光、熱、空氣和空間五種環境類別分別制訂計劃，每一類別分為物理測定、語義差別量表問卷調查和半結構式訪談三個側面依次實行，收集并匯總原始數據資料，運用數理統計方法進行數據統計，建立環境評價模型，得出綜合評價結果。
