发布时间：2024-02-04 14:47:01
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的人体工程学分析样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：认识实习；实习基地；实习方式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0176-03
在提倡素质教育的今天，着力提高劳动者素质，无疑在今后相当长的一段时期内，是我国教育优先发展的战略和重点之一。要提高高等院校毕业生的综合素质与技能，使其具有社会就业适应性和就业弹性，就必须在教育的各个环节中注重学生三大能力――创新能力、社会适应能力和实践能力的培养。学生能力的培养渗透在教学、实验、实习和毕业设计等各个环节，每一环节的作用都不容忽视和取代。高等院校学生不仅要掌握扎实的理论知识，还必须有较强的工作能力，尤其是实践动手能力。目前各大院校越来越重视学生能力的培养，努力缩小理论与实践的差距。[1]实践教学是高等院校培养人才必不可少的实践环节，是整个教学计划中的有机组成部分，其中认识实习是通过现场了解和认识化工等工业产品的生产过程，增强对化工生产过程的感性认识，建立初步的工程观念。通过对各生产加工过程的基本原理、操作过程及典型设备的类型、结构、特性等的认识和了解，为学习《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化学》、《聚合物成型加工原理》等专业基础课及专业课打下良好基础。
一、认识实习地点的改进及建立稳定的实践教学基地
自2000年学院开始招收高分子材料与工程专业学生以来，本专业学生一直和化工专业学生一起在新疆化肥厂和天山塑料厂进行认识实习。新疆化肥厂是以天然气为原料生产氨和尿素，有所有化工单元操作及相关设备，在该厂进行认识实习对学生了解化工等工业产品的生产过程，增强对化工生产过程的感性认识，建立初步的工程观念及学习《化工原理》等课程有较大帮助。而天山塑料厂只进行聚合物成型加工，并且产品种类单一（主要是挤出和吹塑制品），不能满足本专业学生了解聚合物材料整个生产过程的要求。于是，从2009年开始，便将本专业学生的认识实习安排到新疆屯河聚酯有限责任公司，该厂生产范围不仅包括聚酯的合成，而且包括各种化工单元操作及设备，对本专业学生学习《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化学》等课程有很大的帮助。同时，学生还可以参观建在该厂周围的节水灌溉生产厂和屯河聚氯乙烯型材厂。它们主要生产PVC塑料门窗、滴灌材料及聚乙烯管，拥有先进的成型设备和工艺。对该厂的参观，使得学生对聚合物成型加工等过程有了初步了解，并对《聚合物成型加工原理》等专业课的学习打下了良好的基础。新疆屯河聚酯有限责任公司拥有2条8000吨/年的间歇聚合生产线、2条1.4万吨/年的半连续聚合生产线、1条德国AQUAFIL公司5万吨/年连续聚合生产线和1条意大利SINCO公司的5万吨/年连续固相增粘生产线，均为PET树脂专用生产装置，生产技术先进，具备年生产加工11万吨多功能、差别化PET树脂的能力，是西北乃至中亚地区规模最大、品种最多、技术含量以及档次高的多功能差别化聚酯生产企业。基于这些特点，在2008年11月新疆大学化学化工学院与新疆屯河聚酯有限责任公司签了长期的实践教学实习基地及共同开发研究协议。此外学院选择了疆内的一些厂风好、设备工艺、科技水平、管理水平较高，优势和学生动手操作、有利于发挥学生创造能力的大中小型企事业单位，我院以化工工艺、高分子材料、化工机械等专业为主与中石油乌鲁木齐石化公司、新山子石化公司、新疆石河子天业等企业建立了长期稳定的校外实践教学基地。这是自行解决目前实习教学难以安排行之有效的途径，也是加强实习工作的计划性，减少盲目性，稳定实习内容，保证实践教学质量的重要措施。[2-3]
二、改进认识实习方式，提高认识实习效果
为了与生产和实际操作接轨，拟采取“理论讲解――现场实地实习”的理论与实践相结合的模式，一方面从理论上详细剖析过程，从而使理论有效地指导实践；另一方面从实践上升到理论，使实践强化了理论。为此，首先学生要接受必要的安全教育和安全常识；其次对高分子化学和物理基本知识由专业技术人员予以讲解；然后由公司专门技师对最先进，最前沿的CP，SSP工艺进行详细讲解。工艺流程是生产的生命线，也是实践操作的重要环节，对过程中的装置特点，反应机理必须加强认识，所以有必要对化工单元操作化工设备，如泵、塔、反应器、传热器换热器、蒸发器等设备结构及工作原理细致了解才更利于熟练进行操作及生产控制；其次，对化工仪表自动化及电气控制有必要掌握，收集生产中重要参数，为生产控制调整服务，所以，实习过程中必须对控制仪表有所了解；最后，对产品的化验分析，是理论性很强的环节。众所周知，质量是企业的生命，所有的指标均反映了生产过程的好坏，应该及时反馈到生产线，从而有效地调节生产。因此，化验分析也是我们实习的一项重要内容，也是了解高分子材料性能与结构之间的关系环节。
为在实习中从传统抽象的纸上谈兵到具体的可触可及的参与，我院与厂方一起制作了描述该厂合成工艺过程、原理及化工单元操作和设备结构的认识实习多媒体课件，编写了与多媒体课件配套的“化工单元操作”、“聚酯合成工艺”等实习参考资料，整个理论讲解过程采用多媒体授课，必要时配以重点剖析（如聚合物结构，反应机理），在现场又进行了仿真操作，故障模拟排除，真正地实施了一种“理论―实践相结合，手把手，一对一”的现场指导模式，合理新颖的安排使实习学生真正感到学有所用，着实提高了认识实习的效果。
三、完善实习相关资料，是保证实习顺利完成和实习质量的前提
实习资料是实习实施、实习指导与实习评价的依据，也是保证实习顺利完成和实习质量的前提。实习资料应包括实纲、计划安排、指导书、任务书、教师指导规范、实习考核及培训协议等方面。为了使学生尽快进入实习生的角色，除了要有实纲及进行实习动员和入厂教育外，还应结合实习岗位情况编写实习讲义，详细介绍与现场有关的理论知识，着重介绍从理论到实际的过程，让学生对工艺流程先有一般性的了解，再附上思考题，使学生一下厂或上机就能有针对性地进行学习；还应编写实习任务书和实习指导书，明确提出实习期间的主要任务，为了使学生真正全面了解每个工段的工艺流程、工艺设备、单元操作过程、条件与控制，还需有实习计划和提出相应的要求。有了这些文件，就可以克服实习工作的盲目性、随意性。[4]以往实习资料不够全面，因此，在原有的工作基础上，根据实际情况，我们进行了修订完善，特别是改进认识实习地点后，与厂方一起制作了描述该厂合成工艺过程、原理及化工单元操作和设备结构的认识实习多媒体课件，编写了与多媒体课件配套的“化工单元操作”、“聚酯合成工艺”实习参考资料及化工单元操作、聚酯合成工艺的思考题，形成了一整套认识实习的文件，使之规范化，并将所有资料编印成册发放到每位指导教师和实习学生的手上，保证了实习的指导与实习的顺利进行。
四、实习考核的综合评定及效果
实习考核的量化有助于提高学生对实习每一阶段的重视程度、有助于提高实习效果和实习安全，同时提高了实习指导老师的责任心和参与实习的程度。我们主要以实习表现（对要求了解掌握的内容的熟知程度、理论联系实际的能力、遵守实习厂各规章制度情况、遵守实习纪律，服从厂方和指导老师的安排管理、按规定时间准时上下班情况），现场作业、实习日记和认识实习报告的按时完成与质量情况，认识实习现场口试成绩等几项内容进行考核评定。实习考核综合成绩中现场口试占40%，实习报告占30%，实习表现占30%。实习考核的评定方法要在实习动员大会上要介绍和详细讲解。
2003-2008年，我们在新疆化肥厂和天山塑料厂，分别指导高分子材料与工程专业6个汉族班和6个民族班的认识实习实践教学，由于与化工专业和化机专业班一起去，参加实习学生多，指导老师少，影响了总体实习效果和实习成绩，同时增加了评定实习成绩的工作量。而且，对本专业学生了解和学习后续专业课也没有太大的帮助。2009年、2010年、2011年分别指导高分子材料与工程专业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责任公司的认识实习，经过三届学生实习的实践与逐步改革完善，我们对认识实习改革与建设工作进行了系统的评价，总的来讲实习效果较以前有了很大的提高。调查问卷结果反映，有99%的学生认为实习地点、实习方式非常适合学习、了解化工单元操作和专业知识；90%的学生认为实习期间见到的动态及静态的工艺流程和化工设备图，对学习专业基础课有很大的帮助；87%的学生认为实践活动形式新、容易接受，能够产生兴趣。
参考文献：
[1]李青山，等.燕山大学高分子材料专业实习基地建设与指导模式探讨[J].教学研究，2012，35（6）.
[2]罗卫华，等.高分子材料与工程专业实习教学的现状与对策[J].广东化工，2012，（18）.
从课程设置来看，人体工程学是环境艺术设计专业的必修课程，通常安排在大学二年级的下半学期，是进入专业课程学习前的专业基础课，有8周的课程安排，共32个学时。在此之前，学生已学习的课程主要为基础必修课，如素描、色彩、设计构成、图案、计算机辅助设计等。从课程内容来看，人体工程学作为一门综合性的边缘学科，研究的内容和范围极其广泛。因此，许多专业都开设了此门课程，只是针对不同专业的特点，在授课内容的重点、难点及时间安排上略有不同。以环境艺术设计专业为例，课程的内容包括人体工程学及其应用、人体工程学基础（包括人体生理学知识、心理学知识、人体测量学知识）、人与环境（包括人与环境的交互作用、行为与环境、视觉与环境、听觉与环境、肤觉与环境、嗅觉与环境、人和环境质量评价）、环境行为与室内设计（包括居住行为与户内设计、商业行为与店堂设计、餐饮行为与餐厅设计、观展行为与展厅设计、人际行为与室内交往空间设计）。从教师授课情况来看，环境艺术设计专业的人体工程学涵盖的理论知识多、涉及范围广，若要在短短8周的时间内既对每个章节进行细致的分析讲解，还对每个知识要点进行扩展和延伸，时间明显不够。因此，教师通常以理论课的方式讲述人体工程学，主要讲授人体工程学的基本原理、概念、方法，课程结束后以传统的理论考式进行考核。从学生学习情况来看，相比专业课程而言，人体工程学在整个课程体系中所占学分分值较少。大部分学生认为此课程属基础理论课，以理论课的心态对待，对人体工程学课程重要性的认识不足，课堂出勤率不高，常出现迟到、旷课现象。
二、教学中存在的问题
（一）教学模式单一，教学方法陈旧
教师围绕教材内容，固守传统教学模式和思维模式，采取单一的教学方法，是导致人体工程学教学效果差的直接原因。在传统的教学理念中，教师是课堂的主导者，常常采取“填鸭式”的教学模式；学生是信息的被动接收者，习惯性采用机械的、死记硬背的方式记住知识要点，完成对课程内容的学习，很难将知识内化成与实际经验相符的内容。加之受课时的限制，教师忽视了与学生的互动和交流。这种授课方式既限制了学生的思维能力，也使教师很难收到学生反馈的信息，更无法全面了解学生的情况，进而不能针对学生的学习情况进行及时的教学调整。
（二）同质化教学，缺少与专业课程的联系
作为一门交叉学科，人体工程学常以基础课的形式引入不同学科专业，如工程制造专业、工业设计专业等。教师常以讲述的方式对课程内容进行陈述式的讲解，往往忽略人体工程学针对不同学科、不同专业具有不同的重点与难点，若均采用同样的教学方法讲授相同的内容，必然导致学生对该课程在本专业的作用理解不足，做不到有的放矢的学习，影响学习效果。
（三）缺乏实践环节，理论与实际脱节
人体工程学属应用型学科，需要在理论框架上辅以实践教学。但是，目前教学中教师讲授理论知识的时间占据了全部课时，实践部分流于形式，导致这种情况出现的原因主要有三点：一是授课教师将本门课程定性为理论课，仅按照理论课的步骤和方法，围绕书本内容完成讲解部分；二是课堂缺少实验环境，无法进行有效的实践教学环节；三是课程学时少，除理论讲授之外没有更多的时间进行实践教学，导致本门课程终究无法与专业相结合，最终沦为一门讲授纯理论的课程。
三、课程教学改革与实践
（一）明确课程定位
人体工程学包含对人的生理和心理特征、人的行为模式、人体基本数据、人与环境关系的分析，其内容是环境艺术设计顺利实施的基础。教师应围绕教学大纲的要求，明确人体工程学在专业中的基础作用，制定具有针对性的教学方案和课程设计。同时，在上课之初就应该向学生指出人体工程学课程的重要性及其与本专业其他课程的关系，充分调动学生的学习积极性，促进教学工作更好的开展。
（二）转变教学理念
“以学生为导向”的教学模式，强调学生作为教学主体在教学中的地位，改变学生以往作为教学附属者而导致学习目标不明确、产生学习惰性的现象。学生由被动接受者转变为知识体系的构建者、信息加工者，提高了学习的能动性，强化了学习效果。教学模式的转变，首先要求教师改变教学理念，由知识的传输者转变成学习的引导者，加强师生互动，及时对学生的学习情况进行评估，通过案例分析、课题讨论、现场教学等环节加强学生对知识的应用，使理论与专业有机结合起来。
（三）采用多样化的教学方法
由于受到教学条件、学时的限制，人体工程学的实践课题很难在既定的教学时间开展，但这并不意味着人体工程学只能作为理论课的形式出现。若仅注重理论框架的完整性而忽视与实践课题的结合，势必会限制其与专业课的联系，也必然会使其成为无关紧要的理论课。在有限的教学时间里，教师可采用多样的教学方式，如案例分析、实地调研、小组讨论等，将理论与实践结合。在提高学生学习能力、问题分析能力的同时，强化学生对人体工程学的认识，使人体工程学真正成为环境艺术设计专业不可或缺的基础课。具体做法如下：
第一，在教学中以实践为导向，以理论为指导。人体工程学和环境艺术设计都属于应用型学科，理论和实践相结合，才能使理论更好的指导实践。教师讲授理论时，可将文字讲解与视觉图片相结合，用图片展示空间形态，用文字做阐述，如在讲到人的行为与环境的关系时，可联系学生熟悉的校园环境，以某一行动路径为导向，分析学生的行为方式及由此形成的空间形态，并对行为模式与空间形态之间的相互制约的关系做进一步的解释。
第二，引入调研课题，开展实践教学。在学生已基本掌握概念、原理的基础上，教师可以设计实践课题，如指导学生综合运用自然观察法、实测法、资料研究法、调查分析法等，对人体、家具进行测量，制作人体模型或空间模型；或是对校园空间进行实地考察与测量，分析人的行为模式与空间形态的关系等。课题实施的方式可以是自主研究，也可以是团队合作。通过对个案的调查、测量、分析、总结，将教师口中抽象的理论与学生切身体验结合起来，转化成形象、生动、可感知的内容，以加深学生对知识的理解。
第三，设计课堂讨论环节，鼓励学生提出自己的观点。通过前期实地调研课题的开展，学生对空洞的概念、数据、原理有了更多的理性认识。教师设计课堂讨论环节，鼓励学生以汇报演讲的方式，对前期调研的成果进行总结并提出自己的观点。通过理论——实践——总结的过程，使学生完成课程的学习，提高学习能力，逐步完善知识体系。
第四，考核内容既要涵盖基础知识，又要体现专业特色。人体工程学涵盖的知识点多，教师常采用问答的模式进行考核，虽然能够考察到学生对知识的掌握情况，却不能考察到学生的实践能力，也无法了解学生综合运用知识的能力。因此，考核形式应多样化，内容应当从理论与专业结合的角度设计，如针对室内设计方向的学生，考核内容可以是“完成一套居室空间的平面布置图”。由教师提供原始建筑图，学生假定空间性质、人群使用情况等，完成对空间的分析与布局。如此，学生将人体工程学课程学到的知识综合运用于实际案例中，既得到了实践的机会，又提高了学习兴趣，同时帮助学生建立起学科专业间的联系。
关键词：校园垃圾箱 宜人性缺陷 人机学评析 改进
1 校园垃圾箱在宜人性方面存在的缺陷
1〉38%的学生认为垃圾箱的投掷高度较低。
2〉25%的学生认为垃圾箱口径不够大且部分开口形状不合适。
3〉67%的学生认为垃圾箱的清理窗不方便环卫人员的清理。垃圾箱的设计忽略了后期清理环节，糟糕的环境增加了环卫人员的劳动强度。
4〉71%的学生认为垃圾箱无法实现分类回收。
5〉80%的学生认为垃圾箱的内置容量不够及位置不合理。校园内各个地方的垃圾箱的放置基本都是同等间距，这很不合理。在教学区、操场和学生人流量大的其它区域应该增加垃圾桶的数量和容量。
6〉63%的学生认为校园垃圾箱的外观形象太普通、单调，缺乏个性。
2 垃圾箱的人机工程学分析
2.1 尺寸人机学分析
2.1.1 与垃圾箱有关的人体尺寸
要使垃圾箱的宜人性达到最大化，即人不需要大幅度的改变自身姿势就可以顺利地将垃圾投入垃圾箱。与垃圾箱有关的人体尺寸有：立姿手功能高、立姿肘高、立姿双手功能上举高、手宽、手长。相应的人机工程学参数如下表一：
2.1.2 垃圾箱的设计尺寸
1〉垃圾箱高度：
垃圾箱的高度设计原则：一般应小于正常人立姿双手上举功能高的1/2，现有垃圾箱的适宜高度为：有顶盖的一般介于800mm～1100mm；无盖的应该在600mm～800mm。
优秀的垃圾箱应同时具备便于垃圾的投入和方便将内腔取出、清理的功能。
2〉垃圾投入口高度：
投入口高度设计原则：上边缘高不低于95%人的手功能高，下边缘高不高于5%人的肘高。即投入口高度应在550mm～850mm之间。
垃圾投入口的设计应满足绝大多数人的使用需求，使高个的人不需下蹲、矮个的人无需费力上举就可以使用垃圾箱。
3〉投入口的宽度
宽度设计原则：开口宽度应大于一般废弃物的尺寸，即大于120mm。
垃圾投入口的开口宽度要足够大，方便路人把垃圾顺利投入，但又不能过大，避免人们因见到箱内的垃圾产生厌烦的心理，同时开口过大，雨水就容易溅入，使箱内的垃圾腐烂，增加环卫人员的劳动强度。
2.2 人体生理学因素分析
应尽量保持投垃圾时人的身体正直，保持手腕处于顺直状态。手腕顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，但当腕关节处于掌屈、背屈等别扭状态时，就会产生腕部疼痛、握力减小，若长时间操作会引起腕部综合症、腱鞘炎等症状，这会深深的影响学生投垃圾到垃圾箱的积极性。
2.3 标志说明分析
从颜色上区分“可回收”与“不可回收”，绿色是专门的可回收垃圾桶，回收一些旧报纸、塑料瓶、易拉罐等；黄色是专门的不可回收垃圾桶。
垃圾箱的图形标识应配合文字说明和色彩，分类垃圾桶要尽可能选择用些明确且典型的实物图形传递信息，同时尽可能使用一种外语文字注释，避免因语言障碍而引起错误使用；其次垃圾箱也可作为广告、宣传标语的载体，但要设计得体，与垃圾箱及其环境相协调。
2.4 摆放和外形分析
垃圾箱通常出现在公共场所、道路等各个地方。依据不同场合的需要，垃圾箱的容积、摆放间距、形式都要作相应调整，只有符合实际环境需要才是好的垃圾箱。垃圾箱的设计应尽量使用天然环保材料，并结合周边环境，设计相配的令人视觉舒适的外形。也可以加入一些流行元素，更加时尚美观，同时能够展现当代大学生朝阳向上的青春和活力。
3 改进方案
专门设置废旧电池回收孔，方便废旧电池的回收；垃圾清理窗可以以烟盒盖类似的方式或者门式设计，这样增大了开口大小且方便环卫人员的清理，降低劳动强度；设计红外感应方式控制箱盖开启，投放口为感应窗，当人手接近垃圾投放口时，箱盖便自动开启，人体不必接触垃圾桶，清洁卫生，且方便使用，把科技与生活完美结合；增加垃圾箱的自动检测功能，垃圾箱盖分别用红黄蓝三种灯代表已满、已装一半和空三种状态，方便环卫人员对垃圾的清理。
4 结语
当今环保意识渐入人心，垃圾箱对垃圾的收集及环境保护起着举足轻重的作用。本文运用安全人机工程学的相关知识结合相应的问卷调查，对校园垃圾箱存在的一些问题着重从垃圾箱的尺寸、人体生理学因素、标志说明、摆放和外形几个方面进行了分析，并提出一些改进建议，相信可以为校园环境保护起着积极的作用。
参考文献
[1] 欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学[M].北京：煤炭工业出版社，2002.
[2] 丁玉兰. 人机工程学（第三版）[M]. 北京：北京理工大学出版社，1999.
生物医学工程学科（BiomedicalEngineering,简称BME）是一门由理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它运用了现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段，其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。生物医学工程学科的最大的特点即是一门高度综合的交叉学科。生物医学工程兴起于20世纪50年代，它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系，而且发展非常迅速，成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学这个名词最早是出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会，1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会，后来成为国际生物医学工程学会。生物医学工程学除了具有很好的社会效益外，还有很好的经济效益，前景非常广阔，是目前各国争相发展的高技术之一，现今市场规模可达1000～2000亿美元。生物医学工程学的学科内容包括了生物信息学、生物力学、各种医疗仪器装备、医学物理学以及医学材料等，它的发展将随着世界高技术的发展，如航天技术、微电子技术等的发展而得到长足进步。
随着生物医学工程学科的高速发展，对相关人才的需求日益增大，为此，我国有大量的医科、药科大学、综合大学和理工科院校都设置了生物医学工程从本科到博士的专业及领域。在2008年4月北京举行的“亚太生物医学工程国际会议”上，各种院校生物医学工程学科专业教育、课程建设等问题被提出并进行探讨，对于交叉学科教育教学模式的创立进行了研究，说明这一问题已经成为高校教育教学研究的热点。本文在对生物医学工程学科特色、对医科药科、综合性大学、理工科大学办学特点进行分析的基础上，对于在各类院校中设置的生物医学工程专业的特色建设进行阐述。
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。生物医学工程专业人才培养特色的探讨敏杨禹陈国明刘盛平（重庆理工大学药学与生物工程学院）
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术，现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号，现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等，而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备，如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性，人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学（血液流变学）、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料，其大多数是需要植入人体，需要具备耐腐蚀、化学稳定性，需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料，根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中，光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上，其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析，包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析，以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生，将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学，十分广泛，仅四年内进行如此庞大的知识学习，学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此，我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析，在此基础上，提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性，该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗，有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践，更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系，无法由某一个从业人员掌握，需要各方向的协作与合作，由此认为，设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学，其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才，其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作，运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗，所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识，然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习，成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才，毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作，在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业，以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等，其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程（如影像学、信息学等）的基本理论知识及能力，能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗（或信息管理等）和医学成像（或医学信息等）技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像（或信息学、医学超声学等）的基本理论知识，受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练，具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力，基本的仪器（装备）维修保养能力”上。#p#分页标题#e#
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色，其主干课程应注重基础医学、临床医学，同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类，如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程，基础和临床医学类课程，如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程，然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程，如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等，部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业，但需要按照本校特色来设置课程，切忌大而全无特色，或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业，如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院，四川大学高分子科学与工程学院等，各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例，其前身是生物科学与医学工程系，创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透，应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题，发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识，掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法，并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力，具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才，这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标，按照其特色制定为“以工程为主，以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据，培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”，偏向于材料工程学。由此可知，在综合性大学工科以及理工科大学中，生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容，其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程（如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等）的基本理论知识及能力，能在医疗设备相关企事业单位从事设备（或装备）设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识，受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.2.2课程设置
基于工科特色，其主干课程应注重工科基础理论的学习，了解医学基础知识，同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业，其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习，设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等，医学类课程设置了基础医学与实验，涵盖人体解剖学知识，专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等，同样，课程设置也应按照本校特色加以取舍。
关键词：生物医学工程（BME）；本科教育；培养方案
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0016-02
生物医学工程（Biomedical engineering，BME）是一门生物医学与理工科交叉渗透相结合而发展起来的边缘学科，它整合了数学、物理、生物医学、工程技术、计算机技术等众多领域，具有综合面广、交叉性强的特点。应该说有多少工程的门类，就会有多少生物医学工程的分支。与物理、数学等传统专业相比，生物医学工程专业建立的时间较短，又具有专业覆盖的知识面宽、交叉性强、实践性强的特点，因此如何建立完善的BME专业本科教育培养方案是世界各国、各高校所普遍面临的一大难题。相比之下，美国代表了目前全世界生物医学工程教学和研究的前沿，因而广泛学习、了解该专业本科教育在美国的情况，并结合国内实际，是形成更加完善的、具有自身特色的国内生物医学工程专业本科教育培养方案的最有效途径。
一、生物医学工程专业本科培养概况
生物医学工程是综合生物学、工程学、医学的理论、方法和手段，从工程的角度研究人体结构功能及其相互关系，以解读生物医学中人的生命奥秘，解决医学中的实际问题，保障人类的健康，为疾病的预防诊断治疗和康复服务的学科。作为多学科交叉、融合的新兴边缘学科，BME崛起于20世纪60年代，被认为是今后几十年内最容易出现理论突破和技术创新的学科领域之一。美国的生物医学工程是全球发展最早和最快的，早在1953年就制订了其学科研究计划，并于1967年把培养BME专门研究人员列入该计划。此后，一些著名大学相继开设了BME专业科系，开始了其专业本科人才的培养。目前全美共有60余所大学的BME本科专业获了美国工程技术认定委员会（ABET）的认定，获得授予学士学位资格。而我国的生物医学工程专业本科教育始于20世纪70年代末。据不完全统计，到2008年全国已经有110余所大学有该专业的本科招生计划，其中约24个为医科院校（包括两个军医大学），其余八十余个为理工或综合性大学。随着设立该专业的高校迅速增多，各高校面临的生源竞争日趋激烈，同时毕业生的就业形势也更加严峻。因此，亟需积极探索、创新和完善该专业的教育培养方案，形成自己的特色，创出品牌，以鲜明特色和高质量在竞争中赢得一席之地。本文主要以国际知名高校——约翰霍普金斯大学和重庆大学的最新本科培养方案为参考样本，从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面，对比分析了中美生物医学工程专业本科教育的基本情况，希望对国内该专业本科教育发展有所启示。
二、两所中美大学的生物医学工程专业本科培养方案对比
在美国很有影响力和公信力的美国新闻（US News）和世界报道（World Report）最新联合公布的2009年度生物医学工程专业本科教育排名表中，约翰霍普金斯大学位列第一，具有很强的代表性。这里就选择了这所国际知名高校的生物医学工程专业的最新本科培养方案为参考样本，从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面，同样与国内具有一定代表性的重庆大学的生物医学工程专业培养方案进行比较分析，以分析不同和找出差距。
1.培养目标与培养规格及要求的比较。在这个方面，美国的BME本科教育更多地是为研究生培养（含职业教育）打基础。这个理念反映在他们的培养目标上，就是通过对学生进行理科、工程、医学及人文社会学科等相关领域的四年本科教育，使其具有广阔的工程学和生物医学背景，能够理解、阐明并应用相关工程学原理解决医学问题；能够成功地从事职业实践并继续深造，具有独立的学习和工作能力。他们并不强调让学生具备某种专业技术技能，更看重的是基本素质和综合能力的培养，从而使得毕业生具有更广阔的发展空间。而我们是以培养在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事设计、制造、应用、开发和企业管理的高素质创新型工程技术人才为目标，更强调学生对生命科学、电子技术、计算机及信息科学等专业技术及技能的掌握。相比之下，我们的培养目标更加明确，要求更加具体，但也存在过于单一和局限的问题，因此学生在择业的广泛性方面远不及美国。
本文以生物工程人工生命的科学技术基础为题展开了相关的分析与探讨，重点就材料技术型生物医学工程、组织工程以及生物工程人工生命这三者间的相关性展开了深入的研究，结合本次研究最终对材料技术型生物医学工程、组织工程、人工工程以及具备改善人体组织器官功能的人工组织进行了详细的论述。
关键词：
生物工程；人工生命；组织工程；人工组织；人工器官
0引言
从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统，是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性，以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。
1材料技术型生物医学工程
此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织，其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来，亦或是增强人体某一部分功能的材料，因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应，确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势，即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料，应确保其具备良好的生物相容特点；亲水特性；性；预防组织粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果，使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种：
（1）无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性，同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。
（2）金属生物材料。①毒性较低，弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料，如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。
（3）生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。
2组织工程与人工组织
目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤，而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面：
（1）自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复，例如，对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。
（2）异体移植。例如，某患者在遭遇意外事故时，家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题，同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大，供体不足情况十分显著。
（3）人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况，但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显，绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官，也就是进行结构组织，代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想，而已经走进了现实生活当中，可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。当前，组织工程研究的主要内容即为：适宜的母体细胞来源；能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质；可应用在促进细胞组织再生长的因子；以及组织间的相容性。开展组织工程通常会应用以下三种策略：
（1）细胞以及生物材料的杂化体系，例如由小块活体组织将特异细胞分离出来，通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中，在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内；伴随着组织缺损部位的重新构建，聚合物将会逐渐降解并消失。
（2）仅具备生物降解材料体系，借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构，在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构，并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷，其孔隙架构与人体骨架构极为接近，可被应用在骨组织工程支架中。
（3）细胞体系，经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。
3结束语
总之，从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法，来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物，也就是人工组织，因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。
参考文献：
[1]杨国为,陈国江,涂序彦等.广义人工生命的科学基础(Ⅱ)--生物工程基础[J].计算机工程与应用,2013(09).
[2]杜严勇,胡春风.人工生命技术引发的哲学思考——全国人工生命技术的哲学思考研讨会综述[J].哲学分析,2013(03).
（沈阳建筑大学设计艺术学院，辽宁 沈阳 110168）
摘要：为了给饮水机提供合理的尺寸大小，实现高效舒适快捷的饮水方式，研究台式饮水机设计的人机学因素，使其更加便于操纵，符合使用习惯，设计更人性化，以人的心理需求因素为主线，运用人机工程学、人体测量学知识，对传统台式饮水机的设计进行了数据分析与评价，得到了理想的饮水机设计尺寸，通过分析传统台式饮水机设计存在的不便，得出了能够符合人性化设计要求的因素，为饮水机的设计与制造提供了具体依据。
关键词 ：台式饮水机；人机学；尺寸；人性化设计
1概述
1.1研究背景
兴起于20世纪90年代的饮水机，在小家电领域的热度随着国人生活水平的质量提高而逐年攀升。从整体市场走势来看，台式饮水机市场销量呈逐年递增趋势，其时尚产品外型、最新技术吸引了消费者的眼球，逐渐成为小家电市场的主流产品。纵观整个饮水机市场，各个品牌都拥有自己独特的品牌运作模式和产品宣传重点，这也在一定程度上造成了市场衡量饮水机产品技术含量、质量优劣的标准不一致［1］，其中产品尺寸设计上的问题尤为突出。
1.2研究对象
饮水机分为立式和台式两种类型，在办公和生活中最常见的是图1所示的台式饮水机。
本文仅以台式饮水机为例进行分析。台式饮水机是将桶装纯净水（或矿泉水）升温或降温并方便人们饮用的装置，通常只有简单的开关指示和水龙头，桶装机器上方放桶装水，与桶装水配套使用。
一般这种台式饮水机造型尺寸为318 mm×318 mm×380 mm，可24 h满足用户泡茶、冲咖啡等调制饮品的需要，要把桶装纯净水抬起来倒置于机身顶部，适合家庭及各种公共场所使用。
1.3现行桶装饮水机问题
虽然饮水机基本能满足人们的饮水需求，可在实际操作过程中使用者会感受到很多不便的地方。为准确了解市场上台式饮水机的不足，了解消费者的真正需求，首先采用问卷调查的方式，通过网络平台对学校和家庭台式饮水机使用情况进行了调查。此次发出调查问卷80份，其中涵盖了用户最看重的饮水机功能、饮水机设计不合理的地方以及对饮水机设计的建议等内容。调查结果显示，80%的用户最看重饮水机的高效快捷节能功能，70%的用户认为饮水机体积太大不方便安置，20%的用户认为接水位置不方便，68%的用户认为托盘尺寸太小，40%的用户认为按压开关设计不合理。
经过对调查结果的分析，笔者总结出了存在于台式饮水机尺寸设计中的一些不合理之处，主要问题有以下几点：
第一，饮水机机身的整体高度不合理。饮水机太低或太高都会造成用户使用不便。过低会使用户无法站着接水，过高会破坏饮水机与家具之间的和谐美观，影响环境布局，浪费空间。
第二，饮水机冷热开关设计不合理。（1） 冷热开关距离地面位置太低。由于台式饮水机操作开关位于下方，使用者都要弯着腰去按开关按钮，根据出水速度，在接完一整瓶水的过程中，持续的弯腰动作会造成腰部脊椎的伤害。（2） 冷热开关尺寸过小。现行的桶装饮水机开关主要就是按压式，其最大宽度为2 cm，与拇指的受力面太小，人们在使用饮水机的过程中常要连续去按动开关，接水时间长了会造成疲劳，不符合人机工程学原则。
第三，饮水机托盘尺寸不合理。托盘内部空间过小，与水龙头间距太小，无法满足放置杯子的需要。面对常见的宽口马克杯和偏长的保温杯，托盘空间几乎没法完全放得下。其中马克杯的长宽皆为10.5 cm，保温杯高为20 cm，而托盘到水龙头的高度距离太近，仅为11.5 cm；且托盘向内延伸的宽度不够，仅为6 cm左右，这样的尺寸根本无法与现实使用的杯子相匹配，人们只能手拿着杯子接水，这样不仅会造成使用者疲劳，也会耽误工作效率（图2）。
1.4研究目的及意义
由于消费者对饮水环境要求的不断提高，市场上台式饮水机在设计和尺寸上的不足越来越明显，利用人体测量学的知识，对饮水机的尺寸做合理设计，这对实现高效、舒适、快捷的饮水方式起着至关重要的作用。可以看出，台式饮水机虽然很大程度上满足了人们对于快捷方便的需求，却忽视了一些人性化的设计。本文将以人机工程学为基础，从尺寸测量角度来分析台式饮水机的不足，使台式饮水机在市场上更加具有购买吸引力，能最大程度满足消费者的使用需求。
2饮水机的尺寸分析
2.1饮水机机身尺寸分析
饮水机的尺寸选择必须以人体测量学数据为依据，才能更好地进行人性化设计。通过观察发现，在使用饮水机时人体和机身关系基本是固定不动的，也就是说饮水机机身设计研究属于相对静止的研究，可将形态测量作为主要测试项目，根据设计所需人体尺寸作为测点和测量项目。
GB/T10000—1988《中国成年人人体尺寸》是我国重要的人机工程技术标准，这里参考其男女立姿人体尺寸数据。我们发现使用饮水机时下半身和肩部是相对静止的，由上臂、前臂运动进行操作，所以确定了主要测量尺寸为：1—身高、2—上臂长、3—前臂长、4—站姿肘高（图3）。
为了清楚描述人体尺寸分布状况，即对于每一项人体尺寸有多大数值的人所占的比例，这里采用百分位数来表示每一项人体尺寸，称为人体百分位数，如1百分位数、5百分位数、50百分位数、95百分位数常用符号P1、P5、P50、P95来表示［2］。由于消费者的高矮胖瘦各不相同，需根据功能特性分类选择合适的人体尺寸百分位数作为产品设计依据。饮水机尺寸与使用者的身材关系并不大，则用50百分位数的人体尺寸P50作为产品设计依据，如表1所示。
由表1可知，人体站姿肘高P50在1 024～960 mm的范围内，饮水机作为办公场所和生活环境的一部分，不宜设计得过大或过小。而市场上台式饮水机最高也只是400 mm，大多数用户会把饮水机放置在桌柜上以方便使用，根据我国一般床头柜的高度600 mm，饮水机与柜子高度的总高度应低于站姿肩高并高于站姿肘高。
男性P50上臂长+P50肘高=313+1 024=1 337 mm，女性P50上臂长+P50肘高=284+960=1 244 mm，因为这里男女的身体尺寸数据是在光脚情况下测量得出的，所以要考虑穿鞋和姿势放松引起的身高变化。加上穿鞋后尺寸修正量为30 mm，姿势修正量为-10 mm，所以饮水机与柜子整体尺寸应在1 264～1 357 mm之间。再减去柜子高度，即饮水机高度在664～757 mm之间。
因为饮水机后方电源开关的可触碰区域应该在上臂长的范围内，饮水机宽可以根据上臂长度来计算得出，所以饮水机宽度应在284～313 mm之间。
2.2饮水机开关尺寸分析
在按压饮水机开关时所使用的力称为操纵力，操纵力与施力的人体部位、施力方向和指向、施力时人的姿势、施力的位置等各因素有关［3］。手部的关节活动可分为腕关节活动和指关节活动两种类型。
（1） 腕关节虽然可以向手心、手背方向转动，但在接近70°的状态下工作是十分劳累的，时间长了还容易致伤（图4）。在站姿情况下长时间按压开关，冷热水开关距离手部越远，越容易使腕关节形成向上抬的状态。当手部略低于肘高时，手部由上向下的操纵力更大，腕关节都处在轻松活动的范围之内。
（2） 手指向下按压开关，这时的操纵力已经对手部产生了影响，受力面积越小，所需操纵力越大，越容易感到疲劳；反之，开关表面越宽，操纵就越轻松。
所以，应该避免手指和腕关节疲劳，对冷热水开关按钮进行人性化设计。
人站立时手部的最佳操作工作的高度应该是手高略低于肘高，台式饮水机按压开关高度应该以男女人体站姿肘高的P50作为依据，也就是男性P50为1 024 mm，女性P50为960 mm。这里设穿鞋尺寸修正量为30 mm，放松后姿势修正量为-10 cm，即男性P50=1 024+30-10=1 044 mm，女性P50=960+30-10=980 mm，所以饮水机冷热水开关距离地面也应在980～1 044 mm之间，这里考虑床头柜高度600 mm，则饮水机冷热水开关实际高度为380～444 mm之间，取两数平均值412 mm。
饮水机冷热水开关的宽度应该能容得下大拇指的宽度，即不小于25 mm。
2.3饮水机托盘尺寸分析
作为放置水杯的托盘，在设计时应注重结构稳定、避免倾斜面，这样才能保证接水过程的安全，避免热水洒出烫伤使用者。托盘的尺寸要以生活常用的水杯为设计依据，才能保证托盘有足够的空间放置水杯，节省用手拿杯子接水的时间，从而为使用者提供一个更加方便舒适的饮水环境。
根据测量，普通马克杯的尺寸高度为105 mm，太空杯高度为200 mm，这里取杯子高度的较大尺寸。饮水机托盘距离地面高度应为按压开关高度减去杯子高度，即412-200=212 mm。
饮水机托盘内深应该容得下大部分杯子，根据测量，马克杯杯宽为105 mm，为使其他较窄的杯子都能适应托盘的宽度，托盘内深应为106 mm。
3结论
通过对饮水机设计中存在的问题进行人机学分析，总结出了能做到符合人性化要求的设计因素：（1） 为避免持续弯腰动作，台式饮水机的整体高度应在664～757 mm之间；饮水机宽度应在284～313 mm之间。（2） 饮水机的冷热水开关距离地面高度应在380～444 mm之间；饮水机冷热水开关的宽度应能容得下大拇指的宽度，即不小于25 mm。（3） 为使饮水机便于大部分水杯使用，饮水机托盘距离地面高度应为212 mm，托盘内深应为106 mm。
［
参考文献］
［1］王磊.关于饮水机的市场调研报告［Z］，2010.
［2］马广韬.人因工程学与设计应用［M］.北京：化学工业出版社，2013.
［3］阮宝湘.工业设计人机工程［M］.2版.北京：机械工业出版社，2010.
人体工学课程是工业设计、家具设计、视觉传达设计、展示设计、环境艺术设计等专业学生的设计必修基础课，是形成设计人才基本设计理念和专业修养的出发点。该课程能够帮助学生建立人本理念、科学设计观的初步设计概念，并帮助学生掌握任务分析、环境评价的科学的设计流程和设计方法，从而提升学生科学分析和解决实际问题的实践能力和创新思维。
国内高等院校设有环境艺术设计专业的艺术设计学院均有开设此课程，一般作为设计理论基础课程设置在大学二年级上学期，学时48节左右，但在课程教学中普遍存在重理论、轻实践，理论和实践的衔接脱节，专业针对性缺乏，学生兴趣低下等问题，因此，课程教改势在必行。
一、课程的重要性
随着20世纪后期可持续发展思想在世界范围内的推广，环境艺术设计概念从艺术设计专业中脱颖而出。20世纪80年代后期，环境艺术设计专业随着国内艺术设计界的环境意识的高涨而诞生。从1988年国家教委设立此专业到1998年成为艺术设计专业的下属专业方向的十年间，全国600余所高校建立了环境艺术设计方向。该专业旨在培养能运用设计理论基础和技能基础知识，在设计企事业单位进行概念设计和方案实施的。创新思维与专业技能并重的专业人才。
而人体工学课程是环境艺术设计专业课程体系中的设计启蒙课程，为家具设计、室内设计初步、住宅空间设计等专业设计课程提供基础性的导向。其内容可以划分为基础理论和理论运用两大版块进行教学内容的安排。该课程可以帮助学生了解人在使用环境时的生理、心理、行为特点，为确定空间范围、家具尺度及人对环境的感知能力提供设计依据，主要体现在以下三个方面：
1.引导学生奠定环境设计的人本理念基础和设计领域的科学基础。
2.培养学生运用人体工学研究方法进行数据获取、分析和设计实践及研究。
3.提供给学生环境设计参考数据、环境舒适度参数等技术支持。
二、教学现状及存在的主要问题
1.缺乏专业针对性。人体工学研究范围极其广泛，包括心理学、生理学、解剖学、工业与工程设计、建筑与照明工程、管理工程等专业领域，具有交叉学科的内容综合性强、学科边界模糊等特点，因此，在课程教学中难免出现教学方向模糊、教学目的不明确等情况，然而针对环境艺术设计专业特点和培养目标对学科内容进行筛选和提取是尤为重要的。
面向环境艺术专业的人体工学课程应从培养应用型人才为目的和理论课程结合课题实践的教学结构来调整教学的侧重点，这是提高专业针对性的出发点。
2.缺乏前沿理论的拓展。人体工学属于交叉学科领域，是科研的热点，但目前相关教材中缺少最新研究成果的反映。国际人类工效学协会(IEA)成立了20个技术委员会对工作分析和设计的行为理论、老龄化社会、儿童和教育环境的人机工学、设计的人机工学、健康护理人机工学、人机交互、组织设计和管理等方面进行深入研究。根据国际人机工学研究组织的研究成果和方向深入扩展学科理论。选择性地引入相关新理论，对于扩大学生知识面，加深学生对学科的认识和了解，提升学生的综合设计能力起着关键性的作用。
3.缺乏完善的实践流程。主要表现为用于实践环节的课时比例分配不均匀；课程单元内容和单元实践验证的衔接不紧密。
三、教学改革方案
就以上提出的教学现状及存在的问题，总结了以下三点教改方案。
1.加强学科针对性。在有限的课时内，全面学习所有内容并不切实际，因此就环境艺术设计学科而言，需要对学科内容进行筛选提取，从而加强学科针对性。
(1)扩充系统中的环境因素及其与人机的关系。为了帮助学生更深入理解环境因素在设计中的重要性，在讲授人体工学的性质、学科范围、发展史、定义、研究内容等基础理论知识的基础上，扩充了^―机一环境系统中环境因素及其与人的关系的相关知识，比如环境中人的行为心理、肢体活动范围、人的感知觉与环境因素的关系。
(2)增加建筑及环境评价知识。为了促进人体工学理论向实践的转化，提高学生的知识广度，在教学中引入了人机工程评价和居住后环境评价(POE)量化理论，分析了人机因素和环境评价因素，引导学生建构评价项目群，对评价结果进行量化，并训练学生按照环境评价程序收集空间数据，为环境设计奠定基础。
(3)缩减作业环境中的人体因素。其中包括人的输入与输出系统、人的肌肉施力和作业效率、人的信息加工过程、人的感知觉环节知识。
2.深化教学理论。为推动通才教育的总体目标的实现，增加学生的知识广度，使学生更深入了解人体工学学科的应用范围，提升专业设计素质的全面性。针对缺乏最新研究成果的扩展现状，为增强学生的设计科学观和理性分析能力。针对课程的理论研究途径引人以下两点内容：
(1)引入任务分析法。为细化并完善设计流程，在教学中引人人机工学研究行为的任务分析法，就行为主体的行为过程进行层级分解，了解分解每个行为节点间的衔接性，并根据每个节点确定行为主体的行为需求。从而寻求功能设计的突破口。
(2)引入其他设计领域的人体工学知识。在满足环艺设计专业教学要求的基础上，以设计为主线，用户为中心，通过相关人机工程内容介绍和案例剖析，引导学生学习了有关人体工学在产品设计领域和视觉传达设计领域的应用。产品设计领域中，主要通过家具设计教学来扩展教学广度。侧重家具设计的人体因素。包括工作面高度设计、座位的设计和床的设计；视觉传达设计领域中，教学侧重人的视觉特性和视觉信息辨认能力限度。
3.完善实践流程。
(1)增加实践性教学环节课时量。学时总共48节，实践性教学量由原先的8节增加至16节，占总课时量的30％。
(2)将课程单元内容和单元实践紧密衔接。将人体尺寸测量、人体结构模型制作、实地尺寸测量、空间环境的人、机、环境因素调研、环境评价和课题设计等实践内容同理论教学结合起来。
(3)控制好“择取――过程一总结”三个环节的参与程度和质量。为了将实践教学作为环艺教学的行之有效的方法，必须做好实践教学内容和范围的“择取”；注重“引导”的方法和质量；明确“总结”以后应当做什么。
(4)以“理论讲授为中心”向“以典型案例分析为引导”转变。通过对典型案例的讲解，增强学生对人机工程学理论的认识。以理论讲授为中心的教学方式容易使学生产生枯燥厌学的情绪，为了提高学生的学习
兴趣，并加深对交叉性学科理论知识的理解，提高学生理论转化为实践的能力，教学方式由“以理论讲授为中心”向“以典型案例分析为引导”转变，因此典型案例的筛选和引导方法就显得很重要。
四、实践情况
通过2009年12月14日至12月31日的人体工学课程验证了教改方案的有效性。此次课程授课对象为08东方室内，授课人数为32人，授课地点为艺术学院楼7103室。
在充分考虑教学实践的可参与性和参与程度后，把专业教室确定为实践教学场，按照单元教学内容结合单元实践作业来完成理论与实践的初步转换，分析实际问题，把设计课题和实际环境结合，做到“实题实做”，切实增强学生的主观感受和设计分析和实践能力。
1.通过缩减人体输入与输出系统、人体信息加工和人的感知觉等单元知识后，把更多课时安排在人体尺度、行为心理、与环境的关系和环境评价内容上，使得学生对环境艺术设计专业的人体工学知识掌握的程度加深。
2.在人体尺寸与作业空间单元环节中，进行人体尺寸测量和教室实地测量实践，为学生建立基本的尺寸概念和环境设计的人本概念。在统一测量项目的前提下，以班级为样本(≥30人)、小组为单位进行人体静态和动态尺寸测量，如图1所示，并根据其中1名组员的尺寸测量结果制作人体结构模型；实地尺寸测量环节要求学生使用常用测量工具对教室家具和教室环境的结构性尺寸的测量，记录整理作为改造性设计的参考依据，通过此环节建立起学生的初步尺寸概念；在空间环境的人、机、环境因素环节中，由学生自行调研任意空间完成；在家具设计中的人体因素环节中，按照任务分析法，针对面向绘图过程的设计专用课桌椅进行参照性设计，并进行了最终的绘图桌椅设计验证。结果表明，学生通过运用此方法明确了设计的目的，增强了设计过程的科学性和合理性；
在环境评价环节中。按照评价六个流程制定专业教室环境评价计划。按照环境中的声、光、热、空气和空间五种环境类别分别制订计划，每一类别分为物理测定、语义差别量表问卷调查和半结构式访谈三个侧面依次实行，收集并汇总原始数据资料，运用数理统计方法进行数据统计，建立环境评价模型，得出综合评价结果。
