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关键词 测绘 专任教师 实践能力
中图分类号:G642 文献标识码:A
夜上海论坛 工程测绘主要包括工程测量、测绘学、现代测绘技术、画法几何与工程制图等课程,是水利、土木、建筑及园林工程等专业的主要技术基础课程,具有很强的实践性和应用性。纵观文献,各大高校基本教学模式为课堂教学+课程实验+实习,①符合工科专业对工程测绘人员培养的基本要求。然而,随着当代测绘新技术、新仪器的相继出现,使工程测绘这门古老学科的经典理论、方法及其服务对象等不断地发生巨大变革,促进测绘过程的自动化、智能化、一体化和实时化,使测绘成果呈现数字化、多样化和应用广泛化。同时,社会与生产各部门对测绘人才的需求也在发生着深刻的变化。
为此,只有不断提高工科学生测绘实践技能,在扎实掌握传统测绘技术的基础上,认真学习数字化的现代测绘技术,特别要能熟练掌握各种仪器、软件的操作和使用,才能适应社会对人才的要求,成为合格的工程建设者。这就要求高校必须具备一支理论基础扎实系统,实践能力过硬的测绘专业教师队伍,必须探索和实践提高教师实践技能的机制和保障措施,才能真正实现应用型、创新型人才培养目标。本文笔者结合自身多年从事相关课程教学的经验,就如何开展关于提高测绘专任教师实践能力的研究,提出相关研究思路,以期为该课程教学师资的培养提供借鉴。
1 工程测绘教学面临的显著问题
近年来,随着高校扩招,学生规模逐年扩大,工程测绘课程的授课班级人数的增加和测绘师资队伍建设不佳的现状不相适应,②主要表现出以下问题:
夜上海论坛 (1)授课班级多,专任教师少,教学任务重。随着学生班级、人数的不断增加与专任教师引进难度大的矛盾逐渐凸显,高校面临的直接问题就是课程无法合理安排,常规做法就是进一步对专业人才培养方案进行修订,重点是不同年级班级的开课学期、课序、课时及实习安排的调整,同时,还需修订教学大纲,最大限度地避免了测绘课程在同一学期内重课,但是由于工程测绘课程普遍学时较大,授课及实习多数学校都是分学期进行,但是每学期仍有一定重课现象出现,特别在实验讲授、实习指导过程中专业指导教师安排存在一定困难。
(2)指导教师水平参差不齐,影响教学质量。高校专职从事工程测绘的师资相对偏少,且主讲教师基本固定某几个人,由于开课班级多,不得不新增授课教师,上测绘新课,通过充分备课,理论教学可以满足教学要求,但是教师对测绘仪器操作、实验实习指导、工程图样识读、制图软件使用等的能力还不够强,势必影响教学效果。
(3)教师实践锻炼思路和模式还有待加强。目前教师实践锻炼主要以提高自身科研能力为目标,选择切合个人研究方向的单位和专业进行实践锻炼,较少考虑教学实践能力的锻炼提高,青年教师实践锻炼体系还有待完善,工程测绘老教师“传帮带”作用还有待加强。
(4)实践教学资料还不够完善。一是实验指导书未能充分体现不同专业特点,需修订完善;二是缺少野外实习指导书,需要制定;三是不同厂家数字化测绘仪器的内业资料处理办法不同,给实践授课带来一定的影响,需要具体制定相关操作流程;四是工程制图教学所采用的图样相对较为简单,缺少实际工程图样作为教学背景材料,另外部分制图课程教具缺少,需要补充完善。
(5)实践教学质量评价体系还不够完善。科学合理的考核评价和学生评教体系,需要进一步探索实践。
2 教师实践能力培养的研究思路
(1)强化对工程测绘类课程教学独特性的认识。工程测量是一门理论与实践相结合的技能实训课程,是工程类专业学生必备的技能。首先要求教师必须对该课程的重要性有足够的认识,在充分备课系统讲授理论知识的基础上,要给学生不断讲授实践操作的重要意义,使学生的学习态度由被动变主动,养成爱学习愿动手的良好学习习惯,杜绝学生不求能力提高只求分数高低的盲目学习,才能切实增强工程测绘课程的教学实效。
(2)健全完善教师锻炼制度和学生评教制度。研究探索科学合理的教师实践锻炼体制机制,是有序开展教师技能培养的前提和保障,同时充分发挥学生评教职能,健全学生评教制度,才能最终检验教师的业务水平和教学实力,最终达到教学相长的目的。
(3)研究开展形式多样的教师业务练兵,提高实践技能。开展测绘专任教师实验室锻炼、实践技能竞赛、业务技能培训等,同时开展多种形式的教研活动,加强实验教师之间的相互交流,提高专任教师的实践动手能力。
(4)加强测绘教学辅助资源建设。完善普通测绘、数字化测绘及工程制图等的实践教学指导资料及教具,使测绘实践教学更加规范,并有助于提高教师指导能力和实践教学的效果。
夜上海论坛 (5)结合对外服务项目实施,提高教师实践技能和创新型实验指导讲授能力。通过教师参与对外科技服务和创新性实验实施,培养和提高学生的学习能力、动手能力,分析能力和创新能力,提高教师的水平和教学效果。
3 解决对策
夜上海论坛 3.1 建立测绘专任教师实践锻炼运行机制,健全配套制度
作为农业水利工程、土木工程等工科专业师资,均扎实学习过工程测绘类课程,有一定的理论基础,在师资引进的同时,进一步健全完善青年教师实践锻炼体系,特别加强实验室锻炼,健全配套制度,严格执行,使青年教师在锻炼中学习,学习中成长,切实提高测绘实践动手能力,为后续承担测绘实习指导和对外科技服务打好基础。
3.2 开展教师实践教学业务练兵,提高教师软实力
紧扣学校学院内涵发展的要求,强化测绘专业教师的基本功,从实验备课、理论讲授,仪器操作、教学方法及内容创新等方面开展练兵活动,通过团队听课、意见反馈等方式促进教师实践能力的提高,并建立长效机制,常抓不懈,切实提高教师自身软实力。
夜上海论坛 3.3 组建测绘专任教师团队,开展对非测绘专任教师的培训
夜上海论坛 遴选多年从事普通测绘、数字化测绘及工程制图等相关课程的教师,组成专任教师团队,每学期开展一期针对非测绘专任教师的实验仪器操作、识读工程图样、制图软件使用等培训,扩大测绘课程熟知面,为学院测绘实习、毕业设计指导及对外服务储备师资力量,减轻测绘专任教师的工作压力,提高实践教学效果。
夜上海论坛 3.4 补充完善实践教学材料,为教师授课及学生自学提供参考
测绘课程实践性很强,应结合不同专业人才培养方案,补充测绘工程规范,对教师授课内容、授课方法、讲课口径等进行规范和统一,杜绝讲授内容不一致,不规范。针对教学内容,一是应紧紧围绕“课堂-实验-野外实习”三位一体的教学模式进行教学安排,对于有对外服务项目的时期,加大教师及学生参加工程实践的力度,既可开拓学生的视野,锻炼学生分析和解决实际工程问题的能力,同时也可提高教师的实践能力和实验教学水平,为培养实用型创新型人才奠定良好基础。二是针对不同专业,民汉区别,分层次实践教学设计和讲授。三是制作普通测绘、数字测绘及工程制图等课程的主要的综合性、验证性、创新性实验、实习讲授视频资料,指导文本,优选已实施工程图样,补充部分制图教具等。
夜上海论坛 3.5 完善实践教学质量评价体系
一是改革完善测绘课程考核评价体系。测绘课程考核坚持采用仪器单独操作考核和期末试卷考核相结合的方式,在主要考核点不变的情况下,坚持民汉差异考核原则;实习当中主要采取民汉学生穿插分组,互帮互学,提高学生实践技能。工程制图采用手工制图与CAD绘图相结合法,既重视基本功的考核,也加强利用计算机绘图的考核,两种考核方式相辅相成。二是建立教师实践教学质量评价体系和学生评教制度,教学相长。
4 结语
提高工程测绘专任教师实践技能,推进实践教学改革势在必行。只有从完善体制机制,健全管理制度,创新培养模式等方面着手,开展相关教学改革研究,坚持内涵发展,才能切实提高专任教师实践动手能力,真正培养出符合社会需求的技术性人才。③
*通讯作者:叶含春
基金项目:塔里木大学本科教学质量与教学改革工程项目“测绘实验教学示范中心(TDZGZX09013)
注释
夜上海论坛 ① 朱健.关于工程测量课程教学模式的探索[J].中国科教创新导刊,2013(26):142.
夜上海论坛 人体工程学(HumanEngineering),也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”,即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”,也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,1960年创建了国际人体工程学协会。
夜上海论坛 及至当今,社会发展向后工业社会、信息社会过渡,重视“以人为本”,为人服务,人体工程学强调从人自身出发,在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
夜上海论坛 日本千叶大学小原教授认为:人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。
夜上海论坛 其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统,今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
夜上海论坛 人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
1、人体构造与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
2、人体尺度人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
夜上海论坛 3、人体动作域人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
夜上海论坛 室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
夜上海论坛 例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂构高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
夜上海论坛 二、人体生理计测根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
夜上海论坛 人体生理计测方法主要有:
1、肌电图方法把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
2、能量代谢率方法由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
夜上海论坛 运动时氧耗量-安静时氧耗量能量代谢率(RMR)
夜上海论坛 基础代谢率耗量3、精神反射电流方法对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
三、人体心理计测心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
夜上海论坛 1、精神物理学测量法用物理学的方法,测定人体神经的最小刺激量,以及感觉刺激量的最小差异。
2、尺度法以顺序在心理学中划分量度,例如在一直线上划分线段,依顺序标定评语可由专家或一般人,相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
夜上海论坛 人体工程学在室内设计中的应用
夜上海论坛 由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
夜上海论坛 一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
【关键词】人体工学 室内设计
设计是为人服务的,而室内设计中的人体工学就是帮助我们更科学地创造出能适合于人的身心要求的理想环境。人体工学是二次大战发展起来的一门新科学,它以人—物关系为研究的对象,以实测统计分析为基本的研究方法,广泛用于军事,空间技术,工业生产建筑及室内设计,生活用品等领域。人体工学研究的目标在於让人类工作及生活更有效率,同时促进人类的幸福。这牵涉到一方面建立及维持设备、工具、工作、及环境因子间的相容性,另一方面也考虑人体解剖、生物力学及观念上、行为上的特徵。
夜上海论坛 1.人体工学的内容
夜上海论坛 人体工学又叫人类工程学,是以人体测量学,生理学等作为研究手段和研究方法,综合的进行人体结构,功能,心理以及力学等问题的研究学科.实质上,所谓人体工学,在本质上就是使工具的使用方式尽量适合人体的自然形态,这样就可以使用工具的人在工作时,身体和精神不需要任何主动适应,从而尽量减少使用工具造成的疲劳。人体工学是利用生理、心理特徵的资讯,来设计人类使用的装置和系统。其资料和原理,被广泛应用於家庭、工作场所和娱乐,是人和工作及生活环境交互作用的研究。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。
2.人体工程学的基础数据和计测手段
夜上海论坛 人体基础数据人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
2.1人体构造
人体构造与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。人体动作域人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂构高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
2.2人体生理计测根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
夜上海论坛 人体生理计测方法主要有:
夜上海论坛 2.2.1肌电图方法把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
夜上海论坛 2.2.2能量代谢率方法由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
运动时氧耗量-安静时氧耗量能量代谢率(RMR)
基础代谢率耗量
2.2.3、精神反射电流方法对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
3.人体工程学在室内设计中的应用
夜上海论坛 3.1由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
3.1.1确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
夜上海论坛 3.1.2确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
夜上海论坛 3.1.3提供适应人体的室内物理环境的最佳参数室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
夜上海论坛 3.1.4对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素,人体工程学通过计测得到的数据,对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
夜上海论坛 3.2人体工学在室内设计中的作用
人体工学是室内设计不可缺少的基础主要有以下两个方面:
3.2.1.为确定空间范围提供依据.影响空间大小,形状的因素相当多,最主要的因素是人的活动范围以及家具设备的数量和尺寸.因此,在确定空间范围时必须搞清使用这个空间的人数,;每个人需要多大的活动面积,空间内有哪些家具设备以及这些家具设备需要占用多少面积和空间.
夜上海论坛 人体工学提供了不同性别的人在立,坐,卧是的平均尺寸,提供了人们在使用各种家具设备和从事各种活动时所需空间的面积和高度尺寸等,一旦确定了空间内的总人数,就可以确定出空间的合理面积与高度.
夜上海论坛 3.2.2.为家具设计提供依据.家具的主要功能是实用,因此,无论是人体家具还是贮存家具都要满足使用要求,属于人体家具的椅,桌,床,要让人坐着舒适,书写方便,睡得香甜,安全可靠,并能减少疲劳感;属于贮藏家具的橱,柜,架等,要有适合贮存各种物品的空间,还要便于人们存取.设计家具时,必须以人体工学为指导,是家具尺寸符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸.
参考文献
夜上海论坛 1.《住宅室内设计》,苏丹,中国建筑工业出版社
夜上海论坛 关键词:工业设计;人机工程学;理论;技术;应用
1人机工程学发展概述
1.1人机工程学的概念和发展历史
人机工程学是研究人、机、环境之间相互作用的学科,其研究目的是使机械系统或者人机环境系统能够在最大程度上符合人类的形态以及生理、心理的特点,保证人们可以利用机械设备安全、舒适并且高效地进行各种活动。人机工程学涉及心理学、医学等多个领域的知识,着重研究人和机器的相互关系,从而提高人机整体的工作能力。人机工程学从人学会制造工具开始就已经存在,具有悠久的历史,不过人机工程学作为一项独立学科出现只是20世纪的事情。人机工程学的发展历史主要分为三个阶段:第一阶段是人适应机器的阶段,在这个阶段主要是进行人机匹配,通过对人进行各种训练使人达到使用机器的水平。第二阶段,机器适应人的阶段,在这个阶段英国成立了人机工程学学会,标志着人机工程学成为一门专门的学科。在此阶段由于机械越来越复杂,对人进行严格训练也很难使人们达到适应机器的水平,因此研究者将更多的精力放在了机器适应人的研究当中。第三阶段,是以人为中心的系统阶段,人们将人、机和环境视为一个整体进行系统研究,并将许多新兴的科学理论,如系统论、信息论等应用到了研究之中,着眼于为人类创造更舒适、安全并且高效的工作环境。进入21世纪,人机工程学快速发展,人机交互技术更是被各个国家视为重要的研究内容。
夜上海论坛 1.2人机工程学在我国的发展
人机工程学在我国的研究历史并不长,直到20世纪80年代我国才正式对人机工程学进行研究。随着人机工程学在我国的快速发展,我国研究人员对于其的研究逐渐侧重于人机工程学的实际应用,如人机界面设计、作业环境及安全设置问题和操作者的疲劳程度等方面。根据近些年来我国研究人员在科学刊物上发表的论文来看,我国的人机工程学研究主要集中在工业技术、医药卫生、交通运输以及自动化、计算机技术等领域,这些领域的人机工程学相关论文占到了总量的一半以上。
夜上海论坛 1.3人机工程学在工业设计中的作用
夜上海论坛 人机工程学在工业设计中起到的主要作用是为工业设计提供科学依据,人机工程学在人、机和环境的相互关系上的研究进展,使工业设计在人机关系的设计上有了可靠的依据。在工业设计的策划和调研阶段,研究人员需要对与人相关的人机工程学数据做研究,这也是工业设计中最需要人机工程学理论的阶段。在工业设计中通常利用人机工程学理论对设计的产品进行改良。例如,人机工程学被利用于电脑键盘的设计之中,通过人机工程学的理论对键盘的布局、主键盘、数字符主键盘等的位置进行改进,从而使键盘的设计更加人性化,使人们提高了使用键盘时的效率。利用人机工程学理论可以完善目前许多多媒体控制台的缺陷,通过对控制台的结构、形状等条件进行理论分析,建立了一种坐、立两种姿势都可以使用的多媒体控制台,方便人们的使用,促进其使用效率的提升。
夜上海论坛 2工业设计中人机工程学的应用方法
夜上海论坛 2.1工业设计中常用的人机工程学方法
在工业设计中有许多人机工程学方法被应用,其中常用的方法有人体参数法、调查方法和模型方法等。人体参数法,主要是指设计人员根据人体的身体各方面的数据,如尺寸数据、结构数据和身体机能数据等对设计的产品进行改进,以提高产品对人的适应程度。调查方法,主要是指设计人员根据产品设定的销售人群进行人体的特征以及习惯的调查,从而改良产品的属性。模型方法,是指设计者通过利用计算机等技术构建三维模型的方式来测试产品是否符合人体工程学的原理,以便对产品的设计进行修正。下面将对人体工程学在工业设计中的具体应用进行简单的分析,我们以头脑侧面建立方法为例。首先,设计者对产品所面向的人群进行定位,并分析用户的群体属性,如年龄、学历、文化背景等,然后对用户处理数据的过程进行分析,通过分析结果确定产品信息的表示层次和方式,并由此来确定产品的形状、大小等参数,并对产品强调的信息、颜色等条件进行设定,最终确定产品的设计对应关系,之后对设计内容进行评价和验证,对设计内容进行修改和测试,最终确定整个设计体系。
2.2设计心理学理论的应用
夜上海论坛 设计心理学是工业设计中人机工程学应用的新理论,它基于心理学,是一门将人的心理状态及需求和产品设计联系在一起的一门科学,其研究目的是使实际的产品更加符合人们的心理需求。因此,这门学问不仅会研究设计对社会上潜在的消费人群的心理影响,同时也会研究设计者在设计过程中的心理变化,并将这些心理都反馈到设计之中,从而使设计更加符合人们的心理预期。这种理论的调查方式有很多种,如心理描述法、抽样调查法、访谈法和观察法等。笔者认为可以将虚拟现实技术应用到人们对设计的心理反应上,这种方式可以让人们对设计了解得更深入全面,得出的心理反应结果也更为准确。在设计中注重人心理的研究,是人机工程学在工业设计中应用发展的新趋势。
2.3计算机辅助人机工程设计方法
计算机辅助人机工程设计技术涉及计算机技术、人机工程学、生理学、工程技术等多种理论和技术,其中虚拟人体模型的方法是其在工业设计中主要的应用方法,通过虚拟人体模型技术可以让人们对设计进行更好的评测,使相关设计取得更好的效果。计算机辅助人机工程设计应用到工业设计中有许多优势,如可以在设计前期对设计的方案进行评测、缩短制造的周期、降低成本,还可以减少返工的概率。尤其是在一些危险领域,其中的实验项目具有很大的危险性,如汽车碰撞实验,此时计算机辅助人工设计就可以发挥作用。
夜上海论坛 3人机工程学的研究和发展趋势
夜上海论坛 目前,人机工程学发展趋势更加注重其实际应用。随着社会的不断发展,工业设计的理念也在不断发展,设计者从以往注重设计产品的形式,到现在更加注重人对产品的情感体验,给人机工程学提供了更广阔的利用空间。在人机工程学的理论研究上,人们开始注重研究感性工学,并基于新时代的背景,提出了“人机工程教育学”以及“参与式人机工程学”等新的理念,同时虚拟现实技术也是人机工程学研究的热点方向,其在人体工程学和工业设计中有很大的研究价值。在未来,人机工程学还会呈现出多学科交叉的趋势,涉及管理学、教育学、心理学和计算机科学等多种科学领域,并在设计师和使用者的心理研究方面继续探究,使设计出的产品为人们提供更加丰富的情感体验。
4结语
人机工程学经过几十年的发展,形成了比较成熟的理论体系,也出现了多种应用方法,对工业设计的发展起到了重要的辅助作用,促进了工业设计的不断发展。随着科学技术的不断发展,人机工程学理论不断的完善,工业设计也逐渐向人性化、情感化方向发展,使人们拥有越来越好的产品体验。
参考文献:
[1]卢兆麟,汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].图学学报,2009,30(6):1-9.
夜上海论坛 关键词:人体工程学 室内设计
中图分类号:S611 文献标识码: A
提到人体工程学,人们就会不由自主地把它和工业化、现代化联系起来,但它的产生并不是突然的。回溯历史,在人类发展的每个阶段都影印着人体工程学的潜在意识,只是人们还不知道对它进行归纳总结,形成文字性的理论。即使是在遥远的上古时代,从那些尘封已久的文物中,依然能感受到它的存在。正是这些在历史发展中不断积累起来的经验,对日后产生的人体工程学奠定了非常重要的基础。人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。而室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准,运用物质技术手段和建筑设计原理,创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。这一空间环境既具有使用价值,满足相应的功能要求,同时也反映了历史文脉、建筑风格、环境气氛等精神因素。明确地把“创造满足人们物质和精神生活需要的室内环境”作为了室内设计的目的。
一、人体工程学与室内设计的关系:
夜上海论坛 人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系。而后各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去。
人类工程学是与人相关的科学信息在对对象、体系和环境进行设计中的应用,它涉及到人类生活的方方面面。理想的设计应当在工作体系、运动、休闲、健康和安全等诸多方面充分体现人类工程学的原理。“天人合一”是提倡人与自然的亲和性,即人与自然的和谐关系。然而,在紧张的都市生活中,人们渴望与自然亲近的欲望无法得以实现。因此,移情于“家”,力求营造一种自然的气氛作为精神上的补偿,达到某种意义上的回归。
室内设计回归自然的手法主要有:
夜上海论坛 1.空间的营造,如巧妙地处理室内有限空间与外界交融的自然部分,以面对青山的窗户,或者蓝天与田野成为门廊设计的背景,善于借景 ;此外,还可以在装饰材料的选择上下功夫,如粗糙的岩石墙面或是石膏板仿石材料,给人一种返祖的天然气息。
夜上海论坛 2.室内陈设,如室内陈设一些原始情调的饰物,增加自然的意境 ;可通过红色的干辣椒或金黄的干玉米串,抑或一束干麦穗、白色的芦花,还有手工蜡染的花布等等,巧妙点缀,匠心独运,就会达到一种意想不到的自然美效果 ;或者在墙上,挂上或画上一些图片,可以是一片湖泊,一块山林,或是一望无际的原野、竹林,画前再配上一些与之协调的盆栽植物,虚实结合,会使人感到清新、舒畅、视野开阔,真有走进自然的感觉。
二、人体工程学以人为本的意义:
人体工程学中涉及了人体的构造的知识,这对我们从事的家具,室内的设计工作都是很有意义的,因为只有真正理解人体的构造,才能真正会从人体的角度开始我们的设计,这样做出来的设计,必定的好地设计,是经典、符合人体健康和舒适度的设计,才能真正满足人的需求。
要想介绍一些关于设计的知识,先阐述一下人体的构造:
1.人体构造:与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
夜上海论坛 2.人体尺度 :人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。 人体动作域:们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
了解了这些数据之后,我们在做室内设计的时候,就能够充分的考虑这些因素,做出合适的适当的选择,并考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。例如,我们在进行家具的设计的时候,也必须考虑这些很重要的数据,家具是为人所用的,所以它们必须满足人的需求。也就是说,家具的尺寸,形体,大小等等的诸多的方面必须以人的尺寸作为主要的标准和设计依据。同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这样才不会使得活动在其中的人感觉约束,拘谨。另外,颜色,色彩及其布置方式,都必须符合人体生理、心理尺度及人体各部分的活动规律,以便达到安全、实用、方便、舒适、美观之目的。
夜上海论坛 人体工程学在家具设计中的应用,就是特别强调家具在使用过程中对人体的生理及心理反应,并对此进行科学的实验和计测,在进行大量分析的基础上为家具设计提供科学的依据。同时,把人的工作、学习、休息等生活行为分解成各种姿势模型,以此为研究家具设计,根据人的立位、坐位和卧位的基准点来规范家具的基本尺度及家具间的相互关系,而且,家具设计还要引人而异,因地适宜;家具的造型设计、材料的选用及搭配、装饰纹样、色彩图案等则更多地考虑了人的心理需要。
人体工程学在室内设计的尺寸选用: 室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
夜上海论坛 现在的人体工程学在我们的生活中起着十分重要的作用了,我们不能忽视它的存在,反而应该好好的利用这个学科,做出更多的贡献,为我们的生活,生产,学习,工作服务。通过这个课程的学习,我学习了什么是优秀的设计什么是必要的不能改变的真理,人体工程学是以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,只有通过对它的掌握,才能使设计师们更好的创造出适合于人的理想环境。
参考文献:
书香:何为风水?与迷信如何区别?
夜上海论坛 李建军:如果要以现代科学来对风水做定义,那么我会把风水定义为“人和环境之间广泛而微妙关系的一门学科”。人上受于天下制于地,从现代科学的角度来看,人是由多种元素组成的,是最高级的生命体,时时刻刻都受到地球和宇宙、大自然的各种因素和能量正反面的影响,风水就是研究这其中微妙关系的一门学科。学习前人总结出的知识,并结合实践不断领悟,是传统的学习和研究风水的方法,当然,现在我们还可以结合其它各门学科的研究成果和技术,探究前人总结的风水知识的内在的更深层的因素,尽量做到不仅“知其然”还“知其所以然”。众多考古资料证明,重视人的居住环境,是中国文化中一项重要的内容。中国的相地之法起源于原始聚落的营建。迷信则是一种盲目的行为,它是不科学的。
书香:您个人认为在新世纪,研究风水学有什么意义呢?
李建军:从广义上讲,各种自然科学也都涉及到人与环境之间的关系,与风水学的不同是,这些学科并不直接关心其与人的关系,或至少不直接研究其与人生老病死、运势祸福的关系。早在七千年前,先民们对自身居住环境的选择与认识就已达到了相当高的水平。风水的目的非常实际,人们研究风水,是试图从人与环境的关系中,直接找到对人生理、心理和命理的影响,加以利用或调整。
书香:何为人体工程学?人体工程学对现在社会有何意义?
李建军:人体工程学是关于人体自身系统、人体与环境关系的一门学科,它以天、地、人综合交互的环境为综合理论本源,以人的生理、命理、地理体系为理论基础,是一种将中国传统文化与西方现代科技结合起来服务于人的方法。其内涵和使命之一,就是要将传统学说与现代科学结合,在哲学体系的基础学科、技术学科和实用学科的层次下将三理和五大要素(走势、噪音、面相、签名、掌纹)融入其中,从而探索如何双向调节各种不同的人体生命信息和不同点位的自然信息,使两者信息同步对应、能量优化组合,以利于人们的身心健康、家庭和睦及事业发展。它对弘扬中华传统文化、构建和谐社会以及现代儿童青少年教育都有积极意义。
书香:人体工程学与传统文化有何联系?
夜上海论坛 李建军:人体工程学综合了古今中外的各种文化与先进理念,集所有学科于一体,是中华传统文化的“接力棒”。首先,传统文化是一种思维顿悟的文化,是人面对大自然、社会的各种矛盾、神奇现象而进行的思考顿悟,人体工程学不仅继承了这种思维顿悟的文化,同时又站在实用主义的立场上,将不自觉变为自觉,帮助人们将这种思维顿悟文化,以之实现合理的目标。其次,传统文化基本是以文为本的教育,即通过教育的形式得以交流继承,而人体工程学则以人为本,即以人作为载体,通过传统文化的精华应用于人、帮助人达到成功的方式来弘扬、传承传统文化的精髓。最后,人体工程学还从实用的角度出发,结合现代社会的特点,在思维方式、应用手段上对传统文化进行了进一步的发挥。因此,重叩传统文化之门,以人体工程学为基点,对天地人三者对性综合论述与阐述,才能找到“人法地、地法天、天法自然”的天人合一的和合之源。
关键词: 室内装修 人体工程学 环境心理学
第一节 人体工程学的含义和发展
人体工程学(Human Engineering),也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”,即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”,也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,1960年创建了国际人体工程学协会。
及至当今,社会发展向后工业社会、信息社会过渡,重视“以人为本”,为人服务,人体工程学强调从人自身出发,在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
日本千叶大学小原教授认为:人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。“
其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统,今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
第二节人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据
人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
夜上海论坛 1、人体构造
与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
2、人体尺度
夜上海论坛 人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
3、人体动作域
人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
夜上海论坛 室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
夜上海论坛 例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂钩高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
二、人体生理计测
夜上海论坛 根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
夜上海论坛 人体生理计测方法主要有:
1、肌电图方法
把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
夜上海论坛 2、能量代谢率方法
夜上海论坛 由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
运动时氧耗量-安静时氧耗量
夜上海论坛 能量代谢率(RMR)
基础代谢率耗量
夜上海论坛 3、精神反射电流方法
对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
夜上海论坛 三、人体心理计测
夜上海论坛 心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
夜上海论坛 1、精神物理学测量法
用物理学的方法,测定人体神经的最小刺激量,以及感觉刺激量的最小差异。
2、尺度法
夜上海论坛 以顺序在心理学中划分量度,例如在一直线上划分线段,依顺序标定评语
可由专家或一般人,相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
第三节人体工程学在室内设计中的应用
夜上海论坛 由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
夜上海论坛 一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
夜上海论坛 二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
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四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素,人体工程学通过计测得到的数据,对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
夜上海论坛 第四节环境心理学与室内设计
夜上海论坛 在阐述环境心理学之前,我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”,相对于人而言,环境可以说是围绕着人们,并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构,可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化,而这些变化了的事物,又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境,相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受,能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
夜上海论坛 关于环境心理学与室内设计的关系,《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题:“不少建筑师很自信,以为建筑将决定人的行为”,但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害,也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上,对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”,即是在人与环境之间是“以人为本”,从人的心理特征来考虑研究问题,从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境,都应具有新的更为深刻的认识。
一、含义
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科,它着重从心理学和行为的角度,探讨人与环境的最优化,即怎样的环境是最符合人们心愿的。
环境心理学是一门新兴的综合性学科,环境心理学与多门学科,如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
夜上海论坛 环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向,把选择环境与创建环境相结合,着重研究下列问题:
夜上海论坛 1、环境和行为的关系;
夜上海论坛 2、怎样进行环境的认知;
3、环境和空间的利用;
4、怎样感知和评价环境;
5、在已有环境中人的行为和感觉。
夜上海论坛 对室内设计来说,上述各项问题的基本点即是如何组织空间,设计好界面、色彩和光照,处理好室内环境,使之符合人们的心愿。
二、室内环境中人的心理与行为
夜上海论坛 人在室内环境中,其心理与行为尽管有个体之间的差异,但从总体上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点,这也正是我们进行设计的基础。
下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况:
夜上海论坛 1、领域性与人际距离
领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别,但人在室内环境中的生活、生产活动,也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域,人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
夜上海论坛 室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合,在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础,提出了人际距离的概念,根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离,即分为:密切距离;人体距离;社会距离;公众距离。
每类距离中,根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中,亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相;可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、宗教信仰、性别、职业和文化程度等因素,人际距离也会有所不同。
2、私密性与尽端趋向
如果说领域性主要在于空间范围,则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
夜上海论坛 日常生活中人们还会非常明显地观察到,集体宿舍里先进入宿舍的人,如果允许自己挑选床位,他们总愿意挑选在房间尽端的床铺,可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选,相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位,餐厅中靠墙卡座的设置,由于在室内空间中形成更多的“尽端”,也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
夜上海论坛 3、依托的安全感
生活活动在室内空间的人们,从心理感受来说,并不是越开阔、越宽广越好,人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。
夜上海论坛 在火车站和地铁车站的候车厅或站台上,人们并不较多地停留在最容易上车的地方,而是愿意待在柱子边,人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近,适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”,更具安全感。
夜上海论坛 4、从众与趋光心理
从一些公共场所内发生的非常事故中观察到,紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向,不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时,人们无心注视标志及文字的内容,甚至对此缺乏信赖,往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动,以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时,人们在室内空间中流动时,具有从暗处往较明亮处流动的趋向,紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时,首先应注意空间与照明等的导向,标志与文字的引导固然也很重要,但从紧急情况时的心理与行为来看,对空间、照明、音响等需予以高度重视。
5、空间形状的心理感受
由各个界面围合而成的室内空间,其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品——具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆——有很好的论述,他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
夜上海论坛 三、环境心理学在室内设计中的应用
运用环境心理学的原理,在室内设计中的应用面极广,暂且列举下述几点:
1、室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
例如现代大型商场的室内设计,顾客的购物行为已从单一的购物,发展为购物——游览——休闲——信息——服务等行为。购物要求尽可能接近商品,亲手挑选比较,由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
夜上海论坛 2、认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
夜上海论坛 从环境中接受初始的刺激的是感觉器官,评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑,因此,“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现,设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据,有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
夜上海论坛 关键词:室内装修人体工程学环境心理学
第一节人体工程学的含义和发展
人体工程学(HumanEngineering),也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”,即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”,也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,1960年创建了国际人体工程学协会。
夜上海论坛 及至当今,社会发展向后工业社会、信息社会过渡,重视“以人为本”,为人服务,人体工程学强调从人自身出发,在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
日本千叶大学小原教授认为:人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。“
其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统,今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
第二节人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据
夜上海论坛 人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
夜上海论坛 1、人体构造
与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
夜上海论坛 2、人体尺度
夜上海论坛 人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
夜上海论坛 3、人体动作域
夜上海论坛 人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂钩高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
二、人体生理计测
根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
人体生理计测方法主要有:
1、肌电图方法
夜上海论坛 把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
2、能量代谢率方法
由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
夜上海论坛 运动时氧耗量-安静时氧耗量
夜上海论坛 能量代谢率(RMR)
基础代谢率耗量
夜上海论坛 3、精神反射电流方法
夜上海论坛 对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
三、人体心理计测
夜上海论坛 心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
1、精神物理学测量法
夜上海论坛 用物理学的方法,测定人体神经的最小刺激量,以及感觉刺激量的最小差异。
2、尺度法
以顺序在心理学中划分量度,例如在一直线上划分线段,依顺序标定评语
可由专家或一般人,相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
第三节人体工程学在室内设计中的应用
由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
夜上海论坛 二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素,人体工程学通过计测得到的数据,对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
夜上海论坛 第四节环境心理学与室内设计
在阐述环境心理学之前,我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”,相对于人而言,环境可以说是围绕着人们,并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构,可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化,而这些变化了的事物,又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境,相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受,能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
关于环境心理学与室内设计的关系,《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题:“不少建筑师很自信,以为建筑将决定人的行为”,但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害,也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上,对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”,即是在人与环境之间是“以人为本”,从人的心理特征来考虑研究问题,从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境,都应具有新的更为深刻的认识。
夜上海论坛 一、含义
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科,它着重从心理学和行为的角度,探讨人与环境的最优化,即怎样的环境是最符合人们心愿的。
夜上海论坛 环境心理学是一门新兴的综合性学科,环境心理学与多门学科,如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向,把选择环境与创建环境相结合,着重研究下列问题:
1、环境和行为的关系;
2、怎样进行环境的认知;
3、环境和空间的利用;
4、怎样感知和评价环境;
5、在已有环境中人的行为和感觉。
夜上海论坛 对室内设计来说,上述各项问题的基本点即是如何组织空间,设计好界面、色彩和光照,处理好室内环境,使之符合人们的心愿。
二、室内环境中人的心理与行为
人在室内环境中,其心理与行为尽管有个体之间的差异,但从总体上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点,这也正是我们进行设计的基础。
下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况:
夜上海论坛 1、领域性与人际距离
领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别,但人在室内环境中的生活、生产活动,也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域,人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合,在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础,提出了人际距离的概念,根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离,即分为:密切距离;人体距离;社会距离;公众距离。
夜上海论坛 每类距离中,根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中,亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相;可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、、性别、职业和文化程度等因素,人际距离也会有所不同。
2、私密性与尽端趋向
夜上海论坛 如果说领域性主要在于空间范围,则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
夜上海论坛 日常生活中人们还会非常明显地观察到,集体宿舍里先进入宿舍的人,如果允许自己挑选床位,他们总愿意挑选在房间尽端的床铺,可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选,相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位,餐厅中靠墙卡座的设置,由于在室内空间中形成更多的“尽端”,也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
夜上海论坛 3、依托的安全感
夜上海论坛 生活活动在室内空间的人们,从心理感受来说,并不是越开阔、越宽广越好,人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。
在火车站和地铁车站的候车厅或站台上,人们并不较多地停留在最容易上车的地方,而是愿意待在柱子边,人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近,适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”,更具安全感。
夜上海论坛 4、从众与趋光心理
夜上海论坛 从一些公共场所内发生的非常事故中观察到,紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向,不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时,人们无心注视标志及文字的内容,甚至对此缺乏信赖,往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动,以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时,人们在室内空间中流动时,具有从暗处往较明亮处流动的趋向,紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时,首先应注意空间与照明等的导向,标志与文字的引导固然也很重要,但从紧急情况时的心理与行为来看,对空间、照明、音响等需予以高度重视。
5、空间形状的心理感受
由各个界面围合而成的室内空间,其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品——具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆——有很好的论述,他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
三、环境心理学在室内设计中的应用
夜上海论坛 运用环境心理学的原理,在室内设计中的应用面极广,暂且列举下述几点:
1、室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
夜上海论坛 例如现代大型商场的室内设计,顾客的购物行为已从单一的购物,发展为购物——游览——休闲——信息——服务等行为。购物要求尽可能接近商品,亲手挑选比较,由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
2、认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
从环境中接受初始的刺激的是感觉器官,评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑,因此,“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现,设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据,有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
夜上海论坛 关键词:人体工程学;室内设计;人―机―环境
1 有关人体工程学的含义
夜上海论坛 人体工程学作为一门综合性学科是近几十年来新兴起来的。当与室内设计联系在一起时人体工程学的含义就为:以人为主体,运用人体测量、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适应人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。因此,室内环境设计不仅仅是对人们在视觉上对环境的设计所呈现出的视觉效果的重视,同时对物理条件和心理条件等所反映到环境上的因素的研究和设计也已予以了高度重视。
2 人体工程学与室内设计的相关内容
夜上海论坛 2.1 有关人体基础数据
在人体基础数据的来源上,主要从以下三个方面进行获取:第一,人体尺度。第二,人体构造。第三,人体的动作域。这也是我们人体工程学所要研究并提供的基础数据。
夜上海论坛 2.2 有关人体生理计测
有关人体的各项指标,测量内容主要包含以下几点:人体出力测定、人体触觉反应测定、人体疲劳测定。 包括的生理指标有:皮肤温度、出汗量、血压、心率、耗氧量等。
夜上海论坛 2.3 有关人体心理计测
夜上海论坛 有关心理计测的方法是多种多样的,通常情况下所采用的是精神物理学测量法和尺度法等。第一种,精神物理学测量法。第二种,尺度法,是以顺序在心理学这个角度中划分量度。
3 人体工程学对室内设计产生的作用
夜上海论坛 在现代室内环境设计这门学科中,人体工程学的应用主要有两大方面的功能,一是实用,二是精神。从实用方面来说,主要是指室内设计对人们生活所具有的实用性,也就是从人们生活需要的方面力求最大可能的满足需要的多重性;从精神方面来说,主要指室内环境在人们生活和工作中对人们心理活动上所产生的影响。所以在进行设计的过程中,要考虑到在供人们居住的室内空间的人所具有思维和精神活动的能力对人的精神感受上所产生的特殊作用。
夜上海论坛 3.1 为确定空间场所活动所需范围提供依据
夜上海论坛 在设计的过程中,室内设计的基本目的就是要满足人们生活起居的理想舒适程度的要求。通常情况下,不同的形状所呈现的空间,会给人的心理和生理带来不同的感受,比如方形、圆形、八角形等比较严谨规则的几何形式的空间,会给人的视觉和心理感觉上带来一种端正、平稳、肃穆的环境气氛,相反,那些具有不规则形式的空间形式则给人带来一种随意、自然、流动的气氛。在进行室内设计的同时,人体尺度的具体数据及尺寸的选用,应考虑到所有空间与围护,都是在人们的动作和活动的范围安全与否,是否是对大多数人们的适合活动尺寸为宜,并强调一定是在安全第一的前提下进行设计。
夜上海论坛 3.2 为确定设计家具、设施的形体尺寸及适用范围提供依据
在我们生活的室内环境中,都希望室内的空间和家具的功能能够得到充分有效的利用,不浪费空间,也不会给室内带来拥挤感,能够达到我们预期设计目的并且符合正常人体的生理和心理结构。家具作为室内环境中的主体物,首要的就是一定要符合人体工程学的原理。家具的使用首先就是为人所用,服务于人,只有在使用的过程中让人感觉到非常得体、适当,才能给人的精神和身体带来愉悦和放松的作用。所以,在设计家具的同时,一定要符合人体工程学原理,包括在家具的尺度上、形式上及其布置方式上,也就是说,必须符合人体的尺度以及人体各个身体部位的活动规律,才能让使用者感受到安全性、舒适性、便捷性的目的,这也是家具设计的宗旨。
设计家具的目的是使预期的使用者感到安全和舒适,其规格及形状的尺寸要求所需的基础数据都是由人体工程学来提供。一般情况,例如立位使用的高橱柜的高度我们一般会设在1800~2200mm,宽度一般设在400~600mm 。座位使用的家具,比如桌、椅等家具,应按照人坐在座位上从坐骨结节点的位置进行计算为准。比如一般沙发的高度以350mm为宜,其靠背的角度一般设为100°。
夜上海论坛 3.3 为确定适应人体的室内物理环境提供最佳参数
室内物理环境的适应群体主要是作为人体居住的重要场所,那么所包括的设计方面主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,比如人在睡眠时,人体正常需要的热量应该为273kJ/h、站着的时候,人体正常需要的热量为420kJ/h、在重体力劳动的情况下,人体所需要的热量为1932kJ/h。又如人们在谈话时的距离也会因不同交谈方式会有一定的设置区分,在会议时,人们之间一般谈话的正常语音交谈的距离在3m,强度应该在45db,生活交谈时,人们之间的正常语音距离应该在0.9m,强度应该在55db等。从医学卫生的角度考虑,在一个良好的居住环境中,气候中空气成分的含量对一个人正常的人体生理功能的保证是非常重要的,对人们体力的恢复和提高工作效率都是很有利的。在室内环境里,在光环境的设计中,如房屋的采光和朝向等也很重要。通常情况下,起居室应该有一个良好的朝向,这样才能起到冬暖夏凉的作用;同时,卧室的采光既要有一定的阳光照射而又要避免过分的烈日暴晒。因此,作为对人体室内物理环境的设计和确定,通过人体工程学能为设计提供最佳参数,在设计的过程中才有可能作出正确的决策。
3.4 对于视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供依据
夜上海论坛 视觉的要素包括人眼的视力、视野、光觉、色觉,在这些条件下,通过色彩与光线的变换便可创造出不同的视觉效果,创造出不同的室内的环境气氛。人们想要一个舒适、安宁的环境,颜色能起到至关重要的视觉作用。马克思说过:“色彩的感觉是美感中最大众化的形式。”色彩对于一个人的精神和情绪可起到非常直接的影响,不同的颜色在视觉和心理感觉上都会产生不同的感觉。例如,黄色是一种明亮、柔和的色彩,给人的感觉是活跃、充满喜悦之情。中国自古以来将黄色多用于奢华的皇宫中,在今天我国室内环境装饰中,以黄色为基调作为居室装饰的色彩仍然特别受到年轻人的喜爱;绿色,首先会使人联想到春天和负有生命的事物,也是人们比较喜爱的一种色彩。经科学证明,绿色有促进正常血液循环的功效,能缓解眼部压力,消除眼部疲劳的功效。所以需要从事高温作业或者用眼过度的一些工作者可以采用绿色或者蓝色作为室内环境的色调为宜。同样,光线的不同角度或照射强度的大小也会通过视觉给人的精神带来不同感受。因此,只有了解相关的视觉要素信息,才能够为创造更舒适宜人的室内视觉环境设计提供依据。
4 人体工程学对室内设计形成的影响
夜上海论坛 众所周知,在室内设计领域,人体工程学为该学科提供了大量的、科学的、量化的有关设计依据。可以说,当前室内设计所使用的参考资料、执行标准,大体都来源于对人体工程学的研究。人体工程学对于室内设计来说是基础、是平台,但人体工程学对室内设计的影响却绝非局限于此,还可以表现在以下这两个方面。
夜上海论坛 4.1 人体工程学对室内设计质量的促进与发展
人体工程学应用于室内设计中,有效地推(下转第页)(上接第页)动了学科专业的发展,总体说来,使现代室内设计的发展产生了三个方面的飞跃:第一、从经验走向科学;第二,从不自觉走向自觉;第三,从定性走向定量。这些发展,促进了艺术与科学的有利结合,有效提高了室内设计的生活质量。可以说,作为一门应用科学,作为人类文明进步的一个产物,人体工程学对提高生活质量、促进环保生活可持续发展有着深远的影响。
4.2 人体工程学对室内设计理念的提升
人体工程学应用于室内设计中,使室内设计的理念在以下几个方面都在发生着改变。第一,将行为实践转变为科学观念融入设计理念之中,由此转变了设计师的设计理念。第二,将个体观念转变为整体概念带入设计理念之中。这种思维方式深深地影响了当代设计领域的思想理念,此类课题为“系统设计”理念提供了用主导思想。第三,将主流思潮转变为前沿思想导入设计理念之中。人体工程学所研究的课题内容和服务对象都是同时代的事物,它的研究理念和目的是直接反映了主流思潮和时代追求,因此始终保持与时代脉搏同步。
5 结语
夜上海论坛 “以人为本、为人服务” 的理念是人体工程学的研究核心,它的研究内容大量地应用在室内环境设计之中,其中以人的生理内容和心理内容是在应用范围中最为普及的。室内环境是人类进行各种生产、生活的最主要的场所,室内环境设计的好坏不仅反映出人类社会的发展状况而且直接关系到人类的生存质量。人体工程学的广泛应用,不仅能够有效地提高室内环境设计的质量更大大改善了人们生产生活的居住条件。深入而全面地理解人体工程学在室内设计中的作用与影响,有利于促进人体工程学在室内设计中更广泛、更深入更合理的应用,创造更加美好舒适的生(下转第页)(上接第页)活环境。
参考文献:
夜上海论坛 [1] 来增祥,陆震纬.室内设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
夜上海论坛 [2] 高军,俞寿宾.西方现代家具与室内设计[M].天津:天津科学技术出版社,1990.
[3] 霍维国.室内设计[M].西安:西安交通大学出版社,1985.
[4] 张月.室内人体工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.
人体工程学(HumanEngineering),也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”,即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”,也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,1960年创建了国际人体工程学协会。
及至当今,社会发展向后工业社会、信息社会过渡,重视“以人为本”,为人服务,人体工程学强调从人自身出发,在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
夜上海论坛 日本千叶大学小原教授认为:人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。“
其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统,今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
夜上海论坛 第二节人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据
人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
1、人体构造
与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
2、人体尺度
夜上海论坛 人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
3、人体动作域
人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
夜上海论坛 例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂钩高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
二、人体生理计测
根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
人体生理计测方法主要有:
1、肌电图方法
把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
夜上海论坛 2、能量代谢率方法
由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
运动时氧耗量-安静时氧耗量
夜上海论坛 能量代谢率(RMR)
基础代谢率耗量
夜上海论坛 3、精神反射电流方法
对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
三、人体心理计测
心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
1、精神物理学测量法
用物理学的方法,测定人体神经的最小刺激量,以及感觉刺激量的最小差异。
夜上海论坛 2、尺度法
以顺序在心理学中划分量度,例如在一直线上划分线段,依顺序标定评语
夜上海论坛 可由专家或一般人,相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
第三节人体工程学在室内设计中的应用
由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
夜上海论坛 一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
夜上海论坛 室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素,人体工程学通过计测得到的数据,对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
第四节环境心理学与室内设计
在阐述环境心理学之前,我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”,相对于人而言,环境可以说是围绕着人们,并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构,可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化,而这些变化了的事物,又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境,相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受,能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
关于环境心理学与室内设计的关系,《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题:“不少建筑师很自信,以为建筑将决定人的行为”,但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害,也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上,对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”,即是在人与环境之间是“以人为本”,从人的心理特征来考虑研究问题,从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境,都应具有新的更为深刻的认识。
一、含义
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科,它着重从心理学和行为的角度,探讨人与环境的最优化,即怎样的环境是最符合人们心愿的。
环境心理学是一门新兴的综合性学科,环境心理学与多门学科,如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向,把选择环境与创建环境相结合,着重研究下列问题:
1、环境和行为的关系;
2、怎样进行环境的认知;
3、环境和空间的利用;
夜上海论坛 4、怎样感知和评价环境;
5、在已有环境中人的行为和感觉。
夜上海论坛 对室内设计来说,上述各项问题的基本点即是如何组织空间,设计好界面、色彩和光照,处理好室内环境,使之符合人们的心愿。
夜上海论坛 二、室内环境中人的心理与行为
人在室内环境中,其心理与行为尽管有个体之间的差异,但从总体上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点,这也正是我们进行设计的基础。
夜上海论坛 下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况:
1、领域性与人际距离
夜上海论坛 领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别,但人在室内环境中的生活、生产活动,也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域,人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合,在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础,提出了人际距离的概念,根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离,即分为:密切距离;人体距离;社会距离;公众距离。
夜上海论坛 每类距离中,根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中,亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相;可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、、性别、职业和文化程度等因素,人际距离也会有所不同。
2、私密性与尽端趋向
如果说领域性主要在于空间范围,则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
日常生活中人们还会非常明显地观察到,集体宿舍里先进入宿舍的人,如果允许自己挑选床位,他们总愿意挑选在房间尽端的床铺,可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选,相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位,餐厅中靠墙卡座的设置,由于在室内空间中形成更多的“尽端”,也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
夜上海论坛 3、依托的安全感
夜上海论坛 生活活动在室内空间的人们,从心理感受来说,并不是越开阔、越宽广越好,人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。
夜上海论坛 在火车站和地铁车站的候车厅或站台上,人们并不较多地停留在最容易上车的地方,而是愿意待在柱子边,人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近,适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”,更具安全感。
4、从众与趋光心理
从一些公共场所内发生的非常事故中观察到,紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向,不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时,人们无心注视标志及文字的内容,甚至对此缺乏信赖,往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动,以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时,人们在室内空间中流动时,具有从暗处往较明亮处流动的趋向,紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
夜上海论坛 上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时,首先应注意空间与照明等的导向,标志与文字的引导固然也很重要,但从紧急情况时的心理与行为来看,对空间、照明、音响等需予以高度重视。
5、空间形状的心理感受
由各个界面围合而成的室内空间,其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品——具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆——有很好的论述,他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
夜上海论坛 三、环境心理学在室内设计中的应用
夜上海论坛 运用环境心理学的原理,在室内设计中的应用面极广,暂且列举下述几点:
1、室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
例如现代大型商场的室内设计,顾客的购物行为已从单一的购物,发展为购物——游览——休闲——信息——服务等行为。购物要求尽可能接近商品,亲手挑选比较,由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
2、认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
从环境中接受初始的刺激的是感觉器官,评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑,因此,“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现,设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据,有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
夜上海论坛 在人机工程设计实践中,大部分学生采用了提出问题分析问题解决问题的方法,应用部分以人机知识来展开设计,但受现有教材限制,学生设计过程中缺乏创新,即使有创新,受三维建模技术和设计方法的限制及落后,三维建模结果与设计构思相差较大,达不到预期效果。
主要改革内容
随着计算机辅助设计技术的发展,计算机辅助人机工程设计已逐步完善,具有以下优势:在设计前期对设计方案和设计布局进行仿真评价,减少设计返工和实物原型的制作,缩短从设计到制造的周期和成本。计算机辅助人机工程设计的发展为工业设计人机工程的教学提出了新的发展方向,将计算机辅助人机工程内容引入到人机工程学课堂教学中,充分利用CreoParametricManikin提供的人机工程和人体因素分析两个模块功能,针对全球人群模拟和显示人机之间的交互,在一定程度上改进了传统的设计表现方法,也避免了专业实验设备不足、无法进行准确的设计验证等问题。
1教学内容及教学方法改革
夜上海论坛 根据工业设计专业的研究内容和专业研究方向,在教材选择上主要在保持课程内容完整的前提下,对现使用的教材内容进行了筛选,工业设计专业人机工程学主要教学内容包括:人体尺寸、桌椅设计、显示装置、操控装置、环境设计、工作空间与工作岗位设计等内容。对与工业设计不是密切相关的热环境和声环境等内容进行了删减,同时增加计算机辅助人机工程内容的讲解与操作训练。在设计表现方法上,增加自顶向下设计方法的讲解,在CreoParametric中应用该方法进行人机工程的设计与分析。
夜上海论坛 在理论讲授过程中,摆脱传统讲授方式,结合计算机辅助人机工程操作进行直观演示,以加深理解和应用。如在人体尺寸讲解过程中,可充分结合CreoParametric中人体库的知识,其Manikin全球人群库包括中国、意大利、日本、荷兰、美国男女各P5、P50、P95三个不同的百分位1850年龄组的数据,便于人体尺寸分布数据状态和各部分尺寸的直观展示;在显示装置章节中结合manikin的视觉分析功能,查看最佳视角等效果;在控制装置中结合manikin的可触及分析功能,展示手足的功能尺寸。将传统比较枯燥的理论知识通过计算机辅助人机分析的方式直观的展示出来,从应用的角度进行理论知识的讲解。
2计算机辅助人机工程的具体应用
夜上海论坛 计算机辅助人机工程在人机工程学教学中的具体应用主要有以下3个方面:CreoParametric(以前称为Pro/engineer)的基础操作学习、ManikinExtension专门培训、自顶向下设计(Top-DownDesign)方法的学习与应用。CreoParametric是PTC全新推出的设计软件系列,是3D产品设计领域的标准。目前国内大部分高校在计算机辅助设计教学中采用了该软件,大连大学机械工程学院工业设计专业一直将该软件作为计算机辅助工业设计课程教学的必选之一。新版培养方案中该课程与人机工程学课程在同一学期开设,为人机工程学课程改革提供了便利条件,在计算机辅助工业设计课程中能掌握CreoParametric的基本草绘、实体及曲面建模、装配和工程图等模块的基本操作,该课程的设置为计算机辅助人机设计的应用提供了软件操作基础。
夜上海论坛 ManikinExtension是完善数字化人体建模解决方案,为设计者在以人为中心的设计中打开一扇窗,是CreoParametric的新模块,因操作复杂,在人机工程学教学中必须增加该部分内容的讲授。主要讲授Manikin全球人群库的选择与替换,标准的3D人体模型的插入、定制和操控精确,宏观和微观及自定义人体姿势库的使用,可触及包络调整及分析,视野分析,重力分析,人体模型运动分析以及国际各类主流人机工程标准如姿态(RULA)、推拉(SNOOK)、举放(NIOSH)、能量消耗(GARG)等操作的过程与方法。通过该模块内容的讲解与具体操作,结合CreoPara-metric的基础操作知识,结合人机工程学基本理论知识,为计算机辅助人机工程的设计提供了软件操作基础及人机工程分析仿真操作基础,可完成比较完善的人机产品设计。
传统的人机工程设计方法已经不适合先进的计算机辅助人机工程的设计方法。传统的设计方法主要采用手绘草图、确定基本尺寸、三维建模仿真、物理样机的制作及人机分析的过程,花费了大量时间后发现没有达到用户需求或设计指标,而需要反复修改。采用CreoParametricManikin可改善此问题,在设计的初期将人机工程学作为首要考虑的因素,采用三维数字人体模型进行三维数字化建模仿真,此方法可通过自顶向下设计(Top-DownDesign)方法实现。在CreoParametric的装配模块中利用自顶向下设计方法,根据设计要求导入Manikin三维数字人体模型,进行产品三维模型的创建,在创建过程中充分考虑相关人机工程学要素,并进行相关的分析,可在一定程度上增加实物模型验证的准确性。采用自顶向下设计的方法,可增强人机设计的准确性,弥补实验室人机设备不足的问题。
夜上海论坛 人机工程教学改革实践案例展示
(一)课程
《家具设计与人体工程学》是我校把家具设计与人体工程学结合在一起所开设的一门专业基础必修课。课程共学时112学时,16学时每周,共7周课。课程旨在以项目实训的方式让学生在符合人体工程学的实验数据下进行家具设计,为“人、家具、环境”系统设计提供整体思路,为“以人为本”的设计思想提供可行方法。笔者长期从事家具与室内设计教学与设计实践工作先后收集并整理了十几套相应教材,基本可以归纳出课程包含四大部分内容:第一部分概述(介绍家具设计、人机工程学等概念)、第二部分人体工程学基础(主要介绍人体工程学的研究角度、方法和范畴等)、第三部分人体测量与数据的应用(侧重讲解在家具设计中常用的一些人体测量数据)、第四部分人体工程学与家具设计(人体工程学与家具设计的综合运用,结合案例,比如座椅设计、办公家具设计等)。显然第三、第四部分的内容为重点和难点。通过对本课程教与学师生调查问卷,我们总结了三大印象:第一印象——杂。课程涉及统计学、设计学、人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境生理学、工程心理学、时间与工作研究等十多个学科。第二印象——困。课程中需要理解大量的新概念、专业术语,再加上几十组需要学生识记的常用人体尺寸统计数据表,很容易造成“困境”。第三印象——难。人体工程学(Ergonomics)又叫人体工学或人类工程学,人体工程学是探讨人与环境尺度之间关系的一门学科。人体工程学通过对人类自身生理和心理的认识,并将有关的知识应用在有关的设计中,从而使环境适合人类的行为和需求。人体尺度问题是课程的核心和难点。学生不仅要掌握人体自身的尺寸,还要掌握人体尺寸在设计学上衍生的人机尺寸,以及静态尺寸和动态尺寸等等。由于存在学科的跨越和知识点侧重的问题,很多研究方法和过程都没有反应在教材上,导致教与学中出现知其然不知所以然的现象。
(二)教师
1.教师过于重视理论讲授,教学手段单一,教学中与学生严重脱节,无法激发学生学习兴趣和主动性。究其原因教师与学生课前、课下沟通较少、教师引导激发学生自主研究学习不足等原因。
夜上海论坛 2.教师过于强调教材,注重理论的全面性,侧重点扩展明显不足,主次内容把握不够准确。究其原因是教师在本课程及其前后开设课程了解不足,导致了课堂上内容重复、或者涉猎不足等问题。
夜上海论坛 3.教师教学中实践教学与理论教学处理不当。常常出现理论与实践环节课时分配不合理、理论与实践环节不能同步或者错位、实践教学手段单一、案例剖析不到位等问题。
4.教师教学之余提升自身专业素养不够。凡事浅尝辄止,学术专研缺乏耐心和恒心。
(三)学生
夜上海论坛 1.积极主动性不够,被动学习情绪明显。究其原因是由于学生阶段性学习专业深入度不够,设计体验不足,影响其对人体工程学在专业领域重要性的正确认识。
2.无法从理论中联系到实践运用。究其原因是许多学校对人体工程学重视不够,然后错误地反应在教师的教学中,直接影响了学生对待课程的态度。许多教师把人体工程学作为一门理论课来讲授,最终以理论考试的方式作为结课考核。导致的结果是学生一开始就把精力用在备考上,对相关概念和知识只停留在记忆阶段而不是理解和掌握。
3.基础不足,价值观有余。我国大部分艺术类考生的理科基础、逻辑思维能力普遍较差,思维方式较感性,然而《家具设计与人体工程学》这门课程理科属性倾向较重,让很多学生望而却步。加上大部分艺术类考生自入学前价值观就出现了偏颇,他们认为上大学就是为了混文凭、考证书,至于专业好不好无所谓。这样一来《家具设计与人体工程学》这种课程很容易被学生忽略掉,表现为测试作弊、设计作业马虎应付。
(四)课程环境
课程环境对于一个专业、一门课、一位老师、一个学生来讲都是相当重要的。以家具设计与人体工程学为例,在学校专业成立初始,课程环境几乎为零。那时候如果老师上课连多媒体教室都无法实现,那么当量的优秀案例图片改如何向学生展示并讲解。家具设计与人体工程学这门课程重点在培养学生的家具设计造型能力,培养学生适应在“适合人的尺度”的思维模式下进行家具设计创作,所以教学的重点应该是突出体验教学。这种体验教学,不能局限在学生的想象阶段,不能仅仅依靠手绘或者电脑模拟效果图的制作来完成的。理想的体验教学应该是学生能在学习课程的时候能超越识记,掌握人体工程学的研究方法,明确设计是为人的设计的真正含义,能够通过图纸把自己的设计很好的表达出来并完成家具1:1模型,然后能充分的调动各感官机能,完成对模型的修改,完善设计。我校地处河南信阳市,2006年艺术系开设了家具设计方向,到今天已经有了8年的光阴。发展八年学校基本建立了美术基础实训室、模型制作实训室、计算机CAD设计实训室、手木工制作实训室等,应该可以说小有所成、初具规模了。但从我校家具设计方向历届毕业生就业调查反馈表来看,凸出问题表现在毕业生岗位概念模糊、岗前紧张、专业能力局限在方案设计和手工模型中、对于家具设计到家具生产过渡断裂等问题。所以学校离培养高度市场适应性应用型人才成功转型还需要走很长一段距离,这需要全校师生以及“多方来助”的情况下才能逐步实现。完整的家具设计课程环境处了学校自身软硬件环境以外,还应该包含校企合作环境、校政扶持和监督环境、校与校来往学习合作共荣环境等。
夜上海论坛 二、家具设计与人体工程学教学有感
(一)缘起藤和竹
我校西邻“长淮明珠”南湾湖,南望“云中公园”鸡公山,校园内山清水秀,花木交荫,绿围翠绕,景色宜人。山上有丰富的自然资源,其中最多的就是满上的竹林和成片的老树古藤。2012年学校土建动土,建设一些新校施,原本山上的野生的满山竹林和老藤,被一车车的拉往垃圾站焚烧殆尽,在笔者的眼里这是暴殄天物的行径。在家具史上,能工巧匠用老藤和竹子编制出了多少会计人口、流传古今的家具,多少作品在今天的世界非物质文化的收藏典籍中成为经典。回想多年前,大学时期到教师阶段,学生阶段最痛苦的是每次家具设计课都要花好多钱购买各种各样的模型制作材料,但制作出来的模型效果多少会让人联想到水晶宫时期的矫揉造作、粗制滥造的感觉。原因是我们制作模型购买的大部分是模型卡、ABS板、KT板、喷漆、石膏等工业模型材料,它们除了能粗糙的表达出家具设计的造型形态之外,别说结构,就是简单的接缝收口都很难到位的。当然这些材料制作完模型之后,本身材料的固有色是很难看的,没有任何保留的价值,所以还得用喷漆给制作好的家具模型赋予“五颜六色”的外衣。一个个原本制作还算精致的模型,披上喷漆外衣之后,俨然成了一个七彩家具王国。最让师生感觉头大的事,喷漆对环境的污染——刺鼻的气味加上斑驳的漆影到处可见。现在教师阶段强烈的责任感在一次次的逼近,告诫自己不能“重蹈覆辙”。回看我们的祖辈,他们用无数的惊世之作一次次的想我们呈现自然材料的无穷魅力和价值。竹子特有的质地、中空的结构、快速的生长率(竹子2-3年可以成才)、竹黄和竹青的特殊性、竹结之美等等,竹子有太多太多的研究价值。老藤的最大的特点是它的韧度好、质感美、自然古朴形态美。竹子和老藤都不需要喷漆和上色,这也是它们作为家具模型制作最佳材料的优势之一。于是藤和竹的研究首次在家具设计与人体工程学的模型制作上全面展开。
(二)果成竹与藤
家具设计与人体工程学在教学上笔者一改传统教学常态,主张以“理论讲解为辅,团队研究为主”的课程教学方案,事实证明效果很好。以其中“人机工程学与座椅设计”环节为例:
1.全班分位若干小组,每个小组控制在3-5人,落实名单;
2.每个小组至少收集2个较具典型代表的座椅作品,可以市场购买或者家中邻里收集,方式不限;
3.学生陈述作品来源,教师点评,每小组确定2个最典型作品;
夜上海论坛 4.解构作品,通过对作品的拆解、使用体验,弄清其结构、尺寸、材料、工艺以及作品的优缺点分析,并在A3图纸上表达清楚;
5.完成原始图纸,教师点评,针对优缺点分析,根据人体工程学所学知识,完成设计改良;
6.教师点评,完善改良方案,制作1:1家具模型,材料竹子、古藤。
三、结语
蓬勃发展的新学科
夜上海论坛 人机工程学是一门涉及多学科的工业设计学科,它研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调,研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域,研究的目的是通过各学科知识的应用,来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造,使得作业在效率、安全、健康、舒适等方面的特性得以提高。可见,前面提到的“人机工程学”应用在产品设计中只是其应用领域中的很小一部分。
人机环境问题是人类生产和生活中普遍性的问题,因而人机工程学从不同的学科、不同的领域发源,又面向更广泛领域的研究和应用。其发源学科和地域的不同,导致了该学科长期存在多种名称,在英语中,主要有欧洲的提法Ergonomics、美国的提法HumanEngineering等,在汉语中,则还有“人类工效学”、“人类工程学”和“人体工学”等表述。我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称,而“人机工程学”的叫法更为普遍。
上世纪才兴起的人机工程学在第二次世界大战期间获得了突破性的进展,因为战争中复杂武器的发展,使得人机协调问题突然激化。例如空战和战斗机的发展变化提出对飞行员的体能和智能要求,使得人员的选拔和培训难度不断增大,然而在飞机的仪表显示和飞行员座椅等部件的设计中加大对人的因素的考虑后,解决了人机协调的矛盾,也带动了有关的技术和方法迅速发展。人机工程学的应用领域是十分广泛的,几乎涉及人类工作和生活的各个方面。
源于电话设计
应用如此广泛的人机工程学的起源竟是小小的电话的设计。做舞台设计工作出身的亨利・德雷夫斯(1903~1972)是人机工程学的奠基者和创始人。1929年他建立了自己的工业设计事务所,1930年开始与贝尔公司合作,并与贝尔电话公司结下了不解之缘,成为影响现代电话形式的最重要设计师。
相当长的时间里,贝尔公司生产的电话具有分离的话筒和听筒,然而,德雷夫斯却对此提出了异议。1937年,德雷夫斯提出了从功能出发,听筒与话筒合一的设计。他设计的300型电话机首次把过去分为两部分、体积很大的电话机缩小为一个整体。这个设计非常成功,很快受到了用户的欢迎。20世纪50年代初期,制作电话的材料由金属转为塑料,从而基本确定了现代电话的造型基础。到50年代末,德雷夫斯已经设计出一百多种电话机。德雷夫斯的电话机因此进入了美国和世界的千家万户,成为现代家庭的基本设施。
夜上海论坛 德雷夫斯的人机工程学的其他研究成果是在1955年以来他为约翰・迪尔公司开发的一系列农用机械中,这些设计围绕建立舒适的、以人机学计算为基础:的驾驶工作条件这一中心,特点是外型简练,其中与人相关的部件设计符合人体舒适的基本要求,这是工业设计的一个非常重要的进步与发展。
德雷夫斯的设计信念是设计必须符合人体的基本要求,他认为适应于人的机器才是最有效率的机器。他经过多年研究,总结出有关人体的数据以及人体的比例及功能,1955年出版了专著《为人的设计》,该书收集了大量的人体工程学资料,1961年他又出版了著作《人体度量》,从而为工业设计领域奠定了人机工程学这门学科的基础,德雷夫斯成为最早把人机工程学系统运用在设计过程中的一个设计家。
以人为本,因人而异
在追求公平的现代社会里,产品的整齐划一却不是人们追求的目标,人们需要的是多姿多彩的个性化产品。这里的个性化主要有两层含意:一是指外形和功能上满足人们的心理偏好和使用习惯,二是设计上有针对性,适应不同层次用户的需求。人机工程学体现在产品设计上,就是既要“以人为本”,还要“因人而异”,在实现产品基本功能的基础上兼顾这些需求。
夜上海论坛 例如学生桌椅的设计。因为青少年的学习姿势不当会导致近视眼,所以为了防止驼背和近视眼,人们设计了各种姿势纠正器具来限制驼背,使学生写字时保持直坐姿势。然而这些器具未必能完全解决问题。问题的关键是:人的眼睛是向前长在脸上的,适合于正面的观察,而看书和写字要求面部向下倾斜,这时挺直脊柱必然导致颈部弯曲角度加大。如果又要挺胸又要直颈,看书和写字就会非常不方便。这个问题合理的解决办法是让桌面具有适当的斜度,并将椅座设计为具有瀑布形的前缘。可见相应的桌椅设计是很重要的。
按人体工学原理设计的鼠标和键盘也是为了解决类似的问题。在操作计算机时,一般人们往往是手臂向前悬空地操作键盘和鼠标。手臂的悬空形成肩颈部的静态疲劳,使得使用者不便背部后靠在椅子靠背上工作,而当使用者脱离靠背又手臂悬空时,体重就全部需要由脊柱来承担,其结果或者是腰背的疲劳酸痛,或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背,或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合征。尽管这一问题目前的解决现状仍不够理想,但是无疑人体工学是一个很好的研究方向。
夜上海论坛 再如大客车座椅的设计。这类座椅上往往有一道鼓起来的凸包。从设计上来说,这道凸包本来是用来。垫靠颈部的凹处,使人的头颈更舒服的。而对于大多数中国人来说,这个凸包常常是顶在后脑勺,使得当身体后靠在椅背时反而很不舒服。问题的出现是由于这些座椅的设计是从国外引进,而生产者在尺寸上完全照搬。由于中国人的身材比西方人矮小,就出现这样的结果。解决这类产品设计问题就需要针对目标人群(如某一地区的男、女或不同年龄段人员)建立人体尺寸数据库,包括人体静态尺寸和动态尺寸,作为设计时的重要考虑因素。
前途无量
【关键词】人体工程学;环境艺术设计;应用;科学
一、人体工程学的概念
人体工程学是一门关于技术和人的协调关系的科学,也是一门多学科的交叉学科。它首先是一种理念,把使用产品的人作为产品设计的出发点,要求产品的外形、色彩、性能等,都要围绕人的生理、心理特点来设计;然后是整理形成的设计技术,包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等;这些设计技术再和特定领域的其他设计技术及制造技术相结合,就形成符合人体工学的产品,这些产品让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。人体工程学研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调,研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域,研究的目的则是通过各学科知识的应用,来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造,使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。
夜上海论坛 二、人体工程学的起源
夜上海论坛 人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人――机――环境的协调关系,并伴随着人类技术水平和文明程度的提高而不断发展完善。
夜上海论坛 三、人体工程学研究的内容
夜上海论坛 早期的人体工程学主要研究人和工程机械的关系,即人机关系。其内容有人体结构尺寸和功能尺寸,操作装置,控制盘的视觉显示,这就涉及到了心理学,人体解剖学和人体测量学等,继而研究人和环境的相互作用,即人-环境关系,这有涉及到了心理学,环境心理学等。
四、人体工程学在环境艺术设计中的体现
由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:(1)确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据;(2)确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据;(3)提供适应人体的室内物理环境的最佳参数;(4)对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据。人在室内环境中,其心理与行为尽管有个体之间的差异,但从总体上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或类似的方式作出反应的特点,这也正是我们进行设计的基础。
夜上海论坛 五、环境心理学在室内设计中的应用
(1)室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征。(2)认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示。从环境中接受初始的刺激的是感觉器官,评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑,因此,“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现,设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据,有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。(3)室内环境设计应考虑使用者的个性与环境的相互关系。环境心理学从总体上既肯定人们对外界环境的认知有相同或类似的反应,同时也十分重视作为使用者的人的个性对环境设计提出的要求,充分理解使用者的行为、个性,在塑造环境时予以充分尊重,但也可以适当地动用环境对人的行为的“引导”,对个性的影响,甚至一定程度意义上的“制约”,在设计中辩证地掌握合理的分寸。
夜上海论坛 六、人体工程学与环境艺术设计的关系及作用
夜上海论坛 人与环境之间的关系如同鱼与水的关系一样,彼此相互依存,人是环境的主题,在理想的环境中,不仅能提高工作效率,也能给人的身心健康带来积极的影响。从环境艺术的角度来说,人体工程学的主要功能和作用在于通过对人的生理及心理的正确认识,是一切环境更适合人类的生活需要,进而使人与环境达到统一。人体工程学在环境设计中的作用主要体现在它为确定空间场所范围提供依据,为设计家具、设施提供依据、为确定感觉器官的适应能力提供依据。因为影响场所空间大小、形状的因素很多,但最主要的因素就是人的活动范围及设施的数量和尺寸。
1产品造型设计的特点
夜上海论坛 产品造型设计的特点主要体现在两个方面,一方面是技术与艺术的统一,另一方面是功能与形式的统一。其一,产品外观设计是产品形态是审美的创造,结合了设计师的艺术趣味与审美理解。它与产品的价值相关联,代表了产品的“气质”。设计师运用点、线、面等不同的形态元素表达了不同的设计理念,怀旧或前卫、正统或反叛、简洁或繁琐、直接或含蓄、理性或感性。这些呈现出现的形象特点形成产品的“风格”[2]。但我们也应该很明确的认识到产品不同于艺术品,产品设计不能是简单的设计师自身的直觉经验,而是系统地将多重功能和多重限制联系起来,其中有人的因素、经济的因素、工程的因素等等,设计师需要系统地将设计、创造、工艺、生产结合成整体,才能让创意更好地融入到产品之中。其二,功能是指产品所具有的效用,并被接受的能力,产品本身所具有的特定的功能能够体现其应用价值,因此才会被生产和销售。从另一个角度来讲,产品其实是功能的载体,产品设计的根本目的是实现某种特定的功能,产品的试题结构就是功能的载体。产品形态首先是为了表达产品的功能和性能特征,显示出在技术上的合理性,使人们对其功能有形象的认知。优秀的产品形式能够将产品的用途、用法、效果及公共价值准确无误地告诉消费者[2]。在生活中,产品的功能超越了纯粹的基本能力,呈现多元化趋势,如产品在基本使用功能外,还有能带来审美、娱乐等精神功能的作用。所以,好的产品造型设计是使用功能与精神功能相融合的外在表现,是形式和功能共存的产物。
夜上海论坛 2产品造型中人机工程学的作用
从以上产品造型设计的特点中我们不难看出,优秀的设计最终是要获得一种使生产者和消费者都满意的整体,体现“以人为本”的设计价值观。这个设计价值观直接推动了人机工程学的发展。人机工程学是20世纪80年代左右开始在国内发展的一门新兴交叉学科,随着现代社会经济和科学技术的快速发展,其发展更是超出人们的预期。该学科的显著特点是研究人、机、环境三要素自身特性的基础上,不仅仅注重对单一要素的优化,而是将“人”、“机”、“环境”三要素纳入“人-机-环境”综合体中进行系统的研究,旨在充分利用这三要素之间的内在关联性探寻系统优化设计方案。人机工程学的研究对象主要是:在工业设计中与人体有关的问题[3]。例如,人体形态特征参数、人的感知特性、人的反映特性以及人在劳动中的心理活动等。基于该学科的特点,其理论和方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据;可为设计中“机的功能”合理性提供科学依据;可为设计中考虑“环境因素”提供设计准则;可为“人-机-环境”系统设计提供整体思路;可为贯彻“以人为本”的设计思想提供可行方法。因而工业与工程设计成为人机工程学主要应用领域。在产品造型设计中,该学科理论与方法贯穿与设计的全过程,逐步将设计水平提升到人们所最求的高度。
3产品造型中人机工程学应用的要点
在产品造型设计中考虑人机工程学也就是考虑人与产品的交互方式、交互界面的设计,运用人机工程学的基本原理分析产品中人的因素,从基本的生理要素、心理要素着手,并将人的因素的研究融入到产品造型设计的全过程中。
3.1生理要素应用
夜上海论坛 人体尺寸是产品设计的基本资料,通过人体测量可获得人体的静态尺寸和动态尺寸。人体的静态尺寸是结构尺寸,而人体的动态尺寸是功能尺寸,它包括操作者在工作姿态或某种操作状态下的测量尺寸。动态人体尺寸测量的重点是人在执行某种动作时的身体特征。动态人体尺寸测量的特点是在任何一种人体活动中,身体各部分协调而连贯的完成动作指令[3]。但是对于大小不一的人体尺寸,其指令也有差异,设计不可能全部实现。根据尺寸的性质,在同一个产品的各个部分,为了适应不同的人体尺寸,满足大部分的人体需求,必须参考不同的数据[2]。例如由PeterOpsvik设计的Balans凳,考虑到不同乘坐者年龄、坐姿。这款人体工程学椅子看上去似乎不稳想小孩玩的木马,但是坐上去却不是如此。坐上去以后椅子会子安前倾一个角度,保证你的脊柱是一条直线,脖子自然伸直,想弯都弯不了,而且肌肉完全不受力不紧绷。
3.2心理因素应用
夜上海论坛 根据用户的感觉、知觉特性、认识、学习和出错情况进行产品使用方式、操作界面的设计,以适应用户的职业需要、行动方式需要、认知需要和操作需要,以减少用户学习的时间,减少操作出错[3]。如:Nissan日产Pivo概念电动汽车设计,Pivo最特别的地方是革新式的360度车仓旋转功能及90度车轮旋转功能,当你驾驶Pivo时,从此不用再倒车入库,只要将车头做180度旋转,即可正向开车入库。这一操作方式的设计,完全从用户感知特性出发,做到轻松驾驶。
夜上海论坛 3.3产品造型设计流程中人机工程学的并行应用
夜上海论坛 传统的产品造型设计采用阶段性的流程进行,各阶段的工作按时间组织顺序进行。人机工程学被放在第一阶段的概念设计中作为基础数据使用,这容易导致在结构设计和工艺设计及后期模具设计中出现数据不足数据不符的现象,造成设计的变更和制造成本的提高。本文认为应将人机工程学的使用作为一个系统、集成的过程,在产品造型设计的各个阶段设计中同步进行,相互协同。从全局优化的角度出发,达到缩短产品开发周期、提高质量、降低成本的目的。
4结语