基于翻轉(zhuǎn)課堂的安全人機工程教學平臺的構(gòu)建

胡瑩瑩

濱州學院 山東濱州 256600

1 安全人機工程的教學現(xiàn)狀

近年來，隨著人們對生產(chǎn)環(huán)境適宜性、宜人性的需求越來越強烈，越來越多的人開始關(guān)注人、機、環(huán)境之間的關(guān)系問題。而解決三者之間關(guān)系問題的根本途徑是以安全為著眼點，運用人機工程學的原理和方法來解決人機界面存在的問題。安全人機工程課程作為安全工程學的重要分支之一，在安全工程專業(yè)的課程體系中起著承前啟后的重要作用，幫助學生從通識課平臺步入更高層次的專業(yè)殿堂，為學生畢業(yè)后從事安全工程設(shè)計、監(jiān)察管理、檢測評價等奠定基礎(chǔ)。

安全人機工程教學內(nèi)容主要包括人體的人機學參數(shù)、生理心理特性和運動輸出、人機系統(tǒng)及安全、人機系統(tǒng)的安全設(shè)計和作業(yè)環(huán)境安全設(shè)計以及人機系統(tǒng)的安全分析等。本課程理論性較強，涉及安全人機工程的理論和準則等基礎(chǔ)理論的知識點較繁雜，單純采用傳統(tǒng)的講授式為主的教學方法，會讓學生感覺課堂內(nèi)容枯燥難懂，難以形成學習興趣，久而久之會嚴重影響學習效果。針對安全人機工程課程的特點，越來越多的課程研究側(cè)重于將情境教學、網(wǎng)絡(luò)討論、實驗實踐等引入安全人機工程的教學過程。而翻轉(zhuǎn)課堂在安全人機工程教學中的應用還沒有得到足夠的重視。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂的雛形最早出現(xiàn)于2000年，由美國邁阿密大學的教師在教授經(jīng)濟學入門課程的過程中實踐得出；2007年美國科羅拉多州一所中學的兩名化學教師為了給缺課的學生補課，使用視頻錄制軟件對PowerPoint和講課聲音進行錄制，并上傳到網(wǎng)絡(luò)供學生自主學習，這種模式大受學生歡迎，被廣泛傳播和學習，收獲了意外的反響[1]。后來在此基礎(chǔ)上逐漸形成了學生課前通過觀看在線視頻自主學習理論知識，課堂上進行互動討論、內(nèi)化吸收的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式得到了廣泛的傳播，通過對課堂內(nèi)外任務的重新分配，真正實現(xiàn)了以學生為中心的教學。

實際上，翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式與安全人機工程的課程特點是非常契合的。一方面，安全人機工程的理論準則較多，在有限的課時限制條件下，只有通過翻轉(zhuǎn)課堂模式，將理論部分的學習進行前置，才能釋放出足夠多的課堂時間來進行應用實例分析和內(nèi)化討論。另一方面，翻轉(zhuǎn)課堂的模式可以促進學生進行課下的自主學習，網(wǎng)絡(luò)在線學習的特點決定了學生可以自主選擇學習節(jié)奏、學習時間，還可以對安全人機工程難點內(nèi)容進行多次點播、多次重復學習[2,3]。學生可以根據(jù)自己的個性化需求和學習基礎(chǔ)來調(diào)整自己的學習進程，避免了傳統(tǒng)課堂上教師無法照顧到所有學生的需求而只能對授課對象進行“一刀切”的弊端。

3 基于翻轉(zhuǎn)課堂的安全人機工程教學平臺的構(gòu)建

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂在線學習資源的設(shè)計

要保證學生課下基礎(chǔ)理論學習的效率，首先需要對在線學習資源進行完善的設(shè)計。對于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式而言，最核心的組成部分就是在線教學視頻資源，還包括PowerPoint課件、練習測試題、仿真動畫、延伸拓展、參考資料清單等輔助性教學資源[4]。

按照安全人機工程的課程內(nèi)容，將教學視頻資源分為人機學參數(shù)，人的生理、心理和生物力學特性，安全人機功能匹配，人機系統(tǒng)的安全設(shè)計和分析四大模塊，用思維導圖法將每一模塊的核心知識點進行梳理，分解出重點和難點，理清內(nèi)涵關(guān)系和邏輯結(jié)構(gòu)，再對每一核心知識點進行教學視頻課件的制作和教學視頻的錄制，控制每一個視頻的時長在15～20分鐘，以防止學生出現(xiàn)抵觸心理和逆反情緒。例如，針對安全人機功能匹配模塊，可將其分為4個知識點進行教學視頻的制作，包括顯示器與人的信息感覺通道相匹配，控制器與人的運動特性相匹配，顯示器與控制器相匹配，環(huán)境條件與人的生理、心理及生物力學相匹配，如圖1所示。

圖1 安全人機工程在線教學核心知識點的分解示例

在教學視頻的基礎(chǔ)理論講授部分，也應當適時拋出一些思考問題，引導學生保持探究的熱情和涉獵相關(guān)知識的興趣，同時幫助學生通過對這些問題的思考和分析理解一些晦澀難懂的知識點。例如，在講解概論部分時，以切割工件的切刀下落過程為例，引導學生思考怎樣避免切刀對送料工人手部的機械傷害，學生能夠想到的安全技術(shù)措施很多，但是從人機工程學的角度來講，可以通過設(shè)置雙手控制按鈕來控制切刀下落的動作，從而避免傷害事故。對這一問題的闡述，能夠幫助學生理解事故及其預防是可以通過人機工程學來實現(xiàn)的。在講解“控制器與人的運動特性相匹配”這一知識點時，以汽車駕駛的離合器、剎車和油門腳踏板的位置為例，引導學生思考為什么油門設(shè)置在距離身體更遠一些的最右側(cè)。從駕駛員在緊張狀態(tài)下身體習慣性做出收縮動作的角度進行講解，闡明這樣的控制器設(shè)置方式能使駕駛員即便在緊急狀態(tài)下也能最大限度地減小踩錯油門的失誤率，幫助學生掌握控制器要與人的運動特性相匹配的內(nèi)涵。

在線練習測試題題庫的創(chuàng)建，是為了引導學生的學習興趣，因此要確保練習測試題目的應用性，練習題目的設(shè)計要考慮與大學生生活貼近度高、符合大學生的生活體驗和心理特點，同時考慮生產(chǎn)實踐的需要。例如，在《人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理》這一章節(jié)中，設(shè)計如圖2所示的題目：制衣廠喜歡什么樣的正態(tài)分布曲線？在“隔斷類設(shè)計”這一知識點中，設(shè)計練習題目要求學生對公共衛(wèi)生間的隔斷等私密類隔斷以及辦公室格子間等監(jiān)視類隔斷進行比較，進而選擇正確的百分位數(shù)進行設(shè)計，加深學生對人體測量數(shù)據(jù)的應用原則—最大最小準則的理解和掌握。

圖2 人體尺寸正態(tài)分布圖

3.2 線上線下互動功能的實現(xiàn)

前置教學視頻的錄制剪輯和上傳需要專業(yè)團隊的技術(shù)支持，才能確保點播效果。經(jīng)過比較，選擇超星學習通作為移動網(wǎng)絡(luò)端的主要載體，將教學視頻、任務發(fā)布等資源通過學習通小程序進行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，為學生課前進行安全人機工程基礎(chǔ)理論知識的學習提供良好的互動平臺，實現(xiàn)學習時間碎片化，隨時隨地零距離無障礙在線交流討論，營造良好的學習氛圍，提高學生學習的自主性，有效促進學生從“要我學習”到“我要學習”的自發(fā)轉(zhuǎn)變，并可借助這個在線學習平臺著力打造課上課下交流的無縫對接，顯著提升教學效果。

3.3 教學效果的監(jiān)督管理功能的實現(xiàn)

為達到督促和檢查學生在線學習效果的目的，教師須將項目任務驅(qū)動方法融入移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中進行安全人機工程在線教學平臺的構(gòu)建。通過在線學習平臺在每次課堂教學之前提前發(fā)布應用性強的項目任務要求，使學生按項目任務要求和分組設(shè)置進行項目資料的學習和準備，教師在線進行輔導答疑，在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)課堂有限課時里的知識內(nèi)化和討論，既能通過項目任務的完成情況監(jiān)督和評價學生的課前在線學習進度，又能鍛煉學生應用安全人機工程理論解決實際問題的能力，教學效果事半功倍。

3.4 定期調(diào)查教學平臺的使用反饋

為防止出現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)端和手機程序不穩(wěn)定等帶來的學習障礙，定期發(fā)布調(diào)查問卷對學生在線學習情況進行收集和分析，對反映較為集中的問題進行及時關(guān)注和修復。通過相關(guān)功能的技術(shù)設(shè)置，避免出現(xiàn)教學視頻的播放進度和完成情況受人為干預(如只播不學)的漏洞情況，確保翻轉(zhuǎn)的教學視頻播放進度與學習進度的一致性，從而更好地提升教學平臺的使用效果。

4 結(jié)語

基于翻轉(zhuǎn)課堂的安全人機工程教學模式，通過對學習流程的重構(gòu)，真正實現(xiàn)了以學生為主體，學生自主學習、教師輔助答疑的良好效果。通過翻轉(zhuǎn)課堂在線教學平臺的構(gòu)建，可以有效解決學生對安全人機工程復雜理論接受度較低的難題，有效提升教學效果。