胡莹莹

滨州学院 山东滨州 256600

1 安全人机工程的教学现状

近年来，随着人们对生产环境适宜性、宜人性的需求越来越强烈，越来越多的人开始关注人、机、环境之间的关系问题。而解决三者之间关系问题的根本途径是以安全为着眼点，运用人机工程学的原理和方法来解决人机界面存在的问题。安全人机工程课程作为安全工程学的重要分支之一，在安全工程专业的课程体系中起着承前启后的重要作用，帮助学生从通识课平台步入更高层次的专业殿堂，为学生毕业后从事安全工程设计、监察管理、检测评价等奠定基础。

安全人机工程教学内容主要包括人体的人机学参数、生理心理特性和运动输出、人机系统及安全、人机系统的安全设计和作业环境安全设计以及人机系统的安全分析等。本课程理论性较强，涉及安全人机工程的理论和准则等基础理论的知识点较繁杂，单纯采用传统的讲授式为主的教学方法，会让学生感觉课堂内容枯燥难懂，难以形成学习兴趣，久而久之会严重影响学习效果。针对安全人机工程课程的特点，越来越多的课程研究侧重于将情境教学、网络讨论、实验实践等引入安全人机工程的教学过程。而翻转课堂在安全人机工程教学中的应用还没有得到足够的重视。

2 翻转课堂的发展现状

翻转课堂的雏形最早出现于2000年，由美国迈阿密大学的教师在教授经济学入门课程的过程中实践得出；2007年美国科罗拉多州一所中学的两名化学教师为了给缺课的学生补课，使用视频录制软件对PowerPoint和讲课声音进行录制，并上传到网络供学生自主学习，这种模式大受学生欢迎，被广泛传播和学习，收获了意外的反响[1]。后来在此基础上逐渐形成了学生课前通过观看在线视频自主学习理论知识，课堂上进行互动讨论、内化吸收的翻转课堂教学模式。随着移动互联网技术的迅猛发展，翻转课堂教学模式得到了广泛的传播，通过对课堂内外任务的重新分配，真正实现了以学生为中心的教学。

实际上，翻转课堂的教学模式与安全人机工程的课程特点是非常契合的。一方面，安全人机工程的理论准则较多，在有限的课时限制条件下，只有通过翻转课堂模式，将理论部分的学习进行前置，才能释放出足够多的课堂时间来进行应用实例分析和内化讨论。另一方面，翻转课堂的模式可以促进学生进行课下的自主学习，网络在线学习的特点决定了学生可以自主选择学习节奏、学习时间，还可以对安全人机工程难点内容进行多次点播、多次重复学习[2,3]。学生可以根据自己的个性化需求和学习基础来调整自己的学习进程，避免了传统课堂上教师无法照顾到所有学生的需求而只能对授课对象进行“一刀切”的弊端。

3 基于翻转课堂的安全人机工程教学平台的构建

3.1 翻转课堂在线学习资源的设计

要保证学生课下基础理论学习的效率，首先需要对在线学习资源进行完善的设计。对于翻转课堂教学模式而言，最核心的组成部分就是在线教学视频资源，还包括PowerPoint课件、练习测试题、仿真动画、延伸拓展、参考资料清单等辅助性教学资源[4]。

按照安全人机工程的课程内容，将教学视频资源分为人机学参数，人的生理、心理和生物力学特性，安全人机功能匹配，人机系统的安全设计和分析四大模块，用思维导图法将每一模块的核心知识点进行梳理，分解出重点和难点，理清内涵关系和逻辑结构，再对每一核心知识点进行教学视频课件的制作和教学视频的录制，控制每一个视频的时长在15～20分钟，以防止学生出现抵触心理和逆反情绪。例如，针对安全人机功能匹配模块，可将其分为4个知识点进行教学视频的制作，包括显示器与人的信息感觉通道相匹配，控制器与人的运动特性相匹配，显示器与控制器相匹配，环境条件与人的生理、心理及生物力学相匹配，如图1所示。

图1 安全人机工程在线教学核心知识点的分解示例

在教学视频的基础理论讲授部分，也应当适时抛出一些思考问题，引导学生保持探究的热情和涉猎相关知识的兴趣，同时帮助学生通过对这些问题的思考和分析理解一些晦涩难懂的知识点。例如，在讲解概论部分时，以切割工件的切刀下落过程为例，引导学生思考怎样避免切刀对送料工人手部的机械伤害，学生能够想到的安全技术措施很多，但是从人机工程学的角度来讲，可以通过设置双手控制按钮来控制切刀下落的动作，从而避免伤害事故。对这一问题的阐述，能够帮助学生理解事故及其预防是可以通过人机工程学来实现的。在讲解“控制器与人的运动特性相匹配”这一知识点时，以汽车驾驶的离合器、刹车和油门脚踏板的位置为例，引导学生思考为什么油门设置在距离身体更远一些的最右侧。从驾驶员在紧张状态下身体习惯性做出收缩动作的角度进行讲解，阐明这样的控制器设置方式能使驾驶员即便在紧急状态下也能最大限度地减小踩错油门的失误率，帮助学生掌握控制器要与人的运动特性相匹配的内涵。

在线练习测试题题库的创建，是为了引导学生的学习兴趣，因此要确保练习测试题目的应用性，练习题目的设计要考虑与大学生生活贴近度高、符合大学生的生活体验和心理特点，同时考虑生产实践的需要。例如，在《人体测量数据的统计处理》这一章节中，设计如图2所示的题目：制衣厂喜欢什么样的正态分布曲线？在“隔断类设计”这一知识点中，设计练习题目要求学生对公共卫生间的隔断等私密类隔断以及办公室格子间等监视类隔断进行比较，进而选择正确的百分位数进行设计，加深学生对人体测量数据的应用原则—最大最小准则的理解和掌握。

图2 人体尺寸正态分布图

3.2 线上线下互动功能的实现

前置教学视频的录制剪辑和上传需要专业团队的技术支持，才能确保点播效果。经过比较，选择超星学习通作为移动网络端的主要载体，将教学视频、任务发布等资源通过学习通小程序进行网络发布，为学生课前进行安全人机工程基础理论知识的学习提供良好的互动平台，实现学习时间碎片化，随时随地零距离无障碍在线交流讨论，营造良好的学习氛围，提高学生学习的自主性，有效促进学生从“要我学习”到“我要学习”的自发转变，并可借助这个在线学习平台着力打造课上课下交流的无缝对接，显著提升教学效果。

3.3 教学效果的监督管理功能的实现

为达到督促和检查学生在线学习效果的目的，教师须将项目任务驱动方法融入移动互联网技术中进行安全人机工程在线教学平台的构建。通过在线学习平台在每次课堂教学之前提前发布应用性强的项目任务要求，使学生按项目任务要求和分组设置进行项目资料的学习和准备，教师在线进行辅导答疑，在此基础上，能够实现课堂有限课时里的知识内化和讨论，既能通过项目任务的完成情况监督和评价学生的课前在线学习进度，又能锻炼学生应用安全人机工程理论解决实际问题的能力，教学效果事半功倍。

3.4 定期调查教学平台的使用反馈

为防止出现移动网络端和手机程序不稳定等带来的学习障碍，定期发布调查问卷对学生在线学习情况进行收集和分析，对反映较为集中的问题进行及时关注和修复。通过相关功能的技术设置，避免出现教学视频的播放进度和完成情况受人为干预(如只播不学)的漏洞情况，确保翻转的教学视频播放进度与学习进度的一致性，从而更好地提升教学平台的使用效果。

4 结语

基于翻转课堂的安全人机工程教学模式，通过对学习流程的重构，真正实现了以学生为主体，学生自主学习、教师辅助答疑的良好效果。通过翻转课堂在线教学平台的构建，可以有效解决学生对安全人机工程复杂理论接受度较低的难题，有效提升教学效果。