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省级精品资源共享课程建设项目申报书
(本科)

 

           推   荐  单   位            西安石油大学         

           课   程  学   校            西安石油大学         

           课   程  名   称             人机工程学         

           课   程  类   型             □专业课          

           所属一级学科名称              工学              
          
           所属二级学科名称              机械类             
  
           课 程  负  责 人               屈文涛              

           填   报  日   期          2014年6月5日             

 

陕西省教育厅 制
二○一四年四月


填 写 要 求

     1.以word文档格式如实填写各项。
     2.表格文本中外文名词第一次出现时,要写清全称和缩写,再次出现时可以使用缩写。
     3.有可能涉密和不宜大范围公开的内容不可作为申报内容填写。
     4.课程团队的每个成员都须在“2课程团队”表格中签字。
     5.“8承诺与责任”需要课程负责人本人签字,课程建设学校盖章。


    1. 课程负责人情况

基本情况

课程负责人

屈文涛

性  别

出生年月

1970.10

最终学历

研究生

专业技术职务

教授

学    位

博士

行政职务

研究生部副主任

所在院系

机械工程学院

通信地址(邮编)

西安市电子二路东段18号(710065)

研究方向

低渗油(气)田节能开釆工艺与设备开发
特种车辆人机工程学设计研究

是否曾获省级
精品课程称号

曾获省级精品
课程称号年份

 

原省级精品
课程负责人

 

教学情况

近三年讲授本课程情况:
1.2011~2012学年,人机工程学,工设0901-02,54学时;
2.2011~2012学年,人机工程学,工设1001-02,54学时;
3.2011~2012学年,人机工程学,工设1101-02,54学时。
近五年来讲授的主要课程(含课程名称、课程类别、周学时;学生届数及学生总人数)(不超过五门):
1.人机工程学,工业设计专业基础课,周学时4,5届,300人;
2.产品开发设计,工业设计专业基础课,周学时4,3届,180人;
3.现代设计方法,机械工程研究生专业课,周学时4,5届,60人;
4.车辆人机工程学,机械工程研究生专业课,周学时4,3届,20人。
近五年来承担的实践性教学任务(含实验、实习、课程设计、毕业设计/论文,学生总人数):
1.机械工程本科毕业设计/论文,5届,24人;
2.全日制和非全日制硕士研究生, 5届,18人。
近五年来主持的教学研究课题(含课题名称、来源、年限)(不超过五项):
1.校企结合构建应用型人才培养模式,陕西高等教育教学改革研究项目,2008.1~2009.8;
2.人机工程学精品课程建设,西安石油大学教改项目,2009.12~2012.12。
近五年来作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文(含题目、刊物名称、时间)(不超过五项):
1.工业设计专业实验教学平台建设的思考与实践,石油教育,2010.6;
2.机械类工业设计专业发展与人才培养的研究与实践,高教论坛,2011.2;
3.产品开发设计课程群建设的研究与实践,煤炭高等教育,2011.29(1);
4.产品开发设计课程群实践教学体系构建,重庆科技学院学报(社会科学版) ,2010.23;
5.产品开发设计课程群教学方法与手段的改革与研究,中国电力教育,2010.35。

 

 

近五年来获得的教学表彰/奖励(不超过五项):
1.产品开发设计,2011年度陕西省省级精品课程,2013年度陕西普通本科高校精品资源共享课程;
2.校企结合构建机械类应用型人才培养模式,2012年度校级教学成果二等奖;
3.人机工程学,2012年度校级精品课程。
近五年来主编的省部级及以上规划教材、获奖教材(不超过五项):
1.产品设计,石油工业出版社,2009.3

学术研究

近五年来承担的学术研究课题(含课题名称、来源、年限、本人所起作用)(不超过五项):
1.基于增强现实的混合动力重型商用车人机工效评价原型系统研制,陕西省工业攻关计划项目(2013K7-41) , 2013.07~2015.06,主持人;
2.石油行业应用技术研究与开发——测井绞车参数化及系统开发设计,西安市科学技术局产学研合作促进项目(CXY09013(2)),2009.01~2012.12,主持人;
3.偏置码头车驾驶室人机分析,陕西重型汽车有限公司,2011.03~2011.09,主持人;
4.XJ70无绷绳盘刹修井机数字样机研制,陕西汽车集团有限责任公司,2012.05~至今,主持人;
5.XJ70无绷绳盘刹修井机人机分析与运动仿真,陕西德仕汽车部件(集团)有限责任公司,2012
05~至今,主持人。
近五年来在国内外公开发行刊物上发表的学术论文(含题目、刊物名称、署名次序与时间)(不超过五项):
1.Wentao Qu, Xiongqi Peng, Ning Zhao etc. Finite element generalized tooth contact analysis of double circular arc helical gears. Structural Engineering and Mechanice,2012.43(4):439~448.SCI 000308448900002, EI 20123515378082.
2.Wentao Qu, Dongsheng Liao, Tao Ren etc. Optimum Design of Double-well Pumping Units Based on Calculation of MATLAB Optimization Toolboxes. Advanced Materials Research, Vol 479-481(2012)pp694~698, EI 20121314894595.
3.Wentao Qu, Yixiao Guo, Tao Ren etc. Structure Optimization and Strength Analysis of CBM Special Anti-Clogging Drainage Pump. Advanced Materials Research, Vol 479-481(2012)pp2017~2021, EI 20121314894856.
4.屈文涛,徐晓航,徐剑波,等.石油修井机操控室人机分析,汽车实用技术,2014.2:68~70.
5.屈文涛,李志栋,潘景文.基于主轴转速的并联混合动力环卫车驱动方案设计,汽车实用技术,2011.6:7~10.
获得的学术研究表彰/奖励(含奖项名称、授予单位、署名次序、时间)(不超过五项):
1.陕西省科学技术三等奖:螺杆泵采油技术在低渗油田中的开发应用研究(09-3-55-R2),陕西省人民政府,2/7,2010.1.5;
2.西安市科学技术二等奖:定向井螺杆泵举升工艺和闭环控制技术(2009-2-4-R2),2/9,2010.3.23

     2.课程团队


课程团队结构

姓名

性别

出生
年月

专业技术职务

学科专业

在本课程中
承担的工作

签字

屈文涛

1970.10

教授

工业设计

主讲/指导教师/
课程负责人

 

鲍泽富

1962.11

教授

机械制造

主讲/指导教师

 

任  涛

1963.02

副教授

石油矿场机械

主讲/指导教师

 

徐剑波

1977.02

讲师

工业设计

主讲/指导教师

 

梁  颖

1974.12

讲师

设计艺术学

主讲/指导教师

 

岳  治

1977.02

讲师

工业设计

实验/指导教师

 

宋  红

1977.03

讲师

工业设计

实验/指导教师

 

余  景

1975.11

讲师

设计艺术学

课程网站
建设与维护

 

王小峰

1963.02

研究员

车辆工程

工程实践项目建设

 

芮小斌

1973.11

高工

机械设计

工程实践项目建设

 

刘钢跃

1965.10

高工

车辆工程

工程实践项目建设

 

课程
团队
整体
素质
及青
年教
师培

课程团队(含优秀的教育技术骨干和行业背景专家)的知识结构、年龄结构、学缘结构、师资配置情况、近五年培养青年教师的措施与成效:

    课程教学队伍共有11人组成。
    知识结构:博士1人,硕士8人(其中在读博士2人)。
    年龄结构:以中青年教师教师为主,平均年龄43岁,积极投身教学研究与改革。45岁以上4人,占36%;30~45岁7人,占64%。
    学缘结构:西北工业大学3人,西安石油大学2人,同济大学、西安交通大学、武汉理工大学、南京理工大学、西安美术学院、湖南工业大学各1人。
    师资配备情况:师资的专业背景主要由机械设计制造及其自动化、工业设计、设计艺术学等多个学科专业,包括教授(研究员)3人,副教授(高工)3 人,讲师4人。校内教师8人,行业背景专家3人(陕汽集团总工兼技术中心主任王小峰、宝鸡宝石特种车辆有限责任公司生产部经理芮小斌、南阳二机集团修井机项目经理刘钢跃);完成人机工程学基础知识的传授和石油特种车辆人性化设计,完全满足《人机工程学》课程教学的要求。
    从师资配备上来看,7人(1名课程负责人、4名主讲教师和2名实践辅导教师)和每届在校学生(60~70名)之比在1:10以下,符合设计专业对于师生比的要求。
    课程组在完成本科生教学任务的同时还指导了一大批硕士生,为学生科研工作打下了坚实的基础,开展了一些高水平科研课题的研究工作,完成了许多国家级、省部级及各种横向的科研任务,取得了丰硕成果,教学与科研工作互动,协同发展,通过科研提高了教师的学术水平和业务能力,更新、充实了教学内容,对整个教学工作起到了很大的促进和提高作用。
近五年培养青年教师的措施与成效:
    对青年教师培养和提高是保证教学质量可持续发展的关键。学校对青年教师的任职资格有严格的考核制度,青年教师入校后需要学校统一组织的教师资格考试考前培训:
    包括普通话、教育学、教育心理学、师德规范等方面的培训。本教学团队的全部青年教师均已通过资格考试并取得上岗资格。另外还制定了《青年教师导师责任制》、《青年教师学历培养管理办法》、《青年教师专业进修规定》、《青年教师进科研梯队》等制度促进青年教师的培养。具体措施表现为:
    1.派出青年教师去人机工程学课程开展较好的学校调研学习。我们派出青年教师去清华、浙大、南京理工、江南大学、重庆大学等著名高校调研学习。通过学习,不仅对他们能力有所提高,同时也带回来了其他高校的先进经验。
教师与江南大学沈杰交流2教师与南理工张锡交流

      青年教师赴江南大学、南京理工大学交流       
    2.广泛吸收青年教师参与项目建设。积极吸收青年教师进入教改项目、科研项目研究,组织青年教师研究教学中存在的问题,讨论改进方法,并指导教改项目申请及后续的项目研究工作,并敦促其结题;吸收青年教师参加已立项项目的研究工作,增进其对教改项目和科研项目实际操作能力。
    3.坚持青年教师导师制,发挥传帮带作用。每一位青年教师在正式授课之前要由1名具有高级职称的教师进行1年的专业指导,全面提升青年教师的职业素养。本教学团队中的徐剑波、岳治二人先后由屈文涛、鲍泽富教授指导。
    4.提高现有师资队伍学历结构。目前有徐剑波、宋红两位老师为西北工业大学在读博士,岳治获得西安石油大学硕士学位,梁颖和余景获得西安美术学院硕士学位,学院和工业设计系在工作安排和时间、场地、设备方面予以配套支持。
    5.严抓教学质量。青年教师上课前均须经历严格的试讲、评议、改进等环节,确保有一个良好的开端;每年学院举行教案、讲义和教学课件评比,加强青年教师的教学基本功,提高教学质量。
2008年度机械工程学院先进教师IMG_1063     剑波被评为院先进教师       屈文涛教授指导青年教师
    6.鼓励和资助中青年教师参加行业培训和学术交流活动,特别是教学会议。先后有20多人次聆听了由西北工业大学蒋氏基金工业设计培训中心组织的国际设计大师讲学和著名设计师开展的人机工程学专业技术培训;赴上海、北京、深圳等地参加全国学术交流会10余人次。在拓展青年教师学术视野、提高业务水平的同时,不断丰富他们的教学内涵、提高其教学水平。
Motion02AUTODESK中国会议 
  青年教师参加VR仿真技术培训   徐剑波参加Autodesk中国大师会
    通过这几种措施,新教师能够很快的融入到石油装备人性化设计的环境中来,积极地投入到教学中去,能够尽快地明确自己的角色,也能够在教学实践中快速积累经验。徐剑波、梁颖、岳治、宋红等4位青年教师已经成为人机工程学课程教学团队的教学骨干,承担了校内人机工程学课程建设的主要组织工作,在他们的共同努力下,我校人机工程学在各方面都取得了很好的成绩。

 

 

 

 

 

教学
改革
与研

近五年来教学改革、教学研究成果及其解决的问题(不超过十项):
    作为工业设计专业的专业基础课,“人机工程学”课程自2001年开设至今已有10余年,选课学生近千人。教学实践中,我们对该课程的教学目标、教学内容、教学手段等用系统化方法进行专业基础课程内容的整合,进行了一系列改革和探索,取得了明显的成果。
    1.完成了“课程群”建设。为解决不同课程之间内容重复与衔接问题,保证专业教学质量,我们从工业设计专业的培养目标和机械类、艺术设计专业素质教育要求两方面入手,根据产品设计师的能力要求,在全校公共基础课平台基础上,将专业基础课分为工程技术、人机工程学、表现技法和产品开发设计四个课程群。其中,其中“产品开发设计”课程群2011年度陕西省省级精品课程,2013年度陕西普通本科高校精品资源共享课程(详见:石油高校工业设计专业建设初探,石油教育,2002.12;产品开发设计课程群建设的研究与实践.煤炭高等教育,2011.29(1));“人机工程学”课程群获2012年度西安石油大学校级精品课程,这是工业设计专业第二门校级精品课程,它的建成为本专业课程建设作了有益的尝试。
    2.教学实践显示,利用丰富的网络资源可以激发学生的学习兴趣、真正实现教学过程中的自主学习、而网络良好的交互性能够满足培养学生的团队协作精神的需要。结合学生三校区(户县、潘家庄和本部)生活、学习的局面,根据教育部对精品课程建设的要求,我们在2011年已经建成了人机工程学精品课程网站, 并一直在更新完善和维护中。该课程网站提供了丰富的教学资源,包括教学大纲、电子教材、电子课件、教学录像等。(详见:工业设计专业远程教育之我见,陕西广播电视大学学报,2003.4;《产品开发设计》精品课程网站建设初探,时代教育,2008.6;浅析精品课程网站的“包装”,重庆科技学院学报(社会科学版),2011.8)

 
“人机工程学”课程网站

    3.通过完成校级教改项目“工业设计专业实验室的综合开发与建设”(2003.4结题),我们制定了完整的“工业设计专业实验教学体系”,建成了人机实验室、模型制作室、摄影室、画室及CAID研究室,满足了工业设计专业学生开展实践活动需要(上机操作、人机分析、产品拆装、模型制作、快速成型、平面设计等), 并因此获得2005年西安石油大学教学成果一等奖。(详见:工业设计专业实验教学平台建设的思考与实践.石油教育,2010.6)
    4.大力推行“以赛促教、以赛促学”的培养理念,课程责任人和主讲教师在课内外指导学生参加各类国内外设计大赛,先后有100多人次学生获奖;该团队在学校教学督导组的评教和学生评教中成绩优良,并多次获得校级“优秀教师”和“优秀毕业设计指导教师”的荣誉称号。(详见:产品开发设计课程群实践教学体系构建.重庆科技学院学报(社会科学版),2010.23)


实验室获奖副本 
工业设计实验室建设获校教学成果一等奖
第三届机械创新大赛现场一等奖-小区落叶清扫机2008-6-24
工业设计专业学生获第三届全国大学生机械创新大赛陕西省赛区一等奖

   5.通过完成省级教改项目“校企结合构建应用型人才培养模式”(2009.8结题)和校级教改项目“学生机械创新能力培养的方案研究与实践”(2000.5结题),我们先后对教学大纲进行了补充调整,注重学生实践能力和创新意识培养,课程建立了“循序渐进,从基础环节与技能的训练逐步深化至企业实际课题”的实践教学体系。为使这一体系得到有效实施,我们在课程的教学形式上加大了实践教学环节的投入,加强了与当地政府及企业密切联系,与全国各地的十多家企业(如陕重汽、宝石机械、南阳二机等单位)联合签订教学实践基地。另外还与苏浙沪等地的产品研发、生产企业合作,确定了以满足企业需要为标准,将参加生产实习学生分组“投放”企业设计部门或生产一线,全程按企业员工对待和管理等新的实习思路,使人机工程学课程与企业有效结合的“产学研”机制得到了保障。(详见:石油高校机械类应用型人才培养改革与实践.重庆科技学院学报(社会科学版) , 2011.1;校企结合机械专业实践教学体系改革与建设.河南科技学院学报,2011.2)
    6.2012年6月,西安石油大学屈展校长与陕汽集团董事长方红卫签订陕汽集团-西安石油大学联合共建陕西省石油特种车辆研究中心”,这是车辆工程硕士专业、工业设计本科专业及《产品开发设计》、《人机工程学》建设的教学科研实践平台,主要学术研究梯队中本课程团队成员王小峰担任企方研究中心主任、屈文涛担任校方研究中心主任,鲍泽富、任涛、徐剑波、岳治、宋红、余景等为校方研究中心成员。

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我校与陕汽集团签订联合共建协议

    7.为充分发挥学生在课程学习中的主体地位和教师的引导作用,我们在课堂教学中大量使用采用开放式(包括市场调查、资料分析、撰写报告或论文等)、互动式(师生间有疑解难、学生间分组讨论、班级学生上台演讲等)和PBL(problem-based learning,以问题为基础的学习)等教学模式(详见:产品开发设计课程群教学方法与手段的改革与研究.中国电力教育,2010.35)。
    8. 将计算机辅助人机分析手段引入实践教学,突出石油装备人性化设计。随着CAD功能日趋完善,基于三维模型的产品开发设计应用CAD系统的必然趋势。本课程组通过“计算机辅助造型设计”和“计算机辅助产品设计”相关课程,帮助学生掌握Creo、CATIA等三维建模手段,并积极将虚拟仿真分析技术引入教学及课程实践环节,大大提升了学生的前沿技术运用的实战能力。

20 
基于Creo的计算机辅助人机分析
12 
基于CATIA的计算机辅助人机分析

    9. 根植行业,立足石油特种车辆;校企合作,以实际项目开发促进本科教学。利用课外兴趣小组、特色团队等形式整合设计资源,将本科生实践教学与实际课题相结合,让高年级本科生参与到科研中,验证课程所学锻炼实战能力,促进其快速成长。近年来,我们与宝石特车、陕重汽等企业合作,陆续开展了测井车操作舱内环境设计、偏置码头车驾驶室人机分析等横向课题;特别是依托“陕汽集团-西安石油大学联合共建陕西省石油特种车辆研究中心”平台的整车开发项目——XJ70无绷绳盘刹修井机数字样机研制及其人机分析与运动仿真,大量本科生参与其中的产品调研、方案设计、仿真分析等环节,取得了一系列的研究成果。

效果图1 
XJ70无绷绳盘刹修井机数字样机方案


      3.课程建设

详细介绍课程持续建设和更新情况:
    我校在国内石油高校中最早开设工业设计专业,1999年第一届理工类本科生进校学习,该课程就进入培养方案,并得到校、院、系及石油装备企业的重视。之后,作为专业的主干课程,开始课程建设,包括探讨教学思路、培养目标、教学大纲、授课计划,以及教学内容的改革,教学团队得到锻炼和加强。课程建设过程大体可以分成两个阶段:
一、起步阶段
    在专业初建时,课程自身的教学计划缺乏系统性,内容安排的前后顺序、对学生的要求与评价方法手段上还存在不足、缺乏相应稳定的教学实践基地。我们克服师资缺乏,教学经验不足的困难,在参考借鉴其他同类院校的基础上,通过全体教师共同努力,初步建立了较为完整的人机工程学教学体系。
二、特色形成阶段
    经过几轮的教学实践,依据西安石油大学工科院校的深厚背景和石油装备企业的用人需要,2003年开始我们组织专门的教学调研小组,到清华大学(中央工艺美院)、湖南大学、重庆大学、香港理工大学等国内外开设工业设计专业的知名院校进行调研、考察、交流,吸取各大学在课程建设上的成功经验,在总结过去教学实践成果的基础上,借教学评估的机会,对教学体系和教学内容进行了进一步的调整和完善,使之更加结构化、合理化。主要表现在:
    (1)对培养方案进行了调整,加大了实践动手能力的培养,对工业设计人才应具备哪些知识、什么能力进行了研讨论证,逐步形成了“与工程技术相结合,突出石油特色,着重培养学生的创新能力、实践动手能力、独立解决问题的能力和锻炼团队协作精神”的专业办学思想和基本指导方针。依托机械工程学院多学科、大学科背景的优势,拓宽学生的知识面,为学生增加工程技术知识提供条件,建立了稳定的教学实践基地,结合企业的实际课题进行课堂教学,毕业生走向企业,结合企业课题与企业技术人员一起开展设计研究工作。多年来,我们多次参观了小天鹅、金城、方太、海尔、海信、奥克玛、威龙家具、新飞家具等企业,更与陕重汽、宝石机械、南阳二机等十几家单位签订了生产实习基地协议。同时,还与一些设计公司进行交流,参观设计公司、了解其工作流程以及进行座谈交流等。另外,教师与工业设计协会、生产力促进中心、家具设计协会、各兄弟院校保持比较密切的往来,同时积极组织并指导学生参加各类设计竞赛,通过竞赛提高学生的快速设计能力。2003年,以该课程为核心的工业设计专业实验室建设通过学校验收,并获得2005年校级教学成果奖一等奖——“工业设计专业实验室的综合开发与建设”。
    (2)教师队伍的职称、学历和年龄结构是教师素质能力的基础,一定程度上影响着教学质量。经过几年的发展,“人机工程学”课程形成了一个结构合理的、教学能力较强、教学经验较丰富的教学科研教师梯队。屈文涛老师2012年西北工业大学博士后出站,徐剑波和宋红两位老师2010年攻读西北工业大学设计艺术学博士学位,梁颖和岳治老师2012年获得西安石油大学硕士学位。
    (3)2011年,我们在西安石油大学校园网上建立起“人机工程学”精品课程教学网站。网站主要包括课程介绍、教学队伍、网络课堂、教学录像、作品展示、站点导航、教改教研、课程设计等,学生可以在线浏览PDF课件、教学大纲、授课计划、任课教师简介、习题集等,实现优质教学资源共享,促进课程教学。
    (4)截止2010年底,课程组成员主持或参与石油装备人性化设计、产品数字化设计、机械动态分析与设计、机械采油节能技术研究、机械系统监测和诊断等方向承担石油装备产品开发、优化设计及人机分析等科研项目40余项,不但锻炼师资队伍,丰富了课堂教学案例,拓宽了实践环节训练课题和学生就业渠道,而且逐步明确了石油装备人性化设计的专业特色培养方向。
    在《人机工程学》校级精品课程建设过程中,我们采用“黑板板书+多媒体课件PPT+实践教学(含实验)+网络资源”立体多媒体教学模式及启发式、互动式等多种教学方法等;组织团队成员和学生一起重新规划制作多媒体课件,充分利用多媒体的图文并茂的优点,通过丰富的设计作品图例刺激学生感官,使学生能更直观感受设计作品的效果,增加授课的信息量,扩充了知识内容,提高学习兴趣;建立人机工程学精品课程网站,通过网络平台对学生的设计、作业等进行评价、辅导和展示;提高学生的学习热情;使用专用设计室让学生进行设计实践和师生间、学生间的相互交流;最后通过开放的模型制作实验对学生的设计成果进行功能、形态、人机因素验证,增加学生的切身体会。这样通过教、学、练、交流、验证这一系列的环节,让学生真正掌握人机,理解人机、运用人机。
    开放式教学:给学生营造一种主动地、探索性的学习环境,安排有难易不同、方法有别、有助于提高学生综合设计能力的典型产品设计题目、竞赛项目等。在教师指导下,将全班同学分成若干兴趣小组,在规定的时间范围内以小组讨论方式确定设计方案,并加以现场陈述,接受其他同学的提问,最后由教师讲解和评价方案。
    互动式教学:师生在课堂上地位互换,学生首先以“教师”的角色讲授该节课程的部分内容,然后由其余学生以“教师”的角色提问、质疑,并作小结,教师最后以“学生”的角色对“教师”的授课效果加以评价。这种方法的好处是通过“教”来“学”,能够充分发挥学生的主体性,促进学生的主动发展,加深对知识内容的印象。
    案例教学:案例教学是在学生掌握了有关基本知识和分析技术的基础上,在教师的精心策划和指导下,根据教学目的和教学内容的要求,运用典型案例,将学生带入特定事件的现场进行案例分析,通过学生的独立思考或集体协作,进一步提高其识别、分析和解决某一具体问题的能力,同时培养正确的设计理念、工作作风、沟通能力和协作精神的教学方式。
    总之,通过明确“人机工程学”课程的教学指导思想、教学目标、课程内容、实验/实践体系、教学方式来构建该课程的特色。经过近7年的建设与实践,课程特色已基本形成。精品课程建设期间,项目组成员共计发表教改论文36篇,发表学术论文60余篇(SCI 1篇、EI收录4篇、核心期刊30篇),出版科技专著1部。2012年12月按照精品课建设立项目标完成了校级精品课建设任务,并于当年被授予西安石油大学校级精品课程。

      4.课程内容

课程的内容、结构、知识点、课时等方面的组织安排:
    《人机工程学》是工业设计专业的一门专业基础课程,它既有系统的理论基础知识又有很强的实践性。通过本课程的学习,要使学生掌握有关人的生理、心理、人体测量、人的作业方式、人的状态和人机系统分析的基本原理、人机系统分析和设计的程序和方法等,以便从人体工程学的角度,理性地处理工业设计问题,为进入专业课程打下良好基础。
    课程教学内容、结构与知识点如下所示:
    绪论
    基本内容和要求:课程的主要研究对象、在专业培养中的作用以及如何学好本课程等。
    第一章  人机工程学概论
    基本内容和要求:1.人机工程学的命名及定义;2.人机工程学的起源与发展;3.人机工程学的研究内容与方法;4.人机工程学的应用领域;5.机工程学与工业设计。
    教学重点、难点:人机工程学在专业培养中的位置和作用;学科命名、定义;发展阶段的特点;学科的应用;学科对工业设计的作用。
    第二章  人体测量与数据应用
    基本内容和要求:1.人体测量的基本知识;2.人体测量中的主要统计函数;3.常用的人体测量数据;4.人体测量数据的应用。
    教学重点、难点:人体测量定义;百分位数;主要人体尺寸的应用原则;选择人体尺寸百分位数。
    第三章  人体感知与信息处理
    基本内容和要求:1.人在系统中的功能;2.视觉机能及其特征;3.听觉机能及其特征;4.其它感觉机能及其特征;5.神经系统机能及其特征;6.人的信息处理系统。
    教学重点、难点:视觉机能;听觉的物理特性。
    第四章  人的心理与行为特征
    基本内容和要求:1.心理现象与行为构成;2.感觉与知觉特征;3.注意与记忆特征;4.想象与思维特征;5.创造性心理特征。
    教学重点、难点:感觉的基本特征;知觉的基本特征。
    第五章  人体生物力学与施力特征
    基本内容和要求:1.人体运动与骨杠杆;2.人体生物力学模型;3.人体的实力特征;4.合理施力的设计思路。
    教学重点、难点:骨的功能和骨杠杆;人体不同姿势的施力;避免静态肌肉施力。
    第六章  人机的信息界面设计
    基本内容和要求:1.人机信息界面的形成;2.视觉信息显示设计;3.听觉信息显示设计;4.操纵装置设计;5.操纵与显示相合性。
    教学重点、难点:仪表显示设计;听觉信息传示设计;语言传示装置;手控操纵器设计。
    第七章  工作台椅与工具设计
    基本内容和要求:1.控制台设计;2.办公台设计;3.工作台椅设计主要依据;4.工作台椅设计;5.手握式工具设计。
    教学重点、难点:控制台的设计要点;坐姿人体测量尺寸;办公室工作坐椅;握式工具设计原则。
    第九章  人与环境的界面设计
    基本内容和要求:1.人体对环境的适应程度;2.人与热环境;3.人与光环境;4.人与声环境;5.人与振动环境;6.人与毒物环境。
    教学重点、难点:人体对环境的适应程度;影响热环境的要素;对光环境的要求;影响噪声对机体作用的因素。
    第十章  人的可靠性与安全设计
    基本内容和要求:1.人的可靠性;2.人的失误;3.安全装置设计;4.防护装置设计。
    教学重点、难点:作业疲劳;人的不安全行为;3E法则;4M法则;安全装置与防护装置的区别。
    人机工程实验:
    1.人体尺度测量;
    2.照度测量;
    3.噪声测量;
    4.操作台人机分析。

 


讲 课 内 容

学 时

1、人机工程学概论

6

2、人体测量与数据应用

4

3、人体感知与信息处理

6

4、人的心理与行为特征

2

5、人体生物力学与施力特征

4

6、人机的信息界面设计

6

7、工作台椅与工具设计

6

8、人与环境的界面设计

4

9、人的可靠性与安全设计

2

10、实验

8

合     计

48

    

    课程教学的基本要求与课时安排如下所示:
    本课程的教学包括课堂讲授、学生自学、实验、作业、辅导答疑和期末考试等教学环节;课堂教学采用启发式或讨论式的教学方法,理论结合实际,应用日常生活、生产活动中的应用范例,引导学生加深对所学知识的理解和应用,提高学生学习本课程的兴趣和积极性;要求学生认真读书,课前预习——泛读,课后复习——精读,从中学会自学的方法和获取知识的能力;通过本课程的教学,学生在理解和掌握大纲所要求的知识内容的基础上,能正确地应用这些知识解决实际问题。在内容安排上采取难点分散,由浅深、循序渐进的原则,为后继《产品开发设计》、《计算机辅助工业设计》、《石油装备人性化设计》课程、专题设计、毕业设计及从事生产实践和科学研究打好必要的人机工程学基础。
    人机工程学源于人类生产实践,因此人机工程实验是人机工程学教学中一个极其重要的环节。人机工程实验的目的是让学生对产品设计中的人机工程学原理产生直观、综合性的认识,启发学生探索符合人机工程学的产品设计流程、方法;掌握研究人机工程学的诊断技术和有效的人机测试分析方法。如何根据工业设计的学科特点和学校的实际情况,构建一个科学的、系统的、适合工业设计专业教学和研发要求的人机工程实验平台,具有深远的意义。我校人机工程实验教学平台的总体框架及主要内容如图所示。
    人机工程学在工业设计领域主要研究两方面的内容:①人、机及其工作环境之间的内在联系以及人在其中的解剖、生理和心理等方面的知识各种因素;②以产品的人机交互为研究对象,对产品功能实现过程中人的意识、操作、动作等进行诊断分析。主要包括人体生理参数测量、人体认知能力测量、作业环境测量、人机界面设计评价和石油装备人性化设计评价等5大部分。


未命名 
人机工程实验教学平台总体框架示意图

2.1 人体生理参数测量系统
    主要设备包括弯角规、体重计、角度计、视力计、人体测量网格、三维数字化测量仪等。实验目的:了解人体基础生理参数、学会正确使用各种人体测量仪器、了解人体测量和人体生理参数在产品设计中的应用、通过对大量测量项目数据的统计分析解决产品设计中的实际问题。
2.2 人体认知能力测量系统
    主要设备包括记忆广度测试仪、空间记忆广度测试仪、注意分配仪、学习迁移测试仪、瞬时记忆实验仪、深度速度知觉仪、手眼协调测定设备、双手协调测定设备、手部稳定性测定设备等。实验目的:以测试者的视觉反馈信息、触觉反馈信息、听觉反馈信息、注意力集中能力测量、注意力分配、时间反应动作判断等为实验主要内容。通过记录测试者在心理上对环境的反应 ,并且分析其变化规律 ,进行产品的人机系统的科学设计。帮助学生熟悉人类认知能力主要指标、掌握各种认知测量仪器的测量方法、学会对测量数据进行综合分析处理并深刻理解各项数据代表的含义。
2.3 作业环境测量系统
    主要设备包括光电照度计、精密声级计、温湿度计、微风仪、粉尘取样仪等。实验目的:掌握测量产品-作业环境的的各种仪器的使用方法、熟悉产品与其作业环境的协调规律、学习测定环境因素的规范,掌握各种环境因素的测定方法、根据有关规定和标准,评价影响各种环境条件的因素、了解特定的作业环境中的各项参数对产品运行的影响、并提出改进建议。
2.4 人机界面设计评价系统
    广义的人机界面是指人与机器之间的物理界面,人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器将信息通过显示、声音、触感等通道传递给人,经过脑的加工、决策,然后作出反应,实现人-机的信息交互。狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面,又称人机接口、用户界面、人机交互,是计算机科学中最年轻的分支科学之一,它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物,同时也吸收了语言学、人机工程学和社会学等科学的研究成果。人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性,是产品使用过程中产生和避免疲劳的重要因素。
    本实验系统从显示和控制两方面针对广义的人机界面开展研究,主要设备为课程组在自主研制的测井绞车智能控制仿真平台的基础上开发的人机界面测试与评价实验台,可以完成视野分析、触及范围分析、操控适应性分析、操纵力量分析、信息传递和反馈分析等实验项目,对不同的界面设计方案进行评价。实验目的:了解视觉显示器的工效学要求、探讨在设计各种显示器及控制器时所要考虑的因素、应用人机界面相关知识,对一个具体的操作台设计做出人机工程学分析与评价。
    人机界面设计评价系统为“人机工程学”和“人机界面设计”课程的实践教学环节服务,为其提供所必需的软硬件平台支持。所有实验项目都可以作为本科生人机工程课程实验,实验台方便学生自行设计实验方案,是一个非常好的设计性、综合性实验平台。同时也可以成为教师进行科学研究的实验平台,成为石油装备人性化设计的基础实验系统。
2.5 石油装备人性化设计评价系统
    在石油装备设计和制造过程中,应用人机工程学原理将工业设计中 “以人为本 ”的设计理念引入其中,不但可以为石油工业创造一个安全、健康的人性化作业环境,而且有利于远程监控系统的搭建和运行,为设备运行维护带来便利,主要设备为产品可用性测试与评估实验台。实验目的:学会行为分析的基本方法、学会在行为分析的基础上进行产品可用性的设计、理解产品可用性设计的一些基本原理、原则、方法,并会灵活运用。在课程建设过程中,自主开发了“测井绞车智能控制仿真平台”,保障了综合性、设计性实验——“操作台人机分析实验”的开设。

      5.课程资源


资源特色

 

    1)课程基本资源类别齐全,内容丰富,充分运用现代教育技术手段,可以满足各层级教师和学生的学习需求。
    2)课程拓展资源延伸广阔,涵盖面广,这些内容丰富了课程学习,实现了课程学习与课外科技活动的完美结合,提高了学生创新实践能力。

 

基本资源清单

 

    1)课程介绍
    2)教学大纲
    3)教案
    4)课程设计指导书
    5)电子课件作业
    6)课堂录像

 

拓展资源清单及建设使用情况

 

    Blackboard网络辅助教学平台

 

 

      6.课程评价

自我评价、同行专家评价、学校评价、学生评价、社会使用评价等:
自我评价:
1.本课程的主要特色及创新点
    教学实践显示,利用丰富的网络资源可以激发学生的学习兴趣、真正实现教学过程中的自主学习、而网络良好的交互性能够满足培养学生的团队协作精神的需要。结合学生三校区(户县、潘家庄和本部)生活、学习的局面,根据教育部对精品课程建设的要求,我们在2009年开始建设《人机工程学》课程网站,该网站提供了丰富的人机分析与设计方面的教学资源,包括教学大纲、电子教材、电子课件、教学录像、教学实验、课程描述、课程规划等。
    具体讲授方法上,主要抓“重点与难点”和“解决方法”。 重点:显示装置的人机学设计,操纵(控制)装置的人机学设计,工作台椅与手握工具的人机学设计,作业岗位与作业空间设计,典型人机系统设计以及人机工程学专题(主题)设计和人机工程学实验;难点:人机工程学中的常用人体测量数据及应用,显示装置的人机学设计,操纵(控制)装置的人机学设计,作业岗位与作业空间设计,人机系统总体设计,典型人机系统设计以及人机工程学专题(主题)设计;解决办法:重点、难点部分都分别设立相关课题联系,由老师逐一指导分析,采取课堂研讨、点评方式。
2.本课程与国内外同类课程相比所处的水平
    (1)“人机工程学”课程在整个工业设计教学领域中占有重要的地位,是工业设计专业教学体系的重要基石。随着市场经济的发展,产品开发设计越来越得到众多企业的重视,对该课程的学习将会有广阔的发展前景。
    (2)本课程的开设在省内同类院校的课程建设中是较早的,效果也较明显的。为适应陕西省地方经济和石油行业发展需要、培养应用型技术开发与设计人才及有针对性的教学课程的结合,我们在课程的教学形式上加大了实践教学环节的投入,设计课程从近几年的教学改革中加强了与企业密切联系,与企业联合签订教学实践基地,展开教学与实践的设计开发活动,带动教学与实践的发展,使学生的专业学习与社会企业的需求紧密结合。同时鼓励学生参加各种设计大赛、鼓励学生走向社会,企业专家也兼任学生技术指导教师,形成一个开放式的教学方式。
    但是本门课程的建设与殴美发达国家、日本、韩国等差距很大,与国内工业设计名校相比也有不小差距。但随着西部大开发的推进,西三角经济圈的构建,产业的需求必将推动我们工业设计的发展。
3.本课程目前存在的不足
    课程建设工作是持久性工作,还有许多工作要做。特别要强调的是:
    (1)利用网络资源教学需要进一步加强,现代教育技术水平需进一步提高,还需要更多的利用网络资源发布课程信息。
    (2)教师自身外语教学水平还需进一步提高,应进一步加强与国外高校的学术交流,创造条件组织或派遣中青年教师赴国外相关院校进修。

同行专家评价:

1435 

 学校评价:

2 

学生评价:

    (1)西安石油大学课堂教学质量评价卡(学生评教指标)

项目

                        评估等级
评估内容

A

B

C

D

教学态度

1.教学勤勉热忱,能按时上下课,不擅自停课、调课
2.上课能严格要求,认真辅导答疑,及时批改作业
3.平易近人,能虚心听取学生的意见和建议并及时改进工作。

 

 

 

 

教学内容

4.讲课有一定深度,有新意,给我留下了深刻的印象。
5.思路清晰,概念准确,重点难点突出。
6.能理论联系实际,及时介绍学科发展动态。
7.本课程教材质量好,适合教学要求。

 

 

 

 

教学方法

8.语言清晰流畅,板书设计合理,字迹工整。
9.能启迪学生思维,引导学生掌握学习方法和研究方法。
10.注意因材施教,注重学生的个性发展和创新意识的培养。
11.恰当运用现代化辅助教学手段提高教学效果。

 

 

 

 

教学效果

12.能有效调节课堂气氛,调动学生的学习积极性。
13.总体来说,这门课的老师很称职,学习这门课程收获很大。

 

 

 

 

  注:A-满意;B-比较满意;C-尚可;D-不满意

    (2)2011~2013年来课程教师的学生评教统计:

图片1 

(3)学生对本课程的评价:

未标题-4未标题-2

未标题-3未标题-1 

社会使用评价:
    我校是原中国石油天然气集团公司所属高校中最早开设“工业设计”专业的院校,自1999年招生来,已经有11届毕业生。他们除了进入石油系统工作外,很多人分布在祖国各地,每年都有毕业生进入著名大型企业的设计中心,如华为、创维、春兰、格力、富士康等;也有毕业生进入国内知名设计公司,如浪尖、嘉兰图等。这些优秀的毕业生凭借扎实的专业知识、吃苦耐劳的精神,受到用人单位一致好评。

     7.学校政策支持

    近年来,学校狠抓教学质量工程,高度重视精品课程建设,制定了精品课程建设的规划,颁布了相关的文件。在课程遴选、政策导向、建设过程管理、课程评价、资金保证等方面逐步建立起精品课程建设的有效保障机制,使精品课程建设在管理机制上畅通、措施上得力、资金上有保障,以确保课程建设的质量;使精品课程建设成为带动课程教学,提高教学质量的一项长效工程。
    (1) 2009年9月在户县新校区建成了机控管多学科综合的具有石油特色的以制造技术为平台的机械工程训练中心,总建筑面积为17509平方米,总投资为2200万元。规划中的产品展示、拆装及模型制作等学生课外机电产品创新设计资源环境正在建设中。
    (2) 近三年,我院共获得900余万元中省共建财政支持,用于实验设备的更新与添加,使实验条件大大改善,这为机械类专业(含工业设计)综合、设计型实验的开设提供了有力的保证。
    (3) 2009年学校立项“人机工程学精品课程建设” 教改项目。
    (4) 学校在精品课程网站建设上,在学校信息中心指定有专人,负责配合各课程的网站建设。
    学校积极支持人机工程学课程申报并争取成为省级精品资源共享课程,将在今后几年继续加大投资力度,以使产品开发设计课程建设得到进一步巩固和完善,学校保证1:1的资金配套,并在实践环节资源建设等方面给予特殊支持。

      8.承诺与责任


    1.学校和课程负责人保证课程内容不存在政治性、思想性、科学性和规范性问题;
    2.学校和课程负责人保证申报所使用的课程资源知识产权清晰,无侵权使用的情况;
    3.学校和课程负责人保证课程资源及申报材料不涉及国家安全和保密的相关规定,可以在网络上公开传播与使用;
                         课程负责人(签字)      
                                                                         年   月   日

      9.学校推荐意见


                        (公章)
                             
                              负责人(签字)      
                                                                          年   月   日

 

     

 

 
     
     
 
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