陳文穎

摘要：本論文主要研究因子分析法在《人機工程學(xué)》課程中驗證性實踐教學(xué)項目的應(yīng)用，尤其是針對產(chǎn)品人機設(shè)計因素的驗證分析項目進行應(yīng)用實踐的研究。通過兩輪以上的課程實踐應(yīng)用，總結(jié)出因子分析法在實踐項目中的適用范圍、應(yīng)用方法、實踐步驟等操作性較強的實踐指導(dǎo)準(zhǔn)則，并在實際教學(xué)中取得良好效果，是《人機工程學(xué)》課程實踐教學(xué)的有益探索。

關(guān)鍵詞：因子分析;人機工程;驗證性實驗;量化;項目化

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2014）42-0094-02

一、概述

人機工程學(xué)是一門研究人、物及其使用環(huán)境之間相互作用的科學(xué)，它的目標(biāo)是使物、環(huán)境更加易用、適用[1]。在人機工程學(xué)發(fā)展的過程中，主要致力于解決人在勞作過程中的安全性和舒適性問題，許多人機工程的改進都是建立在慘痛的事故教訓(xùn)上，因此，人機工程學(xué)的研究和應(yīng)用需要更為客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊驮u價，數(shù)據(jù)量化成為人機評價和設(shè)計中的重要依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。因子分析法正是提供了這樣一種客觀的、量化的設(shè)計分析方法，是將主觀的設(shè)計評價、設(shè)計建議量化的重要工具。因子分析的主要目標(biāo)是用少數(shù)因子來描述許多因素或指標(biāo)之間的聯(lián)系[2]，通過量化比對和排序，能夠較為客觀地描述因子的權(quán)重及其相互關(guān)聯(lián)作用。此前，因子分析法被廣泛應(yīng)用于消費者心理學(xué)、產(chǎn)品市場分析和產(chǎn)品設(shè)計研究領(lǐng)域等，為設(shè)計人員和決策者提供了由客觀數(shù)據(jù)描述的評判依據(jù)。將因子分析法應(yīng)用于《人機工程學(xué)》的研究和實踐教學(xué)中，能夠提高學(xué)生對于產(chǎn)品人機設(shè)計因素的理解和認(rèn)識，掌握客觀、量化的人機分析方法，培養(yǎng)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜藱C研究和設(shè)計素養(yǎng)。

二、因子分析法在《人機工程學(xué)》課程實踐教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)實意義

在目前國內(nèi)工業(yè)設(shè)計專業(yè)的《人機工程學(xué)》教學(xué)中，基本以理論實踐相結(jié)合的方式展開，其中的實踐教學(xué)尤以驗證性實驗和設(shè)計性實踐為主。驗證性實驗大多需要借助專業(yè)的實驗儀器，通過特定的指標(biāo)和數(shù)據(jù)測量，來驗證基礎(chǔ)理論。而設(shè)計性實踐往往需要學(xué)生理性分析產(chǎn)品、環(huán)境的人機設(shè)計因素，評價其優(yōu)缺點，根據(jù)所學(xué)知識和經(jīng)驗給出人機改良的建議。這兩類實踐各有特點，又互為補充（如表1），是人機工程學(xué)課程實踐教學(xué)的常用項目。

從以上的對比中不難發(fā)現(xiàn)，驗證性實踐重在數(shù)據(jù)量化，可進行量化對比，但只涉及基礎(chǔ)理論，而重在應(yīng)用理論的設(shè)計性實踐則更多依靠學(xué)生對知識的綜合分析評判能力，很難做到量化對比。因此，在實際教學(xué)過程中，學(xué)生往往會感到理論與實踐脫節(jié)，發(fā)現(xiàn)很難將嚴(yán)謹(jǐn)量化的基礎(chǔ)理論的結(jié)論應(yīng)用于實際項目的設(shè)計實踐中去。在此，引入因子分析法這一量化分析的工具，使得學(xué)生能更好地銜接理論知識和應(yīng)用實踐，為產(chǎn)品的人機學(xué)分析和改良設(shè)計找到更加可靠、量化的評價依據(jù)。

三、因子分析法在實踐項目中的應(yīng)用實例

因子分析法在實踐項目中的應(yīng)用，主要目的是評測產(chǎn)品的人機設(shè)計因子并根據(jù)對比數(shù)據(jù)提出人機改良的設(shè)計方案。經(jīng)過兩輪的教學(xué)實踐，積累了一些因子分析法在實踐教學(xué)中應(yīng)用的較為成熟的案例，在此就“筷子”的人機工程學(xué)分析項目為例對應(yīng)用方法、步驟、注意事項以及可供參考的項目等進行探討。

1.應(yīng)用方法與步驟。應(yīng)用因子分析法進行人機分析實踐教學(xué)項目的步驟大致可分為以下幾步：

a.分小組，確定人員。其中的人員包括組織實驗的人員和參與實驗的人員。其中組織實驗的人員需要在前期準(zhǔn)備實驗材料，布置實驗環(huán)境，篩選參與實驗的人員，在實驗中對參與人員進行引導(dǎo)培訓(xùn)，記錄實驗數(shù)據(jù)，以及之后對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理和探討結(jié)論等工作。參與實驗的人員依據(jù)不同的項目而定，其性別、年齡等屬性要兼顧該產(chǎn)品使用人群的普遍特征。參與人員越多，實驗結(jié)論越準(zhǔn)確，實驗規(guī)模越大。以筷子的人機工程學(xué)分析項目為例，組織實驗人員為3～4人，參與實驗的人員為2名男生、2名女生。

b.分析產(chǎn)品的人機設(shè)計因子，確定測試因子。一般產(chǎn)品的人機設(shè)計因子包括產(chǎn)品形態(tài)、材質(zhì)、重量、表面材質(zhì)、特定結(jié)構(gòu)、作業(yè)范圍等，需要根據(jù)不同的產(chǎn)品進行具體分析。以筷子產(chǎn)品為例，影響用戶使用筷子的因素主要是筷子的截面形狀、整體長度、材質(zhì)和重量等。作為實踐教學(xué)的項目，宜確定2～3個因子作為測試因子，在此確定為筷子的材質(zhì)和整體長度作為分析因子展開實驗。

c.收集制作被測模型，制定測試流程。根據(jù)確定的測試因子，可參照常用的產(chǎn)品類型，收集制作被測產(chǎn)品的模型。根據(jù)控制變量的思想，除了測試因子外，其他設(shè)計因子應(yīng)盡量保持相同。以筷子為例，為模擬用戶在實際使用筷子時的場景，確定了兩個長度、兩種材質(zhì)共四種筷子（如圖1）進行測試，筷子的種類和截面形狀基本保持一致。

制定測試流程時，重點在于選擇合適的測試內(nèi)容。測試內(nèi)容的設(shè)定要接近產(chǎn)品實際的使用場景。以筷子為例，在使用過程中，用戶一般會夾取片狀、條狀以及球形的物品。

d.開展測試，記錄數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)一般以時間、數(shù)量等可以量化的指標(biāo)為主，但在過程中需要注意記錄錯誤或者失誤的次數(shù)。以筷子的人機分析項目為例，實驗主要記錄固定時間內(nèi)夾取的物品數(shù)量，若參與實驗人員將物品掉落就記為一次失誤。

e.分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。分析實驗數(shù)據(jù)主要采用對比分析的方法，可以繪制線形圖、柱狀圖等進行實驗數(shù)據(jù)的對比。下圖即為不同筷子長度對使用的影響。

通過數(shù)據(jù)的對比，不難發(fā)現(xiàn)較長的筷子夾取食物的效率更高，但失誤率也更高;兩種筷子在夾取片狀物品時的準(zhǔn)確率較高。究其原因在于較長的筷子控制距離也較長，導(dǎo)致失誤率增高，而移動角度相對較小，因子總體的效率更高。

相同的實驗過程應(yīng)用于不同材質(zhì)的筷子測試，可以發(fā)現(xiàn)較為光滑的材質(zhì)在夾取物品時失誤率較高，但效率更高。分析原因在于與手部接觸的光滑材質(zhì)可以在使用過程中較為靈活，但容易使物品在夾取時打滑。

綜上所述，在設(shè)計筷子時，材質(zhì)對手部的使用靈活性和夾取靈活性的影響不同，可以考慮增大筷子手部接觸部分的摩擦力，而使筷子前段較為光滑;筷子的長度適宜取中間值，這樣可以兼顧使用效率和準(zhǔn)確率。

2.可參考的實驗項目。在設(shè)計實驗項目時，選擇適當(dāng)?shù)膶嶒瀸ο笥葹橹匾嶒瀸ο罂蛇x擇人們使用較多的工具、家具、界面等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品適宜分析人機因素。經(jīng)過兩輪的實踐教學(xué)，積累了以下的實驗項目：

四、結(jié)論

人機工程學(xué)作為一門交叉學(xué)課，在產(chǎn)品設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、機械裝備設(shè)計、交通工具設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用，也逐漸發(fā)展成工業(yè)設(shè)計專業(yè)必學(xué)的重要學(xué)科內(nèi)容。人機工程學(xué)的優(yōu)點在于能夠以量化的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馗纳飘a(chǎn)品的易用性和適用性。在教學(xué)中，要將科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計思想傳達給學(xué)生，需要讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)中充分理解和實踐應(yīng)用。因子分析法在實踐項目中的應(yīng)用，可以縮小理論學(xué)習(xí)和實際應(yīng)用的差距。在實際的教學(xué)項目中，因為要在有限的課時內(nèi)控制實驗條件和找到適當(dāng)?shù)膶嶒瀸ο?，實驗的?guī)模不宜過大，而重在傳達科學(xué)的實驗過程及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計理念。

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