工業(yè)設(shè)計課程教學(xué)改革探索論文
摘要:作為當(dāng)前世界產(chǎn)品設(shè)計界最具活力的新興創(chuàng)新領(lǐng)域，信息產(chǎn)品對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生在該類產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的理論知識和實踐能力提出了新的要求。為讓學(xué)生切實掌握相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)技術(shù)知識和創(chuàng)新方法，提升設(shè)計實踐能力，本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、組織方式和課程資源建設(shè)等方面進(jìn)行了多角度的探索和實踐。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計；信息產(chǎn)品；教學(xué)改革
信息產(chǎn)品是當(dāng)前世界產(chǎn)品設(shè)計界最具活力的創(chuàng)新領(lǐng)域，也是美國、日本、韓國和德國等產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大國占領(lǐng)國際市場，引領(lǐng)全球人民生活方式轉(zhuǎn)變的主要手段。蘋果公司深入挖掘手機(jī)用戶在操作方式上的潛在需求，通過引入觸控技術(shù)來取代傳統(tǒng)的按鍵技術(shù)而設(shè)計出的觸屏智能手機(jī)，不僅為其贏得了巨大的市場利益，也直接改變了人們的手機(jī)使用方式，乃至其生活方式。同樣，GoogleGlasses的發(fā)布，則直接開啟了可穿戴產(chǎn)品的研發(fā)熱潮，而目前正在逐漸升溫的“智能硬件”也是信息產(chǎn)品的代表性的發(fā)展領(lǐng)域。由此可見，基于信息技術(shù)的信息產(chǎn)品不僅是未來產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)熱點，也成為當(dāng)前工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生所必須掌握的基礎(chǔ)能力。然而現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程教學(xué)大多圍繞傳統(tǒng)的包豪斯教育體系展開，以藝術(shù)、設(shè)計和人文等內(nèi)容為主，學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、電機(jī)控制以及無線通訊等信息技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域知識的了解和應(yīng)用能力偏低，在技術(shù)性課程學(xué)習(xí)上存在“重知識記憶而輕主動應(yīng)用”、“強(qiáng)技術(shù)復(fù)制而弱主動創(chuàng)新”的問題。部分學(xué)生能夠提出某些信息類產(chǎn)品的創(chuàng)新構(gòu)思，但其設(shè)計大部分停留在概念設(shè)計和功能闡釋階段，而且還存在因缺少實踐驗證而導(dǎo)致的“假想設(shè)計”現(xiàn)象。為了讓學(xué)生掌握一般信息產(chǎn)品設(shè)計的基本理論和技術(shù)，并具備較強(qiáng)的產(chǎn)品實現(xiàn)能力，需要對該類技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、組織方式和課程資源設(shè)計等方面進(jìn)行必要的改革探索和實踐。
一、信息產(chǎn)品設(shè)計課程教學(xué)中存在的主要問題
信息產(chǎn)品設(shè)計課程在國內(nèi)開展的時間較短，其主要授課內(nèi)容大多圍繞物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器和可穿戴計算現(xiàn)階段熱門技術(shù)展開，因此，其主講教師則主要來自機(jī)械電子或計算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)。由于這些專業(yè)的教師通常缺乏工業(yè)設(shè)計專業(yè)背景，對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的知識組成以及學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律不太了解，在之前的課程教學(xué)中主要存在以下一些問題：
（一）課程內(nèi)容獨立性較強(qiáng)，授課知識點多而散亂
信息產(chǎn)品設(shè)計不僅要求學(xué)生有工業(yè)設(shè)計專業(yè)知識，更要求學(xué)生具備一些工科背景的技術(shù)基礎(chǔ)，例如程序開發(fā)、電子電路技術(shù)、機(jī)械設(shè)計和計算機(jī)控制方法等。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計教學(xué)理論體系中，上述教學(xué)內(nèi)容相對缺乏，也沒有有機(jī)地串聯(lián)起來。而且，要在相對有限的授課課時中（通常為64課時），盡可能將源自不同課程的零散知識講解清楚，不僅教學(xué)難度比較大，學(xué)生學(xué)習(xí)起來也相對吃力，教學(xué)效果相對較差。
（二）工科式課程教學(xué)方法不適用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生
由于程序設(shè)計、電路基礎(chǔ)、控制理論等相關(guān)理論知識大部分設(shè)置在工科課程中，因此由上述內(nèi)容組成的信息產(chǎn)品設(shè)計課程的教學(xué)大綱、教學(xué)組織方式和講授方法也多延續(xù)傳統(tǒng)工科課程的教學(xué)模式，將相關(guān)的理論知識以相對抽象的形式給出。例如，在講解運動控制中電機(jī)驅(qū)動模塊時，通常的教學(xué)方法是先簡單闡述不同電機(jī)的驅(qū)動原理后，直接講解基于PWM（脈寬調(diào)制）的驅(qū)動方法。然而長期處于藝術(shù)和設(shè)計專業(yè)教育的工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生更習(xí)慣于從感性了解到理性掌握的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程，他們更熟悉并喜歡形象化的知識講解。因此，這種傳統(tǒng)的、以抽象理論為主的授課形式，會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，影響他們對知識的主動學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
（三）缺乏實踐鍛煉，學(xué)生對技術(shù)知識的應(yīng)用能力較低
工業(yè)設(shè)計是一個典型的應(yīng)用型學(xué)科，非常強(qiáng)調(diào)貼近實際、貼近產(chǎn)業(yè)，學(xué)生不僅需要掌握前沿的設(shè)計理論知識，更需要培養(yǎng)設(shè)計實踐能力。之前的信息產(chǎn)品設(shè)計以理論授課為主，課堂練習(xí)為輔，而且課堂實驗也多是針對某一個具體知識點而進(jìn)行的專項練習(xí)。整體的教學(xué)環(huán)節(jié)中缺少一個可以整合多個知識點的、完整的設(shè)計實踐練習(xí)，學(xué)生們雖然積累了大量的理論知識，但對技術(shù)的理解和整合應(yīng)用能力較低。也正是因為缺少實例驗證，不進(jìn)行真實可用的產(chǎn)品原型設(shè)計，導(dǎo)致學(xué)生在其后的信息產(chǎn)品設(shè)計中存在較多的主觀臆測現(xiàn)象。
（四）學(xué)生主動創(chuàng)新意識薄弱
課堂教學(xué)中，多關(guān)注學(xué)生對某理論知識點的理解與掌握，常以學(xué)生是否能夠記憶或?qū)崿F(xiàn)某一個具體功能要求為考核內(nèi)容，而忽視對學(xué)生創(chuàng)新意識的教育。多數(shù)學(xué)生能夠通過死記硬背和單任務(wù)訓(xùn)練而記憶較多的知識點，但缺乏“利用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新”這一工業(yè)設(shè)計學(xué)生所應(yīng)具備的必要能力。學(xué)生的主要精力放在了現(xiàn)有產(chǎn)品的`“技術(shù)復(fù)制”上，以能夠重現(xiàn)他人的產(chǎn)品功能為主，而創(chuàng)新設(shè)計能力沒有得到提升。
二、教學(xué)改革探索與實踐
為了解決上述問題，首先組建了由工業(yè)設(shè)計專業(yè)教師為主講教師，兼以不同專業(yè)“技術(shù)教師”和來自設(shè)計第一線的“企業(yè)導(dǎo)師”共同組成的授課團(tuán)隊。此外，還在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式等多方面開展了教學(xué)改革探索，具體如下：
（一）教學(xué)內(nèi)容的梳理和組織
鑒于授課時間少，學(xué)生基礎(chǔ)差的現(xiàn)狀，教學(xué)團(tuán)隊從現(xiàn)有工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生進(jìn)行信息產(chǎn)品設(shè)計的實際需求出發(fā)，選擇與國內(nèi)外信息產(chǎn)品設(shè)計熱點領(lǐng)域最為直接相關(guān)的“應(yīng)用型知識”作為授課內(nèi)容。一方面，弱化知識的理論背景及其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以“改理論能解決什么具體問題”為主要內(nèi)容；另一方面，確立以“信息的感知——計算處理——控制反饋”為主體的理論授課框架，強(qiáng)調(diào)信息產(chǎn)品設(shè)計過程中，多通道信息流的流動過程和控制，強(qiáng)調(diào)信息的多途徑獲取和多通道信息指令的控制實現(xiàn)，為工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生講授必要的技術(shù)理論知識和創(chuàng)新設(shè)計方法。同時，針對現(xiàn)有信息產(chǎn)品的功能組成特征，采用模塊化的課程組織方式，將整個教學(xué)內(nèi)容分解為信息產(chǎn)品系統(tǒng)組成、典型傳感器原理與使用、無線通訊原理與基本技術(shù)、運動的感知與控制、交互模式與實現(xiàn)方法等教學(xué)模塊。為了理論與實踐相結(jié)合，選擇“Arduino”為硬件平臺，作為信息采集、處理和指令發(fā)出的硬件核心；選擇與Arduino無縫鏈接的“Processing”為軟件平臺，以便于通過完成具體的設(shè)計項目實踐強(qiáng)化理論教學(xué)成果。圖1給出了本教學(xué)內(nèi)容的組成框架。
（二）從感性到理性教學(xué)方法
基于工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的認(rèn)識習(xí)慣，有針對性地提出“從產(chǎn)品感性認(rèn)識到基本理論分析”和“從理性知識學(xué)習(xí)到感性設(shè)計實踐”這兩個互逆的教學(xué)過程。并在不同的教學(xué)過程中，分別使用“案例式教學(xué)法”和“基于項目實踐的教學(xué)法”，讓學(xué)生有效地理解、掌握知識點。其中，“從產(chǎn)品的感性認(rèn)識到基本理論分析”教學(xué)過程主要借助于經(jīng)典的產(chǎn)品案例，通過對該產(chǎn)品進(jìn)行功能分析、物理解剖以及不同部件的功能原理闡述等方法，讓學(xué)生獲得“什么技術(shù)可以完成什么功能”這一個感性認(rèn)識。而“從理性知識學(xué)習(xí)到感性設(shè)計實踐”這個教學(xué)過程主要采用動手實踐法，通過課堂布置簡單的設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生通過模仿設(shè)計到創(chuàng)新設(shè)計的兩個遞進(jìn)式的訓(xùn)練過程，解決“什么樣的產(chǎn)品功能需要什么技術(shù)和手段得以實現(xiàn)”問題。另外，“小組式”的深化討論過程也有效地強(qiáng)化了學(xué)生對技術(shù)原理的理解和掌握。圖2是本教學(xué)方法的主要流程示意圖。以“超聲波傳感器的原理和使用”教學(xué)模塊為例，其教學(xué)過程可以簡略設(shè)計如下：首先，引入典型產(chǎn)品案例。這里采用史蒂夫霍弗的Tacit(AHapticWristRangefinder)為例，如圖3所示。通過與學(xué)生一起對產(chǎn)品功能進(jìn)行解析，適當(dāng)引出超聲波傳感器在判斷物體位置、距離和密度等作用及其原理，并對其如何與Arduino的結(jié)合使用方法進(jìn)行理論講解，讓學(xué)生通過具體產(chǎn)品而對技術(shù)產(chǎn)生感性認(rèn)識，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后，采用“基于項目實踐的教學(xué)方法”，給出一個具體的創(chuàng)新設(shè)計項目，引導(dǎo)學(xué)生從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合之前學(xué)習(xí)過的其他單元知識，設(shè)計并實施自己的設(shè)計思想。圖4是學(xué)生利用超聲波傳感器設(shè)計出的“量尺手套”原型系統(tǒng)，其主要功能是既可以進(jìn)行距離測量，也可在揮動手臂時，因手臂與四周障礙物體的不同距離而產(chǎn)生不同音節(jié)的連續(xù)樂音。
（三）采用“設(shè)計實踐”考核模式
采用“實際設(shè)計實踐”能力考核為課程考核方法，允許學(xué)生自由組建合作小組，根據(jù)其團(tuán)隊對設(shè)計主題的理解，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計，并要求學(xué)生利用功能性的實物模型來公開發(fā)表自己的設(shè)計方案。邀請不同專業(yè)教師和企業(yè)負(fù)責(zé)人共同組成考核組，對學(xué)生作品的設(shè)計定位、功能創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化前景等進(jìn)行綜合評價，并給出專業(yè)點評和解答。力圖通過這樣的方式，不僅讓學(xué)生切實掌握基礎(chǔ)的技術(shù)知識和制作能力，更試圖引導(dǎo)學(xué)生從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，通過實踐獲取知識，并強(qiáng)化學(xué)生對理論學(xué)習(xí)及技術(shù)實踐的興趣和主動意識，有效提升其創(chuàng)新能力。
（四）通過“項目實戰(zhàn)”鞏固和提升教學(xué)效果
強(qiáng)調(diào)“實踐、認(rèn)識、再實踐”的認(rèn)知規(guī)律，充分整合各類資源，在深度和廣度上強(qiáng)化教學(xué)。整合浙江工業(yè)大學(xué)現(xiàn)有的浙江省工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新服務(wù)平臺、浙江工業(yè)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院教學(xué)實踐基地以及多個校企產(chǎn)學(xué)研合作實踐基地資源。一方面，購置3D打印機(jī)、多種材料加工設(shè)備以及必要的電子元器件，建立“信息產(chǎn)品技術(shù)實踐平臺”。除了給學(xué)生提供必要的產(chǎn)品樣機(jī)制作空間外，還由專業(yè)教師、企業(yè)技術(shù)專家和學(xué)生共同組成創(chuàng)客團(tuán)隊，積極參加創(chuàng)客大賽，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和技能水平。另外一方面，根據(jù)企業(yè)的實際設(shè)計任務(wù)，明確學(xué)生設(shè)計實戰(zhàn)任務(wù)選題，借以保證課程的理論教學(xué)和技術(shù)實踐“接地氣”。
三、結(jié)語
避免枯燥而單調(diào)的理論授課，采用案例和項目實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，可以有效提升工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生對技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣和主動應(yīng)用的能力。而面向當(dāng)前國內(nèi)外產(chǎn)品設(shè)計界的主要發(fā)展趨勢，幫助學(xué)生了解并掌握信息交互類產(chǎn)品創(chuàng)新的基本設(shè)計思維和技術(shù)實現(xiàn)方法，也為學(xué)生的未來工作打下堅實的基礎(chǔ)。同時，設(shè)計實踐的考核方式，培養(yǎng)了學(xué)生的主動創(chuàng)新思想，并有效地讓將不同之前的機(jī)械設(shè)計、設(shè)計調(diào)研和編程基礎(chǔ)的等原本相對割裂的課程知識充分串聯(lián)起來。
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