工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)界最具活力的新興創(chuàng)新領(lǐng)域，信息產(chǎn)品對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在該類產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的理論知識(shí)和實(shí)踐能力提出了新的要求。為讓學(xué)生切實(shí)掌握相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)和創(chuàng)新方法，提升設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)踐。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；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(jì)界最具活力的創(chuàng)新領(lǐng)域，也是美國(guó)、日本、韓國(guó)和德國(guó)等產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大國(guó)占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)，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(jì)出的觸屏智能手機(jī)，不僅為其贏得了巨大的市場(chǎng)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(jì)的研發(fā)熱點(diǎn)，也成為當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)和人文等內(nèi)容為主，學(xué)生對(duì)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(shí)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(shí)記憶而輕主動(dòng)應(yīng)用”、“強(qiáng)技術(shù)復(fù)制而弱主動(dòng)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(jì)大部分停留在概念設(shè)計(jì)和功能闡釋階段，而且還存在因缺少實(shí)踐驗(yàn)證而導(dǎo)致的“假想設(shè)計(jì)”現(xiàn)象。為了讓學(xué)生掌握一般信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本理論和技術(shù)，并具備較強(qiáng)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力，需要對(duì)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(jì)等方面進(jìn)行必要的改革探索和實(shí)踐。
一、信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的主要問題
信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程在國(guó)內(nèi)開展的時(shí)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(jì)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(jì)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(jì)專業(yè)背景，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)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：
�。ㄒ唬┱n程內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，授課知識(shí)點(diǎn)多而散亂
信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅要求學(xué)生有工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，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(jì)和計(jì)算機(jī)控制方法等。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)理論體系中，上述教學(xué)內(nèi)容相對(duì)缺乏，也沒有有機(jī)地串聯(lián)起來。而且，要在相對(duì)有限的授課課時(shí)中（通常為64課時(shí)），盡可能將源自不同課程的零散知識(shí)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(duì)吃力，教學(xué)效果相對(duì)較差。
�。ǘ┕た剖秸n程教學(xué)方法不適用于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生
由于程序設(shè)計(jì)、電路基礎(chǔ)、控制理論等相關(guān)理論知識(shí)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(jì)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(shí)以相對(duì)抽象的形式給出。例如，在講解運(yùn)動(dòng)控制中電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，通常的教學(xué)方法是先簡(jiǎn)單闡述不同電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理后，直接講解基于PWM（脈寬調(diào)制）的驅(qū)動(dòng)方法。然而長(zhǎng)期處于藝術(shù)和設(shè)計(jì)專業(yè)教育的工業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)講解。因此，這種傳統(tǒng)的、以抽象理論為主的授課形式，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，影響他們對(duì)知識(shí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
�。ㄈ┤狈�(shí)踐鍛煉，學(xué)生對(duì)技術(shù)知識(shí)的應(yīng)用能力較低
工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的應(yīng)用型學(xué)科，非常強(qiáng)調(diào)貼近實(shí)際、貼近產(chǎn)業(yè)，學(xué)生不僅需要掌握前沿的設(shè)計(jì)理論知識(shí)，更需要培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力。之前的信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)以理論授課為主，課堂練習(xí)為輔，而且課堂實(shí)驗(yàn)也多是針對(duì)某一個(gè)具體知識(shí)點(diǎn)而進(jìn)行的專項(xiàng)練習(xí)。整體的教學(xué)環(huán)節(jié)中缺少一個(gè)可以整合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的、完整的設(shè)計(jì)實(shí)踐練習(xí)，學(xué)生們雖然積累了大量的理論知識(shí)，但對(duì)技術(shù)的理解和整合應(yīng)用能力較低。也正是因?yàn)槿鄙賹?shí)例驗(yàn)證，不進(jìn)行真實(shí)可用的產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)，導(dǎo)致學(xué)生在其后的信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在較多的主觀臆測(cè)現(xiàn)象。
�。ㄋ模⿲W(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)薄弱
課堂教學(xué)中，多關(guān)注學(xué)生對(duì)某理論知識(shí)點(diǎn)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(gè)具體功能要求為考核內(nèi)容，而忽視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)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(shí)點(diǎn)，但缺乏“利用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新”這一工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)能力沒有得到提升。
二、教學(xué)改革探索與實(shí)踐
為了解決上述問題，首先組建了由工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)第一線的“企業(yè)導(dǎo)師”共同組成的授課團(tuán)隊(duì)。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：
�。ㄒ唬┙虒W(xué)內(nèi)容的梳理和組織
鑒于授課時(shí)間少，學(xué)生基礎(chǔ)差的現(xiàn)狀，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從現(xiàn)有工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際需求出發(fā)，選擇與國(guó)內(nèi)外信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)熱點(diǎn)領(lǐng)域最為直接相關(guān)的“應(yīng)用型知識(shí)”作為授課內(nèi)容。一方面，弱化知識(shí)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(jì)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(jì)過程中，多通道信息流的流動(dòng)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(shí)現(xiàn)，為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生講授必要的技術(shù)理論知識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，針對(duì)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(gè)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(yùn)動(dòng)的感知與控制、交互模式與實(shí)現(xiàn)方法等教學(xué)模塊。為了理論與實(shí)踐相結(jié)合，選擇“Arduino”為硬件平臺(tái)，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(tái)，以便于通過完成具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)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。
�。ǘ⿵母行缘嚼硇越虒W(xué)方法
基于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的認(rèn)識(shí)習(xí)慣，有針對(duì)性地提出“從產(chǎn)品感性認(rèn)識(shí)到基本理論分析”和“從理性知識(shí)學(xué)習(xí)到感性設(shè)計(jì)實(shí)踐”這兩個(gè)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(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)法”，讓學(xué)生有效地理解、掌握知識(shí)點(diǎn)。其中，“從產(chǎn)品的感性認(rèn)識(shí)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(duì)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(gè)感性認(rèn)識(shí)。而“從理性知識(shí)學(xué)習(xí)到感性設(shè)計(jì)實(shí)踐”這個(gè)教學(xué)過程主要采用動(dòng)手實(shí)踐法，通過課堂布置簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生通過模仿設(shè)計(jì)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的兩個(gè)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(shí)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(duì)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(jiǎn)略設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)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(duì)技術(shù)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后，采用“基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方法”，給出一個(gè)具體的創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)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(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)施自己的設(shè)計(jì)思想。圖4是學(xué)生利用超聲波傳感器設(shè)計(jì)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(cè)量，也可在揮動(dòng)手臂時(shí)，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。
�。ㄈ┎捎谩霸O(shè)計(jì)實(shí)踐”考核模式
采用“實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)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(duì)對(duì)設(shè)計(jì)主題的理解，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并要求學(xué)生利用功能性的實(shí)物模型來公開發(fā)表自己的設(shè)計(jì)方案。邀請(qǐng)不同專業(yè)教師和企業(yè)負(fù)責(zé)人共同組成考核組，對(duì)學(xué)生作品的設(shè)計(jì)定位、功能創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化前景等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并給出專業(yè)點(diǎn)評(píng)和解答。力圖通過這樣的方式，不僅讓學(xué)生切實(shí)掌握基礎(chǔ)的技術(shù)知識(shí)和制作能力，更試圖引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，通過實(shí)踐獲取知識(shí)，并強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)及技術(shù)實(shí)踐的興趣和主動(dòng)意識(shí)，有效提升其創(chuàng)新能力。
�。ㄋ模┩ㄟ^“項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”鞏固和提升教學(xué)效果
強(qiáng)調(diào)“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)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(jì)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)、浙江工業(yè)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院教學(xué)實(shí)踐基地以及多個(gè)校企產(chǎn)學(xué)研合作實(shí)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(shí)踐平臺(tái)”。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(duì)，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(shí)際設(shè)計(jì)任務(wù)，明確學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)任務(wù)選題，借以保證課程的理論教學(xué)和技術(shù)實(shí)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(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，可以有效提升工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生對(duì)技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)應(yīng)用的能力。而面向當(dāng)前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品設(shè)計(jì)界的主要發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)思維和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，也為學(xué)生的未來工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)踐的考核方式，培養(yǎng)了學(xué)生的主動(dòng)創(chuàng)新思想，并有效地讓將不同之前的機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)調(diào)研和編程基礎(chǔ)的等原本相對(duì)割裂的課程知識(shí)充分串聯(lián)起來。
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