工業(yè)設計課程教學(xué)改革探索論文
摘要:作為當前世界產(chǎn)品設計界最具活力的新興創(chuàng )新領(lǐng)域，信息產(chǎn)品對工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生在該類(lèi)產(chǎn)品設計領(lǐng)域的理論知識和實(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)品設計的基礎技術(shù)知識和創(chuàng )新方法，提升設計實(shí)踐能力，本文在教學(xué)內容、教學(xué)方法、組織方式和課程資源建設等方面進(jìn)行了多角度的探索和實(shí)踐。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設計；信息產(chǎn)品；教學(xué)改革
信息產(chǎn)品是當前世界產(chǎn)品設計界最具活力的創(chuàng )新領(lǐng)域，也是美國、日本、韓國和德國等產(chǎn)品創(chuàng )新設計大國占領(lǐng)國際市場(chǎng)，引領(lǐng)全球人民生活方式轉變的主要手段。蘋(píng)果公司深入挖掘手機用戶(hù)在操作方式上的潛在需求，通過(guò)引入觸控技術(shù)來(lái)取代傳統的按鍵技術(shù)而設計出的觸屏智能手機，不僅為其贏(yíng)得了巨大的市場(chǎng)利益，也直接改變了人們的手機使用方式，乃至其生活方式。同樣，GoogleGlasses的發(fā)布，則直接開(kāi)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(jiàn)，基于信息技術(shù)的信息產(chǎn)品不僅是未來(lái)產(chǎn)品設計的研發(fā)熱點(diǎn)，也成為當前工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生所必須掌握的基礎能力。然而現有的工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)大多圍繞傳統的包豪斯教育體系展開(kāi)，以藝術(shù)、設計和人文等內容為主，學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、電機控制以及無(wú)線(xiàn)通訊等信息技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域知識的了解和應用能力偏低，在技術(shù)性課程學(xué)習上存在“重知識記憶而輕主動(dòng)應用”、“強技術(shù)復制而弱主動(dòng)創(chuàng )新”的問(wèn)題。部分學(xué)生能夠提出某些信息類(lèi)產(chǎn)品的創(chuàng )新構思，但其設計大部分停留在概念設計和功能闡釋階段，而且還存在因缺少實(shí)踐驗證而導致的“假想設計”現象。為了讓學(xué)生掌握一般信息產(chǎn)品設計的基本理論和技術(shù)，并具備較強的產(chǎn)品實(shí)現能力，需要對該類(lèi)技術(shù)課程的教學(xué)內容、教學(xué)方法、組織方式和課程資源設計等方面進(jìn)行必要的改革探索和實(shí)踐。
一、信息產(chǎn)品設計課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
信息產(chǎn)品設計課程在國內開(kāi)展的時(shí)間較短，其主要授課內容大多圍繞物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器和可穿戴計算現階段熱門(mén)技術(shù)展開(kāi)，因此，其主講教師則主要來(lái)自機械電子或計算機應用等專(zhuān)業(yè)。由于這些專(zhuān)業(yè)的教師通常缺乏工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)背景，對工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識組成以及學(xué)習認知規律不太了解，在之前的課程教學(xué)中主要存在以下一些問(wèn)題：
�。ㄒ唬┱n程內容獨立性較強，授課知識點(diǎn)多而散亂
信息產(chǎn)品設計不僅要求學(xué)生有工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)知識，更要求學(xué)生具備一些工科背景的技術(shù)基礎，例如程序開(kāi)發(fā)、電子電路技術(shù)、機械設計和計算機控制方法等。在現有的傳統工業(yè)設計教學(xué)理論體系中，上述教學(xué)內容相對缺乏，也沒(méi)有有機地串聯(lián)起來(lái)。而且，要在相對有限的授課課時(shí)中（通常為64課時(shí)），盡可能將源自不同課程的零散知識講解清楚，不僅教學(xué)難度比較大，學(xué)生學(xué)習起來(lái)也相對吃力，教學(xué)效果相對較差。
�。ǘ┕た剖秸n程教學(xué)方法不適用于工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生
由于程序設計、電路基礎、控制理論等相關(guān)理論知識大部分設置在工科課程中，因此由上述內容組成的信息產(chǎn)品設計課程的教學(xué)大綱、教學(xué)組織方式和講授方法也多延續傳統工科課程的教學(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(dòng)控制中電機驅動(dòng)模塊時(shí)，通常的教學(xué)方法是先簡(jiǎn)單闡述不同電機的驅動(dòng)原理后，直接講解基于PWM（脈寬調制）的驅動(dòng)方法。然而長(cháng)期處于藝術(shù)和設計專(zhuān)業(yè)教育的工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生更習慣于從感性了解到理性掌握的學(xué)習認知過(guò)程，他們更熟悉并喜歡形象化的知識講解。因此，這種傳統的、以抽象理論為主的授課形式，會(huì )導致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，影響他們對知識的主動(dòng)學(xué)習和應用。
�。ㄈ┤狈�(shí)踐鍛煉，學(xué)生對技術(shù)知識的應用能力較低
工業(yè)設計是一個(gè)典型的應用型學(xué)科，非常強調貼近實(shí)際、貼近產(chǎn)業(yè)，學(xué)生不僅需要掌握前沿的設計理論知識，更需要培養設計實(shí)踐能力。之前的信息產(chǎn)品設計以理論授課為主，課堂練習為輔，而且課堂實(shí)驗也多是針對某一個(gè)具體知識點(diǎn)而進(jìn)行的專(zhuān)項練習。整體的教學(xué)環(huán)節中缺少一個(gè)可以整合多個(gè)知識點(diǎn)的、完整的設計實(shí)踐練習，學(xué)生們雖然積累了大量的理論知識，但對技術(shù)的理解和整合應用能力較低。也正是因為缺少實(shí)例驗證，不進(jìn)行真實(shí)可用的產(chǎn)品原型設計，導致學(xué)生在其后的信息產(chǎn)品設計中存在較多的主觀(guān)臆測現象。
�。ㄋ模⿲W(xué)生主動(dòng)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(diǎn)的理解與掌握，常以學(xué)生是否能夠記憶或實(shí)現某一個(gè)具體功能要求為考核內容，而忽視對學(xué)生創(chuàng )新意識的教育。多數學(xué)生能夠通過(guò)死記硬背和單任務(wù)訓練而記憶較多的知識點(diǎn)，但缺乏“利用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng )新”這一工業(yè)設計學(xué)生所應具備的必要能力。學(xué)生的主要精力放在了現有產(chǎn)品的`“技術(shù)復制”上，以能夠重現他人的產(chǎn)品功能為主，而創(chuàng )新設計能力沒(méi)有得到提升。
二、教學(xué)改革探索與實(shí)踐
為了解決上述問(wèn)題，首先組建了由工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)教師為主講教師，兼以不同專(zhuān)業(yè)“技術(shù)教師”和來(lái)自設計第一線(xiàn)的“企業(yè)導師”共同組成的授課團隊。此外，還在教學(xué)內容、教學(xué)方法和考核模式等多方面開(kāi)展了教學(xué)改革探索，具體如下：
�。ㄒ唬┙虒W(xué)內容的梳理和組織
鑒于授課時(shí)間少，學(xué)生基礎差的現狀，教學(xué)團隊從現有工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行信息產(chǎn)品設計的實(shí)際需求出發(fā)，選擇與國內外信息產(chǎn)品設計熱點(diǎn)領(lǐng)域最為直接相關(guān)的“應用型知識”作為授課內容。一方面，弱化知識的理論背景及其數學(xué)基礎，以“改理論能解決什么具體問(wèn)題”為主要內容；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，強調信息產(chǎn)品設計過(guò)程中，多通道信息流的流動(dòng)過(guò)程和控制，強調信息的多途徑獲取和多通道信息指令的控制實(shí)現，為工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生講授必要的技術(shù)理論知識和創(chuàng )新設計方法。同時(shí)，針對現有信息產(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)內容分解為信息產(chǎn)品系統組成、典型傳感器原理與使用、無(wú)線(xiàn)通訊原理與基本技術(shù)、運動(dòng)的感知與控制、交互模式與實(shí)現方法等教學(xué)模塊。為了理論與實(shí)踐相結合，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(wú)縫鏈接的“Processing”為軟件平臺，以便于通過(guò)完成具體的設計項目實(shí)踐強化理論教學(xué)成果。圖1給出了本教學(xué)內容的組成框架。
�。ǘ⿵母行缘嚼硇越虒W(xué)方法
基于工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生的認識習慣，有針對性地提出“從產(chǎn)品感性認識到基本理論分析”和“從理性知識學(xué)習到感性設計實(shí)踐”這兩個(gè)互逆的教學(xué)過(guò)程。并在不同的教學(xué)過(guò)程中，分別使用“案例式教學(xué)法”和“基于項目實(shí)踐的教學(xué)法”，讓學(xué)生有效地理解、掌握知識點(diǎn)。其中，“從產(chǎn)品的感性認識到基本理論分析”教學(xué)過(guò)程主要借助于經(jīng)典的產(chǎn)品案例，通過(guò)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(gè)感性認識。而“從理性知識學(xué)習到感性設計實(shí)踐”這個(gè)教學(xué)過(guò)程主要采用動(dòng)手實(shí)踐法，通過(guò)課堂布置簡(jiǎn)單的設計任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)模仿設計到創(chuàng )新設計的兩個(gè)遞進(jìn)式的訓練過(guò)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”問(wèn)題。另外，“小組式”的深化討論過(guò)程也有效地強化了學(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(guò)程可以簡(jiǎn)略設計如下：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(guò)與學(xué)生一起對產(chǎn)品功能進(jìn)行解析，適當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的結合使用方法進(jìn)行理論講解，讓學(xué)生通過(guò)具體產(chǎn)品而對技術(shù)產(chǎn)生感性認識，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。然后，采用“基于項目實(shí)踐的教學(xué)方法”，給出一個(gè)具體的創(chuàng )新設計項目，引導學(xué)生從實(shí)際應用的角度出發(fā)，結合之前學(xué)習過(guò)的其他單元知識，設計并實(shí)施自己的設計思想。圖4是學(xué)生利用超聲波傳感器設計出的“量尺手套”原型系統，其主要功能是既可以進(jìn)行距離測量，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)生不同音節的連續樂(lè )音。
�。ㄈ┎捎谩霸O計實(shí)踐”考核模式
采用“實(shí)際設計實(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，根據其團隊對設計主題的理解，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng )新設計，并要求學(xué)生利用功能性的實(shí)物模型來(lái)公開(kāi)發(fā)表自己的設計方案。邀請不同專(zhuān)業(yè)教師和企業(yè)負責人共同組成考核組，對學(xué)生作品的設計定位、功能創(chuàng )新、產(chǎn)業(yè)化前景等進(jìn)行綜合評價(jià)，并給出專(zhuān)業(yè)點(diǎn)評和解答。力圖通過(guò)這樣的方式，不僅讓學(xué)生切實(shí)掌握基礎的技術(shù)知識和制作能力，更試圖引導學(xué)生從實(shí)際應用的角度出發(fā)，通過(guò)實(shí)踐獲取知識，并強化學(xué)生對理論學(xué)習及技術(shù)實(shí)踐的興趣和主動(dòng)意識，有效提升其創(chuàng )新能力。
�。ㄋ模┩ㄟ^(guò)“項目實(shí)戰”鞏固和提升教學(xué)效果
強調“實(shí)踐、認識、再實(shí)踐”的認知規律，充分整合各類(lèi)資源，在深度和廣度上強化教學(xué)。整合浙江工業(yè)大學(xué)現有的浙江省工業(yè)設計創(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(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、多種材料加工設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”。除了給學(xué)生提供必要的產(chǎn)品樣機制作空間外，還由專(zhuān)業(yè)教師、企業(yè)技術(shù)專(zhuān)家和學(xué)生共同組成創(chuàng )客團隊，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，根據企業(yè)的實(shí)際設計任務(wù)，明確學(xué)生設計實(shí)戰任務(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、結語(yǔ)
避免枯燥而單調的理論授課，采用案例和項目實(shí)踐相結合的教學(xué)方法，可以有效提升工業(yè)設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生對技術(shù)學(xué)習的興趣和主動(dòng)應用的能力。而面向當前國內外產(chǎn)品設計界的主要發(fā)展趨勢，幫助學(xué)生了解并掌握信息交互類(lèi)產(chǎn)品創(chuàng )新的基本設計思維和技術(shù)實(shí)現方法，也為學(xué)生的未來(lái)工作打下堅實(shí)的基礎。同時(shí)，設計實(shí)踐的考核方式，培養了學(xué)生的主動(dòng)創(chuàng )新思想，并有效地讓將不同之前的機械設計、設計調研和編程基礎的等原本相對割裂的課程知識充分串聯(lián)起來(lái)。
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