工业设计课程教学改革探索论文
时间：2021-08-31摘要:作为当前世界产品设计界最具活力的新兴创新领域，信息产品对工业设计专业学生在该类产品设计领域的理论知识和实践能力提出了新的要求。为让学生切实掌握相关产品设计的基础技术知识和创新方法，提升设计实践能力，本文在教学内容、教学方法、组织方式和课程资源建设等方面进行了多角度的探索和实践。
关键词：工业设计；信息产品；教学改革
信息产品是当前世界产品设计界最具活力的创新领域，也是美国、日本、韩国和德国等产品创新设计大国占领国际市场，引领全球人民生活方式转变的主要手段。苹果公司深入挖掘手机用户在操作方式上的潜在需求，通过引入触控技术来取代传统的按键技术而设计出的触屏智能手机，不仅为其赢得了巨大的市场利益，也直接改变了人们的手机使用方式，乃至其生活方式。同样，GoogleGlasses的发布，则直接开启了可穿戴产品的研发热潮，而目前正在逐渐升温的“智能硬件”也是信息产品的代表性的发展领域。由此可见，基于信息技术的信息产品不仅是未来产品设计的研发热点，也成为当前工业设计专业学生所必须掌握的基础能力。然而现有的工业设计专业课程教学大多围绕传统的包豪斯教育体系展开，以艺术、设计和人文等内容为主，学生对物联网、智能传感器、电机控制以及无线通讯等信息技术相关领域知识的了解和应用能力偏低，在技术性课程学习上存在“重知识记忆而轻主动应用”、“强技术复制而弱主动创新”的问题。部分学生能够提出某些信息类产品的创新构思，但其设计大部分停留在概念设计和功能阐释阶段，而且还存在因缺少实践验证而导致的“假想设计”现象。为了让学生掌握一般信息产品设计的基本理论和技术，并具备较强的产品实现能力，需要对该类技术课程的教学内容、教学方法、组织方式和课程资源设计等方面进行必要的改革探索和实践。
一、信息产品设计课程教学中存在的主要问题
信息产品设计课程在国内开展的时间较短，其主要授课内容大多围绕物联网、智能传感器和可穿戴计算现阶段热门技术展开，因此，其主讲教师则主要来自机械电子或计算机应用等专业。由于这些专业的教师通常缺乏工业设计专业背景，对工业设计专业学生的知识组成以及学习认知规律不太了解，在之前的课程教学中主要存在以下一些问题：
（一）课程内容独立性较强，授课知识点多而散乱
信息产品设计不仅要求学生有工业设计专业知识，更要求学生具备一些工科背景的技术基础，例如程序开发、电子电路技术、机械设计和计算机控制方法等。在现有的传统工业设计教学理论体系中，上述教学内容相对缺乏，也没有有机地串联起来。而且，要在相对有限的授课课时中（通常为64课时），尽可能将源自不同课程的零散知识讲解清楚，不仅教学难度比较大，学生学习起来也相对吃力，教学效果相对较差。
（二）工科式课程教学方法不适用于工业设计专业学生
由于程序设计、电路基础、控制理论等相关理论知识大部分设置在工科课程中，因此由上述内容组成的信息产品设计课程的教学大纲、教学组织方式和讲授方法也多延续传统工科课程的教学模式，将相关的理论知识以相对抽象的形式给出。例如，在讲解运动控制中电机驱动模块时，通常的教学方法是先简单阐述不同电机的驱动原理后，直接讲解基于PWM（脉宽调制）的驱动方法。然而长期处于艺术和设计专业教育的工业设计专业学生更习惯于从感性了解到理性掌握的学习认知过程，他们更熟悉并喜欢形象化的知识讲解。因此，这种传统的、以抽象理论为主的授课形式，会导致学生产生畏难情绪，影响他们对知识的主动学习和应用。
（三）缺乏实践锻炼，学生对技术知识的应用能力较低
工业设计是一个典型的应用型学科，非常强调贴近实际、贴近产业，学生不仅需要掌握前沿的设计理论知识，更需要培养设计实践能力。之前的信息产品设计以理论授课为主，课堂练习为辅，而且课堂实验也多是针对某一个具体知识点而进行的专项练习。整体的教学环节中缺少一个可以整合多个知识点的、完整的设计实践练习，学生们虽然积累了大量的理论知识，但对技术的理解和整合应用能力较低。也正是因为缺少实例验证，不进行真实可用的产品原型设计，导致学生在其后的信息产品设计中存在较多的主观臆测现象。
（四）学生主动创新意识薄弱
课堂教学中，多关注学生对某理论知识点的理解与掌握，常以学生是否能够记忆或实现某一个具体功能要求为考核内容，而忽视对学生创新意识的教育。多数学生能够通过死记硬背和单任务训练而记忆较多的知识点，但缺乏“利用技术进行创新”这一工业设计学生所应具备的必要能力。学生的主要精力放在了现有产品的“技术复制”上，以能够重现他人的产品功能为主，而创新设计能力没有得到提升。
二、教学改革探索与实践
为了解决上述问题，首先组建了由工业设计专业教师为主讲教师，兼以不同专业“技术教师”和来自设计第一线的“企业导师”共同组成的授课团队。此外，还在教学内容、教学方法和考核模式等多方面开展了教学改革探索，具体如下：
（一）教学内容的梳理和组织
鉴于授课时间少，学生基础差的现状，教学团队从现有工业设计专业学生进行信息产品设计的实际需求出发，选择与国内外信息产品设计热点领域最为直接相关的“应用型知识”作为授课内容。一方面，弱化知识的理论背景及其数学基础，以“改理论能解决什么具体问题”为主要内容；另一方面，确立以“信息的感知——计算处理——控制反馈”为主体的理论授课框架，强调信息产品设计过程中，多通道信息流的流动过程和控制，强调信息的多途径获取和多通道信息指令的控制实现，为工业设计专业学生讲授必要的技术理论知识和创新设计方法。同时，针对现有信息产品的功能组成特征，采用模块化的课程组织方式，将整个教学内容分解为信息产品系统组成、典型传感器原理与使用、无线通讯原理与基本技术、运动的感知与控制、交互模式与实现方法等教学模块。为了理论与实践相结合，选择“Arduino”为硬件平台，作为信息采集、处理和指令发出的硬件核心；选择与Arduino无缝链接的“Processing”为软件平台，以便于通过完成具体的设计项目实践强化理论教学成果。图1给出了本教学内容的组成框架。
（二）从感性到理性教学方法
基于工业设计专业学生的认识习惯，有针对性地提出“从产品感性认识到基本理论分析”和“从理性知识学习到感性设计实践”这两个互逆的教学过程。并在不同的教学过程中，分别使用“案例式教学法”和“基于项目实践的教学法”，让学生有效地理解、掌握知识点。其中，“从产品的感性认识到基本理论分析”教学过程主要借助于经典的产品案例，通过对该产品进行功能分析、物理解剖以及不同部件的功能原理阐述等方法，让学生获得“什么技术可以完成什么功能”这一个感性认识。而“从理性知识学习到感性设计实践”这个教学过程主要采用动手实践法，通过课堂布置简单的设计任务，让学生通过模仿设计到创新设计的'两个递进式的训练过程，解决“什么样的产品功能需要什么技术和手段得以实现”问题。另外，“小组式”的深化讨论过程也有效地强化了学生对技术原理的理解和掌握。图2是本教学方法的主要流程示意图。以“超声波传感器的原理和使用”教学模块为例，其教学过程可以简略设计如下：首先，引入典型产品案例。这里采用史蒂夫霍弗的Tacit(AHapticWristRangefinder)为例，如图3所示。通过与学生一起对产品功能进行解析，适当引出超声波传感器在判断物体位置、距离和密度等作用及其原理，并对其如何与Arduino的结合使用方法进行理论讲解，让学生通过具体产品而对技术产生感性认识，诱发学生的学习兴趣。然后，采用“基于项目实践的教学方法”，给出一个具体的创新设计项目，引导学生从实际应用的角度出发，结合之前学习过的其他单元知识，设计并实施自己的设计思想。图4是学生利用超声波传感器设计出的“量尺手套”原型系统，其主要功能是既可以进行距离测量，也可在挥动手臂时，因手臂与四周障碍物体的不同距离而产生不同音节的连续乐音。
（三）采用“设计实践”考核模式
采用“实际设计实践”能力考核为课程考核方法，允许学生自由组建合作小组，根据其团队对设计主题的理解，进行产品创新设计，并要求学生利用功能性的实物模型来公开发表自己的设计方案。邀请不同专业教师和企业负责人共同组成考核组，对学生作品的设计定位、功能创新、产业化前景等进行综合评价，并给出专业点评和解答。力图通过这样的方式，不仅让学生切实掌握基础的技术知识和制作能力，更试图引导学生从实际应用的角度出发，通过实践获取知识，并强化学生对理论学习及技术实践的兴趣和主动意识，有效提升其创新能力。
（四）通过“项目实战”巩固和提升教学效果
强调“实践、认识、再实践”的认知规律，充分整合各类资源，在深度和广度上强化教学。整合浙江工业大学现有的浙江省工业设计创新服务平台、浙江工业大学艺术学院教学实践基地以及多个校企产学研合作实践基地资源。一方面，购置3D打印机、多种材料加工设备以及必要的电子元器件，建立“信息产品技术实践平台”。除了给学生提供必要的产品样机制作空间外，还由专业教师、企业技术专家和学生共同组成创客团队，积极参加创客大赛，提升学生的创新能力和技能水平。另外一方面，根据企业的实际设计任务，明确学生设计实战任务选题，借以保证课程的理论教学和技术实践“接地气”。
三、结语
避免枯燥而单调的理论授课，采用案例和项目实践相结合的教学方法，可以有效提升工业设计专业学生对技术学习的兴趣和主动应用的能力。而面向当前国内外产品设计界的主要发展趋势，帮助学生了解并掌握信息交互类产品创新的基本设计思维和技术实现方法，也为学生的未来工作打下坚实的基础。同时，设计实践的考核方式，培养了学生的主动创新思想，并有效地让将不同之前的机械设计、设计调研和编程基础的等原本相对割裂的课程知识充分串联起来。
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