工業(yè)設計課程教學改革探索論文
摘要:作為當前世界產(chǎn)品設計界最具活力的新興創(chuàng)新領域，信息產(chǎn)品對工業(yè)設計專業(yè)學生在該類產(chǎn)品設計領域的理論知識和實踐能力提出了新的要求。為讓學生切實掌握相關產(chǎn)品設計的基礎技術知識和創(chuàng)新方法，提升設計實踐能力，本文在教學內(nèi)容、教學方法、組織方式和課程資源建設等方面進行了多角度的探索和實踐。
關鍵詞：工業(yè)設計；信息產(chǎn)品；教學改革
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)新設計大國占領國際市場，引領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用戶在操作方式上的潛在需求，通過引入觸控技術來取代傳統(tǒng)的按鍵技術而設計出的觸屏智能手機，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)展領域。由此可見，基于信息技術的信息產(chǎn)品不僅是未來產(chǎn)品設計的研發(fā)熱點，也成為當前工業(yè)設計專業(yè)學生所必須掌握的基礎能力。然而現(xiàn)有的工業(yè)設計專業(yè)課程教學大多圍繞傳統(tǒng)的包豪斯教育體系展開，以藝術、設計和人文等內(nèi)容為主，學生對物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、電機控制以及無線通訊等信息技術相關領域知識的了解和應用能力偏低，在技術性課程學習上存在“重知識記憶而輕主動應用”、“強技術復制而弱主動創(chuàng)新”的問題。部分學生能夠提出某些信息類產(chǎn)品的創(chuàng)新構(gòu)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踐驗證而導致的“假想設計”現(xiàn)象。為了讓學生掌握一般信息產(chǎn)品設計的基本理論和技術，并具備較強的產(chǎn)品實現(xiàn)能力，需要對該類技術課程的教學內(nèi)容、教學方法、組織方式和課程資源設計等方面進行必要的改革探索和實踐。
一、信息產(chǎn)品設計課程教學中存在的主要問題
信息產(chǎn)品設計課程在國內(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)階段熱門技術展開，因此，其主講教師則主要來自機械電子或計算機應用等專業(yè)。由于這些專業(yè)的教師通常缺乏工業(yè)設計專業(yè)背景，對工業(yè)設計專業(yè)學生的知識組成以及學習認知規(guī)律不太了解，在之前的課程教學中主要存在以下一些問題：
（一）課程內(nèi)容獨立性較強，授課知識點多而散亂
信息產(chǎn)品設計不僅要求學生有工業(yè)設計專業(yè)知識，更要求學生具備一些工科背景的技術基礎，例如程序開發(fā)、電子電路技術、機械設計和計算機控制方法等。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)工業(yè)設計教學理論體系中，上述教學內(nèi)容相對缺乏，也沒有有機地串聯(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，不僅教學難度比較大，學生學習起來也相對吃力，教學效果相對較差。
（二）工科式課程教學方法不適用于工業(yè)設計專業(yè)學生
由于程序設計、電路基礎、控制理論等相關理論知識大部分設置在工科課程中，因此由上述內(nèi)容組成的信息產(chǎn)品設計課程的教學大綱、教學組織方式和講授方法也多延續(xù)傳統(tǒng)工科課程的教學模式，將相關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驅(qū)動模塊時，通常的教學方法是先簡單闡述不同電機的驅(qū)動原理后，直接講解基于PWM（脈寬調(diào)制）的驅(qū)動方法。然而長期處于藝術和設計專業(yè)教育的工業(yè)設計專業(yè)學生更習慣于從感性了解到理性掌握的學習認知過程，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，會導致學生產(chǎn)生畏難情緒，影響他們對知識的主動學習和應用。
（三）缺乏實踐鍛煉，學生對技術知識的應用能力較低
工業(yè)設計是一個典型的應用型學科，非常強調(diào)貼近實際、貼近產(chǎn)業(yè)，學生不僅需要掌握前沿的設計理論知識，更需要培養(yǎng)設計實踐能力。之前的信息產(chǎn)品設計以理論授課為主，課堂練習為輔，而且課堂實驗也多是針對某一個具體知識點而進行的專項練習。整體的教學環(huán)節(jié)中缺少一個可以整合多個知識點的、完整的設計實踐練習，學生們雖然積累了大量的理論知識，但對技術的理解和整合應用能力較低。也正是因為缺少實例驗證，不進行真實可用的產(chǎn)品原型設計，導致學生在其后的信息產(chǎn)品設計中存在較多的主觀臆測現(xiàn)象。
（四）學生主動創(chuàng)新意識薄弱
課堂教學中，多關注學生對某理論知識點的理解與掌握，常以學生是否能夠記憶或?qū)崿F(xiàn)某一個具體功能要求為考核內(nèi)容，而忽視對學生創(chuàng)新意識的教育。多數(shù)學生能夠通過死記硬背和單任務訓練而記憶較多的知識點，但缺乏“利用技術進行創(chuàng)新”這一工業(yè)設計學生所應具備的必要能力。學生的主要精力放在了現(xiàn)有產(chǎn)品的`“技術復制”上，以能夠重現(xiàn)他人的產(chǎn)品功能為主，而創(chuàng)新設計能力沒有得到提升。
二、教學改革探索與實踐
為了解決上述問題，首先組建了由工業(yè)設計專業(yè)教師為主講教師，兼以不同專業(yè)“技術教師”和來自設計第一線的“企業(yè)導師”共同組成的授課團隊。此外，還在教學內(nèi)容、教學方法和考核模式等多方面開展了教學改革探索，具體如下：
（一）教學內(nèi)容的梳理和組織
鑒于授課時間少，學生基礎差的現(xiàn)狀，教學團隊從現(xiàn)有工業(yè)設計專業(yè)學生進行信息產(chǎn)品設計的實際需求出發(fā)，選擇與國內(nèi)外信息產(chǎn)品設計熱點領域最為直接相關的“應用型知識”作為授課內(nèi)容。一方面，弱化知識的理論背景及其數(shù)學基礎，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，強調(diào)信息產(chǎn)品設計過程中，多通道信息流的流動過程和控制，強調(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)設計專業(yè)學生講授必要的技術理論知識和創(chuàng)新設計方法。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、運動的感知與控制、交互模式與實現(xiàn)方法等教學模塊。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計項目實踐強化理論教學成果。圖1給出了本教學內(nèi)容的組成框架。
（二）從感性到理性教學方法
基于工業(yè)設計專業(yè)學生的認識習慣，有針對性地提出“從產(chǎn)品感性認識到基本理論分析”和“從理性知識學習到感性設計實踐”這兩個互逆的教學過程。并在不同的教學過程中，分別使用“案例式教學法”和“基于項目實踐的教學法”，讓學生有效地理解、掌握知識點。其中，“從產(chǎn)品的感性認識到基本理論分析”教學過程主要借助于經(jīng)典的產(chǎn)品案例，通過對該產(chǎn)品進行功能分析、物理解剖以及不同部件的功能原理闡述等方法，讓學生獲得“什么技術可以完成什么功能”這一個感性認識。而“從理性知識學習到感性設計實踐”這個教學過程主要采用動手實踐法，通過課堂布置簡單的設計任務，讓學生通過模仿設計到創(chuàng)新設計的兩個遞進式的訓練過程，解決“什么樣的產(chǎn)品功能需要什么技術和手段得以實現(xiàn)”問題。另外，“小組式”的深化討論過程也有效地強化了學生對技術原理的理解和掌握。圖2是本教學方法的主要流程示意圖。以“超聲波傳感器的原理和使用”教學模塊為例，其教學過程可以簡略設計如下：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。通過與學生一起對產(chǎn)品功能進行解析，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(jié)合使用方法進行理論講解，讓學生通過具體產(chǎn)品而對技術產(chǎn)生感性認識，誘發(fā)學生的學習興趣。然后，采用“基于項目實踐的教學方法”，給出一個具體的創(chuàng)新設計項目，引導學生從實際應用的角度出發(fā)，結(jié)合之前學習過的其他單元知識，設計并實施自己的設計思想。圖4是學生利用超聲波傳感器設計出的“量尺手套”原型系統(tǒng)，其主要功能是既可以進行距離測量，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“設計實踐”考核模式
采用“實際設計實踐”能力考核為課程考核方法，允許學生自由組建合作小組，根據(jù)其團隊對設計主題的理解，進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計，并要求學生利用功能性的實物模型來公開發(fā)表自己的設計方案。邀請不同專業(yè)教師和企業(yè)負責人共同組成考核組，對學生作品的設計定位、功能創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化前景等進行綜合評價，并給出專業(yè)點評和解答。力圖通過這樣的方式，不僅讓學生切實掌握基礎的技術知識和制作能力，更試圖引導學生從實際應用的角度出發(fā)，通過實踐獲取知識，并強化學生對理論學習及技術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)”鞏固和提升教學效果
強調(diào)“實踐、認識、再實踐”的認知規(guī)律，充分整合各類資源，在深度和廣度上強化教學。整合浙江工業(yè)大學現(xiàn)有的浙江省工業(yè)設計創(chuàng)新服務平臺、浙江工業(yè)大學藝術學院教學實踐基地以及多個校企產(chǎn)學研合作實踐基地資源。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)品技術實踐平臺”。除了給學生提供必要的產(chǎn)品樣機制作空間外，還由專業(yè)教師、企業(yè)技術專家和學生共同組成創(chuàng)客團隊，積極參加創(chuàng)客大賽，提升學生的創(chuàng)新能力和技能水平。另外一方面，根據(jù)企業(yè)的實際設計任務，明確學生設計實戰(zhàn)任務選題，借以保證課程的理論教學和技術實踐“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)合的教學方法，可以有效提升工業(yè)設計專業(yè)學生對技術學習的興趣和主動應用的能力。而面向當前國內(nèi)外產(chǎn)品設計界的主要發(fā)展趨勢，幫助學生了解并掌握信息交互類產(chǎn)品創(chuàng)新的基本設計思維和技術實現(xiàn)方法，也為學生的未來工作打下堅實的基礎。同時，設計實踐的考核方式，培養(yǎng)了學生的主動創(chuàng)新思想，并有效地讓將不同之前的機械設計、設計調(diào)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。
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