工业设计专业工程基础课程实验实践教学改革研究

刘恩辰，罗信武

(广西科技大学　机械工程学院，广西　柳州　545006)



工业设计专业工程基础课程实验实践教学改革研究

刘恩辰，罗信武

(广西科技大学机械工程学院，广西柳州545006)

摘要根据工业设计专业教学现状和当前经济发展形势，分析目前工业设计专业本科工程基础课程教学存在的问题和经济环境下的创新需求。为满足新需求，实现新目标，针对本科学生不同学习阶段的特点和问题，探讨构建分阶段实验实践教学体系，提出合理把握实验实践课程的设置与组织管理原则，科学系统制定教学内容以及不断丰富拓展教学形式，以培养学生的实践能力和创新综合能力，调动学生的积极性和创造性。

关键词工业设计；工程基础课程；实验实践

进入21世纪以来，我国经济飞速发展，新经济形势对工业企业提出更高的创新要求，国家更需要创新企业，诸多工业产品领域的自主设计研发能力需要不断增强。国内工业设计发展对设计师创新能力的要求也进一步提高。面对市场对设计人才需求日益增长，工业设计专业教学也相应产生了对工程基础课程实验实践教学的新要求[1]。

工业设计是一门交叉学科，涉及机械、计算机与艺术等多个领域[2]。工科类工业设计专业教育中，工程基础课程占有举足轻重的地位。实验实践教学作为工程基础课程重要的组成部分，是实现工业设计专业培养目标的重要环节，是使学生理解并初步运用专业知识的关键手段。工程基础课程实验实践教学是动态的体系，要根据时代的工业设计特点，制定工程基础实验实践教学内容[3-4]。

1工程基础课程教学改革的需求分析

1.1提高学生创新能力和知识运用能力的需求

随着工业技术的进步和经济社会的发展，市场对工业设计专业人才的创新能力需求日益迫切。缺乏实验实践教学内容会导致学生创新能力的欠缺。工程基础类课程教学需要的不单是对理论知识的验证和复现，更是对学生的创新能力和实践能力的培养，也是对学生的主动性和积极性的调动。

目前，工业设计专业设置的工程基础课程通常有“机械设计基础”“工业设计材料与工艺”“工业产品结构设计”“机械制造技术基础”等。工科院校中此类课程常见教学方法与侧重通常秉承了机械专业的特点和要求，主要是对部分理论知识的演示和验证，需要学生动手的实验内容较少。这对工业设计专业人才的培养是不够的，因为只是纯粹学习工科理论，在没有实践辅助理解的情况下，学生难以自主跨越不同专业知识间的鸿沟，不能自主建立起不同专业知识之间的桥梁[5]。所以要使学生对不同课程知识形成系统认识，就需要让学生熟悉不同课程知识之间的联系。

学习完单独的课程之后，学生通常可以掌握此门课程知识，但是不同课程的知识之间如何联系起来，则要通过实验和实践课程的训练，使学生学习的多个单独课程知识成为系统性知识，而不是零散状态。例如，“机械设计基础”课程完成后，学生了解了常见机构的设计计算；学完“材料与工艺”课程之后，学生熟悉了塑料、玻璃、木材、金属和陶瓷5大类材料的特点和常见产品及其加工工艺；学习完“产品结构设计”，了解了箱体生产特点，多种连接方式，简单结构类型及特点。但是这3门课程的知识之间如何紧密联系和相互影响，产品设计应该从哪里入手，产品功能如何实现等诸多问题，都需要通过实验和实践教学来培养学生对专业知识的系统组织能力。

1.2多门课程的实验实践课程与理论课程之间连贯的需求

如果单独课程实验实践是相互独立的，只涉及自身内容的局部知识，那么多门课程实验与实践课程联系就不够紧密。要培养学生掌握系统知识，综合性实验实践课程起着重要作用[6]。例如，机械设计基础课程中的实验，独立的包含了机构简图的绘制、齿轮范成原理实验、带传动实验、减速器结构装配实验等，学习这些实验课程之后，学生常常不了解这些知识的应用环境，不知道这些知识在产品设计中哪个设计阶段应用，此时就需要有后续的、承接性的实验实践课程，来培养学生运用知识的能力。

后续实验实践课程，要衔接前置的课程，逐渐走向综合实验和实践。如模型制作课，目前此门课程教学中，制作模型的材料通常为油泥、石膏、木材等，完成同一个模型使用的材料通常是单一的，如使用石膏或油泥制作模型，切割、雕刻完成外部形状，学习内容类似于雕塑，至于产品各个部分之间的关系、连接结构等则完全不涉及。这样的模型制作只是完成了概念化的外形，没有应用材料与工艺的知识，也没有加深学生对结构的认识，课程本身是独立的[7]。独立的课程不能使学生把所学知识综合应用和创新。要系统训练学生的综合设计能力，能够应用多学科知识，具有开拓创新精神，能够把握科技发展方向，具有设计敏感性，就要有多阶段连贯的实验实践教学体系[8]。

2满足新需求的实验教学方法探讨

2.1循序渐进的实验课程设置与平台搭建

训练学生系统设计能力是一个较为漫长又复杂的过程。要有针对性地设置实验内容，把训练分为循序渐进的4个阶段：第一阶段培养学生对产品直观的认识，也就是对产品的概念、整体知识的学习；第二阶段是学习实现生产技术与方法，包括产品功能的实现和各部分构件的生产技术与工艺方法；第三阶段是学习各部分的结构知识，具体动手拆装，分析各部分结构与材料等内容[9]；第四阶段是学习产品与人的关系。前3阶段是从整体到部分，再从部分到整体的认识过程。这4个阶段的内容学习分别对应相关实践基地和实验室。实验室是校内承载实践的平台，分别成立材料实验室、机构实验室、结构实验室、交互实验室[10]。

2.2实验室、实验平台与实验实践内容

2.2.1材料与工艺的实验与实践

材料学习的目的是使学生认识多种材料的设计特点和工艺特性。

1)校内学习部分。在校内的学习中，实验室是提供学生实践的平台，大部分感性认识到理性的转变在实验室发生，在实践中进一步深化[11]。传统的实验教学中很少甚至没有材料认识的课程内容，实验室应该提供典型材料的相关资料、材料应用的典型代表产品及不同材料的生产工艺的展示，也要提供新材料的展示。对展示的内容进行分析，使学生对材料的性能加深理解，对材料传达的设计感情有切身体会。要求学生完成实验报告内容包括：分析材料的发展以及材料在设计中的作用；收集新材料及其应用的产品等。手工实验室使学生零距离接触材料，动手加工，亲身实践典型材料的加工方法与特性。

2)校外学习部分。与相关企业建立实习或创新基地，让学生参观产品的加工过程以及不同材料的加工工艺。使学生加深对材料的理解，开拓思维，在材料中找出设计能够发挥的空间，熟悉专业知识的应用环境与条件。要求学生完成的实验报告内容包括：在参观产品的生产过程中，使用的材料与加工工艺论述[12]。

2.2.2机构实验与实践

机构实验室提供常见产品与内部机构展示，目的是使学生熟悉常见机构及其应用，加深对原理的理解，训练学生针对产品功能找到或设计出合理机构的能力。

1)参观：可分为校内、校外两部分。在校内，利用机械类实验室条件，建立联合实验室，提供机构演示，供学生参观和了解机构原理；在校外，参观工厂车间生产线，了解生产中常见设备中的机构和功能。参观之后完成指定的机构分析，如画出机构简图，对应用环境与实现功能进行论述等内容。校外参观可以拓展生产类型的学习，如传统机械加工特点及应用，先进生产技术加工特点和对应的产品类型、生产技术的发展趋势等。

2)机构搭建实践：学习完全部机械设计课程内容之后，结合课程设计搭建简单机构，完成一定动作。学生完成实验设计报告，报告包含有机构设计数据、机构简图，模型及最终实现动作和功能等内容。

2.2.3产品结构实验

结构实验室能够让学生对产品的各部分与整体的关系全方位认识，了解各部分使用的材料以及如何相互关联形成统一整体。认识部分与整体统一的关系，训练学生有根据、切合实际地设计。

产品拆装实验让学生进入对产品整体、系统认识的阶段，实验室提供典型产品，供学生拆装和分析。学生完成产品结构分析和实验报告，报告形式及内容有，产品功能说明、实现功能必需的部分、各部分结构分析、各部分连接方式以及使用材料、论述整体或者部分是否存在不合理或需要改进的地方等内容。针对学生需要掌握的知识点，设计实验及报告的内容，培养在实践中发现问题的能力和开拓性思维。

2.2.4人机交互实验与实践

交互实验室使学生更深了解产品的应用层面，找出应用中的问题以及设计要点。在产品的功能、机构和材料等内容的理性认识建立以后，要学习分析产品与人之间的关系。产品推向市场，能否被消费者所接受，人机交互信息起着重要作用。交互信息包含产品自身的情感因素，以及使用方式和功能实现过程的人机交互信息。

1)交互分析实验：实验室需提供交互实例的产品、经典案例分析。相关教师可以提供模拟课题或实际课题进行讲解，然后给出产品，实验内容可包含对此产品硬件操作界面、媒介等部分的交互分析。实验形式有：学生针对给出的实例，分析交互设计的要点；交互设计学生完成交互实例实验分析和报告。报告所包含内容有：分析交互设计的根本原则，交互设计中的人机分析；交互方式分析，认知方式，分析承载交互作用的媒介，使用者的情感分析。

2)交互设计实践：学生可自主选题或教师指导选题，包括参与简单课题、虚拟题目以及自己感兴趣的小题目，或者结合课程设计完成包含交互设计内容的题目。实践内容包括：交互硬件界面设计与情感界面交互设计；完成市场调研、结合理论知识分析完成设计实践；提交总结报告。

3结束语

实验实践教学是工业设计工程基础课程教学的重要组成部分，系统地训练学生能力需要循序渐进分阶段、针对性地进行。结合多学科知识，连贯的教学内容组成系统的实验实践课程体系，能够调动学生的积极性和创造性。

参 考 文 献

[1]朱光辉，胡雪娜.新形势下本科创新人才培养模式研究[J].实验技术与管理，2014(7):25-29.

[2]孙元，丁满，于迎昕.现代工业设计实验体系的构建[J].实验室研究与探索，2006，25(3):328.

[3]余寿文.关于现代工程教育的几个认识问题的讨论[J].高等教育研究，2013(2):1-5.

[4]叶民，叶伟巍.美国工程教育演进史初探[J].高等工程教育研究，2013(2):109-115.

[5]屈文涛，岳峙，徐剑波，等.工业设计专业实验教学平台建设的思考与实践[J].石油教育，2010(6):91.

[6]施鼎方，徐竟成，朱毓秀，等.开设综合性实验项目 促进创新能力培养[J].实验室研究与探索，2012，31(8):85-88.

[7]朱昱宁，李勇，朱意灏.基于产品结构的形态设计实验教学改革研究[J].高教与经济，2012(2):39.

[8]顾亦鸣，曹玉华，汪隽，等.工科院校工业设计教学模式改革的探索[J].教育理论与实践，2009(15):13-15.

[9]周屹.工业设计实验课的思考与探索[J].高校讲坛，2011(21):145-146.

[10]骆德渊，黄洪钟，傅丽凌.围绕核心素质核心能力建立电子类院校工程实践教学体系[J].实验技术与管理，2014(7):29-31.

[11]李有志，冯家勋，张永成，等.新形势下实验教学平台和基地建设与实践[J].实验室研究与探索，2012(8):103-107.

[12]尤祖明，庄志洪，路贵斌.产学研用背景下高校实验室体系的构建[J].实验技术与管理，2014(7):152-155.

收稿日期:2015-04-17；修改日期：2016-03-02

基金项目：广西科技大学教学改革项目“面向应用型人才培养的工业设计专业产品结构设计课程教学改革研究与实践”。

作者简介：刘恩辰(1982-)，女，硕士，讲师，主要从事系统优化设计，人机交互方面的研究。

中图分类号G642.0

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.039

Study on Practice and Experiment Teaching of Basic Engineering Courses in Industrial Design Major

LIU Enchen，LUO Xinwu

(School of Mechanical Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou 545006，China)

AbstractBased on the economic development and the industrial design teaching situation，this paper analyzes the new demands of the teaching of basic engineering courses in industrial design major.To meet the new requirements and achieve new goals，according to the characteristics of students’ learning stages，the principle of setting and organizational management of courses should be reasonably grasped in practical and experimental teaching of engineering foundation course.A new experiment and practice teaching plan was investigated，so as to train students’ practice ability and innovation capability，and motivate students’ enthusiasm and creativeness.

Key wordsindustrial design；basic engineering course；practice and experiment teaching