“逆向＋先导”理念下的《计算机辅助设计Ⅰ》课程教学改革研究

燕山大学 王媚雪 王丽琳

随着信息时代的高速发展，多学科交叉融合的复合型人才已经成为新时代企业经济发展的顶梁柱[1]。而工业设计专业恰恰要求学生对工学、美学、经济学和管理学等学科有相应的知识背景，它是一门交叉性较强的传统工科专业，并广泛应用于机械、医疗、交通及日常生活中。当然新科技的发展也必然离不开工业设计的推动，这就将培养新工科背景下工业设计专业的人才问题推向了新高度[2]。从“多学科融合教学”到“跨领域人才培养”的过程中，如何以企业人才需求类型培养为重点，探索工科背景下以《计算机辅助设计Ⅰ》为例的设计类基础课程教学改革策略，为高质量人才输出打下稳定的基础。如何以设计处理能力掌握为核心，打造理论基础扎实、设计思维活跃、专业素养高超的毕业生队伍，实现理论与实践、规范与创新、课堂与项目的多重融合，提高此类课程的教学质量，有效应对传统课堂面临的重重问题，已成为相关专业教学改革需要迫切思考的问题。因此，文章提出了“逆向＋先导”的教学理念，并针对教学形式及课程内容进行研究，同时以工业设计专业《计算机辅助设计Ⅰ》基础课程为研究对象，挖掘该教学理念在实践教学中的实施要点。

1 “逆向＋先导”理念概述

“逆向＋先导”理念把以用户为中心的设计方法与一流课程建设中“以学生为中心”的教育理念高度契合[3]。它与OBE（Outcome Based Education）教育理念的共同点在于都讲求以学生为中心，确保学生在未来的学习和工作中获得实质性收获，不同之处在于OBE 教学以学习产出为核心[4]，进一步实现教学的持续改进，而“逆向＋先导”在以学习产出为导向的基础上强调学生在课程设计过程中的参与度。其中，“逆向”是指由后续专业课程体系和职场所需技能、素质要求、人才类型、研究领域等方面共同向前推导出基础课程的教学构架；“先导”是指在实施过程中会根据学生的特点和教学目标导入具有专业特色与行业发展的前瞻性内容，运用“逆向”和“先导”共同指导教学的实施过程，进而突出课程的专业特色和前沿性，教学模型构成，如图1 所示。

图1 “逆向+先导”基础课教学模型

2 《计算机辅助设计Ⅰ》课程教学的存在问题

2.1 工科思维与艺术思维共享困难

早在“新工科”首次提出时，就有学者呼吁学科融合应重视工科学生的创造性思维培养，要将艺术思维作为工科背景下工业设计学科的审美支持和伦理制衡[5]。但是目前在面向工科学生开设的此类设计基础课程教学中，教师常常把注意力放在固定知识的输出中，如强调掌握手绘技巧、训练软件技能，甚至排版设计也会有系列模板套用等等，而缺乏审美和视觉感受等一系列侧重艺术设计的教学过程。因此，忽视了设计中工科思维与艺术思维共享的重要性，这导致了学生在参加创造性较强的学科类竞赛或项目实施时能够表现出良好的逻辑性，使设计作品的执行力大于感染力。

2.2 课堂学习氛围沉闷

传统课堂采用结果性学习方式将知识传授作为最终目的，虽然输出内容多、速度快，短时间内学习成效显著，但是弱化了学习的过程，容易形成沉默式课堂。仅有的互动环节以教师提问学生回答为主，此类课程模式中有相当一部分学生的参与度几乎为零，多数同学在期末考试临近时死记硬背，最终通过了期末考试完成课程学习，而结课后便将课上所讲内容抛掷脑后。此种授课方式对于《计算机辅助设计Ⅰ》基础课程十分不友好。首先，课堂氛围活跃度会影响到教师即兴发挥延展知识扩充课堂的意愿；其次，沉默式课堂会抑制学生思维的发散，不能激发学生的设计灵感，影响最终设计作品的产出。

2.3 实践与教学环节脱节

《计算机辅助设计Ⅰ》是大多数工业设计专业的核心基础课，课程内容主要包括理论教学、实践教学及创意表达三部分。其中实践教学环节贯穿于工业设计的整个教学历程，创意表达往往是学习成果的一种检验方式。然而，教师对于实践环节的讲解多数停留在课堂本身，实践环境的缺失使学生对于实践项目仍停留在最初设想中，通常以草图、概念稿的形式进行汇报结束整个设计流程，致使由学生主导的大多数产品开发与实际生产存在应用范围、量产工艺、成本控制，以及安全适用等问题而未能落地。由此可知，大多数学生遇到复杂的结构设计时不能独立思考或运用过往所学进行综合求解，往往缺乏观察问题的角度、练习技能的方式、产出设计的思维、统筹设计实施的环境等。问题的根源在于目前的工业设计课堂教学环节中存在多说少练，甚至单说不练的现象，而此类问题往往在参加创新创业项目，甚至在工作中才会逐渐显现出来。

3 “逆向＋先导”理念下的《计算机辅助设计Ⅰ》课程教学改革思路

“逆向＋先导”强调学生为教学全流程的主角，因此在课程教学之前，要根据后续专业课程所需技能及学生特质分析学情，明确课程目标。《计算机辅助设计Ⅰ》的授课对象为非艺术类工业设计专业的一年级学生，课前通过匿名问卷调查发现，此类学生除上述普遍存在的三大问题外，还有对具有艺术设计性质的专业课信心不足、对创作设计过程缺乏自信的现象发生。而在“逆向＋先导”理念下结合学校培养创新实践能力强、复合型设计人才的目标，《计算机辅助设计Ⅰ》需要让学生在掌握相关软件知识的基础上，具备运用软件完成图形图像的创新设计能力，同时要树立正确的设计价值观，建立设计自信，培养专业热情，进而培养他们的设计使命感与社会责任感[6]。因此，下文分别从教学流程设计、知识内容重构，以及互动环节的融入来具体阐述教学思路。

3.1 设计沉浸式教学流程

在以Photoshop 软件为载体的基础上，为了更好地将学生自身的创意想法以设计作品的形式呈现出来，在教学设计上可以运用心流理论与体验式设计的方法，输出“三步法”混合教学设计流程，以此打造沉浸式学习氛围，并提升学习成效。

心流状态是一种将个人精力完全投注在某种活动上的感觉，人们处在心流状态时，做事会更专注、高效、充满创造力，并且心情愉悦[7]。形成心流的三要素包括目标、即时反馈、技能匹配[8]。在“逆向＋先导”教学理念的基础上，经过反复推演与实验得出了具有心流体验的混合教学流程四要素：动机激励、适时反馈、游戏化行为驱动、价值塑造。进而细化成教学环节设计“三步法”：第一步，设置动机，明确任务目标，根据游戏化行为的八大核心驱动力进行挖掘，并设计行为动机；第二步，设计行为，对具体任务进行拆分，实现行为与能力匹配。通过步骤拆解、引导、讨论等多种方式将挑战度控制在5%～10%之间；第三步，及时反馈，反馈紧随行为之后，反馈环节的设计遵循了适时适度、明确直观、心理激励的原则。教学流程示意图，如图2、图3 所示。

图2 三步法教学构建

图3 三步法教学流程

在反馈环节中建构了学生能力成长进阶评价系统，通过指标数值标准化处理，课程团队为学生设计了该门课程专属的能力成长画像，命名为“课程勋章”，画像能够为学生提供直观、多维的课程学习效果分布情况。该系统使学生既能及时地得到能力增长的成就感，也能看到学习过程中的不足，加深学生的沉浸式感官体验。同时，运用行为强化理论与成长奖励机制的“三步法”设计每个教学环节，保持各个环节动机设置的整体性和连贯性，在当前反馈环节中引入下个环节的动机要素，形成持续心流体验的“心流螺旋曲线”，如图4 所示。最终形成线上线下、课前课后的心流闭环，从而提高学生主动学习的内驱力，逐渐产生自我效能。

图4 心流螺旋曲线图

3.2 融入递进式教学内容

在明确课程目标的基础上，教学团队将教育部“新工科”建设精神与设计学科特色相结合，经过一系列讨论分析后把参与式设计方法与设计学科课程教学相融合，从课程架构到课堂教学让学生全程参与，最终推导出“三阶跨越”式能力攀升教学法，把《计算机辅助设计Ⅰ》按照学生完成任务的难度梯度依次拆解成“吸纳、创新、项目”三大递进式教学阶段，并匹配相应难度的递进式授课内容[9]，如图5 所示。具体将每阶段的教学内容划分为3 或4 个衔接紧密的实操案例，对于案例内容的遴选经由教学团队借助自身经验、相关资料查找，以及学生调研等方式，将切身体会、技能热度、痛点问题等方面作为评价要素进行排序打分，选取最优内容拿到课堂上进行演示与分享，如“明信片制作”“人像精修”等设计实操案例与“汉口二厂”老汽水新国潮、品牌海报抄袭等设计应用案例，如图6 所示。每个案例都以微型企业课堂形式模拟输出，对应实际项目中专项技能训练和产品模块分析、设计价值评估等环节，逐步强化学生在教学任务设定中的参与度，提升学生的主人翁意识，最终达成知识学习、能力提高、素质养成的闭环。

图5 “三阶跨越”教学模式阶梯图

图6 课程内容设计阶梯图

3.3 打造互动式教学环节

有研究表明，教师的授课方式及师生关系会密切影响到学生的学习效果[10]，而学生的学习态度和课堂反馈会关系到教师的授课质量[11]。因此，教学团队在“逆向＋先导”理念下，结合了“三阶跨越”教学模式与“三步法”教学设计，将线上线下互动环节比重上调，主要包括观点分享与游戏互动。并且教学团队针对互动环节设计了奖励徽章，对于在以上环节中表现优异的同学给予奖章奖励。

第一，设置线上线下讨论区。以吸引学生为核心，从多种形式参与及沉浸式体验两个方面创新课堂的教学环节，如运用智慧教学工具进行线上抢答，围绕话题进行圆桌会谈、双方辩论、吐槽小会等线下交流形式。针对不善于现场表达的同学设置了课后讨论区，通过线上平台和大家分享自己的观点。借此实现线上线下学情的数据同步，方便教师进行学习督导。

第二，设置线上线下游戏环节。通过设计改良不断迭代软件游戏，实现高效、高参与度的游戏互动，在玩中巩固知识、加深理解。同时，开发了与课程重难点知识相配套的趣味性线上教学互动平台（包括2 个线上游戏）和线下课堂互动游戏，如“蒙版大比拼”“谁是卧底”“你说我猜”“传声筒”等，如图7 所示。

图7 游戏互动平台设计

4 结语

将以用户为中心的设计理念与设计类基础课程建设相融合推导出适用于《计算机辅助设计Ⅰ》课程的“逆向＋先导”教学理念，并提出了“三阶跨越”教学模式与“三步法”教学流程，建立了线上线下互动课堂教学素材库，在课程教学中深入研究，并实施应用该教学理念。在当下教学成果的基础上，该教学理念仍需进一步推进教学队伍建设，针对零零后授课对象持续注入新鲜活力的师资；需要在师生及校企合作项目的共同努力下扩充教学素材并完善教学案例，建设更完备的教学智库；还需要在实践教学中充分整合利用校内校外相关线上资源，进一步完善线上教学平台的建设。