新工科背景下《产品设计材料与工艺》课程教学改革探析

赵晓彤

新工科是国家基于国际竞争新形势和我国战略发展新需求提出的新时代工程教育改革新方向。为满足当前形势下社会经济市场发展对全方位新工科高技能复合型人才的需求，高校作为肩负为国家输送人才重任的重要机构，其学科建设及培养计划能否时刻保持与行业需求同步发展就显得至关重要。产品设计专业坚持以市场需求为驱动,以就业为导向,以培养高素质应用型设计人才为目标。因此在产品设计课程教学过程中，只有把学生的艺术造型素质教育与工程技术素质教育有机地结合起来时，才能培养出真正适应市场发展需求的高素质产品设计人才。对于目前的教学现状而言，教学模式急需进行转变，尤其对于产品设计课程而言，应对传统课堂教学进行改革创新，保障《产品设计材料与工艺》课程呈现良好的发展态势，从而构建新型课堂教学。

产品设计材料与工艺课程概述

《产品设计材料与工艺》是产品设计专业的一门必修专业核心课。在设计中，材料与工艺和设计的关系是密切相关的。产品设计的实践性，也决定了它的设计可行性离不开分析、研究材料并解决加工成型以及表面处理等问题。通过学习，学生能够熟悉设计中常用材料的特性和加工工艺，熟悉产品质感设计和材质考察的方法，了解新材料的发展和应用趋势，掌握材料的选用原则，熟悉CMF 设计师的工作方法和流程，掌握在设计活动中正确选用材料和加工方法的能力，能够从材料的角度去思考产品创新设计的方法，为接下来的专业方向课程打好基础。

课程教学中存在的问题

近年来，新材料、新工艺以及新技术不断更新迭代，但相应材料工艺的教学内容与教学模式已经无法满足现阶段新形势的发展，这一现象十分不利于学生的专业培养。

1.以教材为基础的课程难以调动学生的学习积极性

《产品设计材料与工艺》作为理论基础课程，内容繁杂，对于以视觉思维见长的产品设计专业同学来讲，他们对于工程类、技术类、机械类的知识相对比较陌生，以往从没有接触过，因而学生学习起来有一定困难，降低了他们对这门课程的学习兴趣。此外，理论课程的开展容易出现教学手段单一的问题，灌输式地传递理论知识，再加上学生重视技能训练，对理论知识的重要性认识不足，而《产品设计材料与工艺》分散的知识点也会造成学生的学习负担，间接影响了学生对课程的兴趣。

2.课程与专业技能实践结合不充分

《产品设计材料与工艺》在培养方案中一般设置在本科第二学年，学生刚开始进入专业知识学习阶段，该课程的基础性决定了学生对该课程知识掌握的好坏将直接影响后续课程的学习，但现阶段高校对于该课程内容的安排主要都是以纯理论课为主，未设置实验课。而且校内实践教学资源匮乏，实践教学条件严重不足，无法将各行业领域所涉及的材料工艺工程技术逐一搬进课堂，从而未能将课堂中的理论知识与实际操作实践进行衔接，导致在教学过程中，学生容易出现基础概念混乱模糊、设计概念难以实现等问题。

3.课程考核评价方法单一

《产品设计材料与工艺》课程依据教学大纲要求，更关注对学生理论知识方面的考核。课程考核一般都是利用“平时成绩+期末考试”的方式进行，其中出勤考核和课堂表现占平时成绩的10%，课后作业占平时成绩的20%，期末闭卷考核所占的分值比例相对较大。这种考核方式较为单一，只是对理论知识掌握程度进行考核，对于学生的实践能力以及学习成效并未进行有效评价。这也导致了学生为了在期末取得好成绩，靠死记硬背通过考试而非真正理解知识点，更不用说将知识融入生活加以利用，这就造成学生考完即忘的现象频繁发生。这不仅不能够全面强化学生的综合素质，更难以达到预期的教学效果。

课程教学改革方法

结合《产品设计材料与工艺》课程特点，将材料和工艺作为基础模块，产品作为终端、应用模块，两者可互为起点和终点，彼此通过设计来连接。第一种方式，从材料和工艺基础性知识以及现阶段的材料趋势角度出发，去探索获得更好的产品的方式，匹配最为合适的产品类型。另外一种方式，从产品角度出发，探究该产品究竟需要何种材质、工艺才能达到最好的效果，使得该产品达到最极致的个性化。因此这两者从起点到终点的目标转换加上设计就将这三者完美地结合在一起。将这种思路延伸下来，带入到实际课程教学中，可得出五种教学改革方法：

企业导入课程。邀请企业CMF设计师、工程师进入课堂，建立双师课堂模式，全程参与教学指导，并把企业实际需求“搬进”课堂。在课程前期邀请相关领域CMF 工程师、研发主管和设计师作主题演讲，带领学生参观相关企业生产车间，为学生提供第一线的知识、技术及研发进度；在课程中期，工程师、设计师参与学生的讨论，使学生们的一些想法和概念能够成功地转化为实物；在课程后期工程师和设计师对前期方案进行评估，并对优秀方案进行打样。通过把企业加入到课程当中避免学生听不懂的困局，学生的想法能落地，对产品设计方案的完整性和可行性等都能有进一步的认识和了解，自然会极大增强学生的学习兴趣。

主题导入课程。选择并确立合适的设计方向和目标，避免有具体限制项目的主题，可设定开放性主题。例如在材料的感觉特性这一小节中，结合课程教学内容，以“体验·触”为主题，鼓励学生在该主题下了解材料工艺的新发现和新应用。学生可以通过调研从各个方面了解材料工艺的知识点，先宽泛地了解后再落到一个切入点上。例如在前期调研阶段，可以从大自然的色彩当中提取天然材料的色彩、肌理、光泽做试验；可以从感觉出发，实现五感之间感觉的互换，实现对材料感觉的体验；还可以从造型的方法当中加以探讨，不同的材料组合在一起会产生何种效果，这也需要学生在课堂中不断探索，在这个过程中学生可以看到两种毫不相关的物品组合在一起会产生怎样新奇的效果；还可以从表面处理这一方向出发，教会学生怎样做出极致的感觉，表面处理的精致化如何来体现产品的技术美，等等。从这几个方面进行了解和感受后，再要求学生放开思路，从前面的调研和分析当中，运用自己得出的一些方法，再结合感官体验，探索出更新的材料或者更新的表面处理方法。

趋势导入课程。在以往传统的教学过程中遇到过一些问题，由于该课程多半讲授的是材料学的一些专业知识，比如塑料、玻璃等的物理特性、化学特性以及成型方法等，都是课本上相对比较枯燥的文字，但是这样的教学效果往往导致学生设计出的方案缺乏新意，仍然走了前人走过的道路。为了避免这种情况，更需要拓展学生的视野，让学生与国际接轨，所以将当下的设计趋势引入课程中，让学生关注市场上的新材料、新工艺和近年的流行趋势走向。可在课堂当中把一些不同行业的产品趋势报告和知名公司的材料研发趋势报告等，通过直观的方式让同学了解，这样学生看到并体会到的当下设计趋势比直接读书更加直观明了，也能够引起学生们的兴趣。除此之外，还需教授学生进行趋势分析的方法，比如如何收集资料？如何对产品进行梳理归纳？用何种形式的图表来表现趋势变化，等等。

技术导入课程。把先进技术实践带进设计教学，在课堂中通过一些场景和趋势，讲授在这些光鲜亮丽的材料背后有什么样的技术故事，让学生了解技术，从而引发学习兴趣。以前有学生认为产品设计只需做外观，剩下的交给工程师就行，但实际上并非如此，如果不懂得技术就无法研发材料和产品。另外，课程中还可教授一些材料的基本结构、参数等，当然这些知识并非专业性很强的知识，都是经过筛选后更适合学生了解和掌握的基本知识，便于他们记忆和使用。在课堂中也可以提供看得见、摸得着的实物样板，让学生观察和感受，更加深入地了解设计材料。同样一种材料样板，技术的不同会带来千变万化的效果，通过对技术的钻研也能够给学生带来新奇的体验，从而增强他们对设计的兴趣。

科研导入课程。持续推进CMF 实验室建设，学生在课堂教学中持续、自主地进行材料收集、梳理归纳、导出数据，构建线上线下CMF 数据库，包含主流应用材料特性、加工工艺及应用领域等多维度介绍，通过网络连接互通，实时在线查看材料详情，方便学生寻找和比较材料属性，为学习提供便利。还可利用搜索引擎，更便捷、准确地找到最合适的材料以及相对应的供应商信息，将新材料、新技术快速应用到产品上，这样不仅能节约大量的时间、精力和费用，还可使设计选材更加高效和精准。

结 语

综上所述，本文针对目前在新工科背景下《产品设计材料与工艺》课程教学存在的问题及不足进行归纳分析，并提出采用企业导入、主题导入、趋势导入、技术导入、科研导入五种教学模式对教学现状进行改革与探索，在保证学生理论知识学习的同时，提高学生的学习兴趣和动手实践能力，培养更受企业和社会欢迎的设计师。