学科竞赛与人工智能相结合的产品设计工作坊教学模式研究

［摘 要］在产品设计教育领域，创新的教学方法对于培养学生的创新能力和实践技能至关重要。文章探讨一种将学科竞赛与人工智能等新技术相结合的产品设计工作坊教学模式：首先介绍该教学模式的理论基础和实施策略，然后通过教学案例分析其在产品设计教学中的应用效果和潜在优势，最后提出进一步优化的建议，旨在通过这种模式提升学生的设计思维水平、技术应用能力和团队合作精神。

［关键词］产品设计；工作坊；学科竞赛；人工智能；教学模式

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）20-0068-05

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术飞速发展，众多AI驱动的软件、工具等成为产品设计师的得力助手，同时也对产品设计专业的学生和教师提出了新的要求。传统的产品设计教学模式亟须引入新的教学方式与教学策略，以帮助学生提升创新能力、技术应用能力以及团队协作能力。本文将探讨一种将学科竞赛与AI技术相结合的产品设计工作坊教学模式，提高学生对产品设计专业知识的掌握程度和实际应用能力，培养学生的创新思维和团队合作精神。

一、产品设计课程教学现状

（一）信息传递的单向性

当前，我们的生活和工作方式日新月异，也面临许多新的问题，就业市场需要产品设计专业学生既有创新思维，能提出新的解决方案，又有实践能力，能将这些解决方案付诸实践。传统的产品设计课程教学通常是以教师为中心，学生处于被动接受教育的地位，教学重视理论知识的讲解，表现为知识的单向传播。在这种模式下，学生很难有机会参与到教学过程中，师生、生生缺乏互动和讨论，从而限制了学生主观能动性和创造性的发挥[1]。

（二）教学模式陈旧，教育技术更新速度慢

随着科技的快速发展，产品设计领域的知识和技能要求也在不断变化，尤其是AI技术的快速发展，使设计专业的学生都能感受到新技术对设计师的冲击。在这样的背景下，传统的产品设计教育技术更新较慢，教学模式过于陈旧，缺乏创新性，无法激发学生的学习兴趣，难以跟上行业发展的步伐，学生学到的知识和技能与产业界需求不匹配。

（三）评价体系单一

传统的教育对学生评估的方式及标准相对单一，通常将卷面考试成绩作为衡量学生学习水平的主要指标。这种评价方式存在一些局限性，无法充分反映学生的学习进展和状态的动态变化情况。学生学习的主要目的不单是为考试做准备，而是能更深层次地掌握知识与技能，并发展出解决各种问题的能力。每个学生都有自己的优势和兴趣，如果不能有效地识别和评价这些个性化的特点，也就无法为每个学生提供合适的教学支持与指导。

二、将学科竞赛与AI技术相结合的产品设计工作坊教学模式的优势

AI技术作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量，是一门用于模拟、延伸和拓展人的智能的技术科学[2]。AI是智能科学领域的核心部分，致力于探索智能的本质，并创造出可以模拟人类智能反应的新型智能设备，其研究领域包括机器学习、计算机视觉、自然语言处理和专家系统等。AI技术的应用范围非常广泛，涵盖了诸多领域。例如，在教育领域，教师能够利用AI技术来分析学生学习的风格、习惯和兴趣点，制订个性化教学计划，提高学生学习的兴趣和效果，满足不同学生的学习需求[3]。

工作坊教学模式是一种以实践操作和互动交流为核心的教育方法，又被称为“专题研习工作坊教学”，该模式可以很好地培养设计专业学生的设计实践能力，并让理论与实践做到有效结合[4]。它强调参与者在特定主题或技能上的主动学习和深入探讨。与传统的讲授式教学相比，工作坊教学模式更加注重增强学习者的参与感和体验感，以及促进知识与技能的实际应用，为学习者提供了一个参与感强的学习环境，具有较强的互动性、操作性、适应性以及定制化等特点。

（一）有利于帮助学生实现理论与实践相结合，提升实践能力

在产品设计领域，理论与实践相结合这一原则的贯彻落实对于9i5s1nugI1zppFdoxONXBrvFAJTSrEnuCWW2AcSlmeY=学生能力的培养尤为关键。做产品设计不仅需要扎实的相关专业理论基础，包括产品设计的工作原理、操作方式、功能结构、材料工艺、人机工程、文化内涵、市场需求等相关知识，更需要将这些知识应用到实际的设计过程中去。在产品设计工作坊中，学生有机会将课堂上学到的知识与方法应用到实际的产品设计操作中。例如，兰州理工大学暑期“三下乡”的产品设计工作坊将探索甘肃非遗文化、传承工匠精神作为工作坊的主题，在此期间，学生通过文献调研，学习了解甘肃省临潭县的洮绣、洮砚、铜锅等传统民间工艺美术相关知识，整理出相对完整的理论架构；通过实地考察临潭地区的洮绣、洮砚、铜锅等相关企业，走访非遗传承人，进一步加深对传统民间工艺美术的文化内涵、艺术特征以及加工工艺的了解；通过市场调研，对甘南地区人们的生产生活、民俗风情有了更加深入的了解。学生在此基础上，针对用户需求并结合地域文化艺术特征，设计了一系列兼具艺术性与实用性的文创产品。因此，教师利用各种政策条件，开展产品设计主题工作坊活动，给学生提供设计实践的机会，有利于帮助学生将理论与实践相结合，学习解决实际的设计问题。

（二）有利于高效整合资源、完善课程设计

首先，教师运用AI技术能够高效地分析学生历史学习数据和行为特征，更精准地把握学生的期望和喜好所在，并针对学生的需求确定个性化的教学计划与课程内容。其次，在学科竞赛中，教师和学生往往可以选择聚焦在某个领域进行设计和研究，通过长时间的积累与总结，能够获得专业进步与丰富经验，从而形成优势力量与特色方向。最后，教师可以利用AI技术高效整合学习资源，推荐适合学生学习的资料，如在线教程、设计工具、教学案例等，为工作坊教学的实施做好充分的前期准备。

（三）有利于提供创新训练机会和及时反馈

在设计实践的过程中，AI工具可以提供及时的反馈，帮助学生及时调整和优化设计方案，提高设计的效率。例如，在建模渲染阶段，ChatGPT能够帮助学生方便快捷地使用和掌握Grasshopper、Rhino等设计软件。Grasshopper是一个基于算法的设计环境，需要编写代码来实现复杂的设计逻辑，而ChatGPT可以帮助学生理解代码逻辑，提供代码编写的指导和建议，从而使学生更加顺利地完成设计任务。在草图绘制以及渲染阶段，学生可以向Midjourney、DALL⁃E2等AI工具输入一些设计参数以及关键词，比如向Midjourney输入“现代”“流线型”“环保材料”等关键词，就可以快速生成一系列草图方案，作为设计的参考。此外，学科竞赛往往由公司提供设计主题，使学生在中期的设计过程中不会过于天马行空地发散思维，有助于学生提早接触实际的设计环境。

（四）有利于提供合理的评估和复盘

对学生来说，一个良好的复盘是能够取得后续设计进步的有利条件，AI工具可以通过训练提供相对客观的评价和建议，对学生设计作品的构图、色彩、创意性等多个维度给出评分和反馈。同时AI技术也能为教师提供分析工具，帮助教师对学生的学习过程和成果进行深入分析，了解教学方法教学模式的有效性，为未来的教学提供改进方案。

三、将学科竞赛与AI技术相结合的产品设计工作坊教学模式及其应用

实施将学科竞赛与AI技术相结合的产品设计工作坊教学模式的目的是用更加系统化、标准化的教学方式提升学生的技术应用能力、创新能力等，在此运用一些相关实践案例来探讨该教学模式及其应用。

（一）确认竞赛目标与方向

在产品设计工作坊教学中，教师应该紧跟专业前沿的发展动态，定期关注设计行业的新闻、趋势报告、专业杂志等，以便及时更新课程内容，使之与行业发展同步。例如，通过最新的Kimi智能助手，简单输入设计行业的趋势报告、设计前言等关键词，就能快速获取相关信息，或者使用ChatGPT对大数据进行学习和分析，为设计师提供更加准确和有据可循的决策支持。例如，在Kimi智能助手中输入“教育部认证”“工业设计竞赛”“科技类”“时间在2024年3月到2024年9月的竞赛”等关键词。通过多次引导AI助手回答相关问题，再进行人工筛选智能助手的回答以及它参考的资料，可以找到相对合适的内容。收集到的部分设计竞赛资讯见表1。

（二）整合设计竞赛资源

利用AI工具快速整合可用的资源可以帮助教师和学生从海量的网络信息中筛选出最相关、最有价值和最合适的资料。

一是需要明确希望通过AI工具找到何种资源，包括了解最新的设计趋势、往年设计竞赛的参赛人数、参赛获奖率、相关竞赛的历届获奖作品等，帮助学生形成良好的驱动力。在收集到相关资料后，也可以使用AI技术和人工校对的方式对所获取的信息进行二次收敛，获取更加准确的信息，并对收集到的竞赛数据进行分析，帮助识别竞赛的频率、主题趋势、参与人数等。同时通过数据可视化，可以让教师更直观地理解这些信息，从而做出更有根据的决策，提高获奖的概率。二是需要明确使用何种工具进行资源收集，常用的搜索引擎有Google Scholar、百度学术等，这些搜索引擎通常都会利用AI技术来优化搜索结果的相关性及排序，有利于快速找到与设计竞赛相关的学术论文、研究报告和行业新闻。搜索引擎通常具备多条件检索功能，可以根据关键词、时间范围、文献种类等条件进行检索。一些AI平台能够根据个人的浏览记录，进行偏好趋势预测，并提供个性化、定制化的信息推荐。利用AI问答系统，如Kimi智能助手，可以快速获得关于特定竞赛的详细信息。

（三）开展创新思维训练

创新思维是推动社会进步和技术发展的重要动力，AI技术在产品设计领域的应用日益广泛，不仅改变了设计师的工作方式，还为学生提供了提升创新思维能力的新途径。下文将通过相关实例说明AI技术是如何在产品设计工作坊中帮助产品设计专业的学生提升创新思维能力的。

1.设计灵感的启发。AI设计软件为设计探索和创意生成提供了独特的功能，可以通过分析大型数据集并提出替代设计方案来帮助设计师跳出传统局限进行思考[5]。此外，AI技术还可以通过分析海量的设计资料，并预测未来的发展趋势，从而为学生提供创新的设计理念和灵感。例如，AI可以提供当前流行的设计元素、色彩搭配、形状和结构等，并生成新的设计方案供学生参考。这种数据驱动的设计方法可以帮助学生跳出传统思维模式，探索更多可能性，培养他们的发散思维能力。

2.设计方案的迭代优化。在以往的设计中，学生通常缺乏对设计进行迭代优化的意识和相关能力训练，而在产品设计工作坊中，学生可以通过AI技术以及小组讨论来对方案进行多次迭代，也可以通过AI工具测试和优化他们的设计方案。例如，在Midjourney等AI绘图工具中输入关键词，就可以生成草图方案，并能不断修改，也可以输入草图线稿，以图生图的方式生成各种新的方案；利用ChatGPT中的绘图插件Creative Mind生成的空气加湿器的草图方案如图1所示。此外，AI还可以分析设计方案的可行性、用户体验和市场前景，并提出改进建议，这种迭代方法鼓励学生不断尝试和改进，从而培养他们迭代优化的思维。

3.对用户需求的深度理解。在产品设计工作坊中，结合学生讨论和AI工具，可以帮助学生对其作品的用户群体进行分析，帮助学生更深入地理解用户体验。通过AI分析，学生可以了解用户的真实需求、偏好和使用习惯，从而设计出更符合用户期望的产品。

（四）开展设计能力训练

AI技术在产品设计领域的应用为学生提供了前所未有的工具和资源，有助于提升他们的设计表达能力。可以从以下几个方面利用AI技术帮助产品设计专业的学生实现设计表达能力提升。

1.草图生成系统构建和设计概念探索。利用各种AI算法构建辅助草图生成系统，例如遗传算法、人工鱼群算法、粒子群算法、生成对抗网络等，这种系统能够帮助学生快速探索不同的设计概念。

2.建模渲染。AI辅助的3D建模软件可以简化建模过程，使学生能够更专注于设计的创意和表达。例如，在汽车外观设计中，需要考虑流线型设计、空气动力学以及创新的车身结构，而AI辅助的软件可以直接识别设计草图中的线条和形状，将其转换为3D模型的基本轮廓，然后利用AI软件的参数化建模功能，为模型设定关键参数，如车辆规格、轴距、轮距等。AI软件能够根据这些数据自适应微调模型的外观形状，确保设计的精确性和可行性。此外，AI技术还可以加速渲染过程，并提供高质量的视觉效果，使设计方案的表达更加逼真。

3.设计说明文档撰写。自然语言处理（NLP）技术可以帮助学生撰写内容准确、逻辑清晰的设计说明和文档，提供语法和风格建议。例如，若要撰写一份产品设计用户说明文档，NLP工具可以分析大量的优秀设计文档样本，提供一份标准的文档结构框架，指导学生按照逻辑顺序组织内容；在学生完成初稿后，可以帮助自动检测文档中的语法和拼写错误，并提供修正建议，确保文档的专业性和可读性；可以建议学生调整文本以保持一致的风格，比如确保所有的技术术语都使用正确的行业标准术语。

（五）开展赛后复盘

传统产品设计专业的评分过程通常需要依赖教师的主观判断和经验，可能受到教师的个人偏好、情绪和主观标准的影响，导致评分的一致性和公正性受到质疑，同时也需要花费大量时间。但是，赛后作品的复盘是助力学生实现设计能力提升、设计思维进步的关键环节，如何在统一的标准下给予学生快速、合理的作品内容反馈是一个重要问题，可以引入AI辅助教师进行作品评价。例如，利用图像识别和分析技术，可以帮助学生评估设计作品的颜色搭配、形状比例、构图平衡等视觉效果，也可以利用AI生成工具批量收集一系列产品概念图，通过人工训练获取评估指标权重及模型，这样不同的设计方案就可以得到阶梯式的评估结果[6]。

四、结语

学科竞赛为学生提供了一个展示创意、接受挑战和与同行竞争的平台，激发了学生的学习热情和创新精神。此外，AI技术的融入，比如计算机辅助设计（CAD）、机器学习、虚拟现实（VR）以及增强现实（AR）等，为学生带来了先进的工具和丰富的资源，助力他们在进行产品设计和评估时，能够实现更高的效率和精确度。然而，实施这种教学模式也面临着一些挑战，如确保技术的可访问性、平衡理论教学与实践教学的比例、维护学生作品的原创性等。未来的研究需要进一步探索如何克服这些挑战，以及如何持续改进和优化这种教学模式。综上所述，学科竞赛与AI技术相结合的产品设计工作坊教学模式是一个富有前景的教育创新，运用好它不仅能够帮助提升教师教学质量和优化学生的学习体验，还能够为设计教育领域培养出更多具有创新能力和实践技能的优秀人才。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 许江. 产品设计专业“递进项目驱动式”教学模式研究[D].无锡：江南大学， 2017.

[2］ 周鑫鞠. 智能AI背景下艺术设计专业教育发展思考[J]. 上海服饰， 2023（1）： 74-77.

[3］ 卢兆麟， 宋新衡， 金昱成. AIGC技术趋势下智能设计的现状与发展[J]. 包装工程， 2023， 44（24）： 18-33.

[4］ 朱家莹. 基于工作坊教学模式的艺术设计类课程在线教育平台设计研究：以交互设计课程为例[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2021.

[5］ 周子柔. 以Mid Journey为例，探索人工智能（AI）设计应用在设计思维过程中的意义[J]. 珠江水运， 2023（15）： 109-111.

[6］ 王愫， 刘月林， 孙利. 面向AI生成的产品概念设计方案智能评估方法[J/OL]. 计算机集成制造系统： 1-25[2024-02-19]. https：//doi.org/10.13196/j.cims.2023.0691.

［责任编辑：庞丹丹］