基于机械传动原理的产品造型基础课程教学改革研究

［摘 要］造型基础是“设计的基础”，是设计师必须掌握的设计思维方法和处理产品造型中各方面问题需要的基本能力。现在大多数设计院校中的基础造型训练课程，都要学习“三大构成”，有些设计院校甚至将“三大构成”作为所有设计专业的基础。然而社会发展到现在，产品设计的基础教育，特别是单纯的形态研究方式和手段，已经无法满足现代设计所要面对的复杂情景需要。设计类专业的学生学习造型时通常对物体的外在造型比较关注，而对内部的机械机构十分陌生，这不利于后期课程的学习，也不适用于现今时代的发展。因此，需要将机械传动的相关知识点融入产品造型基础课程中，使其与其他专业的造型基础课程内容区分开来，从而提升设计类专业学生的造型能力。文章以造型基础2（传动）课程为例，从课程现状、课程目前存在问题和改革实践过程几个方面论述课程的教学开展。

［关键词］机械传动；造型基础；产品设计；教学改革

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）22-0048-05

产品造型是一个综合性的设计过程，需要考虑产品的外观特征、线条、色彩、比例、材质、工艺和肌理等方面。一个好的产品造型设计可以让产品更加吸引消费者、提升产品的价值感和品质感，因此产品造型基础课程是许多高校设计、绘画类专业的必修课程。

一、产品造型基础课程概述

（一）传统的产品造型基础课程

早期的基础设计教育，几乎都是以传统图案作为设计基础的训练内容。但是，传统图案往往在造型形态的空间处理、造型材料的运用、制作工艺的选择等方面存在无法克服的缺憾，这就决定了在传统图案基础上进行的现代造型基础能力训练有着一定的弊端。现代工业设计思考的问题和实现设计的手段已经发生了巨大的变化，传统的产品设计基础教育所训练的单纯的形态研究方式和手段，已经无法满足现代设计所要面对的复杂情景需要。

（二）产品造型基础课程与产品设计专业的关系

造型基础是“设计的基础”，是设计师必须掌握的设计思维方法和处理产品造型中各方面问题需要的基本能力。造型基础强调造型的过程与形成结果的关系，是以构成为基础，综合心理学、材料学、物理学、结构原理等诸多学科而形成的设计原理，是对形态、材料和结构进行的一种组合[1]。通过学习产品造型基础课程，学生要能掌握形态、材料、力学、结构等要素并学习有序地组织这些要素的方法，从而培养审美素养，提高对产品美学的把握能力。同时，产品造型基础课程也是培养学生产品设计思维和设计能力的主要手段，这与产品设计专业密切相关，是通向专业设计课程的桥梁，为学生成为优秀的产品设计师打下坚实的基础。

（三）机械传动原理融入造型基础的重要性

我们生活的世界中许多物体都不是静止不动的，而是时刻都发生着运动，大自然中的自然物是这样（如植物的生根、发芽、开花、结果等和动物的成长、觅食等），人造物体也是如此，其往往不是静止的单纯结构个体，而是由多个构件构成的具有运动功能的造型系统。造型既包括静态的力学结构，同时也包括动态的造型系统。物体的运动是通过一定的方式实现的，人们为了更好地理解它们和有效地利用它们，将这些运动构造简化和抽象，归纳为杆传动、凸轮传动、轴传动、齿轮传动、带传动、链传动、气压传动等机械传动原理。这些传动原理可以实现不同的运动形式和运动效果，是构成产品造型的要素和实现产品运动的基础。产品设计专业的学生学习产品造型基础课程，要关注造型中的机械传动原理，从而更好地理解产品的运作方式，为后续设计合理的产品传动结构，从而创造出更具创意性和实用性的产品打好基础。

二、课程现状分析

（一）课程教学目标

造型基础2（传动）课程着重培养学生对于机械传动认识和交流表达的能力，通过讲授、拆解等手段，强化学生对于机械传动的认识和对动力、传动、功能、审美关系的理解；训练学生与相关人员交流表达的能力，培养学生的自主学习、独立思考、积极交流的习惯，树立学生克服困难、勇于实践的信心。

（二）目前课程存在问题

1.课题案例单一使得部分学生对机械传动兴趣不高

造型基础2（传动）课程教学要引导学生自主学习“动”的基本知识和形式，能够主动观察生活中的机械传动现象，分析传动原理，再将掌握的传动原理运用于设计实践当中。但在实际授课中发现，由于列举案例单一化，部分学生难以对传动结构产生兴趣。以拆解玩具案例为例，其虽符合学生生活背景，但在实际操作中由于学生自主学习能力的差别，部分学生对玩具的种类筛选不够认真，出现了许多选择运动方式简单、结构单一的玩具，甚至多名学生选择同样玩具的现象，从而使得学生认知的单向性和程序化，以至于学生难以将机械传动与生活产品相联系，在后续课题环节中缺失了创造热情。

2.部分学生基础知识学习不扎实，缺少深入研究能力

课程在基础性结构学习部分集中讲解常见传动原理，再由学生根据所学的传动原理发挥自主创新意识设计方案，进而动手完成设计作品。这样的教学方式虽对学生的自主性和创新性的发挥提供了很大空间，但由于部分学生基础知识学习不扎实，加之学生自主学习的能力具有差异，使得一些能力较弱的学生虽然能够动手完成课题内容，但仍然停留于传动原理单一且结构关联不高的课题，难以应对复杂的产品结构和生活场景，缺少深入研究和完成复杂性传动原理结构作品的能力。

3.部分课程成果质量不高，缺乏课程特色和应用价值

由于一些学生对传动基础的掌握不扎实，在完成课程作品时选择较简单的传动原理，因此部分课程成果质量不高，出现作品结构单一、运动简单、复制度较高等现象。课程由玩具制作作为切入点进行机械传动原理和造型基础教学。好看又好玩的传动玩具本身具有很大的市场需求，课程作品如能够洞察地方特色和市场需求，是具有市场价值和应用价值的。但现在部分课程作品缺乏特色，且与地方元素结合度低，难以与社会对接，也使得学生的学习仅停留于学习原理知识阶段。

三、基于机械传动原理的产品造型基础课程教学改革实践过程

（一）调整授课方式，设置多样性课题

课程的教学目标是加深学生对机械传动的理解，从传动原理和造型构造两个角度训练学生运用造型语言表达传动特性的能力。根据学生的基础情况分析，在授课方式方面，在前期的基础理论部分应以教师的讲授为主，学生自主学习为辅，主要调动学生观察事物的热情；在学生能够掌握几种常见机械传动原理之后，在后期课题中以学生自主学习和操作为主，教师指导为辅。以案例分析作为导入形式（如表1），引起学生对周边事物或产品的观察兴趣，如乌克兰木制玩具品牌UGEARS的产品案例。UGEARS最特别的地方，就是每一款模型组装完成后都是可动的，不需要电池，以橡皮筋作为动力源，几十到几百个零件通过榫卯结构、连杆传动、齿轮精密啮合，使得这些原本没有生机的静态模型动起来。通过边动手拼装边讲解产品传动原理和造型原理的方式，首先让学生对机械传动产生兴趣，再以此为基础向学生展示其他学科的知识与机械传动融合的相关案例，让学生对机械传动的原理和应用有初步了解，拓宽学生的视野。其次，以案例调研报告的方式让学生观察生活中的传动原理，如以滴漏式咖啡壶和压力式咖啡壶的结构原理和造型作为案例，让学生明白就算采用相同的工作原理，只要改变部件的相对排列形式和尺度比例，就可以获得多种很不相同的造型风格。又如以台灯的各种调节机构为例，让学生了解不同的结构和材料使同类的产品呈现不同的运动和造型的形式。以此作为引例让学生找到产品、设施或玩具的一件实物（如：可调节或可折叠的椅子及各类家具、推车或座椅、灯具及其支架、手动装订机等各类办公用具，以及回转类、行走类玩具等），对其内外结构进行仔细观察分析，以拍摄拆解过程的方式了解其结构和传动方式，最后完成《产品结构的观察分析》书面报告。教师根据学生选择的产品和报告中的问题，进一步讲解其运动方式和原理。最后，学生根据了解到的原理继续寻找生活中类似的产品，再进行自主拆解，从而体验运动现象背后的传动原理与零件的装配关系，进而巩固课堂学习的内容，完成自我探索的过程。通过多样性的案例让学生了解生活中各类各样产品中的传动原理，让学生对机械传动原理产生兴趣，对身边产品产生观察欲，消除对机械传动原理的畏惧心理，达成课题设置的目标。

（二）合理调整课题训练内容

课题制的教学过程能够改变传统的授课形式，激发学生学习的热情，培养学生解决问题、独立思考的能力。课题内容的合理性会影响课程结果的达成度。将原来的大课题分为几个小课题，在传动基础部分，将常见的传动原理单独列为小课题（如表2），学生在每个小课题中学习一种传动原理，再根据该原理设计一款产品或玩具。如在凸轮传动原理课题中，由于不同的凸轮形状会呈现不同的运动幅度，因此要求学生根据不同形状凸轮制作运动模型，让学生体会不同凸轮形状所呈现的方位转换，再让学生根据该原理制作产品（如可张嘴的动物、可开合的箱子、可起伏的涟漪等）体会原理要点；又如平行四杆传动原理课题，由于该原理运动形式多样，能实现多种运动规律和轨迹，因此可要求学生制作行走类产品，理解知识重点。通过一系列动手实践，让学生对各类传动原理有具象的体验。各部分的结构原理可以根据学生兴趣点，师生商讨敲定具体学习的传动原理模块，重点在于让学生能够真正体会传动原理并能够完成产品制作，以此将基础打牢，达到授课目的。在学习产品结构图纸部分，以日用品为切入点，让学生观察生活和工作中常见产品的结构，如小小的一把壁纸刀，使用简便、轻巧、携带安全，无须刃磨却能够随时获得锋利的刃口，而合理的结构设计正是它成功的基础。让学生搜集身边的日用品（如各类壁纸刀、伸缩式圆珠笔、针管笔、各类门锁、各类开关等），将其拆解并分析结构，绘制其结构图和爆炸图，从而学习图纸的绘制，以此发掘学生弄清楚问题的好奇心、增强学生的形象思维和钻研结构图例的能力，为今后的学习奠定基础。

（三）增强课程特色，发挥文化资源优势

原有课题是开放性的，以学生自主选择为主，要求学生能够完成一个具有动态形式的玩具，但课程结构导致其同质化较为严重，缺少对传动结构和造型的创新。对此，可要求学生将课题与地域文化特色相结合设计主题产品或玩具。地域文化特色对专业的设置和教学内容都有很深的影响，不仅能体现地方专业的特色，还能促使教育教学的个性化。课题可设计为以校园文化印象和地方特色等为主题的产品或玩具设计，学生可根据情况自主选择主题。这样可在有限的实践教学中，引导学生挖掘地方文化特色，以观察的心审视生活、提炼造型元素，合理有效地培养学生的理论应用能力和实践动手能力。这样一方面增强了课程的特色，使枯燥的机械传动原理具有设计内涵；另一方面也使文化特色通过传动原理和造型方法具有美学特性和传播性，推动地方文化的传播。

四、结语

通过将机械传动的相关知识点融入产品造型基础课程中，使其与其他专业的造型基础课程内容区分开来，让产品设计专业学生能够分析和理解复杂造型系统中的传动原理，了解物体的运动与传动原理的关系，从中体会运动的原理和动力、传动、功能、审美之间的关系，并学会运用恰当的传动原理去解决实际的问题。造型基础课程进行的教学改革，运用实训的方式巩固了理论基础，同时与地方特色相结合，让学生深入了解地方文化，培养其综合设计能力和实际操作技能，为其成为优秀的产品设计师打下坚实的基础。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 张亮，刘庆梅，张岚，等.设计类专业造型基础课程教学改革研究与实践：以《创意与造型基础》课程为例[J].美术文献，2022（8）：113-115.

[2] 韩丽丽.重构与拓展：艺术设计专业“造型基础”课程构建[J].滁州学院学报，2022，24（4）：131-136.

[3] 黄诗智.《造型设计基础》课程项目化教学改革研究[J].工业设计，2020（12）：44-45.

[4] 孙玲玲，詹学军.新时代设计造型基础课程教学改革的思考[J].滁州学院学报，2020，22（1）：119-123.

[5] 陈静，曾晨曦.基于“三趣、三有、三融合”的课程思政教学改革与实践：以造型基础课程为例[J].美术教育研究，2023（7）：59-61.

［责任编辑：雷 艳］