工业设计专业工程实验教学大平台建设

冯亚娟，周妍黎，严　波，丁治中

(河海大学　机电工程学院，江苏　常州　213022)



工业设计专业工程实验教学大平台建设

冯亚娟，周妍黎，严波，丁治中

(河海大学机电工程学院，江苏常州213022)

摘要工程理论知识与产品设计的实际应用之间的转化成为实验教学的关键，打造一个适合工业设计学生学习工程类知识，并能与产品创新设计实践相结合的专业课工程实验教学大平台极具实际教学意义。该文通过分析河海大学机电工程学院工业设计系工程实验教学中存在的实际问题，在工程实验教学大平台建设所需相关设备已具雏形的基础上，针对团队教师在工程实验教学及科研的特长，提出搭建适合工科院校工业设计的工程实验教学大平台的建设构想并进行了实践。

关键词工科类；工业设计；工程实验教学；大平台建设

我国高校工业设计专业设置主要分为两大类，艺术类工业设计和工科类工业设计，即艺术型和工科型。工业设计专业的课程设置也因各自之所长及倾向性不同而不尽相同。我国的工业设计教育已经走过了20多年的历程，从早期的美术教育体系中逐渐走了出来，向着综合型体系发展，工业设计中的工科类课程逐渐受到重视[1]。

目前国内工业设计专业开设的课程可以分为学科基础课、专业基础课和专业课三大类。工科类课程，如力学、电工学、材料学、工艺学、机械设计等均属学科基础课，来自于工科学科基础课程教学大平台，其重要性随着我国工业设计的发展以及设计领域的扩大，越来越得到重视[2]。要培养学生的创造性思维、创新能力以及解决问题的能力，全面实现专业培养目标，就必须对长期以来工业设计工科类课程一般采用工程设计专业的教材和教学方法这一教学模式进行改革。

1工科工业设计专业工程实验教学大平台建设的重要性

工程理论课程教学改革成为研究的重点，而工程实验教学的改革却被忽视，特别是专业课中的工程实验教学，涵盖专业基础课和专业主干课，是工科学科基础课程教学大平台的重要教学补充，是深化学生应用工程知识提高产品创新设计能力的重要环节。打造专业课中的工程实验教学大平台(以下简称大平台)，是将工程理论知识和设计专业知识进行融合的关键实践渠道。该平台上包含众多实验课程，核心实验课程有产品模型制作，设计材料——设计材料认知实验，设计心理学——人类心理感知实验，人机工程学——人体尺寸测量及眼动仪实验，产品设计I——产品拆装工程实验，展示设计——产品新媒体展示实验等，如图1所示。

工科院校的学科特点决定了学生只有更具实践操作能力才更具就业升学竞争力。区别于艺术院校工设专业学生重外观设计的美观性而轻视功能结构的工程可行性，工科院校工设专业学生依托工科背景的知识能力结构，在设计领域更具长足的发展优势。这种工科背景知识能力体系的建立，一方面需要在工科院校工科学科基础课程教学大平台的支持下，打下坚实的产品设计工程知识基础；另一方面则需要专业课中的工程实验教学大平台的拓展，提升产品的创新设计能力。对于工科工业设计专业，实验教学体系的架构及实验教学内容需要将工科特色和设计教育特点进行融合，既不能生搬硬套机械专业的实验教学模式，又不能完全抛弃工程类知识要点而流于形式上的设计。工程理论知识与产品设计的实际应用转化成为实验教学的关键，打造一个适合工业设计学生学习工程类知识，并能与产品创新设计实践结合起来的大平台极具实际教学意义[3]。

图1　工科工业设计工程实验教学大平台与相关课程关系

2专业课中的工程实验教学存在的问题

由于对实验教学重视程度不足，实验设备制约等原因，专业课中的工程实验教学存在诸多问题，特别是实验教学课程的工程理论知识与设计实践的结合性不强，实验设计针对性差，实验教学内容滞后于最新工程发展趋势，实验教学手段创新程度不够无法引起学生兴趣[4]。

2.1设备多有闲置

我们到相关院校走访调研，发现普遍存在的问题是工程实验设备多有闲置。在专业建设之初或进行专业评估时，院校会投入较多资金进行实验室建设，其中存在相当程度的盲目采购，为了视觉上的“高大上”而不是实际的实验课程需要。其次，受工业设计专业重外观轻实用的教学误区影响，存在部分教师和学生宁愿在电脑上出效果图纸上谈兵，也不愿通过工程实验检验产品可行性的错误的设计观念，导致实验教学中设备闲置情况时有发生，特别是在工程实验教学中的应用不够充分[5]。

2.2教学体系建设不完善

因设计专业的特殊性，部分工程实验课程无法从理论课程中分离出来，理论教学和实验教学由专业教师一把抓；而部分工程实验课程是由艺术教育背景的教师讲授，工科教育背景的专业教师没有完全发挥特长。专业课实验教学体系亟须改革，特别是工程实验课程需要根据设备及课程特点合理安排师资，科学开设课程进行实验教学[6]。

2.3以工程实验教学驱动产品创新设计的动力不足

多数设计院校专业教师重视从设计学科的角度以传统的造型方式探索设计的多种可能性，而在如何通过工程实验教学提升学生创造力方面意识淡薄。学生以工程知识驱动产品创新设计的意识不足，对工科课程整体不够重视，导致对专业课中的工程实验课程不够重视，轻视理论与实际的结合，造成产品设计中看不中用，鲜有通过机构创新、材料创新、人机交互方式创新的设计新作品。

3工程实验教学大平台的建设思路

3.1实验教学体系梳理

3.1.1调研工科类兄弟院校工设专业实验教学发展状况

团队教师在相关兄弟院校进行了广泛考察，对实验室建设、实验教学体系设置、实验课程设置、实验教学内容及方式，进行了全面的分析和比较，总结了各自特点和优劣势。针对专业课中的核心工程实验课的实验设计方法进行的学习，对实验教学方式进行的讨论，为河海大学机电工程学院工程实验教学大平台建设提供了参考。

3.1.2研究工科学科基础课程教学大平台中的实验课程

工科学科基础课程教学大平台的理论课程及实验，一般是由无任何设计教育背景的纯工科教师授课，必然存在讲授内容从工程理论出发而不涉及工业设计应用的问题；设计专业学生理论学习往往如看天书，而课程实验则是跑龙套走过场。这就要求研究工科学科基础课程教学大平台中的实验课程研究，使之适合设计专业学生学习，并与大平台中的实验课程顺利衔接。研究与设计相关联课程的设置合理性，使得教师从工业设计应用角度进行理论讲授和实验设计，并通过课程中的科学性及系统性的实验教学提升设计专业学生对于工程类知识的理解和应用水平，为后期专业课中的相关教学应用打好基础。

3.1.3研究大平台的核心实验课程的实验教学设计方法

大平台的核心实验课程是以专业课中的设计研究和应用为目标，结合工科学科基础课程教学大平台中的课程知识点和实验手段后凝练提升而成的。研究实验设计的方式方法，研究实验课题设置的科学性、合理性，对确保学生通过相关实验教学掌握工程知识，提升创新设计能力尤为重要。要求实验教师从教学内容、教学方法、课程作业、考核方式等多方面、多角度深入进行改革。

3.2搭建大平台设备基础

结合前期对兄弟院校的调研成果、本专业学生和相关教师的意见，从实验设备特点及团队教师特长出发，对大平台的建设进行规划，形成可行的平台建设方案。完成大平台的体系搭建、整体实验课程设置更新、实验教学内容方向确定等多项工作。机电工程学院已采购的实验设备包括激光非接触式三维扫描仪(逆向工程实验)、小型产品雕刻机(3D打印实验)、快速成型机(快速成型实验)。人机工程实验室(眼动测试、人体尺寸测量、人体反应度测试)和产品拆装工程实验室(产品内部工程结构认知)等工业设计核心实验室建设完成，并有多台套数位板及触摸屏(数字化产品快速表达、产品人机操作界面演示、产品新媒体展示)。现阶段机电工程学院设备覆盖了产品创新设计的全过程，形成了建设大平台的设备基础。

3.3整合教学师资力量

在机电工程学院可用于工程实验教学的设备基础上，对其能支撑的各种实验教学课程进行系统研究。组织相关教师根据科研方向和特长，对实验设备的操作流程和实验项目进行学习和探索，以兼有工科和设计教育双重背景的教师担任平台中核心实验课程教学。旨在传统实验教学的基础上针对工程实验教学进行改革创新，尝试在数字化设计大背景下进行实验教学的改革探索，搭建覆盖工业设计专业主干课的大平台，设置融会贯通相关工科知识的工程实验教学内容，以及巧妙结合我系设备的实验教学，以形成产品创新设计流程的全覆盖。如图2所示。

3.4建设支持产学研全面合作的大平台

在实验教学的基本功能基础上，挖掘出支持教师科研、支持学生素质与能力创新训练、支持研究所对外进行企业项目合作的诸多可能性，使得产学研有机融合，达到学生、教师、系所的全面能力提升。鼓励教师将科研项目引入该平台的工程实验教学环节，根据实验设备的科研使用现状，拓宽将科研项目引入实验教学的可能性及相关途径，形成基于科研项目的实验教学模式。通过开放性的工程实验教学平台，使学生能在该平台支持下进行相关素质能力训练和学科竞赛，进行创新创业训练等，达到该平台在实验教学之外的其他功能。最终将大平台延伸到校企合作环节，以建立产学研结合并创收的良好局面。

图2　覆盖产品创新设计流程的工程实验教学大平台示意图

4工程实验教学大平台的建设效果

4.1完成大平台中核心工程实验课程教学设计

实验教学设计力求避免生搬硬套机械类专业的实验教学模式，正视设计专业学生对于工程实验的区别性需求，及针对学生特点选择实验课题，突出工程知识点和产品创新设计的融合。团队教师合作进行多门实验课程建设，编制实验教学大纲，撰写实验指导书，并进行相关实验教学实践。以48学时的“产品设计I”为例，专门拆出8学时进行产品拆装工程实验，由工科背景和设计背景兼有的实验教师进行实验教学组织，并邀请电动工具修理店师傅现场进行示范讲解；学生分组根据实验任务书进行产品拆装，并撰写实验报告书；同时进行PPT发布和视频发布，如图3～图5所示，学生反馈良好。

图3　产品拆装工程实验

图4　部分实验课程学生实验报告汇总

图5　逆向工程创新设计团队学生实验场景

4.2校级教改项目资金支持

大平台中核心工程实验教学课程依托的专业课程全部得到校级教改项目资金支持。以《工业设计创新教学团队建设》项目为依托，结合《产品设计I研究性教学课程培养》项目、《人机工程学核心课程的建设与实践教育教学研究课题》项目，及3个翻转课堂实践项目《设计材料及加工工艺》《产品设计II》《展示设计》，团队教师以产品创新设计为目标，在相关专业课程中进行了工程实验教学的初步探索，力求通过教学理念创新和授课方式革新提升实验教学质量。

4.3将教师科研项目渗透到实验教学设计中

以大平台为依托，团队教师将科研项目和研究方向渗透到实验教学设计中，建设了多支学生产品创新设计团队，如逆向工程创新设计团队(如图5所示)、3D打印产品服务体系创新设计团队、人机工程实验眼动分析实验团队等。同时通过各种设计比赛、学生素质与能力项目培养及创新创业训练计划，摸索出以工程实验教学驱动产品创新设计的诸多教学方式。获得15项大学生创新创业训练计划资金支持，其中8项为国家级创新创业训练计划，课题均与教师科研方向相关，内容涵盖产品数字化虚拟展示设计、家具用品DIY设计、火灾救援逃生后装备产品服务体系设计、传统水利农具改良设计等，在大平台的支持下完成概念孵化和后期设计工作。在工程实验教学推动下，我系学生设计作品在国际级及国家级比赛中屡获殊荣。

4.4完成多本教材编写并出版发行

《产品造型设计材料与工艺》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)，获得江苏省精品教材称号。该书从设计专业学生角度出发，重新对知识体系进行构建，书中涉及大量产品设计材料与工艺实际应用案例。《工业设计创新实验训练》(普通高等教育“十二五”规划教材)，是基于机电工程学院部分工程实验设备进行的实验教学内容总结。书中涉及了产品拆装工程实验、逆向工程实验、快速成型实验及产品虚拟展示实验等工程实验教学重要环节。《产品改良设计》(高等院校设计艺术系列教材)总结了“产品设计I”授课教师多年的教学经验，集中展示了工程实验教学环节案例及学生成果。同时，团队教师在工程实验教学和相关工程研究领域发表多篇论文，成果显著。

5结束语

机电工程学院大平台建设周期长、工作任务重，其中也出现了部分问题，尚处于不断调整阶段。该平台建设需要学院领导高度的认同及支持，也需要本系教师自身科研水平和教学能力的提升，更需要团队持之以恒的实验教学实践才能初见成效。希望本文能为工科工业设计兄弟院校提供建设经验并诚恳期待交流。

参 考 文 献

[1]屈文涛，岳治，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)：89-91.

[2]胡玲凤.工业设计机械基础实验教学的设计与实践[J].机械设计与制造，2005(12)：8-9.

[3]韩霞，杨恩源.我校工业设计专业逆向工程实验的开发与研究[C]//北京高等教育实验室工作研究会2009年学术研讨会论文集.北京：北京高等教育实验室工作研究会，2009:213-218.

[4]陈静勇，邹越，朱宁克，等.构筑建筑设计的数字化实验教学平台的探讨[J].实验技术与管理，2010，27(3):181-183.

[5]郭爱莲，王海锋，乔现玲.工业设计模型制作实验教学体系课题设计探索[J].陕西教育，2014(5):67-68.

[6]吴屹.中国当代艺术设计学科实验教学体系研究 ——以中国美术学院实验教学改革为例[D]杭州：中国美术学院，2011.

Platform Construction of Engineering Experimental Teaching for Industrial Design

FENG Yajuan，ZHOU Yanli，YAN Bo，DING Zhizhong

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China)

AbstractPractical application of engineering theoretical knowledge and product design is a key in experiment teaching.To construct a platform in professional courses of engineering experiment teaching for industrial design students combining engineering knowledge and product innovative design is significant.According to practical problems in engineering experiment teaching，with the existing base of laboratory equipment and faculty character，the team offers a proposal of constructing a platform of engineering experimental teaching for industrial design based on engineering background.

Key wordsengineering；industrial design；engineering experiment teaching；platform construction

收稿日期:2015-03-24；修改日期: 2015-04-20

作者简介：冯亚娟(1984-)，女，硕士，实验师，主要从事实验教学和实验室管理工作。

中图分类号G642.4；TB47

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.052