工程研究、技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)計(jì)教育

文/ 包海默(大連民族大學(xué) 設(shè)計(jì)學(xué)院 )

今天我演講的題目是工程研究技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)計(jì)教育。主要介紹的是我們學(xué)院整體的教學(xué)思路，我拿出一個(gè)可能比較具體的課題來(lái)跟大家分享我們?nèi)绾芜M(jìn)行教學(xué)的。我們這個(gè)院跟剛才的兩位老師，徐老師和孫老師執(zhí)教的學(xué)院，可能不太一樣。我們是一個(gè)小學(xué)校，一般人可能不一定聽說(shuō)過(guò)我們學(xué)校。徐老師和孫老師都是有很大的平臺(tái)，我們這樣一個(gè)學(xué)校，在我們這個(gè)環(huán)境里面，大連是一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)不是特別開放的，或者特別前沿的這樣一個(gè)城市，我們?nèi)绾伍_展我們的本科教育，把我們學(xué)生的能力給激發(fā)出來(lái)。這是我們的一個(gè)很重要的思路。

我想介紹的是我們這個(gè)學(xué)校，我們這個(gè)學(xué)院是如何來(lái)做的具體的工作。這是我們的學(xué)生完成的一個(gè)作品，它是一個(gè)我們傳統(tǒng)意義上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一個(gè)很簡(jiǎn)單的吸塵器。可能在大家看來(lái)沒有什么，很正常的一件產(chǎn)品。但是上面有一個(gè)數(shù)字，這是第八款工程樣機(jī)了。這是第七代，是這樣的。里面的結(jié)構(gòu)，所有的功能，都是學(xué)生完全自主開發(fā)的。所以我們特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力。

這是我們做的一個(gè)智能機(jī)器人，掃地機(jī)器人，它可以進(jìn)行路徑規(guī)劃。我們的路徑規(guī)劃不是像有的院校，只是說(shuō)我這個(gè)機(jī)器人可以路徑規(guī)劃。我們要求它必須能真正實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。比如它可以實(shí)現(xiàn)螺旋式的，可以實(shí)現(xiàn)Z字形的等等各種方式的。這是上一代的機(jī)器。這里面我們要求所有的里面的編程、控制、機(jī)械、傳動(dòng)都要獨(dú)立完成。它也是經(jīng)過(guò)多次迭代才做到這個(gè)最終的狀態(tài)。

給大家簡(jiǎn)單介紹一下我們的思路，我們的思路可能跟很多院校不太一樣，我們有我們自己對(duì)學(xué)生的定位和判斷。比如我們?cè)O(shè)計(jì)學(xué)科，在我上學(xué)的時(shí)代是有幾個(gè)層次的變化。上學(xué)的時(shí)候老師告訴我們?cè)O(shè)計(jì)學(xué)科是邊緣學(xué)科，和各個(gè)學(xué)科都有點(diǎn)關(guān)系。研究生階段，老師告訴我設(shè)計(jì)學(xué)科是交叉學(xué)科，必須和其他學(xué)科結(jié)合才能產(chǎn)生作用。到了這個(gè)時(shí)代，我在網(wǎng)絡(luò)上和很多地方又看到，設(shè)計(jì)學(xué)科又被重新定義了，叫做集成學(xué)科，它要融入很多其他領(lǐng)域的知識(shí)。就像孫老師和徐老師介紹的，很多技術(shù)的因素就進(jìn)來(lái)了。這個(gè)時(shí)代已經(jīng)到了這個(gè)時(shí)代，不接觸不行，不擁抱也不行。

那么我們做設(shè)計(jì)的人首先不能排斥這個(gè)東西，首先要對(duì)結(jié)構(gòu)、原理、材料、電路，還包括程序的，都需要掌握。所以它不是需要你掌握到多深的程度，我了解程序或者了解電路，我不需要自己可以做出英特爾芯片的程度，但是你要掌握它的基本性能。對(duì)一些基礎(chǔ)的，你是可以用來(lái)基礎(chǔ)操作的。所以你才能把設(shè)計(jì)的一些你想要的東西整合在一起，做出一個(gè)系統(tǒng)。這是我們對(duì)設(shè)計(jì)的最新的定義，它是一個(gè)集成的學(xué)科，融合了上面的這些。

在集成設(shè)計(jì)里面，我們認(rèn)為最重要的最難的有幾個(gè)難點(diǎn)，這些難點(diǎn)也是我們認(rèn)為教學(xué)里面最難解決的問(wèn)題。第一個(gè)是問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)，很多人都在找問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題是不是真問(wèn)題？可能有的不是真問(wèn)題，而是你想象的虛擬的問(wèn)題，不是問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。比如產(chǎn)品最重要的問(wèn)題是什么？實(shí)際上最重要的是它的性能。買車也好買電器也好買什么也好，最重要的是使用它，如果使用過(guò)程中不好用的話，這個(gè)產(chǎn)品就是一個(gè)沒有用的東西。對(duì)問(wèn)題本身的發(fā)現(xiàn)就是從無(wú)到有的過(guò)程。從無(wú)到有，就像從0到1，這個(gè)過(guò)程是很重要的，也是很難的。

第二個(gè)就是說(shuō)，從有到未知的過(guò)程，就是對(duì)工程技術(shù)的理解，大家可能都知道工程技術(shù)怎么樣，都知道重要，但是你要了解到一個(gè)什么程度，這個(gè)很重要。所以僅僅有這個(gè)技術(shù)，你了解，是一方面，但是我們做設(shè)計(jì)的，要開發(fā)出什么樣類型的東西是我們要思考的。

第三個(gè)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，它是一個(gè)過(guò)程，你需要持續(xù)不斷的做研究。這個(gè)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)也是非常重要的。如果把這三個(gè)問(wèn)題解決了，可能你的教育過(guò)程就完成了。我們這個(gè)過(guò)程解決之后，重要的我們定義培養(yǎng)學(xué)生最重要的是什么能力？實(shí)際上就是這個(gè)能力，學(xué)習(xí)能力。

我們之前講過(guò)，大學(xué)里面，包括我們的培養(yǎng)方案，做過(guò)很多這種能力的概念，就是說(shuō)培養(yǎng)什么樣的東西。比如說(shuō)信息獲取能力、基本表達(dá)能力、功能開發(fā)能力、邏輯思維能力、抽象能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等等，這些都是能力，但是我們定義核心是學(xué)習(xí)的能力。未來(lái)已經(jīng)不是知識(shí)的世界，不能通過(guò)說(shuō)掌握了多少知識(shí)去了解這個(gè)世界，因?yàn)榇蟛糠种R(shí)是未知的，老師肯定沒有學(xué)生知道的多。老師的計(jì)算機(jī)水平，包括軟件水平能超過(guò)學(xué)生嗎？不可能。所以你不用想你能指導(dǎo)他什么東西。老師的作用要重新定義，所以未來(lái)一定是一個(gè)學(xué)習(xí)能力的時(shí)代，就是說(shuō)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，我們最重要的是培養(yǎng)他的學(xué)習(xí)能力，他可以自我擴(kuò)展，這個(gè)能力是至關(guān)重要的。

所以我們的培養(yǎng)目標(biāo)是這樣的，我們要以專業(yè)學(xué)生為載體，專業(yè)學(xué)習(xí)只是作為一個(gè)載體，學(xué)什么實(shí)際上都是一樣的，學(xué)設(shè)計(jì)也行學(xué)計(jì)算機(jī)也行學(xué)工程也行，實(shí)際上都是一個(gè)載體，最終定義的都是要通過(guò)這個(gè)過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。同樣要加強(qiáng)學(xué)生的人文素質(zhì)教育，因?yàn)槲覀兊呐囵B(yǎng)的方面有很多，所以說(shuō)我今天只是從學(xué)習(xí)能力這個(gè)角度來(lái)解釋，還有人文的部分沒有那么多時(shí)間來(lái)解釋。

這是我們最重要的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。我們進(jìn)一步抽象，學(xué)習(xí)能力怎么培養(yǎng)？說(shuō)白了很簡(jiǎn)單，就是要“做”。這個(gè)做不只是在計(jì)算機(jī)上畫圖。剛才孫老師介紹同濟(jì)的經(jīng)驗(yàn)我覺得非常好，就是他們所有的學(xué)生一開始，馬上進(jìn)入到做的狀態(tài)。這和我們很多是相似的，為什么一定要做？因?yàn)槟阕隽瞬拍荏w會(huì)。我們經(jīng)常舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，比如說(shuō)甜的味道大家可能都知道，原因是什么？是因?yàn)槟愠赃^(guò)糖。如果你從來(lái)沒有吃過(guò)糖，我給你把甜的味道描繪得再怎么樣，你也感覺不到，因?yàn)槟銖膩?lái)沒有嘗過(guò)。所以一定要做，做了才有體驗(yàn)，有體驗(yàn)了才會(huì)真正的會(huì)。所以所有學(xué)生的能力和自信都建立在這個(gè)基礎(chǔ)上。你會(huì)了才能真正變成一個(gè)有能力的人。所以我們所有的目標(biāo)都是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。

怎么完成？就是讓他完整地做一件事。為什么要定義這樣的方式？就是因?yàn)槲覀兛赡軟]有上海、北京這么大的平臺(tái)，學(xué)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)接觸不到各方面的這么大量的信息。所以我們需要學(xué)生安下心好好的把一個(gè)事情做好。然后我們用的方法就是課題的方式。我們學(xué)校有幾個(gè)同其他學(xué)校不太一樣的地方，我們沒有課程，所有課程都沒有，我們也沒有系，所有的專業(yè)也沒有。所有的基本單元都是以工作室為單元建的。所以我們這個(gè)課題是我們最重要的一個(gè)載體，它實(shí)際上就是一個(gè)問(wèn)題，就是我們所說(shuō)的問(wèn)題導(dǎo)向。要圍繞這個(gè)課題，我們定的就是一件事，要求學(xué)生從二年級(jí)開始，就圍繞這一件事，不同的側(cè)面，所有的專業(yè)基礎(chǔ)都要圍繞它，一直到畢業(yè)設(shè)計(jì)都要圍繞這一個(gè)事來(lái)展開。

我們實(shí)施的過(guò)程就是從實(shí)驗(yàn)，學(xué)生突破，你不需要大的突破，只要突破一點(diǎn)點(diǎn)，然后堅(jiān)持，再突破再堅(jiān)持，這樣一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，學(xué)生才有一個(gè)通道，一點(diǎn)點(diǎn)走到最終。所以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，不是一個(gè)突變的過(guò)程，不是突然就變成最后的狀態(tài)了。

這里面有一個(gè)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，也是要落實(shí)的。我們強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)一定是三方的，第一個(gè)，要有一個(gè)客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，就是這個(gè)不需要老師評(píng)價(jià)，現(xiàn)在藝術(shù)類很多學(xué)生理解不了的原因就是，都是老師來(lái)評(píng)價(jià)，老師說(shuō)這個(gè)好看，這個(gè)效果不錯(cuò)，這個(gè)寫得好，學(xué)生也很難判斷為什么。所以你首先就消除掉教師的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，要建立一個(gè)客觀的標(biāo)準(zhǔn)。什么是客觀？比如我們要求同學(xué)做一個(gè)橋，要求承重多少公斤，折了就肯定不合格了。我要求同學(xué)做一個(gè)車，可以在墻上豎著走，它走不了肯定就是不對(duì)的，這就是一個(gè)客觀的標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)是學(xué)生的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，你的作品拿出來(lái)往那里一放，十個(gè)作品，馬上就知道誰(shuí)的好誰(shuí)個(gè)壞，學(xué)生本身就可以評(píng)價(jià)。那么老師的作用是什么？不是說(shuō)這個(gè)東西什么好什么壞，而是老師來(lái)評(píng)價(jià)你這個(gè)過(guò)程是不是有效，你的思路包括你的邏輯，你的結(jié)論，是不是建立在一個(gè)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)之上，而不是評(píng)價(jià)最終結(jié)果的好壞。老師是幫助學(xué)生把握這個(gè)過(guò)程，這是老師的作用。

所以我們改革的理想就是，要以客觀事實(shí)為依據(jù)，它到底應(yīng)該是什么樣的。我們對(duì)我們的改革方案，就不能按照北大的標(biāo)準(zhǔn)，也不能按照牛津的標(biāo)準(zhǔn)、劍橋的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楸旧砦覀兊膶W(xué)院就不一樣，學(xué)生不能比師資也不能比。所以要改革，要依據(jù)你那個(gè)學(xué)校的條件，你的老師什么結(jié)構(gòu)你的學(xué)生什么結(jié)構(gòu)，來(lái)建立你自己的改革標(biāo)準(zhǔn)，這才是很重要的。

我們現(xiàn)在經(jīng)常談創(chuàng)新，什么是創(chuàng)新？我們對(duì)創(chuàng)新的定義就是實(shí)事求是。當(dāng)時(shí)毛主席講的話，實(shí)事求是。這個(gè)事是怎么回事就怎么回事，它一定是創(chuàng)新的。這是我們整體的思路。

這是我們大體的框架，基于前面講的思路。我們的課題就是核心，它是最重要的一件事。我們有校園的平臺(tái)，有基礎(chǔ)的車間，加工車間，包括導(dǎo)師工作室，這是我們核心的平臺(tái)。接下來(lái)給大家講具體的例子，以一個(gè)最基礎(chǔ)的條件來(lái)展示，最后給大家展開講一個(gè)詳細(xì)的案例。

我們的平臺(tái)分兩個(gè)部分，一部分是基礎(chǔ)的車間，這是九個(gè)公共的基礎(chǔ)車間，所有的人可以用。它就是一個(gè)大的工藝的平臺(tái)，有木工的精工的快速成型的三維打印的，對(duì)所有的學(xué)生全天開放，而且是學(xué)生自我管理自我操作。學(xué)生要求數(shù)控機(jī)床都得會(huì)編程都得會(huì)操作。這是我們的木工加工中心，所有的木質(zhì)的，涉及到木工的，所有的都需要學(xué)生可以操作。這是快速成型的加工中心，這是我們的工作室，這是我們基本的教育單元，我們已經(jīng)消除了系的概念，也沒有課程的概念，所有的學(xué)生都全天在這里。

這是我們的工作室，學(xué)生從二年級(jí)就開始進(jìn)入到工作室，所有自然班的概念都沒有了，全是以工作室為單元，他成天就在這里面。然后每一個(gè)工作室都有他自己的獨(dú)立的車間，根據(jù)他的研究方向設(shè)計(jì)自己的獨(dú)立的車間。專業(yè)方面，從想概念到做完成，都要在他自己的車間里面獨(dú)立完成。這是我們的模式，不管什么方向的，我們所謂的平面也好環(huán)境也好，都有自己的車間。這是工作室的狀態(tài)。

介紹一下我們的案例，我們的方向很多，有做交互的，有做實(shí)體交互的，還有做很多其他的，做人文的，做兒童教育的。所以我今天只是拿一個(gè)案例，基于我們工程類的技術(shù)方面的學(xué)生思維如何培養(yǎng)，動(dòng)手能力如何展開，給大家介紹。基礎(chǔ)的部分，因?yàn)槲覀冎v了，任何一個(gè)課程都是從二年級(jí)開始，一直做到四年級(jí)。不是做一個(gè)事，而是要圍繞你最終完成的事，從不同的角度來(lái)設(shè)計(jì)。所以所有的基礎(chǔ)課都要圍繞這個(gè)事來(lái)做。相當(dāng)于我是用三年的時(shí)間來(lái)做很多學(xué)校最后半年完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

這是一年級(jí)的基礎(chǔ)課，做的是一個(gè)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練。這是我們的基礎(chǔ)，包括幾個(gè)部分，第一部分是結(jié)構(gòu)和力學(xué)的，第二部分是傳動(dòng)的，就是有靜態(tài)的，還有連起來(lái)的。第三部分是做材料的和感受的，第四部分做的是程序的開源的。這是第一部分，做的基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)的課程。很簡(jiǎn)單，我們?nèi)魏稳硕贾廊墙Y(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，但是它一定是穩(wěn)定的嗎？你在黑板上畫一個(gè)三角結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的嗎？不是，它是虛擬的。你拿三根線連起來(lái)一提，它一下就順下來(lái)了，也不是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。所以三角結(jié)構(gòu)穩(wěn)定一定是有前提條件的。這個(gè)首先要告訴學(xué)生，這個(gè)不是在黑板上完成的。

我們這個(gè)課程就讓學(xué)生做了一個(gè)十二邊形，所有的點(diǎn)都是這樣鉸接可以動(dòng)的。你在里面添加結(jié)構(gòu)，讓這個(gè)形不動(dòng)，固定。每個(gè)同學(xué)做的都是不一樣的，怎么評(píng)價(jià)？大家都不動(dòng)的時(shí)候，而且每個(gè)人都有自己的美感和特色，你把中間的全部拆掉，連起來(lái)，那一定是誰(shuí)用的最短誰(shuí)最好，我用的材料最少，這就是客觀評(píng)價(jià)。不用去計(jì)算，我用五根半，他用了三根，馬上就知道了。所以結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)。

然后從平面擴(kuò)展到立體，變成一個(gè)三維的，空間里面需要什么？就是三棱錐的結(jié)構(gòu)，這個(gè)從加工工藝、難度上，對(duì)學(xué)生的要求更高了，這是一個(gè)我們一年級(jí)的，剛上來(lái)讓學(xué)生解決力學(xué)的結(jié)構(gòu)。這是我們一組學(xué)生做的。

然后接下來(lái)用瓦楞紙來(lái)完成紙橋?qū)嶒?yàn)。瓦楞紙的結(jié)構(gòu)，它有它的方向性，所以要學(xué)生充分的了解，用瓦楞紙做出穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一定的跨度，能夠承受一定的重物。每個(gè)學(xué)生做到最終一步，可能前面折了十多個(gè)紙橋。

這是我們的第二個(gè)基礎(chǔ)課題，傳動(dòng)的。一開始在機(jī)械上，它都在動(dòng)，但是它動(dòng)的原理，我們打開一看，好像是理解了，真的理解了嗎？所以一開始學(xué)生不會(huì)做的時(shí)候先要給他一個(gè)思路，讓他去抽象，而不是模仿。不是說(shuō)照著那個(gè)鈴再做出個(gè)鈴來(lái)，不是，你把那個(gè)結(jié)構(gòu)抽象出來(lái)，把它最重要的要素抽象出來(lái)自己完成一個(gè)獨(dú)立的模型。這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，先讓他從這個(gè)角度進(jìn)去，之后讓他做復(fù)雜的，抽象的，同樣的人的手，它沒有一個(gè)固定的結(jié)構(gòu)去抽象，需要你變化。人手的結(jié)構(gòu)特別靈活，你要用最基礎(chǔ)的材料模擬出人手的靈活度。每個(gè)同學(xué)做的都是不一樣的。最后，是要求這個(gè)人手是可以抓取什么東西的。再下一步，動(dòng)的時(shí)候讓他創(chuàng)造性的，比如說(shuō)你做一組演奏，給你一個(gè)電機(jī)完成一個(gè)演奏的動(dòng)作。它是一組，有彈琴的有敲鼓的有吹號(hào)的有拉大提琴的，一個(gè)電機(jī)控制所有這些東西，它都要協(xié)調(diào)。

接下來(lái)再?gòu)?fù)雜的，還是電機(jī)，實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)方式。比如都往前運(yùn)動(dòng)，但是要求每個(gè)人走不同的運(yùn)動(dòng)方式。這是一個(gè)完整的過(guò)程，做到最終一步都需要很多次的優(yōu)化和迭代。這是不同的人做的，每個(gè)人做的都是不一樣的，都是固定的電機(jī)來(lái)完成的。因?yàn)槟阋獙?duì)電機(jī)的性能做很好的了解，它如何來(lái)控制，如何來(lái)減少摩擦，如何讓結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)順暢。我們最后一個(gè)做得特別好，這個(gè)同學(xué)，他是利用了一個(gè)慣性，這個(gè)電機(jī)在中間實(shí)現(xiàn)了慣性，可以一步一步往前。

同樣，材料的課題也是這樣，第三部分材料課題，這也是基礎(chǔ)的，它也需要你，不去把一個(gè)材料堆在那兒做了什么，而是要生成一個(gè)新的材料。用原始的材料生成新的，在結(jié)構(gòu)上，產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)。我們最終做了一個(gè)固定的球，大家做的都是一樣的。

然后接下來(lái)我們也有開源的這部分，做的這個(gè)程序。學(xué)生用開源的方式，編程的方式，把之前傳動(dòng)的部分結(jié)合到這個(gè)里面，用它來(lái)控制。因?yàn)橛星懊孢@些基礎(chǔ)。

這是我們整個(gè)學(xué)科的大的基礎(chǔ)平臺(tái)，接下來(lái)專業(yè)平臺(tái)，進(jìn)入二年級(jí)之后，比如這一組專門研究氣流的，最后完成的是吸塵器也好干手器也好。那么從二年級(jí)就開始做和氣流相關(guān)的。比如這是做的氣動(dòng)的玩具，讓學(xué)生根據(jù)科學(xué)的原理做一個(gè)氣動(dòng)的玩具。比如這個(gè)小球，可以隨意控制這個(gè)球的上升下降，怎么樣讓它在一個(gè)位置上懸浮，跟著音樂來(lái)懸浮，它底下是電扇，對(duì)電扇的轉(zhuǎn)速什么的都有一個(gè)集中的控制。這是模擬的一個(gè)飛機(jī)的機(jī)翼，飛機(jī)為什么能起飛，一個(gè)基本的原理。氣流產(chǎn)生的時(shí)候，這個(gè)球會(huì)產(chǎn)生循環(huán)的狀態(tài)。

這些都要求學(xué)生手工完成，這是我們?nèi)握n老師做的傳感器的部分，它精準(zhǔn)地控制很多的傳感器，感溫的感熱的感壓的，然后跟我們的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在一起，比如你靠近這個(gè)球，就各種各樣的動(dòng)，而且它結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，你要把所有的連接件，就是做出來(lái)可以，但是要讓它動(dòng)起來(lái)，如果特別復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的話，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程里邊有很多的難度要克服。

然后要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整體研究，將來(lái)要做的產(chǎn)品，這樣讓學(xué)生知道做產(chǎn)品應(yīng)該做成什么樣，比如對(duì)戴森的整體系統(tǒng)的研究，它這么多年出了什么樣的，它的技術(shù)是如何一步一步迭代的，到最終的狀態(tài)。這是我們二年級(jí)、三年級(jí)做的一個(gè)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，從一開始，所有的要求都是學(xué)生一點(diǎn)點(diǎn)把結(jié)構(gòu)做出來(lái)，而且我們的要求必須能夠測(cè)試，在性能，主要是完成性能指標(biāo)的測(cè)試，而不是做一個(gè)形態(tài)，吸塵器最重要的因素，它的噪音，然后它的吸力，它的過(guò)濾性如何，你是如何解決這些問(wèn)題的。這些問(wèn)題不是說(shuō)只有技術(shù)人能夠解決，因?yàn)榧夹g(shù)人只是從某一個(gè)角度，就是從他了解的技術(shù)，設(shè)計(jì)的我們可以從很多全新的角度去提出很多意想不到的思路。

比如噪音的問(wèn)題，學(xué)生就用無(wú)聲手槍的消音結(jié)構(gòu)，充分研究這個(gè)消音結(jié)構(gòu)，它實(shí)際上是一個(gè)風(fēng)道的延長(zhǎng)的過(guò)程。所以他們做的降噪，是如何把這個(gè)吸塵器出風(fēng)的過(guò)程進(jìn)行了延長(zhǎng)，這個(gè)風(fēng)道。

這是學(xué)生做的中間的過(guò)程，我們要求做完之后要去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。比如這就是在浙江工程大學(xué)國(guó)家聲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做的相關(guān)測(cè)試，然后智能控制的部分，都要學(xué)生自己去迭代。

最后我講一個(gè)去年比較有意思的案例，我們到最終的專業(yè)介紹的階段，前面有那么多基礎(chǔ)，如何完成最后的這個(gè)過(guò)程。實(shí)際上也是非常復(fù)雜的，這是我們?nèi)ツ甑囊粋€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，解決的是一個(gè)水過(guò)濾的問(wèn)題。因?yàn)槲鼔m器，家里買的一般都沒有水過(guò)濾，都是工地上用的，家里沒有，實(shí)際上水過(guò)濾，就是我剛才提的，你要先找到它的問(wèn)題點(diǎn)在哪，為什么沒有水過(guò)濾。這兩個(gè)學(xué)生經(jīng)過(guò)非常多的研究，不是到市場(chǎng)上去研究，而是說(shuō)買回來(lái)吸塵器全拆開來(lái)看到底什么原因，去做實(shí)驗(yàn)。

然后自己做了很多模型，比如第一個(gè)，他研究之后發(fā)現(xiàn)水過(guò)濾的吸塵器，跟傳統(tǒng)吸塵器，從概念上來(lái)講就是兩個(gè)東西。傳統(tǒng)是干的，就相當(dāng)于中國(guó)人掃地一樣，用掃把掃。水過(guò)濾就相當(dāng)于用抹布擦了，按理來(lái)說(shuō)應(yīng)該是抹布擦的更好，為什么不用抹布擦非得用雞毛撣子撣呢？原因有幾個(gè)，這是目前市場(chǎng)上的水過(guò)濾吸塵器，第一個(gè)，不管你怎么過(guò)濾，最后還有一層海帕，按理來(lái)說(shuō)，這個(gè)灰塵融入到水里之后，再出來(lái)應(yīng)該是很干凈的，為什么還需要最后一層海帕來(lái)過(guò)濾？這是我們一開始費(fèi)解的地方。第二，為什么這個(gè)原因？就是因?yàn)樗畾饨Y(jié)合得不好，那個(gè)灰塵是氣帶進(jìn)來(lái)的，首先我們需要它融到水里，氣再排出來(lái)。但是所有的現(xiàn)在的市場(chǎng)上的吸塵器，水氣不能充分結(jié)合，空氣里的灰塵進(jìn)入水里又出去了，就像在水里吹一個(gè)泡，慢慢就冒到水面了。這個(gè)泡里面還有很多灰塵，順著這個(gè)泡又冒出來(lái)了，沒有完全和水融合。所以這是水氣結(jié)合率偏低，是目前市場(chǎng)上水過(guò)濾吸塵器最致命的問(wèn)題。還有一個(gè)就是它的承載風(fēng)力有限，傳統(tǒng)的吸塵器可以開到很大，特別大的吸力，為什么水過(guò)濾的不行？因?yàn)槲σ婚_大，這個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)擋不好的話，所有的水都會(huì)抽進(jìn)電機(jī)里，這個(gè)電機(jī)就廢了。所以水過(guò)濾的吸塵器，電機(jī)的功率一定不能開得特別大。所以你看所有市面上的水過(guò)濾吸塵器，吸力都不是特別大。這都是它幾個(gè)致命的問(wèn)題。而且水過(guò)濾吸塵器都需要大量的水，所以體積比傳統(tǒng)吸塵器要大。這是現(xiàn)在幾個(gè)市場(chǎng)上難以克服的問(wèn)題。

這個(gè)學(xué)生，這是他做的第一個(gè)模型，就是研究這個(gè)水過(guò)濾吸塵器到底問(wèn)題出在哪。然后他搭建了一個(gè)結(jié)構(gòu)，他要解釋這個(gè)問(wèn)題，就把這個(gè)結(jié)構(gòu)，按照之前基礎(chǔ)課的要求，拆解了。比如左邊是要過(guò)濾的，中間部分是溢水的，就是怎么能夠防止這個(gè)水崩到電機(jī)里。左邊就是水氣結(jié)合了，最后才是電機(jī)，他把這幾個(gè)部分全給它鋪開了，本來(lái)應(yīng)該是整合到一個(gè)機(jī)器里面，那我做研究需要，全部打散，然后仔細(xì)觀察。

這是一開始做的模型的狀態(tài)。他同時(shí)做了兩個(gè)機(jī)器，首先要研究它的結(jié)合，他做了2號(hào)和3號(hào)兩個(gè)工程機(jī)。他一開始想了兩個(gè)想法，就怎么讓水和氣結(jié)合，原來(lái)是把氣，直接抽到水里，接合不了的原因就是它倆沒有充分的混合。要想充分的混合，一定要對(duì)水和氣的方向、進(jìn)速有很好的控制。所以他做了兩個(gè)，2號(hào)機(jī)就是讓氣和水進(jìn)的方向是相反的，撞在一起看能不能讓它充分的結(jié)合。3號(hào)機(jī)是讓它倆是同方向，但是速度控制不同，一個(gè)轉(zhuǎn)得快一個(gè)轉(zhuǎn)得慢。結(jié)果做完之后，測(cè)試完發(fā)現(xiàn)2號(hào)這個(gè)機(jī)器結(jié)合效果很明顯，氣泡明顯小很多，測(cè)試它跟原來(lái)的，攪得變得像泡沫一樣，非常小，沒有大泡就結(jié)合得很好。3號(hào)機(jī)就沒有實(shí)現(xiàn)，3號(hào)機(jī)做了很多個(gè)控制水和氣進(jìn)出旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤，但是沒有實(shí)現(xiàn)結(jié)合，還有很多大的水泡。3號(hào)機(jī)的思路就不做了，就基于2號(hào)機(jī)來(lái)做迭代。

然后他總結(jié)了2號(hào)機(jī)的優(yōu)勢(shì)之后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)東西很難拿出來(lái)，水過(guò)濾器要去凈化它，最后要把這個(gè)灰洗干凈，你如果做成一體的話，是很難分離的。所以做的過(guò)程里面，4號(hào)機(jī)的時(shí)候，他在2號(hào)機(jī)的基礎(chǔ)上優(yōu)化之后做了分離結(jié)構(gòu)，就是這個(gè)里面是可以像豆?jié){機(jī)一樣可以抽出來(lái)，這樣對(duì)以后的清洗是很重要的要素。這是做的線路的分析。

但是做了4號(hào)機(jī)之后，做了大量的實(shí)驗(yàn)，又發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題。就是水氣結(jié)合率可以實(shí)現(xiàn)了，但是一個(gè)致命的問(wèn)題解決不了，承載風(fēng)力不行。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，它倆雖然很好的結(jié)合了，但是當(dāng)水結(jié)合之后，往上排的時(shí)候，水逐漸的移到了上面那個(gè)平面里，就是這個(gè)水體分離了，進(jìn)入上面的平面就離電機(jī)只有一層兩層擋板，會(huì)被完全抽到電機(jī)里面。這時(shí)候就卡住了，不知道怎么操作了。這時(shí)候他們做了大量的實(shí)驗(yàn)和研究，到底怎么來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，怎么樣水不被抽上去。經(jīng)過(guò)了一系列的實(shí)驗(yàn)研究，又做出了5號(hào)樣機(jī)。很簡(jiǎn)單，我們今天看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是當(dāng)時(shí)研究的過(guò)程是很復(fù)雜的?？ㄔ谶@里很長(zhǎng)時(shí)間，停了好幾周的時(shí)間。就在原始的那里面加了個(gè)罩，在這里加了個(gè)罩，原來(lái)是隔板。加了一個(gè)罩的作用，實(shí)際上很簡(jiǎn)單，就是這個(gè)水崩到上層以后會(huì)回流，像是做了一個(gè)連通的結(jié)構(gòu)，又會(huì)慢慢回流到下面，不會(huì)積在下邊。這就解決了回流的問(wèn)題，上去又回來(lái)。所以5號(hào)機(jī)的時(shí)候，它的承載風(fēng)力就能夠?qū)崿F(xiàn)了。這是5號(hào)機(jī)，它的風(fēng)路的過(guò)程。

6號(hào)機(jī)，他在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)沒有創(chuàng)新了，因?yàn)樵瓉?lái)做的是亞克力來(lái)做實(shí)驗(yàn)，然后這個(gè)用的，所有的把它變成了ABS，所有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，下面攪水的轉(zhuǎn)盤氣流的轉(zhuǎn)盤，全部進(jìn)行了優(yōu)化，上面擋水的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。6號(hào)機(jī)是實(shí)驗(yàn)這種方式是不是能夠承載極限的風(fēng)力。就做出這個(gè)6號(hào)機(jī)，效果非常非常好。這是他做的轉(zhuǎn)盤，做的實(shí)驗(yàn)。而且中間甩水的結(jié)構(gòu)做了一個(gè)3D打印的。到這一步才允許3D打印，為什么之前不允許用？因?yàn)橹澳阌?D打印，一下就做到終點(diǎn)，中間很多對(duì)學(xué)生的思維可以訓(xùn)練。實(shí)際上我們要求你通過(guò)一個(gè)暫時(shí)的結(jié)構(gòu)把它組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)研究的過(guò)程。如果一下到最后，中間缺失了很多研究的過(guò)程。所以我們有這個(gè)設(shè)備也不允許你用，一定是研究成了之后，最后一步才允許做3D打印。這樣把甩水結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，做成流線型，往下壓水和甩水，包括水在里面的潤(rùn)滑度，效果更好。這是3D打印的中間的核心結(jié)構(gòu)。

這是所有的性能的比較，從1號(hào)機(jī)到6號(hào)機(jī)的性能比較，可以看到中間的結(jié)構(gòu)、功率，整體性差不太多，最大的承載風(fēng)力，6號(hào)機(jī)從原來(lái)的4到了6.8，氣泡的直徑從10到了3，這兩項(xiàng)關(guān)鍵性的指標(biāo)，就是他經(jīng)過(guò)6次迭代以后，基本上完全實(shí)現(xiàn)了。現(xiàn)在要做一部完整的工程樣機(jī)，全手工的，7號(hào)機(jī)，這個(gè)機(jī)器是完全可以實(shí)驗(yàn)的，性能相當(dāng)好。當(dāng)時(shí)為了驗(yàn)證它的承載風(fēng)力，這個(gè)風(fēng)力到底能開到多大，中間做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，拿了很多一塊錢的硬幣，還有一大把的螺絲釘，去拿吸塵器來(lái)吸。就是說(shuō)，我風(fēng)力開到這么大，連螺絲釘和硬幣都可以吸，實(shí)際上這是沒有必要的，因?yàn)槲鼔m器是吸灰的，都可以吸起來(lái)，然后電機(jī)里面，溢水結(jié)構(gòu)防護(hù)得非常好，一點(diǎn)水都沒有。最后做的這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

這是7號(hào)機(jī)，工程機(jī)，最后一步，我們到了最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及在在這個(gè)ppt最后給大家放的，才是這個(gè)機(jī)器。只有最終這一部才允許這個(gè)殼做出來(lái)，之前所有的必須全部在我們自己的車間和導(dǎo)師工作室里面完成。

所以這個(gè)，從基礎(chǔ)的部分到最后的吸塵器最終完成，實(shí)際上是給大家展示了這樣一個(gè)過(guò)程，做基礎(chǔ)的力學(xué)傳動(dòng)、材料、結(jié)構(gòu)的研究，做氣流相關(guān)的研究，最后到工程樣機(jī)，看似做了一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)際上是從二年級(jí)已經(jīng)開始準(zhǔn)備了，一直到最后的階段。

我只是展示了一個(gè)這樣的設(shè)計(jì)，比如做文字研究的做實(shí)體交互的，都是這樣的過(guò)程，前期都是圍繞這些課題展開，一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)展到畢業(yè)設(shè)計(jì)。這就是它最終的這樣一個(gè)機(jī)器的狀態(tài)。

我的分享就到這里，謝謝大家。