基于專創(chuàng)融合的《工業(yè)設計工程基礎》課程教學改革研究

付曉莉 車江寧 張偉杰

關鍵詞：工業(yè)設計工程基礎;展示柜;教學改革;專創(chuàng)融合;創(chuàng)新性

隨著高科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品市場獲勝的關鍵在于工業(yè)設計的創(chuàng)新，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，市場需要更多的能夠?qū)⑼庥^與結(jié)構(gòu)相結(jié)合、且具有工程素養(yǎng)的工業(yè)設計創(chuàng)新人才。專創(chuàng)融合是以項目制學習為手段，通過“學、用、創(chuàng)”三位一體的專創(chuàng)培養(yǎng)教學模式，為社會培養(yǎng)專業(yè)能力與創(chuàng)新能力兼?zhèn)涞娜瞬胖??！豆I(yè)設計工程基礎》是工業(yè)設計專業(yè)需要掌握的必修課程及工程技能，是將設計創(chuàng)意的形態(tài)表現(xiàn)轉(zhuǎn)化工業(yè)產(chǎn)品樣機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能力的支持基礎，是將設計理念與科學知識相結(jié)合的重要知識基礎。針對目前《工業(yè)設計工程基礎》課程存在側(cè)重機械專業(yè)的問題，通過實驗室、工作室等實踐教學平臺，建設《工業(yè)設計工程基礎》專創(chuàng)融合課程體系，在實踐中啟迪學生人文素養(yǎng)，創(chuàng)新思維，增強專業(yè)技能、就業(yè)能力。

1專創(chuàng)融合概述

在社會生產(chǎn)力水平較低的社會背景下，教育只重視理論知識的傳授，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)對人才的需求既要理論知識扎實，也要具備創(chuàng)新意識、實踐能力、職業(yè)素養(yǎng)等。高校是知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新的重要平臺，擔負培養(yǎng)具有創(chuàng)新技能和科技知識兼?zhèn)涞娜瞬排嘤蝿?。世界各國的高等教育都在長期關注創(chuàng)新教育與專業(yè)教育的側(cè)重與結(jié)合問題，重塑高校教育的目標定位;隨著教育體系改革的推進，創(chuàng)新教育與專業(yè)教育融合的研究日益重要?！皩?chuàng)融合”是為了適應社會發(fā)展要求提出的教學模式，“專創(chuàng)融合”以培養(yǎng)學生創(chuàng)新與專業(yè)能力為中心對課程內(nèi)容、實踐內(nèi)容等進行設計，重構(gòu)促進綜合型人才提升的課程內(nèi)容、加強培養(yǎng)學生創(chuàng)新技能的教學實踐，改變專業(yè)教育與創(chuàng)新教育相分離的關系，創(chuàng)新教育與專業(yè)教育協(xié)同發(fā)展，提高專業(yè)教育和創(chuàng)新教育的廣度和深度，真正做到專創(chuàng)融合。

2《工業(yè)設計工程基礎》課程現(xiàn)狀分析

2.1工程實踐與學習興趣結(jié)合不足

高等學校擴大招生后，被動升學的學生數(shù)量日趨上升，對學習缺乏興趣的學生數(shù)量也越來越多。缺乏學習動力的學生數(shù)量也越來越多。傳統(tǒng)的《工業(yè)設計工程基礎》教學內(nèi)容主要講授工程力學、機械設計基礎知識上，培養(yǎng)學生對靜力學、構(gòu)件變形、平面機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、帶傳動和鏈傳動、間歇機構(gòu)等在產(chǎn)品設計中的應用能力。使學生了解工程力學基礎、機械設計工程基礎知識，構(gòu)筑工業(yè)設計相關工程技術(shù)的學科結(jié)構(gòu)體系，搭建與工程技術(shù)人員有效交流的知識平臺;使學生能夠合理構(gòu)思實現(xiàn)特定功能的切實可行的設計方案，尋找符合消費者接受的形態(tài)與質(zhì)感，用確切的表達方式將設計思想轉(zhuǎn)化為可生產(chǎn)的軟件與圖紙，進行生產(chǎn)操作，完成產(chǎn)品制造。在教學實踐中缺少調(diào)動學生學習的積極性，缺少引導學生感知、認可和接受工程實踐的過程，缺少提升學習興趣的動力方法。

國內(nèi)高校工業(yè)設計專業(yè)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展，目前各個院校的設計專業(yè)正在努力辦出自己的特色，社會和產(chǎn)業(yè)對應用型人才的要求越來越高，工業(yè)設計教育呈現(xiàn)出培養(yǎng)的學生與制造業(yè)的距離越來越大的被動局面。一方面，是社會需要的應用型人才嚴重匱乏，但是學生實踐性創(chuàng)新能力不足;另一方面，工業(yè)設計專業(yè)的畢業(yè)生卻難以就業(yè)。實踐教學是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的有效手段，《工業(yè)設計工程基礎》是工業(yè)設計的工程類基礎課程，由于學時少，導致學生工程實踐環(huán)節(jié)鍛煉相對較少。教學的目標就是要激發(fā)學生學習動力，提升學生的學習興趣，通過工程教學實踐過程，將專業(yè)興趣與學習興趣有效地結(jié)合。

2.2創(chuàng)新思維與實踐內(nèi)容結(jié)合不足

創(chuàng)新思維是指馬克思主義因時制宜、知難而進、開拓創(chuàng)新的科學思維?！霸诩ち业膰H競爭中，唯創(chuàng)新者進，唯創(chuàng)新者強，唯創(chuàng)新者勝。”習近平總書記多次強調(diào)，大到一個國家在世界舞臺上站穩(wěn)腳跟，小到一個地方、一個企業(yè)，創(chuàng)新都是引領發(fā)展的第一動力?！霸趧?chuàng)新實踐中發(fā)現(xiàn)人才、在創(chuàng)新活動中培育人才、在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才”。工業(yè)設計是一個要求學生創(chuàng)新能力很強的專業(yè)，工業(yè)設計專業(yè)培養(yǎng)的不僅僅是能夠進行形態(tài)表現(xiàn)的設計師，還是能夠提出關鍵核心技術(shù)的創(chuàng)新，外觀與結(jié)構(gòu)相融合能力的具有工程素養(yǎng)的設計師。需要通過實驗方法、實踐的途徑，融合專創(chuàng)實踐訓練內(nèi)容，強化學生的創(chuàng)新意識。工業(yè)設計工程基礎實驗設備儀器，主要依托于機械設計基礎實驗室常規(guī)實驗設備，以驗證技術(shù)原理為主，均為通用機械基本知識，現(xiàn)有機構(gòu)展柜沒有將創(chuàng)新原理與機械原理結(jié)合，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維與實踐內(nèi)容結(jié)合不足，不利于在教學實踐過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

3.基于專創(chuàng)融合的《工業(yè)設計工程基礎》課程的教學改革模式

基于專創(chuàng)融合的《工業(yè)設計工程基礎》課程的教學改革模式，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、遞進融合、專創(chuàng)融合為指導思想，以大學生從業(yè)理想信念為出發(fā)點，從立志到立業(yè)啟發(fā)學生創(chuàng)業(yè)激情，從立德樹人到立業(yè)強國啟迪學生抱負與責任感。在《工業(yè)設計工程基礎》課程內(nèi)容中，增加人文道德素養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方法，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能相關理論，解決工業(yè)設計專業(yè)學生工程知識與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)兩者之間聯(lián)系不緊密的問題，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)遞進到工業(yè)設計工程基礎課程的全過程，通過全周期、全方位、分階段的有序地引導和實踐，實現(xiàn)科學有機融合、專創(chuàng)融合，逐步提升學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力與素養(yǎng)，實現(xiàn)創(chuàng)業(yè)領域內(nèi)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

《工業(yè)設計工程基礎》專創(chuàng)融合教學改革，從理論知識與實踐平臺改革入手，理論知識由單一的專業(yè)內(nèi)容，擴展到人文、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)知識內(nèi)容，在工程力學、機械設計專業(yè)基礎上增加機電控制理論知識內(nèi)容，將人文思想、創(chuàng)新方法、專業(yè)技巧、創(chuàng)業(yè)能力4個知識模塊進行融合，挖掘?qū)W生的開拓創(chuàng)新精神，深化知識創(chuàng)造和知識運用，達到培養(yǎng)基礎知識好，創(chuàng)新能力持續(xù)，跨學科領域知識面廣，自信、豁達、勇于擔當，人文素質(zhì)突出，創(chuàng)新意識強，具有專業(yè)知識與創(chuàng)新技能的綜合型人才教學目標;培養(yǎng)學生具有立志立德的理想，達到立德樹人到立業(yè)強國的目的。

通過實驗室與工作室2個實踐平臺，基于創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法，將工程力學基礎、機械設計基礎知識、機電控制基礎知識融合創(chuàng)意設計過程，以德國慧魚機電產(chǎn)品模型為平臺，以學生主動學習為目的，以學生學習目標與興趣為導向，通過創(chuàng)新理論學習，基于創(chuàng)新思維的機電實驗項目，專業(yè)比賽與綜合比賽、課題項目實踐環(huán)節(jié)，展開對機電產(chǎn)品專業(yè)知識與創(chuàng)新知識融合的認知、擴展、提高到應用的一系列實踐過程。在競賽、綜合創(chuàng)新項目過程中，循序漸進引導學生將創(chuàng)新與專業(yè)能力融合，實戰(zhàn)實踐，增強就業(yè)能力。

3.1課程融合4個知識模塊

3.1.1人文知識模塊

通過講述改革開發(fā)的成果、名人故事，對學生進行人文知識，人文引導，和人文精神培養(yǎng)，培養(yǎng)學生的人文素養(yǎng)，不斷提升學生的氣質(zhì)、人格和修養(yǎng)，樹立學生從業(yè)理想與志向以及社會責任感。通過企業(yè)調(diào)研、專業(yè)調(diào)研，使學生感受企業(yè)文化的魅力，多讀書與時俱進，具有高尚情操和高尚敬業(yè)奉獻精神，培養(yǎng)自我學習興趣，立德立志人文素養(yǎng)。

3.1.2創(chuàng)新知識模塊

學習創(chuàng)新意識、創(chuàng)意思維、創(chuàng)新技巧的理論知識內(nèi)容，讓學生了解創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法和創(chuàng)造性思維的形成過程，用創(chuàng)新性思維進行實戰(zhàn)實踐創(chuàng)新活動。根據(jù)創(chuàng)新理論和技術(shù)發(fā)展趨勢，觀察生活中的需求設計機電產(chǎn)品，提出發(fā)明與創(chuàng)新問題，利用創(chuàng)新性思維方法及技巧設計機電產(chǎn)品創(chuàng)新方案。

3.1.3專業(yè)知識模塊

學習工程力學與工業(yè)設計、構(gòu)件與產(chǎn)品的強度，常用機構(gòu)、機械零件基礎、機械傳動基礎，電子技術(shù)應用基礎理論知識內(nèi)容;實戰(zhàn)進行模塊化機構(gòu)搭接類的創(chuàng)新性實驗，基于創(chuàng)新思維的機電控制等實驗項目、實踐性項目。用慧魚創(chuàng)意組合模型將所設計的模型搭建出來，并調(diào)試運行直至達到滿意的性能要求，促進產(chǎn)品設計與創(chuàng)新設計的交叉滲透。

3.1.4創(chuàng)業(yè)知識模塊

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實踐，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、市場洞察力，增強策劃操作能力，提高項目執(zhí)行力，創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力。學習工業(yè)設計創(chuàng)新類、國內(nèi)、國際設計大賽、全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽、大學生“挑戰(zhàn)杯”、互聯(lián)網(wǎng)+、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練等案例，基于創(chuàng)新理論的仿生機器人的機構(gòu)創(chuàng)意設計、制作與控制實戰(zhàn)實踐，通過設計與發(fā)明創(chuàng)新實體作品為目標，撰寫創(chuàng)新作品設計說明書等，培養(yǎng)和提高學生運用創(chuàng)新造性思維、創(chuàng)新方法，對產(chǎn)品進行設計發(fā)明創(chuàng)新實體作品的能力。

3.2創(chuàng)新實戰(zhàn)2個平臺設計

3.2.1創(chuàng)新實驗室平臺

工業(yè)設計基礎課程實驗平臺由機械基礎實驗室、慧魚創(chuàng)新實驗室組成，開設基于創(chuàng)新原理的機構(gòu)類、控制類、創(chuàng)新類實驗項目。以德國慧魚創(chuàng)新模型為平臺，首先通過機、電基礎實驗項目的訓練，打下工程知識基礎，結(jié)合創(chuàng)新理論與方法的培訓，通過基于創(chuàng)新思維的機電基礎實驗項目、綜合項目，展開對機電產(chǎn)品專業(yè)知識與創(chuàng)新知識融合的認知拓展。基于創(chuàng)新思維的作品概念設計訓練、創(chuàng)意作品的設計與制作項目訓練、專業(yè)競賽項目訓練。在實踐環(huán)節(jié)，加強學生處理與解決問題的能力，提升并訓練學生想象力與創(chuàng)造力。

3.2.2創(chuàng)新工作室平臺

工業(yè)設計基礎課程實驗平臺由機械創(chuàng)新工作室、工業(yè)設計工作室組成，通過工業(yè)設計、機械創(chuàng)新設計大賽、互聯(lián)網(wǎng)+、大學生“挑戰(zhàn)杯”、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等競賽項目訓練。將專業(yè)知識與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識相互融合，增加學生的原創(chuàng)能力與執(zhí)行力。以實際項目進行專創(chuàng)融合實踐。通過創(chuàng)新實踐項目（基礎+綜合）將關注自然科學與社會科學方向的新理念、新技術(shù)、新發(fā)明，重視產(chǎn)業(yè)知識實踐與創(chuàng)新能力融合培養(yǎng)，提升并訓練學生將在專業(yè)知識的基礎上拓展較多想象力、創(chuàng)造力。根據(jù)創(chuàng)業(yè)能力特點，在鞏固實踐中培養(yǎng)學生的識辨力與執(zhí)行力，通過校內(nèi)外合作基地，與企業(yè)設計人員交流，幫助企業(yè)解決設計中的實際問題，既鍛煉學生的工程實踐能力，又培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)能力。

4 基于專創(chuàng)融合的《工業(yè)設計工程基礎》課程教學改革實踐

4.1設計制作專創(chuàng)融合展示柜

針對學生工程實踐能力不足的問題，根據(jù)工設專業(yè)學生工程實踐鍛煉少的情況，以“基礎——專業(yè)——創(chuàng)新”設計理念，將基礎零件、組合運動件、創(chuàng)意結(jié)構(gòu)件內(nèi)容重構(gòu)，設計制作專創(chuàng)融合展示柜。設計的展示柜分為產(chǎn)品設計基礎和產(chǎn)品創(chuàng)新設計兩大模塊：（1）產(chǎn)品設計基礎介紹機械零件基礎、常用機構(gòu)和機械傳動基礎;（2）產(chǎn)品創(chuàng)新設計模塊，結(jié)合學校特色和我校工業(yè)專業(yè)研究方向，按創(chuàng)新思維應用劃分為：紡織服裝機械、生活電器和康復器械類。并結(jié)合工業(yè)設計的專業(yè)特點，以代表性的產(chǎn)品為研究對象，設計建造（1）桿機構(gòu)類比展示柜（移動與轉(zhuǎn)動）、（2）傳動件組合展示柜、（3）連接件工藝展示柜、（4）紡機原理展示柜、（5）康復原理展示柜、（61仿生機能原理展示柜。通過不同領域行業(yè)的產(chǎn)品展示，為學生后期的產(chǎn)品設計過程提供參考和指導作用。

從部分已報廢淘汰的教學設備中挑選合適的機構(gòu)進行拆解、維修、保養(yǎng)等處理，調(diào)研典型基礎構(gòu)件，收集整理紡織機械中等典型機構(gòu)的應用案例，結(jié)合紡織機械、康復行業(yè)專業(yè)特色，依據(jù)行業(yè)應用特點設計零部件的布局，組裝型式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面綜合考慮，使學生更為直觀地了解和掌握相關知識，制作具有行業(yè)創(chuàng)新特色的工業(yè)設計工程基礎展示柜。從“運動簡圖——仿生機構(gòu)——仿生造型”展示創(chuàng)意過程，通過《工業(yè)設計工程基礎》系列展示柜，進行《工業(yè)設計工程基礎》課程的實戰(zhàn)化教學，激發(fā)學生創(chuàng)新思維。

4.2建設課程專創(chuàng)融合講義

以工程技術(shù)能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)為目標，編寫了《工業(yè)設計工程基礎》課程的專創(chuàng)融合課程講義。通過工程基礎知識和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新思維的學習，鼓勵學生參加各類大學生學科競賽。工業(yè)設計競賽工業(yè)注重創(chuàng)新思維進行創(chuàng)意產(chǎn)品設計，機械創(chuàng)新大賽注重在專業(yè)知識上進行技術(shù)革新和解決實際問題的能力鍛煉，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學生“挑戰(zhàn)杯”、互聯(lián)網(wǎng)+等比賽注重學生技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的鍛煉;積極探討將競賽項目案例融入學生創(chuàng)新思維的教學案例課程之中，提高課程內(nèi)容的立體感和豐富度。

4.3編寫課程專創(chuàng)融合教學大綱

編寫了《工業(yè)設計工程基礎》課程的專創(chuàng)融合教學大綱。基于人文素質(zhì)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法，將工程力學基礎、機械設計基礎知識、機電控制基礎知識融合創(chuàng)意設計過程，以德國慧魚機電產(chǎn)品模型為平臺，以學生主動學習為目的，通過創(chuàng)新理論學習，基于創(chuàng)新思維的機電實驗項目，專業(yè)比賽與綜合比賽、課題項目實踐環(huán)節(jié)，展開對機電產(chǎn)品專業(yè)知識與創(chuàng)新知識融合的認知、擴展、提高到應用的一系列實踐過程。

4.4設計課程專創(chuàng)融合實驗指導書

以創(chuàng)新實戰(zhàn)與創(chuàng)新思維融合，基于創(chuàng)新原理方法、機械基礎、機電控制基礎、機械創(chuàng)新實驗內(nèi)容，設計了模塊化機構(gòu)搭接類的創(chuàng)新性實驗、基于創(chuàng)新思維的機電控制實驗、基于創(chuàng)新理論的創(chuàng)意（仿生氣動、躲避障礙等）機器人設計制實驗內(nèi)容，編寫了《工業(yè)設計工程基礎》課程的專創(chuàng)融合實驗指導書。

4.5建立課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例庫

建立了《工業(yè)設計工程基礎》課程的專創(chuàng)融合案例庫。確定專業(yè)知識教學目標，研究在關鍵知識點上讓學生開展創(chuàng)新，在一些關鍵點能將專業(yè)知識與社會需求聯(lián)系并進行創(chuàng)新。如，連桿運動，課前布置作業(yè)，讓學生查閱相關資料，桿機構(gòu)自由度是如何計算的。在課堂教學中，引入桿機構(gòu)產(chǎn)品真實案例，說明桿機構(gòu)產(chǎn)品設計創(chuàng)意流程，培養(yǎng)學生對創(chuàng)意的興趣，讓學生多觀察、多思考，將創(chuàng)意激發(fā)融入課堂，培養(yǎng)學生的集中思維與發(fā)散思維。以機械結(jié)構(gòu)、機械傳動等單元知識點、結(jié)構(gòu)改良專項設計、紅點、機械創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)實踐、互聯(lián)網(wǎng)+等創(chuàng)新設計案例，設計了遞進式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例庫。

5結(jié)語

通過《工業(yè)設計工程基礎》課程的實戰(zhàn)化專創(chuàng)融合的教學實踐，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了適應“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”時代需要、滿足企業(yè)崗位能力需求、深受企業(yè)喜愛的工業(yè)設計人才，取得了豐碩的育人成果和社會效益。學生參加“德國紅點”、機械創(chuàng)新大賽、大學生“挑戰(zhàn)杯”、互聯(lián)網(wǎng)+等國際、國內(nèi)工業(yè)設計賽事活動積極性高，近四年來，先后獲得國際設計競賽中獲獎2項、獲得國內(nèi)外各種設計獎100余項，獲得金、銀將、銅獎36項，學生設計能力、創(chuàng)新能力與實踐能力明顯提高，創(chuàng)新專利獲得國家授權(quán)。在以后的教學實踐中，實施教學制度創(chuàng)新，探討實施專創(chuàng)融合、產(chǎn)教融合背景下的專業(yè)特色教學運行機制、管理制度和教學工作評估制度，進一步完善有利于學生自主學習、利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教學質(zhì)量監(jiān)控與保障體系。