基于學科交叉融合的《紡織機械造型設計教學模式研究》

段金娟 董九志 趙方方

摘要：文章闡述了我國紡織機械產業(yè)的發(fā)展現狀及存在問題，分析了紡織背景高校開設紡織機械造型設計的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，探索紡織杋械產品造型設計課程教學模式。提岀應在學科交叉融合的基礎上開展紡織機械裝備的造型設計課程教學，強調教學資源、教學內容設置、教學實踐環(huán)節(jié)的學科交融。

關鍵詞∶紡織機械;造型設計;學科交叉;產業(yè)創(chuàng)新

中圖分類號：G64

文獻標識碼：A

文章編碼：1672—7053（2019）05—0038—02

Abstract： This paper expounds the present situation and existing problems of China s textile machinery industry， analyzes the advantages and challenges of textile mechanical modeling in colleges and universities， and explores the teaching mode of textile machinery modeling design. It suggests that the teaching of modeling design of textile machinery and equipment should be carried out on the basis of interdisciplinary integration， emphasizes the integration of teaching resources， teaching content setting and teaching practice.

Key Words： Textile machinery; Modeling design; Interdisciplinary; Industrial innovation

1 紡織機械造型設計課程開設背景

我國紡織行業(yè)經過近百年的發(fā)展，取得了較大的進步，目前中國已擁有全球約55%的紡織機和23%的紡紗機。中國紡織機械的品種多、數量大，已成為世界紡織機械的制造中心[1]。然而，長期以來，紡機企業(yè)著眼于機械性能的提高，無暇顧及其他行業(yè)已相當重視并轟轟烈烈開展的工業(yè)設計相關投入。早期的紡機造型設計主要模仿前蘇聯(lián)工業(yè)時代的紡織機械外觀，造型單調、笨重生硬，色彩搭配不當，操作繁瑣。近些年，紡機企業(yè)才開始有意識地進行工業(yè)設計行業(yè)內應用探討，但多僅僅涉及到單一產品的外觀層面，在造型設計及色彩的選用上還保留有一定的傳統(tǒng)紡織機械的特征，同時不同品牌的紡織機械產品形象區(qū)分度很小，無法體現產品的個性化特點，更缺乏品牌內部產品統(tǒng)一形象風格的塑造[2]。

天津工業(yè)大學擁有歷史悠久、特色突岀的紡織教育研究背景。依據高等教育專業(yè)指導委員會對我國工業(yè)設計專業(yè)辦學方向的指導方針，針對市場對紡織裝備造型設計人才的需求，依托我校機械工程學院的紡織機械設計專業(yè)、紡織學院的紡織工程專業(yè)等優(yōu)勢學科的教學資源，基于我校工業(yè)設計系（以下簡稱“我系”）已基本完善的“裝備造型與產品設計”專業(yè)方向，2015年我系在系內嘗試開設了“紡織機械造型專題設計”課程。課程的開設將促進我院整合院內教學科研資源，利用優(yōu)勢學科帶動新興學科實現學科交叉合作，形成“機械結構設計——機械造型設計”、“紡織機械設計——紡織機械造型設計”，構建創(chuàng)新設計過程統(tǒng)一整體的教學科研特色，形成天津工業(yè)大學特色的工業(yè)設計辦學方向。同時，課程的開設還將幫助學生深化機械裝備產品設計方法、開拓設計視野、拓寬就業(yè)途徑，幫助教師拓寬課題研究范圍、提煉國家和產業(yè)急需的研究課題，并凝練我系人才培養(yǎng)特色，培養(yǎng)適應社會需求的設計專門人才[3-5]。

2 紡織機械造型設計課程的學科交叉教學研究

“紡織機械造型專題設計”課程在工業(yè)設計專業(yè)學生的大三下學期開設，共60學時，先期課程包括產品設計程序與方法、產品系統(tǒng)設計、機械產品創(chuàng)新設計、機械產品人機界面設計、機械裝備造型與文化專題設計等。即在該課程的學習之前，學生已經掌握了I業(yè)產品設計的基本理論方法，對機械產品造型設計的相關原則、約束條件、設計方法有一定的理解和設計經驗，并曾經嘗試設計過較大型的機械裝備產品造型。在此基礎上，通過課程教學與設計實踐，使學生理解紡機造型設計的設計原則與設計方法，了解紡織機械設計原理，學會使用相關設計方法設計產品。通過紡織機械產品設計方法的應用，借助設計案例的學習和具體課題設計的實踐，比較深入地從設計概念提出、設計問題分析到具體紡織機械產品設計的全過程，完成一個主題設計課題（圖1）。

教學設置方案見表1，在課程設置上，我們強調學科交叉融合，突出藝術設計與機械設計、紡織工程設計的結合，包括教學資源的學科交融、教學內容的學科交融、實踐環(huán)節(jié)的學科交融等。

2.1 教學資源的學科交融

在課程教學內容設置時要進行學科交融，既要體現工業(yè)設計的專業(yè)特點，又要兼顧機械產品設計尤其是紡織機械產品設計的合理性和科學性;相應地在師資選用時也兼顧上述原因，由工業(yè)設計專業(yè)的教師主控全程，由紡機專業(yè)的教師講授前期紡機產品概述、紡機產品特點分析等教學內容;在實踐環(huán)節(jié)，實驗平臺的選用也要考慮學科交融，同時利用機械學院紡機專業(yè)、紡織學院和我校工程實訓中心里的相關實驗設備。

2.2教學內容的學科交融

課程內容包括四個模塊：紡織機械產品概述、紡織機械產品造型分析、紡織機械產品造型的設計分析、紡織機械產品造型設計專題實踐。在紡織機械產品概述模塊的教學中，依托紡機專業(yè)的優(yōu)質教學資源和優(yōu)秀師資，由紡機專業(yè)的老師講授紡織機械的分類、技術發(fā)展方向、紡織機械制造業(yè)的現狀和發(fā)展趨勢。同時安排認知實習，帶領學生到我校紡機實驗中心、紡織學部實驗中心我校工程實訓中心的相關實驗室，由紡機教研室和紡織學部的老師給學生簡單介紹各種紡織機械的結構構造、工作原理、可改進的設計點等。學生通過認知實習，形成對紡織機械的構造、功能和形態(tài)的初步印象，為后期的造型分析做準備。

在紡織機械產品造型分析模塊的教學中，繼續(xù)結合認知實習和課程教學，講解紡紗機械產品、織造機械產品、針織機械產品、非織造機械產品、染整機械產品、化學纖維機械產品等紡織機械產品的功能、原理，舉例對紡紗機械產品、織造機械產品、針織機械產品、非織造機械產品、染整機械產品、化學纖維機械產品的形態(tài)進行分析，使學生對紡織機械產品造型形成一定的基礎認識。為了強化該模塊中學生對專業(yè)知識的理解和掌握，要求學生在課下自主學習，每人選定三款產品進行產品手繪;同時，安排學生組成團隊并選定教師布置的某類紡織機械專題研究課題，對某類紡織機械的功能、原理、結構、使用場所、使用方式、造型特征進行文獻、圖片、用戶調查等資料的收集和分析，制作匯報文件并在課堂上進行匯報。因為是比較具體的專題研究，學生可以對所選類型的產品進行較為深入、完整的研究。以選擇《并條機產品研究》課題的一組學生為例，在一周的時間內，學生通過實地調研、網絡調研、文獻資料查閱等方法，收集了較為全面的資料，通過分析完成了接近40頁的ppt講稿，包括對并條機的作用、種類、工藝過程、主要機構、主要操作界面、圖片資料收集、造型特點分析等，為后期進行并條機產品造型的設計分析打下基礎。

在紡織機械產品造型設計分析模塊的教學中，主要結合文獻資料和圖片資料的分析，對紡織機械產品的外觀特征構建、色彩設計、人機界面的宜人性、用戶行為模式、系列化設計等進行分析。這個模塊的教學要結合現場教學，組織學生以小組為單位，引導學生針對某類紡織機械產品造型特征展開深入的系列討論、分析、研究，使其理解紡織機械產品造型設計方法。

2.3 實踐環(huán)節(jié)的學科交融

實踐環(huán)節(jié)是課程內容的第四模塊，即紡織機械產品造型設計專題實踐，該環(huán)節(jié)的學科交融體現在課題調研、課題選定、專題設計、成果評估的全過程。

在課題調研環(huán)節(jié)，帶領學生到紡織機械實驗室、紡織學院實驗中心工程實訓中心天津宏大紡機等紡織平臺進行認知學習和實地調研，通過專業(yè)教師的講解以及與使用紡機進行科研的老師、學生、工作人員進行交流，分析產品問題、提煉設計突破點、確定專題設計課題（在這個環(huán)節(jié)中，學生與紡機老師的溝通非常頻繁，部分學生的設計課題選定的就是紡機專業(yè)教師的科研課題，如圖2是12級學生針對紡機董老師研發(fā)的細紗機教具系統(tǒng)課題，開展的小型細紗機教具外觀設計）;針對設計方向，進行資料匯總，與紡機及設計專業(yè)的教師或同學一起綜合分析課題，確定設計定位和產品設計意象;基于確定問題和設計定位，與紡機教師溝通，進行功能與結構分析、定位，構建專題產品的功能結構數據模型，如圖3是13級學生用一周時間構建的小型并條機結構數據模型;在對于產品深入的分析和細致的理解的基礎上，基于產品設計意象和數據模型，開展產品造型設計。在設計方案選定和優(yōu)化設計時，學生的設計將由多專業(yè)教師同時輔導，幫助其完善和優(yōu)化設計，如圖4是在圖2細紗機實驗教具造型設計的基礎上，設計的小型細紗機造型設計。

3 結語

在我國制造業(yè)由中國制造向中國創(chuàng)造轉型的時代背景下，與工業(yè)設計相結合促進產業(yè)轉型，提升產品和企業(yè)形象，是紡織機械行業(yè)的必要選擇。紡織行業(yè)背景的高校應利用其優(yōu)勢學科平臺開展基于學科交叉融合的紡織機械造型設計的課程教學研究，自覺承擔紡織裝備造型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要使命。

本文系“紡織之光”中國紡織工業(yè)聯(lián)合會高等教育教學改革項目《基于學科交融的《紡織機械造型專題設計》課程教學模式構建研究》（項目編號：GH171030）和2017年河北省高等學?？茖W研究計劃項目（項目編號：GH171030）的階段性成果。

參考文獻

[1]賀愛俠.紡織機械發(fā)展前景分析與研究[J]，知識經濟，2012.

[2]申偉.紡織機械產品的產品形象設計研究與應用[D].西安工程大學，2013.

[3]段金娟，馬或，王秋惠，董九志，趙方方.行業(yè)高校開設《紡織機械造型設計》課程的可行性與挑戰(zhàn)[J].紡織機械，2017（06）：16-17.

[4]劉靚靜，馬彧.機械設備造型設計的結構性分析[J].包裝工程，2018，39（12）：203-207.[5]金川，馬彧.CMF設計在紡織裝備工業(yè)設計的應用研究[J].現代工業(yè)經濟和信息化，2018，8（13）：36-37+43.