基于人體感知的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

張娜

摘要：目前工業(yè)設(shè)計(jì)課程與工科理論嚴(yán)重分離，工程理論知識在工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐轉(zhuǎn)化程度偏低。通過增強(qiáng)人體感知數(shù)據(jù)的收集分析和應(yīng)用，將有利于提高工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐轉(zhuǎn)化程度，極具實(shí)際教學(xué)意義。本研究分析本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中理論脫離實(shí)際、缺乏有效的科技設(shè)備支撐和科學(xué)技術(shù)融合不夠等問題，提出基于人體感知的工業(yè)設(shè)計(jì)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略。希望最終打造一個涵蓋工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)工程理論知識，并能與設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐相結(jié)合的工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大平臺。

關(guān)鍵詞：人體感知;工業(yè)設(shè)計(jì)專題課;工程實(shí)驗(yàn)平臺;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）05-0037-03

我國對工業(yè)設(shè)計(jì)教育的探索已有20多年，從最初的美術(shù)教育體系中逐漸分化出來，針對人才培養(yǎng)層面也從提高審美能力的美術(shù)教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅鼐C合素質(zhì)能力提升的技術(shù)與藝術(shù)并重模式。目前，工業(yè)設(shè)計(jì)作為一門高度綜合性的交叉學(xué)科，雖然全國各高校課程設(shè)置因地域差異和學(xué)科發(fā)展傾向性不同而不盡一致。但總體而言，工科類課程在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)中逐漸受到重視。隨之而來出現(xiàn)了另一個問題，就是在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)上無法做到將工科類實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式融入設(shè)計(jì)類課程。專業(yè)基礎(chǔ)課和設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本無直接關(guān)聯(lián)，出現(xiàn)了設(shè)計(jì)類課程與工科類課程嚴(yán)重分離的情況（圖1）。

在高年級專題設(shè)計(jì)類課程如智能家居、母嬰日用、文創(chuàng)紀(jì)念、交通工具、嬰幼玩具、醫(yī)療等產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程中，學(xué)生由于缺乏實(shí)驗(yàn)平臺的輔助，無法把“技術(shù)數(shù)據(jù)”與“感性體驗(yàn)”聯(lián)系起來，出現(xiàn)了大量無技術(shù)支撐只偏重于個人審美的產(chǎn)品外觀造型;或是缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及不能準(zhǔn)確表明用戶體驗(yàn)的調(diào)研量，從而使設(shè)計(jì)產(chǎn)物不接“地氣”，脫離實(shí)際。所以為了提高工程理論知識在工業(yè)設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)化程度，增強(qiáng)人體感知數(shù)據(jù)的收集分析在工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐課程中的應(yīng)用，對于工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的發(fā)展極具實(shí)際意義。

1人體感知概述

人體的感官分為五種，即觸覺、嗅覺、味覺、聽覺和視覺。但是隨著社會科學(xué)對于人類大腦的深入研究，逐漸發(fā)現(xiàn)除“五感”以外的其他感官感覺，例如，身體的平衡感、空間的大小與距離感、時間的長短與快慢感、內(nèi)部感覺的冷熱與饑餓感等等，它們對于人類獲取信息和了解外部環(huán)境發(fā)揮重要作用。

感知覺是事物直接作用于人體感覺器官而產(chǎn)生的對客觀事物的個別與整體的反映。認(rèn)知心理學(xué)將知覺看作是感覺信息的組織和解釋，即獲得感覺信息意義的過程。感知的過程依靠人的感覺器官與外界相互交流溝通，搭建了信息傳遞和受眾情感之間的橋梁。每個人通過感知獲得的體驗(yàn)內(nèi)容都不相同，因此，感知是人們認(rèn)識世界獲取信息的基本方式。

人的感知體驗(yàn)是融合了情感與理性的一種心理活動。在人體感知體驗(yàn)過程中可以通過感知覺獲得對當(dāng)下情、境、事、物的思考認(rèn)知。這種認(rèn)知可以通過心理測量和生理測量兩種方式獲得一定的認(rèn)知數(shù)據(jù)。目前，國內(nèi)外主要研究方法通過非介入式的生理參數(shù)的監(jiān)測，分析腦電、心電和肌電等各項(xiàng)生理信號，評估被試人體的感知參數(shù)指標(biāo)。

2工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程與其他專業(yè)課程不同，它以技能指導(dǎo)類課程及設(shè)計(jì)實(shí)踐課程為主，以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合圈。為了讓學(xué)生在專題課中進(jìn)行深入地情境體驗(yàn)，把“技術(shù)數(shù)據(jù)”與“感性體驗(yàn)”聯(lián)系起來必須根據(jù)專題設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題。

2.1硬件條件差導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滯后

由于實(shí)驗(yàn)器材配備不足、實(shí)驗(yàn)條件受限、對實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)重視程度不足和實(shí)驗(yàn)教材偏離設(shè)計(jì)實(shí)際需求等原因，使課程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分無法順利結(jié)合到設(shè)計(jì)實(shí)踐中去，進(jìn)一步導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏新意且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)針對性差，無法引起學(xué)生興趣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容滯后于最新工程科技的發(fā)展。

2.2教學(xué)不配套且設(shè)備閑置

有研究者到相關(guān)院校走訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)高校設(shè)計(jì)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備閑置問題較為普遍。首先，受工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展前期美術(shù)教育重于工程技能的觀念局限，很多老師備課時走入重造型創(chuàng)意、輕理論實(shí)際的教學(xué)誤區(qū)，寧愿用三維建模渲染軟件在電腦上評改效果圖，也不愿通過實(shí)驗(yàn)檢測產(chǎn)品可用性，實(shí)驗(yàn)室甚至被挪作他用;其次，是高校在專業(yè)建設(shè)之初或進(jìn)行專業(yè)評估時，院校急于完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，未了解實(shí)驗(yàn)平臺與課程的對接以及實(shí)際的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)需求，盲目采購“高端大氣上檔次”的設(shè)備，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)備不合適教學(xué)使用而閑置。

2.3缺乏必要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系除了需要配套完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，還要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員熟悉理論知識和實(shí)踐操作，但是當(dāng)前設(shè)計(jì)類學(xué)科急缺此類人才。目前的實(shí)驗(yàn)課，一般是由無任何設(shè)計(jì)教育背景的純工科教師授課，導(dǎo)致講授內(nèi)容偏從工程理論，少有涉及工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用，缺乏設(shè)計(jì)思維;同時設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生很難理解復(fù)雜的工程理論，造成實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)效果不理想。相反，藝術(shù)專業(yè)背景的設(shè)計(jì)專業(yè)教師缺乏必要的科學(xué)理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技術(shù)，通常短期設(shè)備培訓(xùn)也無法滿足指導(dǎo)學(xué)生的要求。因此，為了滿足實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)在需求，工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需加強(qiáng)工程理論與藝術(shù)的結(jié)合。

2.4課堂教學(xué)與專業(yè)新科技缺乏有效融合

現(xiàn)有技術(shù)如虛擬現(xiàn)實(shí)與工效學(xué)仿真分析技術(shù)、近紅外腦成像技術(shù)、腦電技術(shù)、眼動技術(shù)、生理技術(shù)、行為分析技術(shù)、人機(jī)工效分析技術(shù)等仍然停留在輔助科研階段，并未進(jìn)入學(xué)生的專業(yè)課堂，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，學(xué)生認(rèn)知的產(chǎn)品感性體驗(yàn)缺少技術(shù)驗(yàn)證這一問題仍懸而未決。

3基于人體感知的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

3.1重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是專業(yè)理論與實(shí)踐的結(jié)合，也是多學(xué)科交叉的重要教學(xué)通道。根據(jù)現(xiàn)代社會對復(fù)合型人才的需求，高校應(yīng)當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方面的作用，可利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的先進(jìn)軟、硬件設(shè)施開展跨專業(yè)授課，提高工程技術(shù)綜合訓(xùn)練，強(qiáng)化校企合作實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，來幫助實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)復(fù)合型應(yīng)用人才的創(chuàng)新培養(yǎng)。

3.2建設(shè)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)性質(zhì)和實(shí)踐過程分類，可大致分為技術(shù)研究型、實(shí)踐掌握型、設(shè)計(jì)應(yīng)用型和感知體驗(yàn)型等。傳統(tǒng)工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺以科學(xué)理論技術(shù)為基礎(chǔ)架構(gòu)，基于理論邏輯，循序漸進(jìn)。與此相比，工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求則是解決實(shí)踐中的設(shè)計(jì)問題。為了凸顯工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，需要研究專業(yè)不同課程中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對不同類型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式進(jìn)行討論，研究不同類型實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程作業(yè)和考核方式等諸多方面實(shí)施。然后，從實(shí)驗(yàn)設(shè)備特點(diǎn)及課程要求出發(fā)，結(jié)合教師研究方向?qū)?shí)驗(yàn)平臺建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃，搭建實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)備基礎(chǔ)。

3.3運(yùn)用專業(yè)科技驅(qū)動傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新

隨著新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)與其他學(xué)科的交叉不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品的定義也被不斷刷新，這對學(xué)生的就業(yè)方向和技能培養(yǎng)要求產(chǎn)生了顯著影響。當(dāng)前，可充分利用信息技術(shù)、感知技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、工效學(xué)仿真分析技術(shù)等一系列新興技術(shù)去沖擊和改造傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的理念、內(nèi)容和方式，緊追學(xué)科前沿，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)與科技研究的結(jié)合平臺，能向?qū)W生展示專業(yè)最新科技，從側(cè)面提高學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。例如，專業(yè)課程《人機(jī)工程學(xué)》，學(xué)生在學(xué)習(xí)“駕駛員的心理生理狀態(tài)與安全駕駛”案例中，可以將工效學(xué)仿真分析技術(shù)、眼動技術(shù)和行為分析技術(shù)引入課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新。

3.4優(yōu)化耦合專題課教學(xué)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)模塊

將工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺的軟、硬件設(shè)備，按功能和相關(guān)性區(qū)分，劃分為不同模塊。靈活組合不同實(shí)驗(yàn)?zāi)K，以便滿足不同專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)模塊可分為：人機(jī)感知實(shí)驗(yàn)?zāi)K、眼動分析實(shí)驗(yàn)?zāi)K、多通道生理記錄實(shí)驗(yàn)?zāi)K、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和行為觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)K?；趯W(xué)生不同階段的主題課程方向，可以安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。以《工具產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程為例，利用虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)K建立視聽環(huán)境，能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中突破時間及空間限制，對用戶使用情境進(jìn)行生動演示;還可以結(jié)合多通道生理記錄實(shí)驗(yàn)?zāi)K，同時得到被測試者的肌電、皮電和心率數(shù)據(jù)，綜合分析不同工具的使用體驗(yàn)。

4基于人體感知的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

4.1實(shí)驗(yàn)平臺搭建

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備基礎(chǔ)：無線多通道生理記錄儀、可穿戴式眼動儀、VR眼動儀、行為觀察及面部表情捕捉系統(tǒng)（The Observer XT+FaceReader）、基于人因工效學(xué)測評的虛擬仿真系統(tǒng)（ErgoLAB VR）、人機(jī)工效分析系統(tǒng)。

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教師可以根據(jù)課程安排或個人研究方向?qū)W習(xí)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作使用，進(jìn)而探索實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)設(shè)計(jì)。嘗試在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套專題設(shè)計(jì)課程，搭建覆蓋工業(yè)設(shè)計(jì)主干專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺。

4.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程框架

基于人體感知覺的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要從理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)進(jìn)展速度、專題課程能力培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生感知情境能力三個方面進(jìn)行綜合考慮。可從四個課程模塊（表1）進(jìn)行教學(xué)改革：

一是理論知識模塊，通過理論教學(xué)讓學(xué)生對課程有一定了解，并借助虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)主題性環(huán)境，結(jié)合多感官通道完成理論教學(xué)，使學(xué)生對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對象及其所處文化背景有更深入地感知;二是調(diào)研分析模塊，分為市場調(diào)查和用戶體驗(yàn)分析兩個部分。借助ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺進(jìn)行感性工學(xué)（Kansei Engineering）分析，從而得到被測產(chǎn)品感性價值相關(guān)生理層面和心理層面數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)尋找設(shè)計(jì)方向;三是設(shè)計(jì)實(shí)踐模塊，通過構(gòu)建感知圖譜，由潛在用戶對課程作業(yè)中研究對象的文化因子賦予合適的內(nèi)涵特征。通過權(quán)重分析將具有內(nèi)涵特征的文化因子進(jìn)行重要性排序，以此提取設(shè)計(jì)元素;四是設(shè)計(jì)驗(yàn)證模塊，在前期數(shù)據(jù)得到的設(shè)計(jì)方向上注入最具典型性的設(shè)計(jì)元素，以此得出課程的最終設(shè)計(jì)作品，并通過用戶體驗(yàn)實(shí)踐驗(yàn)證此課程的設(shè)計(jì)可行性。

4.3教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)建

1）主題性環(huán)境虛擬與多感官通道式教學(xué)。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向?qū)W生展示傳統(tǒng)文化，除了在視覺上傳達(dá)主題外，也可嘗試其它媒介，包括聲音、影像、靜態(tài)畫面、文字、圖表等。例如，朗誦、歌唱和對話等聲音可以喚起學(xué)生的情緒。多感官的展示內(nèi)容能夠改變學(xué)生往日調(diào)研過“淺”，無法理解特有文化深層含義的問題。此模塊也培養(yǎng)了學(xué)生在不同的技術(shù)條件下對民間藝術(shù)、當(dāng)代藝術(shù)的綜合體驗(yàn)，提高關(guān)于時間、交互、光效與體感等新技術(shù)的應(yīng)用和理解，引導(dǎo)學(xué)生的自我意識和獨(dú)立性成長以及相應(yīng)的社會性思考（圖2）。

2）基于感性設(shè)計(jì)的市場和用戶調(diào)研分析。感性和情感設(shè)計(jì)的研究隨著科技的進(jìn)步已經(jīng)不再是不可言明的模糊概念，生理層次的產(chǎn)品感性設(shè)計(jì)方法主要是從生理信號情緒識別和多感官體驗(yàn)兩個角度進(jìn)行思考。生理信號檢測多采取面部肌電圖、皮膚導(dǎo)電圖、心律和體溫測量的方式（圖3）。心理層面，產(chǎn)品感性設(shè)計(jì)主要從使用者維度，關(guān)注用戶的情緒和體驗(yàn)度，側(cè)重“人——產(chǎn)品”的整個交互過程中所產(chǎn)生的情感體驗(yàn)和情緒變化（圖4）?？捎梅俏淖中颓楦袦y量、面部表情識別、語音情緒識別、行為情緒識別等進(jìn)行分析（圖5）。

3）“技術(shù)數(shù)據(jù)”與“感性體驗(yàn)”相融合的設(shè)計(jì)實(shí)踐。結(jié)合調(diào)研，對實(shí)驗(yàn)過程中的感性工學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題所在。在設(shè)計(jì)方案初期，采用眼動追蹤方法，通過卡方分析和重復(fù)測量方差，對產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程中的眼動機(jī)制進(jìn)行研究，將蘊(yùn)藏在“人、事、物”中的設(shè)計(jì)元素進(jìn)行廓形提取，并通過典型用戶的選擇，對所提取的樣本形態(tài)進(jìn)行感知評價，賦予其不同的內(nèi)涵特征，最終通過權(quán)重分析將特色文化因子應(yīng)用于設(shè)計(jì)實(shí)踐。讓學(xué)生的單一形象思維發(fā)展到包含邏輯思維、形象思維、數(shù)據(jù)理解與分析、流程與推理的綜合思維方式，拓展包括跨媒體思想、信息可視化、設(shè)計(jì)表達(dá)整合等在內(nèi)的綜合設(shè)計(jì)與表達(dá)能力。

4）體驗(yàn)式教學(xué)與浸入式匯報(bào)。在學(xué)生作品設(shè)計(jì)匯報(bào)階段可以利用VR技術(shù)將作品模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行浸入式體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)教育的工具與方法層面，形成以學(xué)生為主體、賦能互動的生成性設(shè)計(jì)教學(xué)新模式。在知識獲取的結(jié)構(gòu)與表達(dá)方式上，打破了從教師到學(xué)生的單向傳播模式，形成了以學(xué)生為主體的合作探究、協(xié)同創(chuàng)新的知識生產(chǎn)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，甚至可以將傳統(tǒng)的專題課內(nèi)容改變設(shè)計(jì)方向形成新的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組合。

5結(jié)語

基于人體感知的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索響應(yīng)快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)與社會需求，在新技術(shù)背景下構(gòu)建戰(zhàn)略性設(shè)計(jì)人才的知識體系與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法?；谌梭w感知的工業(yè)設(shè)計(jì)專題課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索周期較長且后期建設(shè)任務(wù)重，過程中還需不斷調(diào)整建設(shè)方案的細(xì)節(jié)以解決遇到的各類問題。