“虛實融合”體驗下共享單車模型設計與制作

王玲 岳涵 何鑫 劉曉彤

摘要：通過模型設計與制作，“虛實融合”的三維仿真設計與用手思考體驗，可以訓練學生針對不同的產(chǎn)品形態(tài)，選擇相應的材料進行制作模型的能力，了解不同形態(tài)、材料的特點和制作工藝。通過模型制作，可以培養(yǎng)學生分析與解決出現(xiàn)的各種問題的能力，通過共享單車模型設計構(gòu)思，有利于快速地表達設計構(gòu)想，綜合表現(xiàn)產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)和外觀美，研究探索仿真三維模型與實物模型之間的最佳匹配組合。

關(guān)鍵詞：虛實融合;模型設計;模型制作;創(chuàng)新

1.國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀和趨勢：

模型制作課程取材于實踐教學，可以掌握課題研究的第一手資料。依托教師的科研能力和指導力量，融合學生的創(chuàng)作激情與想象能力，更適合做出專業(yè)性、實踐性的課題研究。實踐教學，有計劃地組織學生通過觀察、實驗、操作，掌握與培養(yǎng)目標相關(guān)的理論知識和實踐技能的教學活動，培養(yǎng)了學生實際操作能力，提高了學生的綜合素質(zhì)，提高學習效率。

在國外一些工業(yè)設計起步較早的國家，教學上采用“雙軌制教學”模型制作課是由兩位導師擔任造型老師和技術(shù)老師。最早的包豪斯教育模式實行藝術(shù)理論與技術(shù)實踐并重，即“藝術(shù)與技術(shù)”相統(tǒng)一。造型老師負責學生在繪畫、色彩與創(chuàng)造思維相關(guān)的內(nèi)容。技術(shù)老師負責學生在模型制作過程中，解決技術(shù)上的難題，如制作工藝和制作材料的選擇。國內(nèi)大部分開設本專業(yè)的學校教學基礎建設，講課教師與實驗室教師合作，指導學生實物制作體驗，在設計中做到真正的合情合理。模型制作是產(chǎn)品設計中觸摸、體驗、完善設計的重要環(huán)節(jié)，是技術(shù)設計中將構(gòu)思、圖樣轉(zhuǎn)化為實物的環(huán)節(jié)。比起軟件虛擬建模更有利于創(chuàng)意和修改設計方案，也是提升學生技術(shù)素養(yǎng)。用手思考的表現(xiàn)，模型不僅是可視的，充分體現(xiàn)三維的視覺感和觸摸感，通過對模型制作的反復推敲和試驗，學生可以將設計方案達到理想的狀態(tài)。

2“虛實融合”體驗下共享單車模型研究意義

（1）實踐是知識體系的升華

馬斯洛和羅杰斯的人本主義學習理論認為：學習是個人潛能的充分發(fā)展，是人格的發(fā)展，是自我的發(fā)展。它是以學生為主體、老師為主導，誘發(fā)學生自主合作、主動求知。中國傳統(tǒng)的本性限制著我們，但是通過整個教育觀念、老師職業(yè)意識和教學行為的多次的反思和重建，如今教學實踐和創(chuàng)造性思維一樣舉足輕重。

（2）主動性學習需要手的參與

瑞士心理學家皮亞杰認為：“人對外界的認識之最初的中介就是活動?！苯逃哪康氖窃炀湍軇?chuàng)造的而不是簡單重復前人所做的事的人，這種人能有創(chuàng)造、發(fā)明和發(fā)現(xiàn)。我們共享單車模型設計課題研究，從手把手的教育到自主式的創(chuàng)新，可見今天的知識已經(jīng)不再是明信片上的圖畫，而是虛擬VR中的場景，將虛擬的知識系統(tǒng)結(jié)合我們實際教學實踐，虛實融合實現(xiàn)雙重體驗。

3“虛實融合”的共享單車三維仿真設計與模型制作體驗

（1）通過模型制作可以訓練學生根據(jù)不同功能要求，針對不同的共享單車形態(tài)選擇相應的材料進行制作模型的能力，了解不同材料的特點，不同材料的模型的制作工藝，便于以后在模型制作中進行分析與選擇材料和確定工藝。通過模型制作，可以培養(yǎng)學生分析與解決出現(xiàn)的各種問題的能力，以保證學生可以通過產(chǎn)品模型真實反映設計構(gòu)思，有利于快速地表達設計構(gòu)想，綜合表現(xiàn)產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)和外觀美，并且發(fā)現(xiàn)設計構(gòu)思中的不足之處，進而采取合理的方法進行修改與完善。

（2）通過模型制作，可以培養(yǎng)學生全局的設計觀念?？梢詫脑O計方案構(gòu)思到樣機展示中所涉及到的共享單車造型、色彩、結(jié)構(gòu)、功能、材料以及工藝等方面有一個系統(tǒng)的認識。使學生通過產(chǎn)品模型制作的訓練了解設計步驟，熟悉設計環(huán)節(jié)，準確地把握設計。通過模型制作，可以開拓學生的思維、培養(yǎng)創(chuàng)新意識以及綜合運用所學知識的能力。在制作模型過程中，需要學生能夠鞏固所學的專業(yè)知識，并加以靈活運用，將所學知識創(chuàng)造性的運用其中，實現(xiàn)工業(yè)設計中藝術(shù)與科技的結(jié)合。

（3）通過共享單車模型制作，可以充分鍛煉學生的實際動手能力及操作能力。在模型制作過程中，學生可以了解到各種工具具體的使用方法。進而可以更好的表現(xiàn)設計構(gòu)思，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、形態(tài)。

（4）創(chuàng)新之處的思考。代步車和現(xiàn)有產(chǎn)品相比的不同之處，產(chǎn)品的創(chuàng)新點，在產(chǎn)品的設計中如何體現(xiàn)的？

可折疊，方便收納。掃碼預定車輛提高現(xiàn)有車輛的利用率，使不會騎自行車和電動車的用戶也可以體驗新型代步工具所帶來的便捷，緩解城市交通擁堵壓力?？烧郫B設計，車尾部安全防護裝置;通過APP掃碼騎行，為用戶提供全面的配套的多元化服務;簡潔化設計更符合當下中青年人群的審美標準和使用習慣。智慧停車技術(shù)、計時收費功能、閑時代步車的查詢與時間預估，通過當下大數(shù)據(jù)與定位功能得以實現(xiàn);折疊鎖緊結(jié)構(gòu)的應用是代步車的折疊形態(tài)得以實現(xiàn)，并且其結(jié)構(gòu)中的安全夾好折疊鎖緊扣的配合可以達到二次上鎖的作用，使得代步車的安全性得以保證。

4“虛實融合”的雙重體驗結(jié)構(gòu)

目前，以計算科學為核心的虛擬現(xiàn)實技術(shù)是多學科、多方向交叉的新技術(shù)，能夠生成近似真實環(huán)境視、聽、嗅、觸等感知信息的虛擬環(huán)境。因此，模型設計的過程可以用“虛—實—虛—實”四個階段概括，以書本上的理論知識為“虛”，形成平面圖形，然后設計并制作基礎的樣機模型，形成相應的“實”物。利用計算機仿真三維建模，設計成“虛”擬的概念模型，最后在實際尺寸測量下完成“實”際產(chǎn)品。共享單車樣機的制作與加工工藝是在實際環(huán)境中搭建一個虛擬的模型數(shù)據(jù)，通過仿真三維和實物模型的“虛實結(jié)合”雙重體驗，實現(xiàn)創(chuàng)新設計理念下的模型樣機制作。如圖1。

作為一個工業(yè)設計師，首先應該是一個優(yōu)秀的技工，學會用手思考，只有長期實物制作體驗，在設計中才能做到真正的合情合理。產(chǎn)品設計師應該熟練掌握和應用二維、三維軟件仿真技術(shù)。在現(xiàn)代的工業(yè)設計的專業(yè)教學中，也需要以實踐為特色，實現(xiàn)人才教育與產(chǎn)業(yè)需求接軌。模型制作是產(chǎn)品設計中觸摸、體驗、完善設計的重要環(huán)節(jié)，是技術(shù)設計中將構(gòu)思、圖樣轉(zhuǎn)化為實物的環(huán)節(jié)。

5總結(jié)

通過共享單車課題研究，對“理論—體驗—環(huán)境—評價”的模型設計進行建構(gòu)與協(xié)同效應研究。關(guān)懷每一位學生的模型設計的最初動機，將多元文化和產(chǎn)品市場價值結(jié)合起來，持續(xù)激發(fā)學生創(chuàng)作的動機，滿足模型制作的需求?；诠餐骄糠▽?jīng)典模型課程的實踐研究，紙質(zhì)模型和數(shù)字模型的模型方式比較研究;數(shù)字模型引導實物模型設計的指導研究;仿真三維模型與實物模型的復雜模型設計研究等。根據(jù)模型設計體驗需求研究，基于師生共同制作模型、教師示范模型樣機設計制作的建設研究，推行師生之間對比模型設計制作體驗和仿真三維模型與實物模型的虛實融合方案研究。通過典型相關(guān)分析，研究探索仿真三維模型與實物模型之間的最佳匹配組合，找到模型設計“虛實融合”最佳體驗模式。

未來的制作工藝更加先進，制作設備更智能，借助數(shù)字技術(shù)與電子設備制作出更逼真模型，數(shù)字技術(shù)與電子設備是現(xiàn)代模型必備的元素，各種各樣的數(shù)字模型也在商業(yè)活動中流行起來，更具科技感的展示方式，讓人們對產(chǎn)品的認知更深刻。

備注：課題來源于2020年遼寧科技大學《“虛實融合”體驗下提升產(chǎn)品模型訓練創(chuàng)新教育有效路徑研究》階段成果。