基于專題訓(xùn)練模式的產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)實踐

黃天楊

關(guān)鍵詞：專題訓(xùn)練模式;創(chuàng)新設(shè)計;機(jī)器人;工業(yè)設(shè)計

2015 年，國際設(shè)計組織將工業(yè)設(shè)計定義為：工業(yè)設(shè)計旨在引導(dǎo)創(chuàng)新、促發(fā)商業(yè)成功，以及提供更好的生活，是一種將策略性解決問題的過程應(yīng)用于產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)及體驗的設(shè)計活動。工業(yè)設(shè)計是一種跨學(xué)科的專業(yè)，其將創(chuàng)新、技術(shù)、商業(yè)、研究及消費者緊密聯(lián)系在一起，共同進(jìn)行創(chuàng)造性活動、并將需解決的問題、提出的解決方案進(jìn)行可視化，重新解構(gòu)問題，作為建立更好的產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)、體驗或商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會，提供新的價值以及競爭優(yōu)勢。為此，工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生，需要了解多學(xué)科體系的知識，擁有良好的創(chuàng)新設(shè)計思維，具備解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新能力[1-2]。創(chuàng)新已經(jīng)成為個人或國家核心競爭力的關(guān)鍵，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，已然成為設(shè)計類教師需要思考的重要問題。為此，在專業(yè)課程知識學(xué)習(xí)的過程中，讓學(xué)生應(yīng)盡可能多接觸較為復(fù)雜系統(tǒng)的實踐訓(xùn)練課題，有意識的培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力及創(chuàng)新能力，不失為一種有益的嘗試。

1 專題訓(xùn)練模式概述

專題教學(xué)模式是指教師結(jié)合教學(xué)重點、學(xué)生特點和社會熱點，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提煉而形成的教學(xué)專題[3]，其是對教學(xué)大綱和教材內(nèi)容進(jìn)行整體把握后，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的整合。當(dāng)前的專題教學(xué)更多強(qiáng)調(diào)的是前期理論的教學(xué)，而忽略課程實踐的專題訓(xùn)練實踐。文中所指的專題訓(xùn)練實踐是在理論教學(xué)結(jié)束后的實驗課程中，授課教師基于課程理論內(nèi)容和課程教學(xué)目標(biāo)，選擇更具針對性的專題內(nèi)容進(jìn)行課程實踐訓(xùn)練，其是對教學(xué)內(nèi)容的驗證和鞏固，是有意識的課程教學(xué)規(guī)劃。

相對于傳統(tǒng)的訓(xùn)練實踐，專題訓(xùn)練表現(xiàn)出了別樣的價值，具體表現(xiàn)為：（1） 專題式訓(xùn)練實踐豐富了教與學(xué)的方式，連接了理論教學(xué)和實踐內(nèi)容及形式，給教學(xué)內(nèi)容提供了另一種傳授空間，豐富了教學(xué)的訓(xùn)練內(nèi)容。（2） 專題式訓(xùn)練實踐的教學(xué)內(nèi)容可以融入前沿的成果，結(jié)合當(dāng)下的社會議題或?qū)W生關(guān)注的熱點，實現(xiàn)課程實踐的生活化和產(chǎn)業(yè)化，做到教學(xué)實踐的與時俱進(jìn)。（3） 專題訓(xùn)練實踐促進(jìn)了教師實踐教學(xué)方法的不斷創(chuàng)新。教師作為教學(xué)活動的設(shè)計者與組織者，要實現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生高效地吸取教學(xué)內(nèi)容，就需要教師在教學(xué)活動過程中不斷創(chuàng)新，通過新方法、新途徑和新方式來引導(dǎo)學(xué)生，調(diào)動學(xué)生的積極性和主觀能動性。（4）專題式訓(xùn)練教學(xué)模式能推進(jìn)理論實踐教學(xué)的有效開展。作為教學(xué)工作的重要組成部分，實踐教學(xué)是深化課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生獲取和掌握知識的重要途徑之一。當(dāng)前許多高校課程的實踐教學(xué)由于學(xué)時、場地等因素，并未真正發(fā)揮實踐教學(xué)該有的價值，而專題訓(xùn)練實踐的開展是前期教學(xué)設(shè)計后的統(tǒng)籌安排，能將課堂教學(xué)內(nèi)容和實踐有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)育人目標(biāo)，專題訓(xùn)練通過課題的調(diào)研與方案構(gòu)思等實踐內(nèi)容的實施，促進(jìn)了課程實踐教學(xué)的有效開展。

2 基于專題訓(xùn)練模式的產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)意義

創(chuàng)新的過程也是個體發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程[4]。創(chuàng)新能力可以被理解為是個人在已有信息和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出新方法、新技術(shù)、新理論或新見地的能力[5]。產(chǎn)品開發(fā)的創(chuàng)新設(shè)計能力是設(shè)計創(chuàng)新能力的重要呈現(xiàn)，而通過專題（如機(jī)器人）訓(xùn)練的實踐，在設(shè)計教學(xué)活動中開展專題訓(xùn)練，針對已有問題與當(dāng)前或未來用戶提出新的產(chǎn)品、服務(wù)或系統(tǒng)等創(chuàng)造性的解決方案，這將在一定程度上提升學(xué)生對相關(guān)專題產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計能力。

斯坦福大學(xué)設(shè)計研究院提出的設(shè)計思維（Design Thinking），倡導(dǎo)利用設(shè)計思維解決各種實際問題，即作為一種創(chuàng)造性思維方法，設(shè)計思維針對某個設(shè)計任務(wù)，從最終用戶的視角出發(fā)，尋求全新的問題解決方案。設(shè)計思維更加關(guān)注用戶的期望和需求，關(guān)注創(chuàng)新與未來，研究創(chuàng)新的各種可能性，其是產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的范式。而通過專題訓(xùn)練模式進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)，其產(chǎn)品專題過程往往包含專題產(chǎn)品的用戶與市場需求分析、專題產(chǎn)品的分析與創(chuàng)造的過程。整個訓(xùn)練過程中更加注重專題模式訓(xùn)練的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計與分析，它與設(shè)計思維注重的，即通過發(fā)現(xiàn)、解釋和構(gòu)思的系統(tǒng)創(chuàng)新過程來探索相關(guān)問題是一致的[6]。因此，基于專題訓(xùn)練模式的實踐也是一種通過設(shè)計思維拓展訓(xùn)練而進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的途徑?？梢哉f，在教學(xué)活動中，開展專題訓(xùn)練模式對于學(xué)生的設(shè)計思維與產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)均是有益的。

在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程教學(xué)的過程中，教師除了要重視理論傳授外，還應(yīng)該注重專題實踐的訓(xùn)練，通過專題訓(xùn)練對課程理論的應(yīng)用性和技術(shù)性加以強(qiáng)調(diào)和轉(zhuǎn)化，使學(xué)生在專題訓(xùn)練實踐過程中形成系統(tǒng)性看待問題的創(chuàng)新意識，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。總體而言，基于專題訓(xùn)練模式的產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的意義主要表現(xiàn)在：第一，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計思維，鍛煉學(xué)生解決機(jī)器人等較為復(fù)雜對象痛點的設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生用創(chuàng)新性的方法解決當(dāng)前的熱點問題;第二，培養(yǎng)學(xué)生對社會專題熱點和產(chǎn)業(yè)的關(guān)注意識，培養(yǎng)學(xué)生的社會適應(yīng)能力;第三，激發(fā)學(xué)生從被動接受知識轉(zhuǎn)向積極探索和吸收知識，調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，形成自主學(xué)習(xí)和互動式學(xué)習(xí)的模式;第四，加深學(xué)生對專題知識的系統(tǒng)理解，彌補(bǔ)傳統(tǒng)的寬泛多元課題訓(xùn)練中對知識理解的不透徹與不全面;第五，通過專題訓(xùn)練模式能在一定程度上促進(jìn)授課教師加強(qiáng)對相關(guān)產(chǎn)業(yè)知識體系的深入學(xué)習(xí)，進(jìn)而提升授課教師的教學(xué)水平。

3 機(jī)器人專題訓(xùn)練實踐

3.1 專題訓(xùn)練實施路徑

學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)在很大程度上受到教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置的影響[7]。因此，教學(xué)改革實踐的實施應(yīng)遵循“理論+ 實踐”的教學(xué)理念，在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計課程中，以產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計課程內(nèi)容為理論，以機(jī)器人作為實驗教學(xué)的訓(xùn)練實踐專題，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的探索實踐，指導(dǎo)學(xué)生以系統(tǒng)性思維開展工業(yè)機(jī)器人、移動機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等機(jī)器人的研究，包括用戶分析、機(jī)器人產(chǎn)品分析、環(huán)境分析等，然后開展頭腦風(fēng)暴，構(gòu)思機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計的草圖方案，選定方案進(jìn)行優(yōu)化，并開展計算機(jī)3D 數(shù)字化建模渲染等，以形成機(jī)器人產(chǎn)品造型創(chuàng)意設(shè)計的方案。

3.2 專題訓(xùn)練實踐過程

機(jī)器人專題訓(xùn)練實踐主要安排在《產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計》課程的實驗課程階段，主要包括前期和后期，重點在后期。前期為專題訓(xùn)練的選題布置，包括開展內(nèi)容、時間節(jié)點規(guī)劃和相關(guān)規(guī)范等;后期則是專題訓(xùn)練的具體設(shè)計實踐過程，包括調(diào)研和創(chuàng)新設(shè)計實踐兩大環(huán)節(jié)。

在后期的調(diào)研環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)選題，以組為單位進(jìn)行市場調(diào)研，了解選題產(chǎn)品、用戶和環(huán)境等相關(guān)內(nèi)容和存在的問題，提出可能的設(shè)計方向。在后期的創(chuàng)新設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，以個人為單位進(jìn)行，以選定的機(jī)器人主題作為設(shè)計實踐對象，開展機(jī)器人造型方案的創(chuàng)新設(shè)計。具體內(nèi)容包括設(shè)計方向的構(gòu)思與選定、頭腦風(fēng)暴創(chuàng)意方案構(gòu)思、創(chuàng)意方案評估與初選、初選方案優(yōu)化與評估、定案確定與深化、定案的計算機(jī)表達(dá)與優(yōu)化、定案的計算機(jī)渲染與展示。在創(chuàng)新設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生完成每一個階段的內(nèi)容后，都要進(jìn)行思路與成果的講解，指導(dǎo)老師基于每位學(xué)生的基礎(chǔ)和具體選題等情況，給出可能的引導(dǎo)方向或具體修改意見。只有該階段的內(nèi)容和成果相對合理后，方能開展下一個階段的實踐內(nèi)容，希望通過每個實踐環(huán)節(jié)的層層把關(guān)，在進(jìn)一步督促學(xué)生的同時，也讓學(xué)生對設(shè)計、專題、課程和自己有更進(jìn)一步的認(rèn)知。借助機(jī)器人專題訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生機(jī)器人產(chǎn)品分析等前期市場研究、創(chuàng)意方向提煉、設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計定案確定、機(jī)器人造型方案視覺化，以及計算機(jī)3D 數(shù)字化建模渲染等設(shè)計分析與解決問題的創(chuàng)新設(shè)計能力。

該訓(xùn)練的前期調(diào)研和后期設(shè)計實踐的教學(xué)活動設(shè)計將創(chuàng)新設(shè)計思維融入其中，將解決生活中機(jī)器人所涉及的工作、社交、文化、衛(wèi)生等領(lǐng)域的相關(guān)問題，以調(diào)研為基礎(chǔ)，解決方案為結(jié)果。整個專題訓(xùn)練實踐的過程和指導(dǎo)教師的指導(dǎo)符合設(shè)計思維以學(xué)生為中心的理念，注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力與創(chuàng)新設(shè)計能力。

3.3 專題訓(xùn)練實踐成果

通過在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計課程中，以機(jī)器人作為實驗教學(xué)的訓(xùn)練實踐專題，進(jìn)行了產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的探索實踐，拓展了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計思維。首先，學(xué)生2 人一組進(jìn)行了歷時約15 天的調(diào)研，其中4 學(xué)時為課程實驗教學(xué)計劃學(xué)時，其余為課余實踐與指導(dǎo)時間。學(xué)生對各自的選題進(jìn)行了初步的分析，包括機(jī)器人產(chǎn)品的造型、色彩、功能，以及用戶和環(huán)境等分析，同時提出了可能的設(shè)計方向，初期調(diào)研結(jié)束后形成了初步的思維導(dǎo)圖，并在課程中進(jìn)行了一一講解。圖1 為學(xué)生制作的汽車焊接機(jī)器人思維導(dǎo)圖，內(nèi)容涉及產(chǎn)品背景、用戶數(shù)據(jù)、產(chǎn)品分析與環(huán)境分析等，并初步提出了現(xiàn)存的相關(guān)問題和后續(xù)方案可能涉及的問題。

后期的創(chuàng)新設(shè)計專題訓(xùn)練實踐過程共持續(xù)了約40 天的時間，其中20 學(xué)時為課程實驗教學(xué)計劃學(xué)時，8 學(xué)時為指導(dǎo)教師額外增加的實驗教學(xué)學(xué)時，其余為課余指導(dǎo)與實踐時間。課程實驗教學(xué)計劃學(xué)時和指導(dǎo)教師額外增加的實驗教學(xué)學(xué)時，主要用于學(xué)生專題的前期草圖構(gòu)思成果、擬定方案優(yōu)化與評價、定案深化表達(dá)內(nèi)容的學(xué)生講解及教師指導(dǎo)。課余時間主要用于學(xué)生定案的計算機(jī)表達(dá)與教師指導(dǎo)，無論是教學(xué)計劃學(xué)時還是課余時間的指導(dǎo)，學(xué)生和老師都分別進(jìn)行了多輪的一對一的講解和指導(dǎo)。指導(dǎo)教師主要綜合方案的創(chuàng)新性、實用性、美觀性等對學(xué)生的階段性成果進(jìn)行評價，并給出指導(dǎo)方向和修改意見。

通過在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計課程中融入機(jī)器人訓(xùn)練專題，學(xué)生們進(jìn)行了工業(yè)機(jī)器人、移動機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人三大主題機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計實踐，具體機(jī)器人創(chuàng)新方案成果涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、社交、娛樂、居家、衛(wèi)生、航空、海洋等各個領(lǐng)域。在這些機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計實踐的過程中，同學(xué)們應(yīng)用了前期理論教學(xué)中所教授的系統(tǒng)、組合、發(fā)散等創(chuàng)造性思維方法，以及列舉法、組合法、聯(lián)想類比法等創(chuàng)意設(shè)計方法，取得了較好的成果。例如，圖2 為學(xué)生設(shè)計的水下機(jī)器人，該機(jī)器人可以為潛水愛好者提供拍攝、探測的功用，讓潛水活動更安全、更有趣，用戶可以通過遙控手柄控制機(jī)器在水中的活動軌跡，機(jī)器人將水下拍攝的數(shù)據(jù)與畫面反饋給用戶，亦或是用戶可以帶著它一起進(jìn)行潛水活動娛樂，記錄用戶的快樂瞬間。此外，圖3 為學(xué)生設(shè)計的棉花機(jī)器人，是基于勞動力不足和當(dāng)前采棉機(jī)采摘質(zhì)量差等社會現(xiàn)實設(shè)計的全自動化的采棉花機(jī)器人，該機(jī)器通過機(jī)械手臂采取棉花，并通過吸管將棉花吸入箱體，機(jī)械夾具前端采用柔軟的硅膠材料，增大了夾具與棉花的接觸面積。此外，棉花機(jī)器人還具有除雜、打包和放置等功能。

機(jī)器人專題的創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練實踐，對機(jī)器人專題進(jìn)行有針對性的機(jī)器人創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計，培養(yǎng)了學(xué)生前期用戶研究、機(jī)器人產(chǎn)品分析、創(chuàng)意方向提煉、設(shè)計定案確定、機(jī)器人造型方案視覺化，以及數(shù)字化建模渲染等系統(tǒng)化設(shè)計分析與解決問題的創(chuàng)新能力，從而提高了學(xué)生的理解、計劃、綜合思考、分析，以及設(shè)計創(chuàng)新的能力，為走向工作崗位后企業(yè)實際項目的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計工作奠定了一定的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

創(chuàng)新設(shè)計能力作為高校教育培養(yǎng)的目標(biāo)和企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該得到廣大教師的重視。指導(dǎo)教師應(yīng)將工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)作為課程教學(xué)的重要目標(biāo)之一，并通過專題訓(xùn)練等實踐形式，系統(tǒng)性地提升學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。