基于3D數(shù)字化技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計實踐教學應(yīng)用研究

肖婕

摘要：目前隨著人工智能的迅速發(fā)展，與其他學科領(lǐng)域交叉滲透，帶來數(shù)字創(chuàng)新的機遇與挑戰(zhàn)。對于產(chǎn)品等各種設(shè)計的數(shù)字化要求也在不斷提高。在這種背景下，借3D數(shù)字化技術(shù)，結(jié)合當前產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)發(fā)展趨勢和大職教觀，以項目實施為主線對產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)實踐課程進行教學資源整合，并從“崗、課、賽、證”四個方面，通過工作任務(wù)引導，將理論教育與實踐教育有效融合，在教學模式和考核評價標準上進行創(chuàng)新，綜合實訓教學項目的開展，改變產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)傳統(tǒng)教學模式和評價標準，有助于提高產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，對現(xiàn)有課程的教學改革起到范式作用。

關(guān)鍵字：教學模式；評價標準；實踐教學；產(chǎn)品設(shè)計

中圖分類號：TB472； G712 文獻標識碼：A 文章編號：1400 （2022） 05-0032-05

基金項目：廣州市教育研究院2021年度科研課題（基于3D數(shù)字化技術(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計實踐教學模式研究21AZYJY21044）

Application Research of Product Design Practice Teaching Based on 3D Digital Technology

XIAO Jie（Guangzhou Panyu Vocational and Technical College， Guangzhou 511483， China）

Abstract： At present， with the rapid development of artificial intelligence and the cross penetration of other disciplines， the opportunities and challenges of digital innovation are brought about. The digital requirements for various designs such as products are also constantly increasing. In this context， borrow 3D digital technology. Combined with the current development trend of product design and the concept of vocational education. Taking the project implementation as the main line to integrate the teaching resources of the product design professional practice course， and from the four aspects of “post， class， competition and certificate”， through the guidance of work tasks， the theoretical education and practical education are effectively integrated， in the teaching mode and assessment. The innovation of evaluation standards and the development of comprehensive training teaching projects have changed the traditional teaching mode and evaluation standards of product design majors， which will help to improve the quality of product design professional personnel training and play a paradigmatic role in the teaching reform of existing courses.

Key words： teaching mode； evaluation criteria； the practice teaching； product design

全球人工智能和數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，推動新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革，3D數(shù)字化技術(shù)正領(lǐng)先地促進教育體系化融合創(chuàng)新。如何培養(yǎng)數(shù)字化人才，成為產(chǎn)業(yè)界和教育界嚴峻的話題。特別是對高職院校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)，培養(yǎng)“開拓型、會通型、應(yīng)用型”的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計人才與企業(yè)實際場景案例很難和實際課程聯(lián)接。積極引入3D數(shù)字化技術(shù)到教學課程中來，突破傳統(tǒng)實踐教學模式，將成為培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的思維破局之道。

1 人工智能時代產(chǎn)品設(shè)計實踐教學應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 國外主要研究動態(tài)

產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖紙作為工程界一種常用的產(chǎn)品定義語言，最早是由法國科學家蒙日（1975年）提出，繪制二維工程圖紙使用幾何畫法可達到圖紙的表達趨于規(guī)范法、唯一化。其后，逐步實現(xiàn)了工程圖從手工繪制到計算機繪制的轉(zhuǎn)變[1]。在此基礎(chǔ)上，研究者們進一步開展了三維標注技術(shù)及其標準化的研究。2003年美國國家標準ASMEY14.41-2003《數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實施規(guī)程》公開。2006年標準草案ISO16792：2006《技術(shù)產(chǎn)品文件 數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》經(jīng)ISO發(fā)布，為產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)，成為面向制造的三維設(shè)計范式。

1.2 國內(nèi)最前沿主要研究動態(tài)

3D數(shù)字化技術(shù)最初被應(yīng)用于計算機科學技術(shù)領(lǐng)域，逐漸應(yīng)用在工程設(shè)計領(lǐng)域，正從產(chǎn)品概念導入期步入數(shù)字世界快速發(fā)展期。查紅彬應(yīng)邀在第二屆全國幾何設(shè)計與計算學術(shù)會議作大會主旨報告《三維數(shù)字化技術(shù)及其應(yīng)用》，報告對三維數(shù)字化技術(shù)的概念，特點和研究現(xiàn)狀做出簡要敘述，并重點介紹在物體與場景三維建模的研究成果[2]。王其松《三維設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究》以石油行業(yè)、化纖行業(yè)的三維設(shè)計軟件為研究對象，探討三維設(shè)計軟件的痛點問題并提出解決策略[3]。張春蘭《數(shù)控專業(yè)綜合實訓教學項目的創(chuàng)新與實踐——基于數(shù)字化設(shè)計技術(shù)背景》，主要觀點是借助數(shù)字化設(shè)計技術(shù)對數(shù)控專業(yè)綜合實訓課程開展改革與創(chuàng)新的研究[4]。梁偉《人工智能（AI）時代應(yīng)用型高校數(shù)字化教學模式創(chuàng)新研究——以山東華宇工學院財務(wù)管理專業(yè)為例》，提出數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于財務(wù)管理專業(yè)教學模式的創(chuàng)新[5]。D5A7ECD6-87F6-4B1F-8490-E498944D9EC6

目前研究者都借助數(shù)字化技術(shù)進行實訓課程教學改革的研究，但缺乏對于師資的培養(yǎng)，實訓教學條件配置的研究。而且已有的研究偏重學校的評價標準，相對缺乏人才培養(yǎng)的技能水平與企業(yè)評價標準的契合度研究。因此。對數(shù)字化技術(shù)如何進入課堂實現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，既可以從社會和教育的角度拓深理論層面的研究，也有利于對當前“深化產(chǎn)教融合”的“大職教觀”做出具有強大說服力的詮釋。

1.3人工智能時代產(chǎn)品設(shè)計實踐教學存在的主要問題

選擇廣東省內(nèi)相關(guān)高校、職業(yè)院校，以網(wǎng)絡(luò)為主要手段，發(fā)放調(diào)查問卷并結(jié)合線上訪談法調(diào)查，了解產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)實踐教學模式和教學體系目前存在下列主要突出問題。

1.3.1 課程目標缺乏育人元素

立德樹人，是從國家教育政策，素質(zhì)教育戰(zhàn)略要求，學校育人目標，專業(yè)人才培養(yǎng)方案以及課程目標都高度一致的。產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)職業(yè)核心素養(yǎng)是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，審美能力以及人文素養(yǎng)。如何在課程設(shè)計中導入民族文化認知，增強民族文化自信，是本項目的研究重點方向。

1.3.2 課程體系缺乏頂層設(shè)計

筆者調(diào)查了所在院校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)課程的項目化教學狀況，雖然經(jīng)過國家示范性建設(shè)和“雙高計劃”中國特色高水平高職院校建設(shè)啟動了新一輪的任務(wù)型課程改革，但是實際開展的教學效果不容樂觀。存在的問題主要有：對于學習任務(wù)的設(shè)計相對比較單一，不能完全覆蓋全部課程目標，學生缺乏綜合運用不同學科、不同專業(yè)的知識和技能的學習實踐。整個課程體系缺乏職業(yè)核心素養(yǎng)所需的頂層設(shè)計。

1.3.3 課程活動缺乏實踐性

在一些高職院校中，一些產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)“雙師型”教師流于形式，極少與企業(yè)接觸[6]，匱乏基于真實任務(wù)設(shè)計學習任務(wù)的能力，與新技術(shù)、新工藝、新材料結(jié)合應(yīng)用不夠。同時，依然采取普通的教學手段進行產(chǎn)品設(shè)計實訓教學，難以將學生的理論知識以及實踐相互結(jié)合在一起，難以將各項目的職業(yè)能力要求整合在一起[7]。

1.3.4 課程評價脫離實踐

傳統(tǒng)學歷教育的課程評價人才培養(yǎng)的技能水平脫離了企業(yè)評價標準，難以檢驗人才培養(yǎng)質(zhì)量。如，有些只提理論知識題型考核，有些盡管關(guān)注理實一體化但依然采用筆試，X技能等級證書缺乏規(guī)范的技能考核方法。

2 人工智能時代復(fù)合型數(shù)字化人才的需求現(xiàn)狀

近年來，在政策、技術(shù)等多重驅(qū)動力的推動下，尤其是在《中國制造2025》的主要目標——智能制造的發(fā)展推動下，數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)在新一代數(shù)字化技術(shù)的支持下得到長足發(fā)展[8]?！爸悄苤圃臁焙魡緮?shù)字化人才助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展正在倒逼復(fù)合型數(shù)字化人才的培養(yǎng)。如圖1所示，未來制造業(yè)需求量大的是中高級的“數(shù)字化應(yīng)用型人才”，并非高學歷或者純操作型的人才[9]。

3 產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)實踐教學數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的問題原因分析

針對產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)目前應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)在實踐教學中存在的主要問題進行剖析，從不同的層面和視角分析問題存在的原因。

3.1 產(chǎn)教融合制度不健全

當前職業(yè)院校，所謂“產(chǎn)教融合”“現(xiàn)代學徒制”“職教集團”等難以落地實施，歸因于沒有一個可指引明確操作的協(xié)同育人制度規(guī)范或者政策細則，主體權(quán)責和執(zhí)行方式不夠明朗，利益如何分配及后期管理等制度不完善，這些問題直接影響導致行業(yè)企業(yè)和協(xié)會成為“局外人”角色，參與職業(yè)教育的積極性、能動性較低，企業(yè)也僅僅在學生就業(yè)中發(fā)揮了作用。

3.2 高校師資力量不匹配

專業(yè)隨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展是一個動態(tài)過程，即“專業(yè)隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)”。因此，需要與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新需求相契合的“雙師型”師資隊伍，不僅能講授專業(yè)理論課程，還要指導技能技術(shù)實踐。而實際情況是，高職院校在培育一支高素質(zhì)的師資隊伍時，又往往面臨諸多困難。如高層次雙師型人才難走進校園，留不住，教師專業(yè)發(fā)展平臺不夠，崗位技能進修培訓機會不多等實效問題。

4 人工智能時代產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)實踐教學3D數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

4.1 實踐教學現(xiàn)狀調(diào)查

首先將實踐教學現(xiàn)狀問題分解為“學生對產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計思維的關(guān)注”、“教與學的取向”和“實踐環(huán)節(jié)實施現(xiàn)狀”三個問題，然后對這三個一級問題進行分解，共同得到學生調(diào)查問卷項目22個，通過網(wǎng)絡(luò)以高職產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)學生為調(diào)查對象進行問卷調(diào)查。然后將問卷回收進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與調(diào)查結(jié)果分析，最后通過分析發(fā)現(xiàn)存在問題與原因剖析。

4.2 基于3D數(shù)字化技術(shù)的“崗、課、賽、證”實踐教學模式

為深化高職院?！叭獭备母?，有效落實這項改革所倡導的培養(yǎng)職業(yè)核心素養(yǎng)的理念，推動課堂教學改革，本課題推進“崗、課、賽、證”實踐教學模式，通過教育教學理念的更新，實踐教學方式的改革兩種方式“雙管齊下”，以達到引領(lǐng)學生全面發(fā)展，進一步提升教育教學質(zhì)量的目的?！皪彙⒄n、賽、證”四方面教學模式，“教師為主導，學生為主體，實訓為主線”的教學理念先行，引導學生摒棄填鴨式學習方式，能夠以個人自主、同學合作和小組探究三種方式并行學習。研究結(jié)合高職產(chǎn)品設(shè)計學科特點和相關(guān)教育教學理念，在探究實踐教學模式的基礎(chǔ)上，將3D數(shù)字化技術(shù)引入到“崗、課、賽、證”各實踐環(huán)節(jié)中，以達到促進學生產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計思維的發(fā)展。

4.2.1 實施程序

依據(jù)課程開發(fā)途徑，將職業(yè)崗位、項目課程、資格證書等元素相互融通，形成“崗課融合、課證融合、課賽融合”的“崗課賽證”四點融通課程體系[10]。崗即工作崗位、課即課程體系、賽即職業(yè)技能大賽、證是職業(yè)技能等級證書。“崗”和“證”屬于社會元素，“課”和“賽”屬于教育元素，實踐和理論教育交叉融合。其中，課程體系是融通的核心與載體（見圖2）。教學活動的實施按照以下五個環(huán)節(jié)依次進行：典型工作項目導入，明確目標；實訓實習，合作探究；展示思維，精講點撥；總結(jié)評價，建構(gòu)體系；以賽促學，拓展思維。D5A7ECD6-87F6-4B1F-8490-E498944D9EC6

4.2.2 特點

“崗課賽證”實踐教學模式的特點：注重借助3D數(shù)字化技術(shù)推動課程教學的數(shù)字化轉(zhuǎn)型；注重培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)意思維；注重學生深度學習；發(fā)揮教師主導作用。

4.2.3 應(yīng)用原則

以技術(shù)技能人才成長規(guī)律，以學生為中心，靈活性為三大應(yīng)用原則，在推進教學過程中依托3D數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢，提供和職業(yè)崗位匹配的工作環(huán)境的實體實訓環(huán)境，成為學生鍛煉高技能水平、錘煉“數(shù)字工匠”精神、技能大賽賽前選手訓練的開放平臺；成為激發(fā)學生產(chǎn)品創(chuàng)新意識，開拓設(shè)計視野，提高課堂活力，增加師生互動性的有效學習工具。

4.2.4 實施策略

課前預(yù)設(shè)策略，從數(shù)字化應(yīng)用型人才需求出發(fā)，以產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計中的典型工作項目為載體，與行業(yè)協(xié)會（或職教集團）、行業(yè)龍頭企業(yè)共同構(gòu)建模塊化、能力遞進式的課程體系進行教學活動設(shè)計；情境化策略，課程設(shè)置內(nèi)容瞄準崗位需求，對接職業(yè)標準和工作過程，課程標準的實施融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新知識、新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范、新要求。將職業(yè)等級證書的知識、技能需求轉(zhuǎn)化為學生的素養(yǎng)、能力要求，將專業(yè)大賽、創(chuàng)新大賽項目融入人才培養(yǎng)方案、賽事內(nèi)容融入課程教學內(nèi)容、賽事評價融入課程評價。創(chuàng)設(shè)“崗、課、賽、證”的現(xiàn)實情境，讓學生擁有于真實情境中解決問題的能力，一方面學好職業(yè)技能，一方面逐步形成高技能人才職業(yè)核心素養(yǎng)?；顒踊呗裕航處熞罁?jù)真實（企業(yè)）工作任務(wù)，融合企業(yè)認證的X證書群內(nèi)容，以實際案例為分析對象，設(shè)計學生課堂活動，讓學生“動”起來，動眼發(fā)現(xiàn)問題，動腦提出問題，動手驗證問題，動口交流問題。

4.2.5 教學案例及分析

按照創(chuàng)設(shè)“崗、課、賽、證”情境，明確目標——自主學習，合作探究——展示思維，點撥提升——總結(jié)反思，構(gòu)建體系——拓展應(yīng)用，提升思維的思路組織教學設(shè)計并進行分析[11]（圖3）。

4.3 基于3D數(shù)字化技術(shù)的“崗、課、賽、證”教學模式實踐結(jié)果及分析

選擇成績差異不明顯的兩個平行班級作為研究對象，其中選擇20級產(chǎn)品（1）班為實驗班，20級產(chǎn)品（2）班為對照班，課堂上從“崗、課、賽、證”四個方面對實驗班和對照班進行對比，采用多方介入評價方式，包括學校、企業(yè)、同學、行業(yè)、社會、賽事等，用SPSS軟件進行評分分析，比較實驗班和對照班在實踐教學環(huán)節(jié)中和多方評價的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計思維能力的差異。

5 結(jié)語

數(shù)字化、智能化時代對社會人才的培養(yǎng)提出了新的要求，職業(yè)教育不再是“孤島式”育人，而是跨界合作，協(xié)同育人。人工智能時代的到來，數(shù)字化技術(shù)極大地打破產(chǎn)教之間、校企之間各種有形無形的藩籬，推動產(chǎn)教深度融合，以滿足新產(chǎn)品、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的涌現(xiàn)對數(shù)字化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。

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