基于工程類知識的工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)改革研究

劉冀偉

工業(yè)設(shè)計是以工業(yè)產(chǎn)品為主要對象，綜合運用科技成果和社會、經(jīng)濟、文化、美學(xué)等知識，對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及包裝等進行整合優(yōu)化的集成創(chuàng)新。工業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品以功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、形態(tài)及包裝設(shè)計等為主要內(nèi)容[1]。

產(chǎn)品的設(shè)計從設(shè)計制圖的嚴(yán)謹準(zhǔn)確表達，到設(shè)計材料與設(shè)計結(jié)構(gòu)的結(jié)合，再到功能實現(xiàn)和機構(gòu)運動的融合，都需要工程知識的架構(gòu)和支撐[2]。工業(yè)設(shè)計專業(yè)雖然需要對工程知識有所了解和熟悉，卻并不一定要深入的理論計算，其更加側(cè)重實際應(yīng)用和與工程技術(shù)人員的流暢溝通。因此工業(yè)設(shè)計專業(yè)工程知識教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的設(shè)置，是以設(shè)計類專業(yè)學(xué)生知識體系的構(gòu)建和未來發(fā)展方向為切入點和結(jié)合點的，著重考慮專業(yè)就業(yè)方向和企業(yè)實際需求[3]。而如何能在科技迅猛發(fā)展的大環(huán)境中，結(jié)合不斷更迭的學(xué)生學(xué)情特色，在教學(xué)中融合發(fā)展的學(xué)習(xí)理念和更多的先進知識，是課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)。

一、課程教學(xué)面臨的主要問題

通過對企業(yè)用人需求的調(diào)研、與就業(yè)學(xué)生的溝通和對現(xiàn)有學(xué)生學(xué)情的分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)需要的是能夠快速適應(yīng)工作崗位，能夠準(zhǔn)確進行設(shè)計表達的設(shè)計人才。而一些已經(jīng)就業(yè)的學(xué)生反饋，自己在校期間專注自身設(shè)計技能的提高，忽略了對設(shè)計描述能力的鍛煉，并對知識產(chǎn)權(quán)的理解較為模糊。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有學(xué)生發(fā)散性思維能力強于邏輯思維能力，活潑性有余，嚴(yán)謹性不足?；诖?，總結(jié)出教學(xué)中面臨的三個主要問題。

一是教學(xué)內(nèi)容問題。工程類知識不是通過一門課程就能夠快速學(xué)習(xí)的，其涉及多門課程。各門課程內(nèi)容要相互緊密銜接，需要盡可能縮短學(xué)生與企業(yè)接軌的時間，提高學(xué)生的設(shè)計實踐能力。

二是教學(xué)設(shè)計問題。傳統(tǒng)的單純講授形式不利于學(xué)生發(fā)散思維的延展，長期一對多的教學(xué)方式不能夠充分將理論知識融會貫通。教師需要調(diào)整教學(xué)方式，進行必要的專題訓(xùn)練和加工實踐。

三是學(xué)生學(xué)情問題。目前學(xué)生主體逐漸由90 后變?yōu)?0 后。00 后學(xué)生普遍更具個性化的學(xué)習(xí)特點，對網(wǎng)絡(luò)資料的接受度較高，網(wǎng)絡(luò)交流能力顯著提高，學(xué)習(xí)方式更多樣化，更具靈活性，但如何調(diào)動其學(xué)習(xí)主動性，是值得思考的問題。

二、通過教學(xué)改革解決教學(xué)面臨的問題

設(shè)計思維的形成和拓展是一個不斷與社會發(fā)展接軌的過程。工業(yè)設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)中，工程類知識是支持設(shè)計方案得以實現(xiàn)的重要內(nèi)容[4]。整個教學(xué)過程中，既要使專業(yè)方向與社會需求結(jié)合，又要兼顧00 后學(xué)生學(xué)習(xí)認知方式與認知能力的變化，讓學(xué)生在學(xué)的過程中通過自身努力不斷樹立設(shè)計自信，提升設(shè)計表達的實踐能力。

在認真思考教學(xué)中的問題后，基于專業(yè)特點，發(fā)現(xiàn)方案的創(chuàng)意設(shè)計與成果保護可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能夠?qū)υO(shè)計表達能力進行檢驗，更是設(shè)計類企業(yè)一直需要的設(shè)計品質(zhì)。

（一）實現(xiàn)以任務(wù)驅(qū)動、成果導(dǎo)向結(jié)果為評價標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)形式

教師要結(jié)合00 后學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，取消一對多的知識介紹形式，形成課前—課中—課后的線上線下點對點的教學(xué)模式。例如，通過雨課堂提前布置預(yù)習(xí)內(nèi)容與課前線上問題，共享課堂設(shè)計方案，展示課上小組設(shè)計方案，應(yīng)用表達評價、課后雨課堂數(shù)據(jù)分析和學(xué)生作業(yè)完成情況評價等，實現(xiàn)一對一的知識引導(dǎo)和學(xué)習(xí)情況評估。

在課程作業(yè)考核方面，每階段的知識必須通過實際表達訓(xùn)練，不能停留在做工程題的形式。術(shù)業(yè)有專攻，設(shè)計類專業(yè)的學(xué)生，并不是機械專業(yè)等純工科專業(yè)的學(xué)生，其學(xué)習(xí)工程類知識是為了產(chǎn)品設(shè)計方案有據(jù)可依，可以使產(chǎn)品順利地得以生產(chǎn)，使其在未來進入企業(yè)后，可以流暢地和工程技術(shù)人員溝通。教師要把方案的創(chuàng)新性和可實現(xiàn)性作為綜合評價學(xué)生工程類知識掌握程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，增加設(shè)計方案創(chuàng)新性、可行性、嚴(yán)謹準(zhǔn)確表達性的成績權(quán)重，側(cè)重設(shè)計方案的完整性表述。

在工程類課程中，設(shè)計實際訓(xùn)練環(huán)節(jié)為課程學(xué)習(xí)過程的重要考核形式，并計入最終課程成績。例如，在設(shè)計制圖課程中，在熟練掌握國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，安排日用產(chǎn)品的測繪與表達，從產(chǎn)品制圖的角度，進行零部件的圖學(xué)表達，并區(qū)分不同材料的產(chǎn)品圖學(xué)表達；在設(shè)計材料課程中，在熟悉各大類設(shè)計材料和常用結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，對小家電產(chǎn)品進行材料和結(jié)構(gòu)分析，從多種材料的應(yīng)用、一種材料在某種形態(tài)表達時可采用的加工方法、加工工藝對某種材料應(yīng)用于產(chǎn)品時的結(jié)構(gòu)影響等方面，進行討論與分析；在機構(gòu)與設(shè)計課程中，不是側(cè)重大量的零部件設(shè)計計算，而是從機構(gòu)運動時的運動形式、功能實現(xiàn)、外在顯現(xiàn)的效果等方面，引導(dǎo)學(xué)生理解“運動”可以給產(chǎn)品設(shè)計帶來哪些特色、可以用什么材料來設(shè)計“運動”的構(gòu)件、構(gòu)件的連接結(jié)構(gòu)形式如何表達、整個“運動”機構(gòu)占用的空間體積與產(chǎn)品外觀之間的尺寸關(guān)系等。這幾門課程通過產(chǎn)品使得知識得以相互銜接、相互輔助，讓學(xué)生在對知識日益鞏固的情況下，充分地理解設(shè)計與工程知識之間的緊密關(guān)系，并能夠逐漸養(yǎng)成嚴(yán)謹?shù)恼J知和學(xué)習(xí)習(xí)慣，進而在需要綜合應(yīng)用工程類知識的創(chuàng)意設(shè)計課程中，學(xué)生可以將自己的發(fā)散性思維與理性表達能力進行較好的融合，既能夠表達大膽的創(chuàng)意想法，又能夠助力這些想法得以實現(xiàn)，同時也養(yǎng)成了良好的感性思維和理性思維相互碰撞和融合的思考習(xí)慣。

（二）引導(dǎo)學(xué)生樹立知識產(chǎn)權(quán)意識，提高學(xué)生對設(shè)計知識與成果保護的認知

設(shè)計類專業(yè)的學(xué)生在設(shè)計之初，往往會忽略對知識產(chǎn)權(quán)的保護。此外，設(shè)計類專業(yè)學(xué)生在工程知識學(xué)習(xí)的過程中要注重嚴(yán)謹細致的邏輯表達。因此，在以成果為導(dǎo)向的教學(xué)過程中，教師要根據(jù)每個學(xué)生的實際情況，發(fā)掘?qū)W生的能力所長，要求其根據(jù)自身興趣，以工程知識為基礎(chǔ)進行一定的方案設(shè)計，方案描述以專利申請文件的撰寫要求為參考，逐漸引導(dǎo)學(xué)生進行準(zhǔn)確翔實的設(shè)計方案描述。這既是對設(shè)計方案的一種嚴(yán)謹表達和自我肯定，也是對設(shè)計知識實踐和設(shè)計成果保護的更深入理解。

在進行方案設(shè)計時，鑒于專業(yè)特點，學(xué)生很容易完成建模，形成方案的設(shè)計表達。但方案中的很多細節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計并沒有顯示出來，只能看到幾個構(gòu)件。如果按照撰寫專利申請文件的細致程度，整個方案往往會涉及幾十個零件，經(jīng)過這樣細致的描述和反復(fù)的邏輯推敲，學(xué)生的設(shè)計方案不但可以完整地進行加工實踐，取得良好的設(shè)計效果，而且還有助于提升學(xué)生的自信心。這樣的設(shè)計描述，使得學(xué)生的方案實踐性明顯提高，對知識的渴求度也明顯增強，00 后學(xué)生的競爭意識被調(diào)動起來，從而促進學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高。

設(shè)計方案的知識產(chǎn)權(quán)，是設(shè)計師設(shè)計方案時必須考慮的，也是其在設(shè)計領(lǐng)域立足的根本之一。專利申請文件的撰寫，是從設(shè)計構(gòu)思到設(shè)計表述的完整過程闡述，要詳細準(zhǔn)確地描述設(shè)計方案，而這個過程恰恰是00 后學(xué)生容易忽略和逃避的，但卻是最能幫助學(xué)生檢驗設(shè)計方案的創(chuàng)新性和可靠性的。通過這個過程，學(xué)生可以對方案進行可行性設(shè)計與理論推敲，從設(shè)計的角度提出方案構(gòu)思，從方案實現(xiàn)的角度修訂方案的表達，在反復(fù)的論證中夯實理論與實際的相互聯(lián)系。這種踏實嚴(yán)謹?shù)哪芰﹀憻捒梢詭椭鷮W(xué)生快速融入社會，適應(yīng)企業(yè)要求。

（三）構(gòu)建以理論知識為基礎(chǔ)的創(chuàng)新能力訓(xùn)練體系

方案的創(chuàng)新往往是產(chǎn)品設(shè)計“缺口”尋找的過程。學(xué)習(xí)工程類知識對于設(shè)計類專業(yè)學(xué)生來說，不是給設(shè)計進行條條框框的束縛，而是更好地幫助學(xué)生把天馬行空的想象變?yōu)樵O(shè)計方案。教師可以針對學(xué)生特點設(shè)置創(chuàng)意設(shè)計思維引導(dǎo)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生基于工程基礎(chǔ)知識的創(chuàng)意思維，進而奠定實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計的基礎(chǔ)；結(jié)合每部分的理論知識，設(shè)置相應(yīng)的訓(xùn)練課題，注重設(shè)計成果的創(chuàng)新和完整性表達，增加設(shè)計中運動元素體驗、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素凝練與表達、設(shè)計方案表達的可行性分析與邏輯嚴(yán)謹性表述訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

00 后是有著明顯個性思維的學(xué)生群體，其思維活躍，表現(xiàn)欲強。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，通過以成果為導(dǎo)向的目標(biāo)明確課題訓(xùn)練，能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升其產(chǎn)品設(shè)計中的方案表達能力，使學(xué)生的積極性和主動性被同學(xué)之間良性的“小質(zhì)疑”和“小競爭”調(diào)動起來，開始主動探求知識的準(zhǔn)確表達和創(chuàng)意應(yīng)用，讓學(xué)生成為課堂討論的主體，教師加以引導(dǎo)，從而迅速提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。例如學(xué)生經(jīng)過創(chuàng)意思維引導(dǎo)后，聯(lián)想到自己喜愛貓，進而設(shè)計出在校園里伸手撫摸流浪貓，流浪貓躲避的情景，并用機構(gòu)運動的形式表現(xiàn)了這一過程。

（四）設(shè)置課程的知識訓(xùn)練題目，將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與設(shè)計表達進行緊密融合

單向地向?qū)W生輸出和介紹中國制造的精神和大國重器的意義，對于追求個性表達和擁有奇思妙想的00 后學(xué)生而言，往往略顯單薄。針對00 后學(xué)生特點，將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的典型特點與工程知識的嚴(yán)謹表達相結(jié)合，設(shè)置課程訓(xùn)練題目，更符合學(xué)生目前的專業(yè)認知儲備和個性實踐表達狀態(tài)。

要結(jié)合文化特色進行方案設(shè)計的部分要求如表1所示。在工程類課程中引入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，引導(dǎo)學(xué)生凝練文化特點，并通過設(shè)計方案進行動態(tài)表達，具有一定難度。這個過程中，學(xué)生要能夠明確文化的特色和表達方法，在熟悉文化代表性的基礎(chǔ)上，利用所學(xué)內(nèi)容完成訓(xùn)練課題，設(shè)計非靜態(tài)的設(shè)計方案。這是一個設(shè)計創(chuàng)新也是知識應(yīng)用的過程，能促進學(xué)生樹立文化自信。

表1 課程訓(xùn)練部分要求

（五）建設(shè)以應(yīng)用能力培養(yǎng)為主旨的內(nèi)容體系

在機械工程基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置中，建立以理論知識為基礎(chǔ)的創(chuàng)新能力訓(xùn)練體系，結(jié)合每部分的理論知識，設(shè)置相應(yīng)的訓(xùn)練課題，注重設(shè)計成果的創(chuàng)新和完整性表達，增加設(shè)計中運動元素體驗、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素凝練與表達、設(shè)計方案表達的可行性分析與邏輯嚴(yán)謹性表述訓(xùn)練環(huán)節(jié)。以設(shè)計方案的創(chuàng)新為知識內(nèi)容的切入點與結(jié)合點，以企業(yè)需求和實際設(shè)計表達為培養(yǎng)背景，以設(shè)計方案實踐為知識綜合應(yīng)用的校驗點，以目前設(shè)計實現(xiàn)的最新方法和加工技術(shù)為依托點，構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)中較為完整的工程知識框架。方案的實踐制作，可以是利用激光切割、3D 打印、智能硬件等技術(shù)手段實現(xiàn)的[5]。

總而言之，工程類課程知識是支持產(chǎn)品設(shè)計方案得以實現(xiàn)的重要內(nèi)容[6]。整個教學(xué)過程既要保持專業(yè)方向與社會需求融合，又要結(jié)合學(xué)生的學(xué)情特點施以相應(yīng)的教學(xué)方法。通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方案調(diào)整，從貼合00 后學(xué)生群體的學(xué)習(xí)特點出發(fā)，結(jié)合專業(yè)培育方向，因材施教，以設(shè)計成果實現(xiàn)為導(dǎo)向，不斷強化學(xué)生創(chuàng)造性思維的引導(dǎo)和培養(yǎng)，提升教學(xué)能力導(dǎo)向和需求導(dǎo)向的培養(yǎng)水平。通過以設(shè)計成果創(chuàng)新性為導(dǎo)向的評判形式，側(cè)重學(xué)生知識應(yīng)用能力和實踐能力的鍛煉和評價，使其成為一名合格的設(shè)計師。