跨學科協(xié)作教學法在產(chǎn)品設計課堂中的應用

摘 要 跨學科協(xié)作教學法是一種將多個學科知識整合在產(chǎn)品設計教學中的方法，旨在通過融合美術、工程學、材料科學等領域，提升學生的綜合設計能力與創(chuàng)新思維。文章探討了跨學科協(xié)作教學法在產(chǎn)品設計課堂中的應用，分析了外觀設計、功能設計、材質(zhì)選擇和制造工藝四個方面的教學現(xiàn)狀，并提出了相應的跨學科協(xié)作策略，旨在提升學生的創(chuàng)新能力與綜合實踐水平，滿足現(xiàn)代產(chǎn)品設計教學的需求。

關鍵詞 跨學科協(xié)作；產(chǎn)品設計教學；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.02.028

Application of Interdisciplinary Collaborative Teaching Method in"Product Design Classroom

HUANG Yongjian

（Shandong University of Art amp; Design， Jinan， Shandong 250014）

Abstract The interdisciplinary collaborative teaching method is an approach that integrates knowledge from multiple disciplines into product design teaching. It aims to enhance students' comprehensive design capabilities and innovative thinking by drawing on fields such as fine"arts， engineering， and materials science. This paper explores the application of the interdisciplinary collaborative teaching method in product design classrooms， analyzes the current teaching situations in four aspects： appearance design， functional design， material selection， and manufacturing process. Corresponding interdisciplinary collaborative strategies are proposed， aiming to improve students' innovation ability and comprehensive practical level， and meet the needs of modern product design education.

Keywords interdisciplinary collaboration; product design teaching; innovation ability

產(chǎn)品設計作為一門綜合性學科，涵蓋外觀設計、功能設計、材質(zhì)選擇和制造工藝等多個環(huán)節(jié)，要求設計師具備多領域的知識與實踐能力[1]。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計教學模式忽視了跨學科協(xié)作對于培養(yǎng)創(chuàng)新思維和綜合解決問題能力的重要性[2]。跨學科協(xié)作教學法通過整合多學科知識，能夠有效提升學生的設計綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，適應現(xiàn)代產(chǎn)品設計的復雜需求與發(fā)展趨勢[3]。因此，本文旨在探討跨學科協(xié)作教學法在產(chǎn)品設計課堂中的應用策略，以提升教學效果和學生的綜合能力。

1" 跨學科協(xié)作教學法概述

跨學科協(xié)作教學法是一種在產(chǎn)品設計教育中注重多學科知識融合的教學方法。在產(chǎn)品設計教學中，單一學科的知識往往難以應對復雜的設計問題，因此跨學科協(xié)作教學法將藝術、工程、心理學、市場分析、材料科學等領域的內(nèi)容引入課堂，構(gòu)建起多維度的設計思維模式[4]。在外觀設計教學中，美學與市場趨勢分析的結(jié)合能夠有效提升設計的視覺沖擊力與商業(yè)競爭力；在功能設計教學中，融合人機工程學與認知科學的知識有助于學生理解用戶需求，優(yōu)化產(chǎn)品的使用體驗；在材質(zhì)設計方面，跨學科協(xié)作教學法引入化學、物理學和環(huán)保技術，使學生掌握新型材料的特性與可持續(xù)設計理念；在制造工藝設計教學中，利用智能制造技術與工程學的結(jié)合，學生可以更好地理解產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)的全過程，提升制造可行性與工藝創(chuàng)新性。

2" 產(chǎn)品設計課堂教學現(xiàn)狀分析

2.1" 外觀設計教學缺乏藝術表現(xiàn)力

當前，產(chǎn)品設計課堂中的外觀設計教學在視覺傳達效果上不夠突出，設計作品缺乏獨特的審美語言[5]。教學內(nèi)容更多地關注設計工具和技術應用，而忽略了設計美學與藝術表達的深度融合。外觀設計的形式感與美學價值往往被技術實現(xiàn)掩蓋，學生在設計過程中難以將視覺藝術原則有效應用于產(chǎn)品外形的創(chuàng)新塑造。設計教學缺乏對比例、色彩、形態(tài)與質(zhì)感等視覺要素的系統(tǒng)性分析和審美訓練，導致設計成果在形式上趨于平庸，缺乏與當代藝術潮流及文化趨勢的契合。產(chǎn)品外觀作為與用戶的第一接觸點，其視覺沖擊力與美學表現(xiàn)會直接影響用戶的情感體驗，然而現(xiàn)有課堂教學在藝術史、視覺傳達理論和市場趨勢分析等方面的跨學科內(nèi)容涉及較少，限制了學生在設計過程中的創(chuàng)意思維和藝術表現(xiàn)力。學生普遍缺乏對美學與功能融合的深刻理解，所設計的作品在形式語言上較為單調(diào)，難以在激烈的市場競爭中脫穎而出。

2.2" 功能設計教學脫離用戶體驗

功能設計應當以用戶需求分析和人機工程學為基礎，然而教學內(nèi)容往往集中于功能實現(xiàn)的技術路徑，忽略了用戶在使用過程中對于交互、易用性和舒適度的感知。課程缺乏對用戶行為模式、情感需求及使用場景的分析，功能設計的結(jié)果往往過于注重技術性能，而忽視了產(chǎn)品與用戶之間的互動體驗。缺乏跨學科協(xié)作的人機工程學與認知科學教學使學生無法從用戶心理和生理特征出發(fā)，進行符合人體工學的設計優(yōu)化，導致設計的功能性與用戶需求脫節(jié)。功能設計教學還缺乏系統(tǒng)的用戶調(diào)研與數(shù)據(jù)分析訓練，學生對于用戶反饋、市場需求和使用習慣的把握不夠精準，無法有效引導設計方案的迭代與改進。在課堂中，功能設計項目常規(guī)化、模板化，缺乏對真實應用場景的模擬，學生難以進行設計驗證實際用戶的需求適配度。功能設計不僅需要考慮技術層面的實現(xiàn)，還應結(jié)合對用戶體驗的全方位考量，涵蓋感知負荷、認知流暢性和操作便捷性等多維度因素?，F(xiàn)有教學體系對于用戶研究方法的介紹不夠深入，學生對用戶調(diào)研工具的使用不熟悉，導致設計過程中用戶需求分析流于形式，功能設計與實際使用情境缺乏緊密聯(lián)系。

2.3" 材質(zhì)設計教學選擇缺乏創(chuàng)新

傳統(tǒng)教學過于依賴常規(guī)材料，學生對材質(zhì)的理解局限于塑料、金屬和木材等現(xiàn)有的工業(yè)材料，忽視了材料科學、化學和物理學等學科的跨領域知識。教學中較少涉及新材料的研發(fā)與性能分析，學生對智能材料、可持續(xù)材料以及復合材料的認識不足，缺少對材料特性在不同環(huán)境下的表現(xiàn)分析與研究。材質(zhì)設計教學也忽略了材料的可持續(xù)性和環(huán)保性問題，學生對綠色設計理念的理解停留在表面，難以將環(huán)保材料與產(chǎn)品設計相結(jié)合。對于新型材料的加工工藝、結(jié)構(gòu)性能和生命周期管理等內(nèi)容的教學較為薄弱，導致學生在設計過程中無法全面評估材料的可行性與創(chuàng)新潛力。材質(zhì)設計不僅關乎產(chǎn)品的功能實現(xiàn)，還與其美學表現(xiàn)、用戶體驗、可持續(xù)性緊密相關，然而現(xiàn)有課堂未能系統(tǒng)教授如何在不同設計需求下靈活應用多學科知識選擇合適的材料。教學過程缺乏對新材料在不同應用場景中的適用性測試，使得學生無法在真實設計項目中驗證材料的實際性能。

2.4" 制造工藝教學忽視新興工藝融合

傳統(tǒng)的教學方式依然圍繞注塑成型、沖壓成型、CNC加工等經(jīng)典制造工藝展開，未能充分引入3D打印、激光燒結(jié)、增材制造等新興制造技術。學生在設計過程中，缺乏對這些前沿工藝的認知和應用，導致設計成果在制造階段難以實現(xiàn)最優(yōu)解?，F(xiàn)有課程缺少對新興工藝的工藝流程、材料適應性、成本控制和生產(chǎn)周期等方面的深入講解，限制了學生在實際產(chǎn)品設計中對新技術的靈活應用和創(chuàng)新探索。制造工藝與產(chǎn)品設計緊密相連，技術的選擇直接影響產(chǎn)品的功能性、可行性和市場競爭力。現(xiàn)代制造技術的迭代速度極快，傳統(tǒng)教學模式未能及時更新，學生對新工藝的感知滯后，缺少對不同工藝技術特性的跨學科理解，難以在設計過程中融入工程學、材料科學和制造技術的前沿成果。制造工藝的創(chuàng)新性不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)效率的提升上，還體現(xiàn)在會直接影響設計的多樣性與復雜度。課程中未能提供虛擬仿真或?qū)嶋H操作的機會，學生難以體驗并評估新興工藝對產(chǎn)品設計的潛在影響，制造工藝與設計思維的融合被削弱，無法達到設計制造一體化的教育目標。

3" 跨學科協(xié)作教學法在產(chǎn)品設計課堂中的應用策略

3.1" 融合美術外觀設計課程體系

這一體系需要在視覺藝術與設計學科間建立緊密聯(lián)系，促使學生在掌握設計工具和技術的基礎上，能夠有效應用比例、構(gòu)圖、色彩理論、光影效果等美學原則，在產(chǎn)品外觀設計中實現(xiàn)藝術性與功能性的平衡。教學內(nèi)容應涵蓋現(xiàn)代藝術史、視覺傳達設計、用戶審美偏好分析等模塊，使學生深入理解不同藝術流派對外觀設計的影響，形成對設計風格的全面把握。在課程設計中，美術與市場研究的結(jié)合亦同樣關鍵，要求學生不僅關注形式美感，還需考慮產(chǎn)品在市場中的競爭力，理解用戶對視覺元素的認知和接受度。課程設置中應引入視覺文化分析與消費心理學，幫助學生在設計過程中結(jié)合當代藝術潮流與市場趨勢，增強設計作品的市場適應性。課堂可以利用美術館參觀、藝術家講座、設計案例分析等形式，強化學生的藝術素養(yǎng)，培養(yǎng)他們在設計中融入獨特的視覺語言的能力和藝術表現(xiàn)力。跨學科的外觀設計課程體系，不僅培養(yǎng)學生的審美能力和設計思維，還能幫助他們在產(chǎn)品的視覺表現(xiàn)和市場定位之間找到平衡，實現(xiàn)設計價值的最大化。

3.2" 貼合用戶需求高效功能設計教學

在產(chǎn)品設計教學中，功能設計的核心目標是確保產(chǎn)品在滿足用戶需求的同時，具備高效的操作性和實用性。為實現(xiàn)這一目標，教學內(nèi)容必須結(jié)合用戶研究、認知科學和人機工程學的跨學科知識，幫助學生在設計過程中深刻理解用戶需求，優(yōu)化產(chǎn)品功能。課程應重點講授如何采用用戶調(diào)研、使用場景分析和數(shù)據(jù)收集，識別用戶的實際需求和潛在痛點，從而指導功能設計的優(yōu)化。學生需要掌握用戶角色分析、任務流程分析、認知負荷評估等用戶體驗研究方法，在產(chǎn)品設計中有效應用用戶數(shù)據(jù)，以確保設計方案貼合用戶的行為模式和認知能力。功能設計不僅需要確保技術實現(xiàn)的可行性，還必須與用戶的操作習慣、心理預期和使用環(huán)境相匹配。在教學中，應融入人機工程學的知識，幫助學生理解人體尺寸、運動軌跡和力量分布等因素對功能設計的影響，使設計方案更加符合人體工學原理。課程還應強調(diào)功能設計中的用戶反饋機制，教授學生如何采用用戶測試、A/B測試等方法評估設計的有效性，并進行迭代改進。跨學科協(xié)作教學法通過引入認知科學、心理學和人機工程學的理論和實踐，幫助學生在產(chǎn)品功能設計中實現(xiàn)高效、精準的用戶需求滿足，并在此過程中提升設計的功能性和用戶體驗的整體水平。

3.3" 跨學科材質(zhì)環(huán)保創(chuàng)新設計教學

跨學科材質(zhì)環(huán)保創(chuàng)新設計教學需要結(jié)合材料科學、化學工程和環(huán)境科學的知識，幫助學生在材質(zhì)選擇上突破傳統(tǒng)思維，探索新型環(huán)保材料及其應用。教學內(nèi)容應涵蓋材料的物理性能、化學特性和生命周期評估，促使學生在設計過程中能夠系統(tǒng)性地考慮材料的可再生性、生物降解性和環(huán)境影響。學生需要掌握如何從材料的結(jié)構(gòu)、強度、耐久性、熱穩(wěn)定性等方面進行深入分析，并結(jié)合生態(tài)設計原則，選用符合生物基材料、可降解塑料和復合環(huán)保材料等可持續(xù)發(fā)展理念的創(chuàng)新材料。在課程設計中，應引入跨學科案例研究，展示如何運用化學改性、納米技術等方法提升材料的環(huán)保性能和應用價值，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。材質(zhì)教學還需關注材料的可回收性和再利用性，強調(diào)閉環(huán)設計思維和循環(huán)經(jīng)濟模型的應用，讓學生理解如何利用優(yōu)化材質(zhì)選擇減少廢棄物產(chǎn)生和資源浪費?？鐚W科協(xié)作教學法通過引入材料科學、物理學和環(huán)境科學的多維度知識，使學生在產(chǎn)品設計過程中能夠從功能、環(huán)保和美學等多方面綜合考慮材質(zhì)的創(chuàng)新應用，推動綠色設計和可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。

3.4" 智能制造工藝設計模擬教學

在產(chǎn)品設計教學中，智能制造工藝設計模擬教學不僅能幫助學生掌握現(xiàn)代制造技術，還能利用虛擬仿真平臺增強設計與生產(chǎn)過程的互動性與可行性。智能制造工藝涉及增材制造、3D打印、數(shù)字孿生技術、機器人自動化等前沿工藝技術，這些技術的應用不僅提升了制造的精度和效率，還使得復雜結(jié)構(gòu)的設計和快速迭代成為可能。工藝設計模擬教學使學生能夠在虛擬環(huán)境中體驗從設計到制造的全流程，對制造工藝的各個環(huán)節(jié)進行測試與優(yōu)化。課程應結(jié)合仿真工具，模擬材料性能、加工路徑、生產(chǎn)節(jié)奏與成本控制等因素，幫助學生在數(shù)字平臺上進行制造工藝的可行性驗證與優(yōu)化調(diào)整。智能制造工藝與設計決策的實時聯(lián)動可以促使學生深入理解設計與制造之間的相互作用，尤其是在復雜幾何形狀、定制化設計和小批量生產(chǎn)領域，學生能夠模擬工藝設計提前預測制造過程中可能出現(xiàn)的問題并作出調(diào)整。智能制造工藝的可視化特性為學生提供了直觀的操作界面，使他們能夠利用數(shù)字化手段提高工藝效率，減少材料浪費并優(yōu)化生產(chǎn)流程。

4" 結(jié)語

跨學科知識的整合與實踐使學生能夠更好地應對復雜的設計挑戰(zhàn)，提升外觀設計的藝術表現(xiàn)力、功能設計的用戶適應性、材質(zhì)選擇的環(huán)保創(chuàng)新性以及制造工藝的先進性?？鐚W科協(xié)作教學法的實施為未來的產(chǎn)品設計教學提供了更廣闊的視野和創(chuàng)新空間，推動設計教育走向更加多元化和前沿化的發(fā)展方向。

基金項目：山東省本科教學改革研究重點項目“雙融共育，立體多元：大思政格局下的產(chǎn)品設計專業(yè)課堂教學改革與實踐”（Z2022228）。

參考文獻

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