工業設計課程教學改革探索論文
摘要:作為當前世界產品設計界最具活力的新興創新領域，資訊產品對工業設計專業學生在該類產品設計領域的理論知識和實踐能力提出了新的要求。為讓學生切實掌握相關產品設計的基礎技術知識和創新方法，提升設計實踐能力，本文在教學內容、教學方法、組織方式和課程資源建設等方面進行了多角度的探索和實踐。
關鍵詞：工業設計；資訊產品；教學改革
資訊產品是當前世界產品設計界最具活力的創新領域，也是美國、日本、韓國和德國等產品創新設計大國佔領國際市場，引領全球人民生活方式轉變的主要手段。蘋果公司深入挖掘手機使用者在操作方式上的潛在需求，通過引入觸控技術來取代傳統的按鍵技術而設計出的觸屏智慧手機，不僅為其贏得了巨大的市場利益，也直接改變了人們的手機使用方式，乃至其生活方式。同樣，GoogleGlasses的釋出，則直接開啟了可穿戴產品的研發熱潮，而目前正在逐漸升溫的“智慧硬體”也是資訊產品的代表性的發展領域。由此可見，基於資訊科技的資訊產品不僅是未來產品設計的研發熱點，也成為當前工業設計專業學生所必須掌握的基礎能力。然而現有的工業設計專業課程教學大多圍繞傳統的包豪斯教育體系展開，以藝術、設計和人文等內容為主，學生對物聯網、智慧感測器、電機控制以及無線通訊等資訊科技相關領域知識的瞭解和應用能力偏低，在技術性課程學習上存在“重知識記憶而輕主動應用”、“強技術複製而弱主動創新”的問題。部分學生能夠提出某些資訊類產品的創新構思，但其設計大部分停留在概念設計和功能闡釋階段，而且還存在因缺少實踐驗證而導致的“假想設計”現象。為了讓學生掌握一般資訊產品設計的基本理論和技術，並具備較強的產品實現能力，需要對該類技術課程的教學內容、教學方法、組織方式和課程資源設計等方面進行必要的改革探索和實踐。
一、資訊產品設計課程教學中存在的主要問題
資訊產品設計課程在國內開展的時間較短，其主要授課內容大多圍繞物聯網、智慧感測器和可穿戴計算現階段熱門技術展開，因此，其主講教師則主要來自機械電子或計算機應用等專業。由於這些專業的教師通常缺乏工業設計專業背景，對工業設計專業學生的知識組成以及學習認知規律不太瞭解，在之前的課程教學中主要存在以下一些問題：
（一）課程內容獨立性較強，授課知識點多而散亂
資訊產品設計不僅要求學生有工業設計專業知識，更要求學生具備一些工科背景的技術基礎，例如程式開發、電子電路技術、機械設計和計算機控制方法等。在現有的傳統工業設計教學理論體系中，上述教學內容相對缺乏，也沒有有機地串聯起來。而且，要在相對有限的授課課時中（通常為64課時），儘可能將源自不同課程的零散知識講解清楚，不僅教學難度比較大，學生學習起來也相對吃力，教學效果相對較差。
（二）工科式課程教學方法不適用於工業設計專業學生
由於程式設計、電路基礎、控制理論等相關理論知識大部分設定在工科課程中，因此由上述內容組成的資訊產品設計課程的教學大綱、教學組織方式和講授方法也多延續傳統工科課程的教學模式，將相關的理論知識以相對抽象的形式給出。例如，在講解運動控制中電機驅動模組時，通常的教學方法是先簡單闡述不同電機的驅動原理後，直接講解基於PWM（脈寬調製）的驅動方法。然而長期處於藝術和設計專業教育的工業設計專業學生更習慣於從感性瞭解到理性掌握的學習認知過程，他們更熟悉並喜歡形象化的知識講解。因此，這種傳統的、以抽象理論為主的授課形式，會導致學生產生畏難情緒，影響他們對知識的主動學習和應用。
（三）缺乏實踐鍛鍊，學生對技術知識的應用能力較低
工業設計是一個典型的應用型學科，非常強調貼近實際、貼近產業，學生不僅需要掌握前沿的設計理論知識，更需要培養設計實踐能力。之前的資訊產品設計以理論授課為主，課堂練習為輔，而且課堂實驗也多是針對某一個具體知識點而進行的專項練習。整體的教學環節中缺少一個可以整合多個知識點的、完整的設計實踐練習，學生們雖然積累了大量的理論知識，但對技術的理解和整合應用能力較低。也正是因為缺少例項驗證，不進行真實可用的產品原型設計，導致學生在其後的資訊產品設計中存在較多的主觀臆測現象。
（四）學生主動創新意識薄弱
課堂教學中，多關注學生對某理論知識點的理解與掌握，常以學生是否能夠記憶或實現某一個具體功能要求為考核內容，而忽視對學生創新意識的教育。多數學生能夠通過死記硬背和單任務訓練而記憶較多的知識點，但缺乏“利用技術進行創新”這一工業設計學生所應具備的必要能力。學生的主要精力放在了現有產品的“技術複製”上，以能夠重現他人的產品功能為主，而創新設計能力沒有得到提升。
二、教學改革探索與實踐
為了解決上述問題，首先組建了由工業設計專業教師為主講教師，兼以不同專業“技術教師”和來自設計第一線的“企業導師”共同組成的授課團隊。此外，還在教學內容、教學方法和考核模式等多方面開展了教學改革探索，具體如下：
（一）教學內容的梳理和組織
鑑於授課時間少，學生基礎差的現狀，教學團隊從現有工業設計專業學生進行資訊產品設計的實際需求出發，選擇與國內外資訊產品設計熱點領域最為直接相關的“應用型知識”作為授課內容。一方面，弱化知識的理論背景及其數學基礎，以“改理論能解決什麼具體問題”為主要內容；另一方面，確立以“資訊的感知——計算處理——控制反饋”為主體的理論授課框架，強調資訊產品設計過程中，多通道資訊流的流動過程和控制，強調資訊的多途徑獲取和多通道資訊指令的控制實現，為工業設計專業學生講授必要的技術理論知識和創新設計方法。同時，針對現有資訊產品的功能組成特徵，採用模組化的課程組織方式，將整個教學內容分解為資訊產品系統組成、典型感測器原理與使用、無線通訊原理與基本技術、運動的感知與控制、互動模式與實現方法等教學模組。為了理論與實踐相結合，選擇“Arduino”為硬體平臺，作為資訊採集、處理和指令發出的硬體核心；選擇與Arduino無縫連結的“Processing”為軟體平臺，以便於通過完成具體的設計專案實踐強化理論教學成果。圖1給出了本教學內容的組成框架。
（二）從感性到理性教學方法
基於工業設計專業學生的認識習慣，有針對性地提出“從產品感性認識到基本理論分析”和“從理性知識學習到感性設計實踐”這兩個互逆的教學過程。並在不同的教學過程中，分別使用“案例式教學法”和“基於專案實踐的教學法”，讓學生有效地理解、掌握知識點。其中，“從產品的感性認識到基本理論分析”教學過程主要藉助於經典的產品案例，通過對該產品進行功能分析、物理解剖以及不同部件的功能原理闡述等方法，讓學生獲得“什麼技術可以完成什麼功能”這一個感性認識。而“從理性知識學習到感性設計實踐”這個教學過程主要採用動手實踐法，通過課堂布置簡單的設計任務，讓學生通過模仿設計到創新設計的兩個遞進式的訓練過程，解決“什麼樣的產品功能需要什麼技術和手段得以實現”問題。另外，“小組式”的'深化討論過程也有效地強化了學生對技術原理的理解和掌握。圖2是本教學方法的主要流程示意圖。以“超聲波感測器的原理和使用”教學模組為例，其教學過程可以簡略設計如下：首先，引入典型產品案例。這裡採用史蒂夫霍弗的Tacit(AHapticWristRangefinder)為例，如圖3所示。通過與學生一起對產品功能進行解析，適當引出超聲波感測器在判斷物體位置、距離和密度等作用及其原理，並對其如何與Arduino的結合使用方法進行理論講解，讓學生通過具體產品而對技術產生感性認識，誘發學生的學習興趣。然後，採用“基於專案實踐的教學方法”，給出一個具體的創新設計專案，引導學生從實際應用的角度出發，結合之前學習過的其他單元知識，設計並實施自己的設計思想。圖4是學生利用超聲波感測器設計出的“量尺手套”原型系統，其主要功能是既可以進行距離測量，也可在揮動手臂時，因手臂與四周障礙物體的不同距離而產生不同音節的連續樂音。
（三）採用“設計實踐”考核模式
採用“實際設計實踐”能力考核為課程考核方法，允許學生自由組建合作小組，根據其團隊對設計主題的理解，進行產品創新設計，並要求學生利用功能性的實物模型來公開發表自己的設計方案。邀請不同專業教師和企業負責人共同組成考核組，對學生作品的設計定位、功能創新、產業化前景等進行綜合評價，並給出專業點評和解答。力圖通過這樣的方式，不僅讓學生切實掌握基礎的技術知識和製作能力，更試圖引導學生從實際應用的角度出發，通過實踐獲取知識，並強化學生對理論學習及技術實踐的興趣和主動意識，有效提升其創新能力。
（四）通過“專案實戰”鞏固和提升教學效果
強調“實踐、認識、再實踐”的認知規律，充分整合各類資源，在深度和廣度上強化教學。整合浙江工業大學現有的浙江省工業設計創新服務平臺、浙江工業大學藝術學院教學實踐基地以及多個校企產學研合作實踐基地資源。一方面，購置3D印表機、多種材料加工裝置以及必要的電子元器件，建立“資訊產品技術實踐平臺”。除了給學生提供必要的產品樣機制作空間外，還由專業教師、企業技術專家和學生共同組成創客團隊，積極參加創客大賽，提升學生的創新能力和技能水平。另外一方面，根據企業的實際設計任務，明確學生設計實戰任務選題，藉以保證課程的理論教學和技術實踐“接地氣”。
三、結語
避免枯燥而單調的理論授課，採用案例和專案實踐相結合的教學方法，可以有效提升工業設計專業學生對技術學習的興趣和主動應用的能力。而面向當前國內外產品設計界的主要發展趨勢，幫助學生了解並掌握資訊互動類產品創新的基本設計思維和技術實現方法，也為學生的未來工作打下堅實的基礎。同時，設計實踐的考核方式，培養了學生的主動創新思想，並有效地讓將不同之前的機械設計、設計調研和程式設計基礎的等原本相對割裂的課程知識充分串聯起來。
