劉恩辰，羅信武

(廣西科技大學(xué)　機(jī)械工程學(xué)院，廣西　柳州　545006)

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工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革研究

劉恩辰，羅信武

(廣西科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西柳州545006)

摘要根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)，分析目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本科工程基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問題和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的創(chuàng)新需求。為滿足新需求，實(shí)現(xiàn)新目標(biāo)，針對(duì)本科學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)和問題，探討構(gòu)建分階段實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，提出合理把握實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的設(shè)置與組織管理原則，科學(xué)系統(tǒng)制定教學(xué)內(nèi)容以及不斷豐富拓展教學(xué)形式，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新綜合能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞工業(yè)設(shè)計(jì)；工程基礎(chǔ)課程；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)工業(yè)企業(yè)提出更高的創(chuàng)新要求，國(guó)家更需要?jiǎng)?chuàng)新企業(yè)，諸多工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域的自主設(shè)計(jì)研發(fā)能力需要不斷增強(qiáng)。國(guó)內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)師創(chuàng)新能力的要求也進(jìn)一步提高。面對(duì)市場(chǎng)對(duì)設(shè)計(jì)人才需求日益增長(zhǎng)，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)也相應(yīng)產(chǎn)生了對(duì)工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的新要求[1]。

工業(yè)設(shè)計(jì)是一門交叉學(xué)科，涉及機(jī)械、計(jì)算機(jī)與藝術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域[2]。工科類工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教育中，工程基礎(chǔ)課程占有舉足輕重的地位。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)作為工程基礎(chǔ)課程重要的組成部分，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是使學(xué)生理解并初步運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的關(guān)鍵手段。工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是動(dòng)態(tài)的體系，要根據(jù)時(shí)代的工業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，制定工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容[3-4]。

1工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的需求分析

1.1提高學(xué)生創(chuàng)新能力和知識(shí)運(yùn)用能力的需求

隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才的創(chuàng)新能力需求日益迫切。缺乏實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新能力的欠缺。工程基礎(chǔ)類課程教學(xué)需要的不單是對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證和復(fù)現(xiàn)，更是對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，也是對(duì)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性的調(diào)動(dòng)。

目前，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)置的工程基礎(chǔ)課程通常有“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“工業(yè)設(shè)計(jì)材料與工藝”“工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”等。工科院校中此類課程常見教學(xué)方法與側(cè)重通常秉承了機(jī)械專業(yè)的特點(diǎn)和要求，主要是對(duì)部分理論知識(shí)的演示和驗(yàn)證，需要學(xué)生動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少。這對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才的培養(yǎng)是不夠的，因?yàn)橹皇羌兇鈱W(xué)習(xí)工科理論，在沒有實(shí)踐輔助理解的情況下，學(xué)生難以自主跨越不同專業(yè)知識(shí)間的鴻溝，不能自主建立起不同專業(yè)知識(shí)之間的橋梁[5]。所以要使學(xué)生對(duì)不同課程知識(shí)形成系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，就需要讓學(xué)生熟悉不同課程知識(shí)之間的聯(lián)系。

學(xué)習(xí)完單獨(dú)的課程之后，學(xué)生通?？梢哉莆沾碎T課程知識(shí)，但是不同課程的知識(shí)之間如何聯(lián)系起來(lái)，則要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程的訓(xùn)練，使學(xué)生學(xué)習(xí)的多個(gè)單獨(dú)課程知識(shí)成為系統(tǒng)性知識(shí)，而不是零散狀態(tài)。例如，“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程完成后，學(xué)生了解了常見機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；學(xué)完“材料與工藝”課程之后，學(xué)生熟悉了塑料、玻璃、木材、金屬和陶瓷5大類材料的特點(diǎn)和常見產(chǎn)品及其加工工藝；學(xué)習(xí)完“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，了解了箱體生產(chǎn)特點(diǎn)，多種連接方式，簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)。但是這3門課程的知識(shí)之間如何緊密聯(lián)系和相互影響，產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該從哪里入手，產(chǎn)品功能如何實(shí)現(xiàn)等諸多問題，都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)組織能力。

1.2多門課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程與理論課程之間連貫的需求

如果單獨(dú)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐是相互獨(dú)立的，只涉及自身內(nèi)容的局部知識(shí)，那么多門課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程聯(lián)系就不夠緊密。要培養(yǎng)學(xué)生掌握系統(tǒng)知識(shí)，綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程起著重要作用[6]。例如，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立的包含了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制、齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、減速器結(jié)構(gòu)裝配實(shí)驗(yàn)等，學(xué)習(xí)這些實(shí)驗(yàn)課程之后，學(xué)生常常不了解這些知識(shí)的應(yīng)用環(huán)境，不知道這些知識(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中哪個(gè)設(shè)計(jì)階段應(yīng)用，此時(shí)就需要有后續(xù)的、承接性的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力。

后續(xù)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，要銜接前置的課程，逐漸走向綜合實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐。如模型制作課，目前此門課程教學(xué)中，制作模型的材料通常為油泥、石膏、木材等，完成同一個(gè)模型使用的材料通常是單一的，如使用石膏或油泥制作模型，切割、雕刻完成外部形狀，學(xué)習(xí)內(nèi)容類似于雕塑，至于產(chǎn)品各個(gè)部分之間的關(guān)系、連接結(jié)構(gòu)等則完全不涉及。這樣的模型制作只是完成了概念化的外形，沒有應(yīng)用材料與工藝的知識(shí)，也沒有加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，課程本身是獨(dú)立的[7]。獨(dú)立的課程不能使學(xué)生把所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用和創(chuàng)新。要系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，能夠應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)，具有開拓創(chuàng)新精神，能夠把握科技發(fā)展方向，具有設(shè)計(jì)敏感性，就要有多階段連貫的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系[8]。

2滿足新需求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

2.1循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置與平臺(tái)搭建

訓(xùn)練學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力是一個(gè)較為漫長(zhǎng)又復(fù)雜的過(guò)程。要有針對(duì)性地設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把訓(xùn)練分為循序漸進(jìn)的4個(gè)階段：第一階段培養(yǎng)學(xué)生對(duì)產(chǎn)品直觀的認(rèn)識(shí)，也就是對(duì)產(chǎn)品的概念、整體知識(shí)的學(xué)習(xí)；第二階段是學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)與方法，包括產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)和各部分構(gòu)件的生產(chǎn)技術(shù)與工藝方法；第三階段是學(xué)習(xí)各部分的結(jié)構(gòu)知識(shí)，具體動(dòng)手拆裝，分析各部分結(jié)構(gòu)與材料等內(nèi)容[9]；第四階段是學(xué)習(xí)產(chǎn)品與人的關(guān)系。前3階段是從整體到部分，再?gòu)牟糠值秸w的認(rèn)識(shí)過(guò)程。這4個(gè)階段的內(nèi)容學(xué)習(xí)分別對(duì)應(yīng)相關(guān)實(shí)踐基地和實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室是校內(nèi)承載實(shí)踐的平臺(tái)，分別成立材料實(shí)驗(yàn)室、機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、交互實(shí)驗(yàn)室[10]。

2.2實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容

2.2.1材料與工藝的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐

材料學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生認(rèn)識(shí)多種材料的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和工藝特性。

1)校內(nèi)學(xué)習(xí)部分。在校內(nèi)的學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)室是提供學(xué)生實(shí)踐的平臺(tái)，大部分感性認(rèn)識(shí)到理性的轉(zhuǎn)變?cè)趯?shí)驗(yàn)室發(fā)生，在實(shí)踐中進(jìn)一步深化[11]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中很少甚至沒有材料認(rèn)識(shí)的課程內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該提供典型材料的相關(guān)資料、材料應(yīng)用的典型代表產(chǎn)品及不同材料的生產(chǎn)工藝的展示，也要提供新材料的展示。對(duì)展示的內(nèi)容進(jìn)行分析，使學(xué)生對(duì)材料的性能加深理解，對(duì)材料傳達(dá)的設(shè)計(jì)感情有切身體會(huì)。要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括：分析材料的發(fā)展以及材料在設(shè)計(jì)中的作用；收集新材料及其應(yīng)用的產(chǎn)品等。手工實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生零距離接觸材料，動(dòng)手加工，親身實(shí)踐典型材料的加工方法與特性。

2)校外學(xué)習(xí)部分。與相關(guān)企業(yè)建立實(shí)習(xí)或創(chuàng)新基地，讓學(xué)生參觀產(chǎn)品的加工過(guò)程以及不同材料的加工工藝。使學(xué)生加深對(duì)材料的理解，開拓思維，在材料中找出設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮的空間，熟悉專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用環(huán)境與條件。要求學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括：在參觀產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，使用的材料與加工工藝論述[12]。

2.2.2機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐

機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室提供常見產(chǎn)品與內(nèi)部機(jī)構(gòu)展示，目的是使學(xué)生熟悉常見機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用，加深對(duì)原理的理解，訓(xùn)練學(xué)生針對(duì)產(chǎn)品功能找到或設(shè)計(jì)出合理機(jī)構(gòu)的能力。

1)參觀：可分為校內(nèi)、校外兩部分。在校內(nèi)，利用機(jī)械類實(shí)驗(yàn)室條件，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，提供機(jī)構(gòu)演示，供學(xué)生參觀和了解機(jī)構(gòu)原理；在校外，參觀工廠車間生產(chǎn)線，了解生產(chǎn)中常見設(shè)備中的機(jī)構(gòu)和功能。參觀之后完成指定的機(jī)構(gòu)分析，如畫出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)應(yīng)用環(huán)境與實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行論述等內(nèi)容。校外參觀可以拓展生產(chǎn)類型的學(xué)習(xí)，如傳統(tǒng)機(jī)械加工特點(diǎn)及應(yīng)用，先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)加工特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品類型、生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等。

2)機(jī)構(gòu)搭建實(shí)踐：學(xué)習(xí)完全部機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容之后，結(jié)合課程設(shè)計(jì)搭建簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)，完成一定動(dòng)作。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告，報(bào)告包含有機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，模型及最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和功能等內(nèi)容。

2.2.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室能夠讓學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的各部分與整體的關(guān)系全方位認(rèn)識(shí)，了解各部分使用的材料以及如何相互關(guān)聯(lián)形成統(tǒng)一整體。認(rèn)識(shí)部分與整體統(tǒng)一的關(guān)系，訓(xùn)練學(xué)生有根據(jù)、切合實(shí)際地設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品拆裝實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)入對(duì)產(chǎn)品整體、系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的階段，實(shí)驗(yàn)室提供典型產(chǎn)品，供學(xué)生拆裝和分析。學(xué)生完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告形式及內(nèi)容有，產(chǎn)品功能說(shuō)明、實(shí)現(xiàn)功能必需的部分、各部分結(jié)構(gòu)分析、各部分連接方式以及使用材料、論述整體或者部分是否存在不合理或需要改進(jìn)的地方等內(nèi)容。針對(duì)學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及報(bào)告的內(nèi)容，培養(yǎng)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力和開拓性思維。

2.2.4人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐

交互實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生更深了解產(chǎn)品的應(yīng)用層面，找出應(yīng)用中的問題以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在產(chǎn)品的功能、機(jī)構(gòu)和材料等內(nèi)容的理性認(rèn)識(shí)建立以后，要學(xué)習(xí)分析產(chǎn)品與人之間的關(guān)系。產(chǎn)品推向市場(chǎng)，能否被消費(fèi)者所接受，人機(jī)交互信息起著重要作用。交互信息包含產(chǎn)品自身的情感因素，以及使用方式和功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程的人機(jī)交互信息。

1)交互分析實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)室需提供交互實(shí)例的產(chǎn)品、經(jīng)典案例分析。相關(guān)教師可以提供模擬課題或?qū)嶋H課題進(jìn)行講解，然后給出產(chǎn)品，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可包含對(duì)此產(chǎn)品硬件操作界面、媒介等部分的交互分析。實(shí)驗(yàn)形式有：學(xué)生針對(duì)給出的實(shí)例，分析交互設(shè)計(jì)的要點(diǎn)；交互設(shè)計(jì)學(xué)生完成交互實(shí)例實(shí)驗(yàn)分析和報(bào)告。報(bào)告所包含內(nèi)容有：分析交互設(shè)計(jì)的根本原則，交互設(shè)計(jì)中的人機(jī)分析；交互方式分析，認(rèn)知方式，分析承載交互作用的媒介，使用者的情感分析。

2)交互設(shè)計(jì)實(shí)踐：學(xué)生可自主選題或教師指導(dǎo)選題，包括參與簡(jiǎn)單課題、虛擬題目以及自己感興趣的小題目，或者結(jié)合課程設(shè)計(jì)完成包含交互設(shè)計(jì)內(nèi)容的題目。實(shí)踐內(nèi)容包括：交互硬件界面設(shè)計(jì)與情感界面交互設(shè)計(jì)；完成市場(chǎng)調(diào)研、結(jié)合理論知識(shí)分析完成設(shè)計(jì)實(shí)踐；提交總結(jié)報(bào)告。

3結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)課程教學(xué)的重要組成部分，系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生能力需要循序漸進(jìn)分階段、針對(duì)性地進(jìn)行。結(jié)合多學(xué)科知識(shí)，連貫的教學(xué)內(nèi)容組成系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程體系，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

參 考 文 獻(xiàn)

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收稿日期:2015-04-17；修改日期：2016-03-02

基金項(xiàng)目：廣西科技大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目“面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐”。

作者簡(jiǎn)介：劉恩辰(1982-)，女，碩士，講師，主要從事系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，人機(jī)交互方面的研究。

中圖分類號(hào)G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.039

Study on Practice and Experiment Teaching of Basic Engineering Courses in Industrial Design Major

LIU Enchen，LUO Xinwu

(School of Mechanical Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou 545006，China)

AbstractBased on the economic development and the industrial design teaching situation，this paper analyzes the new demands of the teaching of basic engineering courses in industrial design major.To meet the new requirements and achieve new goals，according to the characteristics of students’ learning stages，the principle of setting and organizational management of courses should be reasonably grasped in practical and experimental teaching of engineering foundation course.A new experiment and practice teaching plan was investigated，so as to train students’ practice ability and innovation capability，and motivate students’ enthusiasm and creativeness.

Key wordsindustrial design；basic engineering course；practice and experiment teaching