劉恩辰，羅信武

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

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工業(yè)設(shè)計專業(yè)工程基礎(chǔ)課程實驗實踐教學(xué)改革研究

劉恩辰，羅信武

(廣西科技大學(xué)機械工程學(xué)院，廣西柳州545006)

摘要根據(jù)工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢，分析目前工業(yè)設(shè)計專業(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，實現(xiàn)新目標(biāo)，針對本科學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的特點和問題，探討構(gòu)建分階段實驗實踐教學(xué)體系，提出合理把握實驗實踐課程的設(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)生的實踐能力和創(chuàng)新綜合能力，調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞工業(yè)設(shè)計；工程基礎(chǔ)課程；實驗實踐

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，新經(jīng)濟(jì)形勢對工業(yè)企業(yè)提出更高的創(chuàng)新要求，國家更需要創(chuàng)新企業(yè)，諸多工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域的自主設(shè)計研發(fā)能力需要不斷增強。國內(nèi)工業(yè)設(shè)計發(fā)展對設(shè)計師創(chuàng)新能力的要求也進(jìn)一步提高。面對市場對設(shè)計人才需求日益增長，工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)也相應(yīng)產(chǎn)生了對工程基礎(chǔ)課程實驗實踐教學(xué)的新要求[1]。

工業(yè)設(shè)計是一門交叉學(xué)科，涉及機械、計算機與藝術(shù)等多個領(lǐng)域[2]。工科類工業(yè)設(shè)計專業(yè)教育中，工程基礎(chǔ)課程占有舉足輕重的地位。實驗實踐教學(xué)作為工程基礎(chǔ)課程重要的組成部分，是實現(xiàn)工業(yè)設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是使學(xué)生理解并初步運用專業(yè)知識的關(guān)鍵手段。工程基礎(chǔ)課程實驗實踐教學(xué)是動態(tài)的體系，要根據(jù)時代的工業(yè)設(shè)計特點，制定工程基礎(chǔ)實驗實踐教學(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)新能力和知識運用能力的需求

隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，市場對工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才的創(chuàng)新能力需求日益迫切。缺乏實驗實踐教學(xué)內(nèi)容會導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新能力的欠缺。工程基礎(chǔ)類課程教學(xué)需要的不單是對理論知識的驗證和復(fù)現(xiàn)，更是對學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，也是對學(xué)生的主動性和積極性的調(diào)動。

目前，工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)置的工程基礎(chǔ)課程通常有“機械設(shè)計基礎(chǔ)”“工業(yè)設(shè)計材料與工藝”“工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計”“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”等。工科院校中此類課程常見教學(xué)方法與側(cè)重通常秉承了機械專業(yè)的特點和要求，主要是對部分理論知識的演示和驗證，需要學(xué)生動手的實驗內(nèi)容較少。這對工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才的培養(yǎng)是不夠的，因為只是純粹學(xué)習(xí)工科理論，在沒有實踐輔助理解的情況下，學(xué)生難以自主跨越不同專業(yè)知識間的鴻溝，不能自主建立起不同專業(yè)知識之間的橋梁[5]。所以要使學(xué)生對不同課程知識形成系統(tǒng)認(rèn)識，就需要讓學(xué)生熟悉不同課程知識之間的聯(lián)系。

學(xué)習(xí)完單獨的課程之后，學(xué)生通?？梢哉莆沾碎T課程知識，但是不同課程的知識之間如何聯(lián)系起來，則要通過實驗和實踐課程的訓(xùn)練，使學(xué)生學(xué)習(xí)的多個單獨課程知識成為系統(tǒng)性知識，而不是零散狀態(tài)。例如，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程完成后，學(xué)生了解了常見機構(gòu)的設(shè)計計算；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”，了解了箱體生產(chǎn)特點，多種連接方式，簡單結(jié)構(gòu)類型及特點。但是這3門課程的知識之間如何緊密聯(lián)系和相互影響，產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)該從哪里入手，產(chǎn)品功能如何實現(xiàn)等諸多問題，都需要通過實驗和實踐教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識的系統(tǒng)組織能力。

1.2多門課程的實驗實踐課程與理論課程之間連貫的需求

如果單獨課程實驗實踐是相互獨立的，只涉及自身內(nèi)容的局部知識，那么多門課程實驗與實踐課程聯(lián)系就不夠緊密。要培養(yǎng)學(xué)生掌握系統(tǒng)知識，綜合性實驗實踐課程起著重要作用[6]。例如，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的實驗，獨立的包含了機構(gòu)簡圖的繪制、齒輪范成原理實驗、帶傳動實驗、減速器結(jié)構(gòu)裝配實驗等，學(xué)習(xí)這些實驗課程之后，學(xué)生常常不了解這些知識的應(yīng)用環(huán)境，不知道這些知識在產(chǎn)品設(shè)計中哪個設(shè)計階段應(yīng)用，此時就需要有后續(xù)的、承接性的實驗實踐課程，來培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力。

后續(xù)實驗實踐課程，要銜接前置的課程，逐漸走向綜合實驗和實踐。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，也沒有加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，課程本身是獨立的[7]。獨立的課程不能使學(xué)生把所學(xué)知識綜合應(yīng)用和創(chuàng)新。要系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計能力，能夠應(yīng)用多學(xué)科知識，具有開拓創(chuàng)新精神，能夠把握科技發(fā)展方向，具有設(shè)計敏感性，就要有多階段連貫的實驗實踐教學(xué)體系[8]。

2滿足新需求的實驗教學(xué)方法探討

2.1循序漸進(jìn)的實驗課程設(shè)置與平臺搭建

訓(xùn)練學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力是一個較為漫長又復(fù)雜的過程。要有針對性地設(shè)置實驗內(nèi)容，把訓(xùn)練分為循序漸進(jìn)的4個階段：第一階段培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品直觀的認(rèn)識，也就是對產(chǎn)品的概念、整體知識的學(xué)習(xí)；第二階段是學(xué)習(xí)實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)與方法，包括產(chǎn)品功能的實現(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，具體動手拆裝，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，再從部分到整體的認(rèn)識過程。這4個階段的內(nèi)容學(xué)習(xí)分別對應(yīng)相關(guān)實踐基地和實驗室。實驗室是校內(nèi)承載實踐的平臺，分別成立材料實驗室、機構(gòu)實驗室、結(jié)構(gòu)實驗室、交互實驗室[10]。

2.2實驗室、實驗平臺與實驗實踐內(nèi)容

2.2.1材料與工藝的實驗與實踐

材料學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生認(rèn)識多種材料的設(shè)計特點和工藝特性。

1)校內(nèi)學(xué)習(xí)部分。在校內(nèi)的學(xué)習(xí)中，實驗室是提供學(xué)生實踐的平臺，大部分感性認(rèn)識到理性的轉(zhuǎn)變在實驗室發(fā)生，在實踐中進(jìn)一步深化[11]。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中很少甚至沒有材料認(rèn)識的課程內(nèi)容，實驗室應(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。對展示的內(nèi)容進(jìn)行分析，使學(xué)生對材料的性能加深理解，對材料傳達(dá)的設(shè)計感情有切身體會。要求學(xué)生完成實驗報告內(nèi)容包括：分析材料的發(fā)展以及材料在設(shè)計中的作用；收集新材料及其應(yīng)用的產(chǎn)品等。手工實驗室使學(xué)生零距離接觸材料，動手加工，親身實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)建立實習(xí)或創(chuàng)新基地，讓學(xué)生參觀產(chǎn)品的加工過程以及不同材料的加工工藝。使學(xué)生加深對材料的理解，開拓思維，在材料中找出設(shè)計能夠發(fā)揮的空間，熟悉專業(yè)知識的應(yīng)用環(huán)境與條件。要求學(xué)生完成的實驗報告內(nèi)容包括：在參觀產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，使用的材料與加工工藝論述[12]。

2.2.2機構(gòu)實驗與實踐

機構(gòu)實驗室提供常見產(chǎn)品與內(nèi)部機構(gòu)展示，目的是使學(xué)生熟悉常見機構(gòu)及其應(yīng)用，加深對原理的理解，訓(xùn)練學(xué)生針對產(chǎn)品功能找到或設(shè)計出合理機構(gòu)的能力。

1)參觀：可分為校內(nèi)、校外兩部分。在校內(nèi)，利用機械類實驗室條件，建立聯(lián)合實驗室，提供機構(gòu)演示，供學(xué)生參觀和了解機構(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)備中的機構(gòu)和功能。參觀之后完成指定的機構(gòu)分析，如畫出機構(gòu)簡圖，對應(yīng)用環(huán)境與實現(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)機械加工特點及應(yīng)用，先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)加工特點和對應(yīng)的產(chǎn)品類型、生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢等。

2)機構(gòu)搭建實踐：學(xué)習(xí)完全部機械設(shè)計課程內(nèi)容之后，結(jié)合課程設(shè)計搭建簡單機構(gòu)，完成一定動作。學(xué)生完成實驗設(shè)計報告，報告包含有機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)、機構(gòu)簡圖，模型及最終實現(xiàn)動作和功能等內(nèi)容。

2.2.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實驗

結(jié)構(gòu)實驗室能夠讓學(xué)生對產(chǎn)品的各部分與整體的關(guān)系全方位認(rèn)識，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)、切合實際地設(shè)計。

產(chǎn)品拆裝實驗讓學(xué)生進(jìn)入對產(chǎn)品整體、系統(tǒng)認(rèn)識的階段，實驗室提供典型產(chǎn)品，供學(xué)生拆裝和分析。學(xué)生完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析和實驗報告，報告形式及內(nèi)容有，產(chǎn)品功能說明、實現(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。針對學(xué)生需要掌握的知識點，設(shè)計實驗及報告的內(nèi)容，培養(yǎng)在實踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力和開拓性思維。

2.2.4人機交互實驗與實踐

交互實驗室使學(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)計要點。在產(chǎn)品的功能、機構(gòu)和材料等內(nèi)容的理性認(rèn)識建立以后，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，能否被消費者所接受，人機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現(xiàn)過程的人機交互信息。

1)交互分析實驗：實驗室需提供交互實例的產(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，實驗內(nèi)容可包含對此產(chǎn)品硬件操作界面、媒介等部分的交互分析。實驗形式有：學(xué)生針對給出的實例，分析交互設(shè)計的要點；交互設(shè)計學(xué)生完成交互實例實驗分析和報告。報告所包含內(nèi)容有：分析交互設(shè)計的根本原則，交互設(shè)計中的人機分析；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)計實踐：學(xué)生可自主選題或教師指導(dǎo)選題，包括參與簡單課題、虛擬題目以及自己感興趣的小題目，或者結(jié)合課程設(shè)計完成包含交互設(shè)計內(nèi)容的題目。實踐內(nèi)容包括：交互硬件界面設(shè)計與情感界面交互設(shè)計；完成市場調(diào)研、結(jié)合理論知識分析完成設(shè)計實踐；提交總結(jié)報告。

3結(jié)束語

實驗實踐教學(xué)是工業(yè)設(shè)計工程基礎(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、針對性地進(jìn)行。結(jié)合多學(xué)科知識，連貫的教學(xué)內(nèi)容組成系統(tǒng)的實驗實踐課程體系，能夠調(diào)動學(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

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

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

中圖分類號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