袁雷池 姜 欣 趙軍靜

（武漢工程大學(xué),湖北武漢 430000）

一、引言

產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)要求是通過學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)具有應(yīng)用設(shè)計(jì)原理和方法解決各種設(shè)計(jì)問題，合理協(xié)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與社會(huì)生態(tài)、用戶、市場、功能、色彩、結(jié)構(gòu)、材料、工藝等的相互關(guān)系，并將這些關(guān)系綜合地表現(xiàn)在產(chǎn)品及服務(wù)設(shè)計(jì)上的基本能力的學(xué)生。從培養(yǎng)要求可以看到結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中的重要性，所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)開設(shè)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程，然而產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生在做設(shè)計(jì)時(shí)，仍因忽略產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝，造成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品過于概念化，脫離生產(chǎn)實(shí)際，可行性低。為了讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，培養(yǎng)其主動(dòng)性與創(chuàng)造性，課程組對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了改革探索。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的主要問題

（一）產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程開設(shè)時(shí)間短，課程設(shè)置參考了機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)，課程內(nèi)容過于工科化，這對(duì)于藝術(shù)類出身的產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生來說難度很大。因其數(shù)理知識(shí)較弱，邏輯思維能力較差，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課堂中常常出現(xiàn)聽不懂、跟不上等理解困難的現(xiàn)象。

（二）哈佛大學(xué)的馬祖爾教授意識(shí)到了以教為主的弊端,提出了同伴教學(xué)的概念。國內(nèi)外很多學(xué)者在教學(xué)方法方面做了很多研究,提出了很多以學(xué)為主的學(xué)習(xí)模式,比如翻轉(zhuǎn)課堂模式、探究式學(xué)習(xí)模式、研究為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式等。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程仍處于傳統(tǒng)的“知識(shí)講授主導(dǎo)課堂”的教學(xué)模式下，教學(xué)模式單一，學(xué)生被動(dòng)地學(xué)習(xí)，缺乏積極性與主動(dòng)性。有些知識(shí)點(diǎn)即使在課堂上多次強(qiáng)調(diào),學(xué)生仍然難以理解，掌握的程度達(dá)不到教學(xué)目標(biāo)。

（三）當(dāng)今高校新工科和OBE教學(xué)改革的一個(gè)重要方面是要改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的填鴨式教學(xué)模式，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)重理論輕實(shí)踐，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重不足，急需增加。

三、教學(xué)改革探索與實(shí)踐

為解決在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論教學(xué)的同時(shí)提高學(xué)生實(shí)踐能力這一教改難題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程組調(diào)整了課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容，擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、VR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品拆裝與3D打印模型制作等實(shí)驗(yàn)，大幅度增加了課程的實(shí)踐動(dòng)手的時(shí)間，讓學(xué)生通過大量實(shí)踐驗(yàn)證相關(guān)理論知識(shí)。為提高課堂教學(xué)效率，課程組探索了新的課程教學(xué)方式，把部分課程內(nèi)容移至線上授課，線上開放課件、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)流程等資源，采用了線上線下混合式的教學(xué)模式。具體實(shí)施如下。

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容介紹

本課程是產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的必須課，課程主要包含兩大部分：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論知識(shí)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例實(shí)驗(yàn)教學(xué)。理論知識(shí)主要講述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料、金屬鑄造與沖壓工藝、注塑工藝與塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)主要是通過計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、VR虛擬拆裝研究、3D打印結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等實(shí)驗(yàn)完成一款簡單生活用品，使學(xué)生認(rèn)識(shí)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、再到VR虛擬拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品、最后到實(shí)物模型驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整過程，加深其對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)理解。

從時(shí)間安排上分為三個(gè)部分：a課程前，課程組開放結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線上課程的課件，讓學(xué)生提前了解課程結(jié)構(gòu)，預(yù)習(xí)課程內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)流程。b課程中，采用線上理論授課與線下實(shí)驗(yàn)授課混合的方式。c課程后，持續(xù)開放課程已有的課件和視頻案例教學(xué)，學(xué)生可以在線上自由加深學(xué)習(xí)。課程組會(huì)持續(xù)的改進(jìn)課程內(nèi)容，豐富課程線上資源庫，學(xué)生也可以進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

（二）課程實(shí)施過程

1.改變傳統(tǒng)理論知識(shí)教學(xué)為線上理論知識(shí)教學(xué)和線下作業(yè)研究

把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論知識(shí)部分的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)，將原來的紙質(zhì)的教材和課程作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上課程教學(xué)系統(tǒng)，再輔以線上多媒體課件、教學(xué)視頻、課程直播等使教學(xué)手段更加豐富多樣化。通過提前開放課程課件，學(xué)生可提前了解課程結(jié)構(gòu)，預(yù)習(xí)相關(guān)課程內(nèi)容。多媒體的運(yùn)用讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的課堂擺脫了傳統(tǒng)的枯燥課程形式，課程組把最新課程相關(guān)的教學(xué)視頻與圖片等資源融入課件中，讓知識(shí)的傳遞方式更加多樣化，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的過程更加愉悅，更能吸引大家注意力，調(diào)動(dòng)其積極性。線上直播課內(nèi)容回放功能，學(xué)生可以在課堂之外可以自由選擇時(shí)間加深學(xué)習(xí)，更有利于課程理解不透徹的學(xué)生重復(fù)觀看以加深學(xué)習(xí)。

為提高藝術(shù)類學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的興趣，加強(qiáng)他們的動(dòng)手能力，針對(duì)每一次理論課程內(nèi)容，設(shè)置了對(duì)應(yīng)的線下研究作業(yè)。研究作業(yè)以小組形式完成，每組人數(shù)2～4人，團(tuán)隊(duì)協(xié)作動(dòng)手研究目標(biāo)，討論分析結(jié)果，線上提交研究活動(dòng)照片與研究結(jié)果圖片視頻等。例如，線下研究作業(yè)1：小組拆解一款產(chǎn)品，研究其結(jié)構(gòu)連接與固定方式，圖注說明。讓大家分小組進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，通過拆解不同的產(chǎn)品，更直觀的學(xué)習(xí)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連接、限位與固定等知識(shí)。小組研究作業(yè)讓學(xué)生把理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際動(dòng)手活動(dòng)中，改變了傳統(tǒng)枯燥乏味的課堂教學(xué)，提高了藝術(shù)類學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并培養(yǎng)了他們團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的教學(xué)方式可以自由調(diào)節(jié)，可以采用線上直播授課或者線下課堂授課。線下課堂學(xué)習(xí)氛圍優(yōu)于線上直播課堂，線上課堂對(duì)學(xué)生的管控不夠全面，但是線上直播課堂更方便學(xué)生課后加深學(xué)習(xí)。也可以采用線上線下結(jié)合的方式進(jìn)行，線下課堂授課，線上更新課堂視頻內(nèi)容供學(xué)生自由的加深學(xué)習(xí)。線上答疑優(yōu)于線下答疑，借助現(xiàn)在方便快捷的互動(dòng)工具，線上答疑時(shí)間更加靈活，答疑形式更加方便，如可以通過QQ、微信等進(jìn)行語音與視頻交流，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制學(xué)生電腦進(jìn)行輕松指導(dǎo)等。

計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指導(dǎo)學(xué)生使用CREO完成一款簡單生活產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。例如，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一款簡單遙控器，首先完成遙控器的整體造型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)上下殼分型面，電池倉分型面，按鍵分型面等，理解分型面的概念，掌握分型面于產(chǎn)品的作用。其次完成產(chǎn)品上殼與下殼的連接與固定、電池倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池倉蓋與下殼的連接與裝配、硅膠按鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、按鍵與上殼體的固定與裝配、線路板的限位與裝配等。最后進(jìn)行零件裝配的干涉分析，檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)零件沖突的地方進(jìn)行修改。通過計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品造型的影響，認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)不考慮結(jié)構(gòu)的不良后果，進(jìn)而使學(xué)生在以后做設(shè)計(jì)時(shí)，能充分考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高其設(shè)計(jì)的合理性與可行性。

3.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程——VR虛擬拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品

為了進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)課程的興趣，提高其實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)生對(duì)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的認(rèn)知，基于學(xué)院的VR虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，開發(fā)了產(chǎn)品拆裝與造型設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)，把VR虛擬現(xiàn)技術(shù)實(shí)融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中，設(shè)置了VR虛擬產(chǎn)品拆裝實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程前，線上開放VR虛擬產(chǎn)品拆裝實(shí)驗(yàn)流程、方法與注意事項(xiàng)等，學(xué)生可以預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)流程，提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。課程中輔導(dǎo)學(xué)生把CREO完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型導(dǎo)入進(jìn)渲染軟件中，為自己的遙控器設(shè)置好環(huán)境、材質(zhì)、貼圖與光效等，最后導(dǎo)入到VR虛擬拆裝系統(tǒng)中，設(shè)置各部件的拆裝順序，通過VR眼鏡觀測(cè)產(chǎn)品的三維立體虛擬仿真效果，也可以通過操縱手柄對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拆卸與組裝。通過VR虛擬產(chǎn)品拆裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更直觀地觀察自己設(shè)計(jì)的遙控器的造型與結(jié)構(gòu)，加深對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部空間的認(rèn)識(shí)，還可以找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)與不足。學(xué)生對(duì)這種把VR虛擬現(xiàn)實(shí)融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的新型教學(xué)方式充滿了熱情，積極性很高。

4.3D打印技術(shù)融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程——3D打印零件組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品

為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的比重，加深學(xué)生對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解，課程組把3D打印技術(shù)也融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中，設(shè)置了3D打印實(shí)驗(yàn)。學(xué)院3D打印實(shí)驗(yàn)室設(shè)有4臺(tái)3D打印機(jī)，學(xué)生可以使用3D打印機(jī)制作實(shí)物模型。實(shí)驗(yàn)課程前，線上開放3D打印軟件的基礎(chǔ)教學(xué)、3D打印實(shí)驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)等，學(xué)生可以預(yù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。課程中，教師輔導(dǎo)學(xué)生把CREO完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型導(dǎo)入進(jìn)3D打印軟件中，設(shè)置打印精度、切片厚度、填充率等相關(guān)3D打印參數(shù)，打印出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的各個(gè)零件，并手工把零件組裝產(chǎn)品模型。學(xué)生通過觀察與觸摸實(shí)物模型，可以更直觀地分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與可行性，在實(shí)際動(dòng)手操作中學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，真正地做到理論聯(lián)系實(shí)際。這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高了學(xué)生課程教學(xué)活動(dòng)參與度和動(dòng)手能力，有效地提高了教學(xué)效果，還讓學(xué)生掌握了基礎(chǔ)的3D打印知識(shí)。

四、結(jié)語

通過調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)，大幅度增加了實(shí)踐動(dòng)手課程內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐中驗(yàn)證理論，加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，課程教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實(shí)踐并重型；通過采用線上線下混合式的教學(xué)模式，擺脫了傳統(tǒng)的枯燥課堂，使課程的教學(xué)方法更加豐富，讓知識(shí)的傳遞方式更加多樣化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程改革，有效調(diào)動(dòng)起藝術(shù)類學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了其主動(dòng)性與積極性，提高了教學(xué)效果，使課程更適配產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)，更符合OBE教學(xué)改革的要求，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的課程體系構(gòu)建與人才培養(yǎng)具有重要意義。