摘要：目的：通過對工業(yè)設(shè)計專業(yè)模型制作課程所開展實驗項目的研究，分析模型制作實驗室建設(shè)思路，探究適合工科學(xué)生手工技能鍛煉和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的實驗教學(xué)模式。課程教學(xué)由側(cè)重材料特性、制作技法的掌握轉(zhuǎn)向以創(chuàng)意為導(dǎo)向的模型表現(xiàn)技法與程序的學(xué)習(xí)。方法：圍繞產(chǎn)品模型實驗教學(xué)體系，設(shè)置工科學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的模塊化實驗教學(xué)形式，劃分為基礎(chǔ)型、拓展型、研討型模型實驗?zāi)K，由易到難，保持實驗?zāi)K的有序銜接。在教師主導(dǎo)下認(rèn)識材料并掌握技能，結(jié)合美國教育家約翰·杜威的“從做中學(xué)”教育理念，引導(dǎo)學(xué)生制作與探索的興趣，在教師創(chuàng)設(shè)的課題情境中開展啟發(fā)式教學(xué)。結(jié)果：對模型制作實驗室設(shè)備儀器進(jìn)行系統(tǒng)化研究，增強了實驗教學(xué)設(shè)備的硬件保障，提高了產(chǎn)品模型作品的質(zhì)量。堅持技術(shù)與技能相融合，將數(shù)字化快速成型設(shè)備加工與傳統(tǒng)手工制作技藝相結(jié)合，產(chǎn)品模型的制作水準(zhǔn)和細(xì)節(jié)效果得到了充分體現(xiàn)。模型實驗室軟硬件建設(shè)有效提高了課堂效率，減少了實驗教學(xué)時長，實驗室運作更為專業(yè)高效。結(jié)論：實驗項目的模塊化設(shè)置激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作熱情，強化了學(xué)生的專業(yè)實踐技能，促進(jìn)了學(xué)生對職業(yè)精神的認(rèn)識。工業(yè)設(shè)計專業(yè)實踐教學(xué)的改革創(chuàng)新提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)了實驗室專業(yè)系統(tǒng)化建設(shè)和實驗教學(xué)質(zhì)量的全面提升。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品模型制作；實踐教學(xué)模式創(chuàng)新；實驗室建設(shè)

中圖分類號：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）23-000-03

0 引言

模型制作課程是工業(yè)設(shè)計專業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)課程，學(xué)生通過對加工方式和材料屬性的認(rèn)識，用立體的方式呈現(xiàn)設(shè)計方案。由于實驗設(shè)備的更新和教學(xué)環(huán)境的改善，模型制作課程的實驗訓(xùn)練內(nèi)容將不斷改進(jìn)，探討實驗室建設(shè)和實踐教學(xué)模式的構(gòu)建具有積極意義。

1 模型制作在專業(yè)實踐教學(xué)中的作用

1.1 課程的應(yīng)用意義

隨著數(shù)字化時代的來臨和現(xiàn)代企業(yè)對設(shè)計人才要求的不斷提高，工業(yè)設(shè)計專業(yè)的實踐教學(xué)體系也在不斷調(diào)整和優(yōu)化。部分院校修訂培養(yǎng)方案時將模型制作課程與其他基礎(chǔ)實踐課程相結(jié)合，推出平面到立體的貫通式實踐課程培養(yǎng)體系，取得了良好的教學(xué)效果。

工業(yè)設(shè)計專業(yè)采用工科培養(yǎng)模式，培養(yǎng)方案需要兼顧學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程，模型制作課程一般為64學(xué)時或集中實踐環(huán)節(jié)3周，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和三維造型能力。課程也可劃分為側(cè)重理論學(xué)習(xí)的模型技術(shù)初步了解和側(cè)重實踐教學(xué)的模型制作綜合實訓(xùn)兩部分。設(shè)計是一個具有創(chuàng)造性的不斷思考、修改的過程，而產(chǎn)品模型制作是這一實踐過程的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過設(shè)計師設(shè)計構(gòu)思的產(chǎn)品概念需要以有形的形式表現(xiàn)出來［1］。產(chǎn)品模型是對設(shè)計創(chuàng)意拓展延伸的實踐環(huán)節(jié)，也是驗證人機尺度、功能合理性、形態(tài)特征等方面的重要依據(jù)。學(xué)生在模型制作課程中掌握的工藝技法，可服務(wù)后續(xù)專業(yè)課程、集中性實踐環(huán)節(jié)以及學(xué)科競賽等。

1.2 模型制作課程作用

1.2.1 訓(xùn)練學(xué)生對材料的認(rèn)知能力

模型材料具有獨特的質(zhì)地和材料特性。針對石膏、油泥、金屬等人造材料，認(rèn)識材料的工藝屬性；針對木材和竹藤等具有可持續(xù)再生特性的天然環(huán)保材料，讓學(xué)生感知材料的自然純樸。培養(yǎng)學(xué)生對模型材料的認(rèn)知，對后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和設(shè)計創(chuàng)新的開展具有積極意義。

1.2.2 培養(yǎng)空間想象與轉(zhuǎn)化能力

啟發(fā)學(xué)生對三維形態(tài)與形體的思考，了解點、線、面、體在實體模型中的空間關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象與轉(zhuǎn)化能力。嘗試在自然和人為形態(tài)中進(jìn)行藝術(shù)加工并轉(zhuǎn)化成抽象的形態(tài)。通過提煉動植物形態(tài)主要輪廓線得到二維簡化形象，制作草模對形態(tài)進(jìn)行分析，運用仿生設(shè)計手法制作精細(xì)模型。

1.2.3 學(xué)會嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的制作技能

不論是對何種材料進(jìn)行加工制作，均需要保持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，不斷提高學(xué)生的基本操作技能。全方位鍛煉學(xué)生的動手實踐能力，做到手、眼、腦協(xié)調(diào)一致，保證模型的美觀度與精細(xì)化。大體量的油泥模型可以培養(yǎng)耐性，長時間的專注塑形有助于形體感的培養(yǎng)。

2 模型實驗室建設(shè)思路

工業(yè)設(shè)計模型制作實驗室建設(shè)要有清晰的規(guī)劃，以所開展的實驗項目為基礎(chǔ)，考慮分階段建設(shè)和設(shè)備采購的有序銜接。

2.1 實驗室定位

實驗室建設(shè)服務(wù)于模型制作課程，同時兼顧其他實踐課程、實習(xí)實訓(xùn)、專題設(shè)計、學(xué)科競賽的模型制作。依據(jù)課程教學(xué)大綱開展相關(guān)實驗項目，實驗設(shè)備的采購須圍繞實驗項目展開。實驗項目涉及工業(yè)油泥、塑料板材、木材加工等，鍛煉學(xué)生對材料的認(rèn)知，熟悉加工流程并掌握制作工藝。高校的工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)各有側(cè)重，以所開設(shè)的專業(yè)課程為依托，逐漸形成鮮明的辦學(xué)特色。實驗室定位結(jié)合專業(yè)辦學(xué)特色，培養(yǎng)學(xué)生的三維造型能力和動手實踐能力。

2.2 實驗室布局規(guī)劃

面對大型設(shè)備的安裝放置和用電要求，須參考產(chǎn)品說明書并咨詢廠家技術(shù)人員。實驗室設(shè)備放置要有總體布局規(guī)劃，靠窗一側(cè)采光充足，可以開窗通風(fēng)，大型設(shè)備適合臨窗安置，設(shè)備須預(yù)留充足的操作空間，和窗戶保持一定距離，防止夏季陽光暴曬或雨水淋濕機器。實驗室要規(guī)劃電動設(shè)備操作區(qū)域、打磨修整區(qū)域、加工組裝區(qū)域和工具設(shè)備存放區(qū)域。設(shè)備操作區(qū)地面須粘貼黃黑相間的警示膠帶，提醒學(xué)生注意安全隱患。

2.3 水電與通風(fēng)

模型實驗室除室內(nèi)照明外，對水電和通風(fēng)換氣也有明確要求。大型設(shè)備多使用三相供電，需要專業(yè)電工人員檢查或安裝，確保用電安全。自動伸縮電鼓垂直安裝于房頂橫梁，電鼓可以為2～3個手持式電動工具提供插座，有效解決地面電線凌亂的問題。室內(nèi)通風(fēng)管道起到換氣作用，改善空氣質(zhì)量。實驗室用水可采用兩槽或三槽不銹鋼水槽，加深的槽體方便滿足實驗用水要求。

2.4 防塵、防噪聲

規(guī)劃實驗室時要考慮除塵問題，針對木材在切割、打磨過程中產(chǎn)生的木屑，可使用專業(yè)木工集塵器。手持式電動工具搭配移動式集塵器，工具和箱體通過集塵軟管連接。清理實驗室地面時使用大吸力的桶式吸塵器，有效清潔地面塵屑浮灰，保持室內(nèi)整潔無塵。部分電動工具和木工機械產(chǎn)生的噪聲80～90分貝，使用隔音耳罩后降噪值在35分貝左右。

2.5 實驗室家具

實驗室家具可以分為柜類、架類和臺桌類。柜類家具是指實驗柜、落地儲物柜、展柜，實驗柜用于放置手持式電動工具、五金工具、替換耗材等，展柜用于陳列樣件、學(xué)生模型作品。架類家具是指多層金屬儲物架、移動白板架、移動式展板。模型工作臺使用厚度在50 mm以上的實木臺面，耐沖擊性好，適合加裝臺鉗，金屬框架具有良好的承重穩(wěn)定性。

3 實踐教學(xué)模式探索

實踐教學(xué)在工科專業(yè)教育中尤為重要，模型制作課程側(cè)重于實踐應(yīng)用教學(xué)，學(xué)生感知材料屬性、強化動手能力的同時，其主動思考和設(shè)計創(chuàng)新能力得到充分鍛煉。就模型表達(dá)或表現(xiàn)而言，其制作程序和方法既是設(shè)計或進(jìn)一步完善設(shè)計的過程，又是依靠具體技能強化設(shè)計表現(xiàn)的過程［2］。

3.1 課程教學(xué)模式

3.1.1 以材料為章節(jié)的案例教學(xué)方法

課程理論部分按照教學(xué)大綱和教材框架，采用以模型材料為章節(jié)的案例教學(xué)法，講解使用PPT課件和記錄加工制作過程的微視頻。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，通過微視頻獲得全視角沉浸式的學(xué)習(xí)體驗。

3.1.2 打造進(jìn)階式實驗項目

受課程學(xué)時的限制，學(xué)生無法對模型材料逐一進(jìn)行加工制作，實驗項目的設(shè)置要考慮難易程度和技法的鍛煉學(xué)習(xí)。通過實驗項目掌握同一類材料的制作技法，最后要具備模型制作綜合技能運用的能力。

3.1.3 結(jié)合學(xué)科競賽和大創(chuàng)項目

模型制作課程設(shè)置在第四學(xué)期，課程大作業(yè)根據(jù)學(xué)生意愿，將大學(xué)生學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目和教師科研項目作為課題來源，將產(chǎn)品創(chuàng)意與模型制作結(jié)合起來進(jìn)行指導(dǎo)，鍛煉學(xué)生自主創(chuàng)新能力和對設(shè)計課題的駕馭能力。

3.1.4 融入工匠精神和課程思政元素

工業(yè)設(shè)計的發(fā)展與工匠精神的淵源由來已久，在手工藝設(shè)計階段，從事造物的人們就逐漸形成了精雕細(xì)琢、精益求精、追求完美的精神理念［3］。在技能學(xué)習(xí)中潛移默化地形成精雕細(xì)琢的專業(yè)精神，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神，養(yǎng)成一絲不茍的精細(xì)精神。通過模型案例教學(xué)和切身體會，讓學(xué)生感受到模型師技術(shù)之精湛并深知技藝的內(nèi)涵，高質(zhì)量完成模型僅為“技”的表現(xiàn)性效果，優(yōu)秀的設(shè)計師能將專業(yè)技能與美學(xué)素養(yǎng)相融合，“技”升華為“藝”，制造出兼顧“用”與“美”的產(chǎn)品。

3.2 課程考核體系

課程考核由平時成績、模型理論考核、實驗項目組成。平時成績是學(xué)生在基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)階段的出勤情況、課堂表現(xiàn)、課堂參與度；模型理論成績是材料認(rèn)知與加工成型方法的課后作業(yè)；實驗成績按實驗項目累加計分，實驗項目成績包含同一類材料模型和多種材料的專項設(shè)計。模型的完成質(zhì)量，涵蓋設(shè)計創(chuàng)意、形態(tài)比例及細(xì)節(jié)塑造、模型表面處理效果、各構(gòu)件組裝、實驗工作量等。學(xué)生按照學(xué)校統(tǒng)一的格式規(guī)范撰寫說明書，用文字、圖片詳細(xì)記錄模型制作過程，附圖以燈光攝影形式拍攝模型作品。

3.3 優(yōu)化實驗教學(xué)模塊

實驗設(shè)備的優(yōu)化促使實驗教學(xué)內(nèi)容不斷更新，模型制作課程教學(xué)方法也需要與時俱進(jìn)。傳統(tǒng)的模型制作教學(xué)側(cè)重于制作技法的掌握，學(xué)生花費在板材切割、打磨上的時間較多，擠壓了模型教學(xué)部分學(xué)時量，學(xué)生大多處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，阻礙了創(chuàng)造力的發(fā)揮，教學(xué)效果一般。根據(jù)常規(guī)材料屬性劃分實驗項目，將知識點和實踐技能分解到實驗項目中。針對制作技藝要求和實驗設(shè)備操作，由易到難，分為聚氨酯草模、塑料板材、油泥模型三個教學(xué)模塊，每個模塊涵蓋相應(yīng)的基礎(chǔ)理論、材料認(rèn)知、加工技能、設(shè)備操作等。重點掌握聚氨酯硬質(zhì)泡沫、塑料板材、工業(yè)油泥制作，詳細(xì)了解雕塑泥、石膏、木材、玻璃鋼翻模制作等技藝。

3.3.1 基礎(chǔ)形態(tài)的聚氨酯泡沫實驗?zāi)K

模型基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)結(jié)束后，可先接觸聚氨酯泡沫等易于加工制作的模型材料，學(xué)生需要掌握材料的切割和打磨技能。聚氨酯發(fā)泡材料是指閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫材料，其容易切割、方便打磨、制作周期較短，適宜構(gòu)思推敲產(chǎn)品形態(tài)。產(chǎn)品設(shè)計中新的產(chǎn)品模型取代舊的模型，即產(chǎn)品模型的“迭代”，聚氨酯硬質(zhì)泡沫是制作構(gòu)思模型和功能模型的理想材料。產(chǎn)品模型的改進(jìn)一直伴隨整個設(shè)計流程，隨著設(shè)計的不斷深入，模型會隨設(shè)計內(nèi)容的更新不斷發(fā)生變化，逐漸被更完善的模型替代［4］。通過對草模形態(tài)推敲、修正改進(jìn)、逐步完善的“迭代”練習(xí)，鍛煉學(xué)生的形態(tài)感知能力，體驗從草圖創(chuàng)意到“迭代”形態(tài)草模的設(shè)計過程。

3.3.2 拓展技能的塑料板材實驗?zāi)K

塑料材料適宜模型制作課程前期實驗項目的開展，鍛煉學(xué)生的板材切割、砂紙打磨、漆面處理、膠水粘接等環(huán)節(jié)的動手制作能力。教師可以根據(jù)地域特色，布置如徽派風(fēng)格的筆筒設(shè)計課題，學(xué)生提煉其形態(tài)特征并進(jìn)行模型制作，使用PVC為主材輔以透明亞克力制作局部結(jié)構(gòu)。塑料板材在產(chǎn)品模型制作中使用廣泛，包括PVC、亞克力和ABS材料等，其易于切割和打磨、制作周期短且成本低廉。ABS具有良好的拉伸效果，使用石膏、木材制作陽模，ABS加熱后用木板壓制獲得理想形態(tài)，適合構(gòu)思模型的制作。使用激光雕刻切割機可制作精細(xì)度高的產(chǎn)品模型，UV轉(zhuǎn)印貼紙作為圖案使用效果逼真，有效提升了模型的視覺觀感。

3.3.3 探討塑形的油泥模型實驗?zāi)K

油泥便于塑形，可做加減法的反復(fù)修改，在可塑性方面，相比其他材料優(yōu)勢明顯，比二維圖紙更加真實立體，最大限度地滿足了設(shè)計人員對創(chuàng)意的需求，更適合產(chǎn)品形態(tài)的三維表達(dá)。學(xué)生在油泥制作過程中推敲線條和型面的穿插關(guān)系，體驗由效果圖蛻變?yōu)槿S實體模型后的愉悅感，領(lǐng)悟設(shè)計之美。該模塊先以優(yōu)秀案例加強學(xué)生對制作流程的認(rèn)識，教師布置產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)，學(xué)生經(jīng)過草圖階段制作小比例聚氨酯草模，再用油泥塑造形態(tài)。三維掃描儀掃描模型獲得點云數(shù)據(jù)，通過軟件生成數(shù)字化模型。產(chǎn)品專項設(shè)計讓學(xué)生參與到整個設(shè)計流程中，鍛煉了實踐技能和綜合設(shè)計能力。這種實踐方式不僅有利于課（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）程知識的綜合運用，還有利于學(xué)生真正掌握完整的設(shè)計流程并勝任實際設(shè)計工作，從而實現(xiàn)工業(yè)設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)［5］。

4 結(jié)語

通過對模型制作實驗室建設(shè)和實踐教學(xué)模式的研究，調(diào)整優(yōu)化實驗項目設(shè)置，形成教師為主導(dǎo)的進(jìn)階式實驗教學(xué)模塊，將工業(yè)設(shè)計實驗教學(xué)與科研創(chuàng)新緊密結(jié)合。模型制作課程基于配套實驗室開展理論實踐一體化教學(xué)，學(xué)生沉浸到設(shè)計專題情境中，實驗項目由模型基礎(chǔ)練習(xí)拓展到研討應(yīng)用，形成基礎(chǔ)形態(tài)的聚氨酯泡沫實驗、拓展技能的塑料板材實驗和探討塑形的油泥模型實驗，達(dá)到模型加工技術(shù)和手工技能訓(xùn)練相融合的目的。模型制作實踐教學(xué)還存在實驗過程中安全保障方式不完善、缺乏精益求精的學(xué)習(xí)態(tài)度、缺乏團隊協(xié)作意識等問題，需要多維度創(chuàng)新實驗教學(xué)模式，多舉措保障實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)質(zhì)量。

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［3］ 王彩霞，張秦瑋，呂碩.工匠精神于工業(yè)設(shè)計教育的思考和認(rèn)識［J］.設(shè)計，2018（17）：86-87.

［4］ 蘭玉琪，張瑩，潘弢，等.產(chǎn)品設(shè)計模型制作與工藝［M］. 3版.北京：清華大學(xué)出版社，2018：3.

［5］ 劉敬，劉衍聰. OBE-CDIO理念下工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程實踐教學(xué)體系構(gòu)建［J］.圖學(xué)學(xué)報，2019，40（2）：416-421.

作者簡介：王永剛（1982—），男，山東臨沂人，碩士，助教，研究方向：工業(yè)設(shè)計。