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工业设计的跨学科实践平台建设

摘要:伴随信息技术在制造业中的广泛应用,工业设计理念与技术手段也在快速变化。以增强学生在新行业环境中的实践能力为目标,提出了一种模块化的工业设计跨学科实践平台建设与应用方案。硬件上建立了完备的自制造环境,将真实的产品设计流程在平台中浓缩复现,提高了学生的知识应用与协同创新能力。软件上通过平台构建推动专业课程体系优化与师资队伍建设,在应用型人才培养中发挥了重要作用。

关键词:工业设计;跨学科;实践教学

进入21世纪,世界主要发达国家陆续开展了“再工业化”的进程。我国也于2015年正式发布《中国制造2025》作为工业转型升级的行动纲领。纵观各个国家的规划,尽管表述不同,其核心思想均是制造业的智能化与网络化,加快制造技术与信息技术的深度融合。设计是制造业的灵魂,制造业的变革必然会引起工业设计行业的改变,也会对工业设计专业人才培养提出新的要求。现阶段,国内高校众多工业设计专业对学生创意培养已经比较成熟,各类专业竞赛中涌现出了众多的优秀设计作品。但不论竞赛抑或日常教学中的创意,最终转化为产品的却寥寥无几。众多创意、方案终结于图纸,作品模型也多数停留在外形制作上,对功能和结构缺乏深入的验证[1]。在此背景下,如何有效利用各种新兴技术提高工业设计专业人才的创新实践能力、满足信息化、智能化制造业对设计人才的需求,成为一个亟待解决的新问题。对此,本文提出了一种工业设计专业跨学科实践平台的建设方案,对其在人才培养中的应用方式与作用也进行了初步的研究。

1跨学科实践平台建设的必要性

1.1学生利用各种新技术进行设计活动的必然要求

工业设计与制造业的发展密切相关,制造技术的进步为工业设计提供了更多先进的工具。目前,3D打印、智能硬件等新技术的蓬勃发展正为设计方法带来一场新的变革:3D打印只需数小时即可将作品造型由虚拟转变为现实;各种先进传感器的出现可以让设计者完成比以往更复杂、更完善的功能设计。在此形势下,工业设计教学应当顺应时代发展,加强培养学生对各种新技术的熟练运用能力。而这种能力的培养,离不开相关软、硬件平台,离不开大量的仪器、工具和材料[2]。这种培养环境既无法在图书馆中建立,也无法在多媒体教室中建立,只能依靠跨学科的实践教学平台实现。

1.2实现课程教育与行业需求无缝对接的必要保障

工业设计一直以来都被认定为“应用型”的学科,但是接受专业教育后的学生在工作中却常被冠以“高分低能”的评价。造成此种局面的一个重要因素即学校教育与行业需求间没有很好的衔接。工业设计真正的基础不是外观造型设计,而是用技术实现的能力。工业设计教育不能是脱离制造业的学院式教育[3]。课程中的实践教学往往没有将真实行业中的材料工艺、成本、市场等限制因素考虑其中,学生可以在很宽松的环境中自由发挥,对于设计能否转换为实物缺乏基本的判断能力。因此,在工业设计教学中需要构建跨学科的实践平台,为学生提供完备的“自制造”环境,使其在动手过程中深刻理解技术、材料及工艺对设计的影响,以缩小课程教育与行业实际需求之间的差距。

1.3提升工业设计专业学生综合素质的重要手段

电子类产品设计是本学院工业设计专业的主要方向之一。智能化是该类产品的一个重要发展趋势。除外观结构设计外,功能设计是产品智能化过程中不可或缺的一部分。脱离功能需求的工业设计只能是纸上谈兵,注定无法产生优秀作品,也无法提高学生真正的设计能力。跨学科实践平台的建立可以为不同专业的学生提供思维碰撞、技术交流的场所。通过毕业设计、学生项目等方式,将不同专业的学生聚集到跨学科实践平台中,共同研究解决工程问题,有利于学生把本专业知识应用在其他学科领域,或从其他学科领域学习本专业需要的技能。如此,既拓宽了学生的知识面,实现了知识互补;又培养了学生在实际工作中分析、解决问题及相互协作的能力,有利于其综合素质的提高。

2跨学科实践平台建设方案及应用效果

跨学科实践平台的建设不是实验室硬件设备的简单堆叠,还需将配套的师资队伍、教学计划、平台应用方式等加以统筹考虑,理顺其在教学过程中的地位与作用,最大程度地发挥其在人才培养中的效力。结合本学院现有实验室基础及专业方向,

2.1平台硬件建设方案

2.1.1创意设计

以“三创”实验室为核心为学生提供作品创意设计、创新制造方案设计及创业营销设计的场所,培养学生的设计思考能力。

2.1.2结构设计

包括计算机辅助设计(CAD)实验室、金工实验室与数控加工(CNC)实验室,供学生完成作品的外观、结构设计及实现。计算机辅助设计(CAD)实验室提供Photoshop,Solidworks等设计软件,负责作品的外观设计、机械结构设计及后期的产品手册、宣传海报等的设计。利用Solidworks软件还可对产品的结构进行力学、运动学仿真,以验证设计的有效性与可行性。金工实验室提供各类锯、钳、尺等五金工具及电钻、电烙铁等电动、焊接工具,用于完成简单的外观、结构的制作。数控加工(CNC)实验室提供3D打印机、多轴数控加工设备,用于复杂机械零件、结构的快速成型与精细加工。

2.1.3功能设计

包括电子电路实验室、测控技术实验室以及嵌入式系统实验室,用于产品的功能设计与实现。3个实验室对应的开发难度依次递增,以应对不同复杂程度的功能设计。电子电路实验室提供基本的电子元件与测量工具,主要针对低年级学生进行简单的电子产品设计制作。只需具备基本的模拟、数字电子知识,即可实现一定的功能,对提升学生的学习兴趣具有积极作用。测控技术实验室主要提供基于开源平台的Arduino控制器及相应的各类传感器,主要面向单片机基础较薄弱的学生进行创意产品的开发。嵌入式系统实验室以51和STM32微控制器为主要开发工具,用于较复杂的功能设计开发,学生可在此将课堂知识深化拓展,进一步提升自身的专业技能。该实验室同时也承担了为各类专业电子竞赛培养、选拔人才的任务。

2.1.4行业应用

为加强专业教育与行业需求之间的联系,专业结合本地区产业特点,将与企业共建的行业实验室也纳入实践平台,如生物医学仪器实验室、机器人教育实验室等。每学期在实践平台中遴选优秀学生进入实验室,参与实际企业项目的开发。同时实践平台的作品也可通过该渠道接受企业考核,实现优秀作品的成果转化。

2.2平台软件建设方案

2.2.1课程体系配套建设

跨学科实践平台本质上是为人才培养服务,平台建设不能脱离专业的教学计划,应当与课程紧密衔接,以平台为工具,在课程教学中贯彻“实现产品”的理念。通过平台建设过程中统筹规划,每个实验室均可作为相关课程的实践教学场所。如此,平台除课余时间为学生提供巩固知识、提高能力的场所外,也能很好的融入课程教学,提高了平台的使用效率。

2.2.2指导教师队伍建设

跨学科实践平台包含了作品从创意到成品的全流程,每一环节均需配备具有相应学科背景的教师进行指导,如此才能保证平台的教学质量。平台师资队伍主要由三部分组成:首先是工业设计专业教师,负责对造型、结构设计的指导;其次是学院电子相关专业的教师,负责对功能设计、数控加工的指导;最后,聘请合作单位中经验丰富的工程师作为兼职教师,从行业实际需求的角度对学生进行作品立意、技能锻炼等方面的指导。

2.3平台应用方式探索

2.3.1与课程教学考核紧密结合

跨学科实践平台的使用丰富了课程教学手段,加强了课程之间的联系。例如,在《计算机辅助三维设计》教学中,以往只能保存于计算机中的虚拟模型,通过平台的快速成型设备可以转化为实物。而通过电工学课程的学习,学生可利用实践平台制作出具备一定功能的电路,将其与计算机辅助三维设计课程作品结合,即可完成一个作品的开发。通过这一过程,学生可从更宏观的角度把握每一部分知识在产品设计中的作用,提升学习的目的性。此外,实践平台还为任课教师提供了新的考核方式,用提交实物作品的方式代替以往纸面考核,真正培养学生“学以致用”的能力。

2.3.2与专业竞赛紧密结合

除日常教学外,实践平台还提供了一个各级学生竞赛选拔培训的场所。自建成以来,依托CAD实验室、测控技术实验室培训的选手,已在全国“高教杯”“蓝桥杯”等信息建模、电子技术专业竞赛中连年获奖。

2.3.3与企业项目紧密结合

工业设计是一个应用性很强的专业,跨学科实践平台建立的初衷也是为了提高学生的实际设计能力。因此利用校企共建实验室,将企业项目引入平台,依托大学生创新创业项目、毕业设计等形式,使学生在学校教育阶段即可接触到真实的产品开发流程。在这一过程中,学生也可了解企业中不同岗位的职业能力需求,可根据自身的知识结构与兴趣进行就业方向的选择。如此既提升了学生的专业能力,又对学生就业乃至创业提供了有效的帮助,提升了应用型人才培养的效果。

3结语

在信息技术高速发展的时代下,高校设计教育除了要培育学生的创新精神,还应注重各种创意的落地实现,培养学生在新行业环境中必备的实践技能。跨学科实践平台的建设为该目标的实现提供了一条途径,其价值主要体现在:通过机械、电子、数控加工等实验室的构建,为学生创意的实体化提供了坚实的后盾。通过大学生创新创业项目、竞赛培训、企业项目在平台中的实施,拓宽了教学渠道,真正提升了学生的创新实践能力。通过平台中毕业设计等环节的跨学科联合指导,提升了工业设计专业教师的工程技术素养,增强了指导作品时的严谨性与科学性。未来,若在教学计划、教学管理、考评体系等方面继续实施配套改革,跨学科实践平台在应用型工业设计人才培养中定能发挥更大的作用。

参考文献

[1]吴青.创客式高职工业设计实践教学探究[J].轻工科技,2016(3):156-157.

[2]胡福文,徐宏海,张超英.基于创客文化的实验室开放平台建设研究与探索[J].实验技术与管理,2015,32(7):244-248.

[3]曾云凤.工业设计专业“艺工结合”教学模式研究[D].江南大学,2013.

作者:栾江峰 刘广博 肖军 袁剑锋 单位:北京师范大学珠海分校

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