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CDIO模式的工业设计工程课程改革

摘要:基于CDIO模式的工业设计人机工程学改革,将设计理论知识和设计实践环节紧密结合,优化教学方式,建立科学、合理的人机工程学课程考评机制,改变被动的教与学关系为积极主动的引导和启发式关系。

关键词:CDIO思想;创新实践能力;工业设计;人机工程学;课程改革

CDIO是国际社会普遍认可的新型工程教育模式,是国际工程教育改革的最新成果。其含义为Conceiving,构思;Designing,设计;Implementing,实现;Operation,运行,简称CDIO[1]。CDIO是基于实践能力培养的一种教育模式构思,着重以工程项目开发与运行流程为载体,让学生在掌握专业课程知识理论的基础上,通过对问题的发现、分析和解决来学习应用型工程知识和技术,从而激发实践应用能力和自学创新能力,培养具备综合实践能力的创新型工程技术人才。人机工程学是大部分设计类学科的专业基础课程,涵盖了人机工学综述、人体尺寸测量及数据应用、人体心理与行为特征、感知与运动、交互信息界面、作业空间与行为、手动工具专题等内容。教学目的是使学生了解和掌握人的因素在产品设计中的意义,并能够恰当合理地应用于设计中[2]。这是一门实践性要求很高的专业课程,内容和要求与CDIO的培养模式和思想理念相契合[3]。

一、存在问题

(一)教学

人机工程学课程内容比较丰富,数据、尺度及理论内容较多,教学大纲设置的学时勉强满足理论内容讲授要求,实践性课程内容不足。一些测量内容及实践环节只能放在课下作业中进行,导致学生平时作业及期末考试中的理论知识无法有针对性地应用在专业设计实践,出现理论与实践严重脱节的问题。尽管教师不断对教材理论进行归纳和提炼,但由于缺少鲜活的案例支撑和新颖的呈现方式,学生无法通过实践课程加深理解,一些学生学习兴趣不高,设计作品草草了事[4]。

(二)考试

综合设计能力包含很多方面,如设计创新能力、二维表达能力、三维建模能力、设计表现力、版式及审美能力、语言表达能力、分组协作能力、设计执行能力、设计书面总结能力,等等,仅仅靠一份结课作业无法客观和全面地评价学生,造成学生重分数,轻能力。课程结束后,通过批阅学生上交的作业进行成绩评价,并归档封存。批阅后的作业无法返回学生手中,因此,学生没有机会主动完善相关作业内容,在没有挂科的情况下,不会进行重复学习,导致课程考试对课程作业的导向性不明显,考试的激励作用相对较差[5]。

二、改革实践

CDIO四个字母分别代表了产品设计流程中产品从构思到落地的4个节点式步骤,在逻辑上呈现顺序递进的链条式关系,其教育理念具有两点启示作用:规范了产品设计教学中的步骤和流程,使学生的设计过程标准化和展示了理论教学和实践教育之间的关系,即在理论教学的基础上进行实践验证,确保设计教学的现实价值和意义。基于此,人机工程学课程改革按照这4个节点设定了相应的教学进度,改变了考试方式,将考试与阶段性教学紧密结合。

(一)课程第一阶段——构思

将构思引入课程导论部分的授课,合理定位教与学的关系,构思多条思路进行师生间互动。将学生的兴趣点快速带入课程教学,引导学生发散性思考并确定解决方案。在本阶段植入生活中的人机工程学新内容,增加了相关问题案例,启发学生讨论和分析。案例一:家中的宽大沙发,为什么都要放置“腰靠”,在没有使用“腰靠”的情况下为什么会感觉到“腰酸背痛”。(生理问题)启发式答案(非唯一):宽大的沙发一般座面的进深比较大,在没有“腰靠”的情况下,人体腰椎悬空,且弯曲度加大,造成了不正常的腰椎形态,感觉不适。案例二:公共卫生间内的冲水按钮边上一般都会贴着醒目的“便后冲水”提示,但是为什么不冲水的现象还是司空见惯。(心理问题)。启发式答案(非唯一):主要原因是人们觉得水箱按钮不卫生,从心理上对其产生排斥感,导致了不冲水的行为。一些城市公厕里的脚踩冲水开关是解决该问题的可行方案之一[6]。以布置课下作业的方式对学习内容做导向性和启发式引导,调动学生的探究和思考兴趣。第一阶段的课后作业是发现生活中的10个人机学问题,提出自己的观点,分析相关问题,制作PPT报告,并作报告演讲。教师根据学生报告作出成绩评定。

(二)课程第二阶段——设计

设计阶段的教学内容主要有人体测量与数据应用、人体的感知与运动特征以及人的心理及行为等内容,随着课程的深入,大量的人体数据引入教学,单纯地要求学生背数据、记尺度难以达到预期的教学效果,学生死记硬背下的数据也无法应用到实际设计。基于这种情况,将人机尺度数据部分内容融入具体设计需求,学生根据实际需要和设计需求灵活应用相关数据。在人机课程的改革中,弱化数据而强调设计方法和人机因素在产品设计中的应用。将相应人机尺度数据和心理学变量整理成册,供学生查阅,学生的自学能力和学习效率有显著提高。该阶段考核内容是第一阶段的升级和深化。学生运用所学设计原则和方法以及相应的人机尺度数据,从作业一的10个问题中选择其中之一进行深入调研和思考,针对新的问题提出有效解决方案,形成论文或PPT报告。学生基于自己的观察和思路完成设计构思,教师严格把关和评价,有效培养和提升了设计思考能力。

(三)课程第三阶段——实现

这一阶段主要内容是相关产品的专题设计,如人机座椅、手动工具及基于人机因素的其他产品设计等。本阶段的作业与作业一、二在逻辑上是顺序递进关系。根据作业二的报告结论进行实际模型制作,通过简易模型检验设计方案的可行性。模型的材料有精雕油泥、手工雕塑泥、木质板材、卡纸、铁丝、石膏等。通过制作简易实体模型可以使学生清晰地了解多种材料的特性,以及个体设计方案的可行性,动手能力和设计实现能力得以提升。

(四)课程第四阶段——运行

这是课程教学和考核的最后阶段,主要围绕作业三的内容运行。具体形式有两种:学生在作业三可行性简易模型验证的基础上,对方案进行深化和美化,对数字模型的建模和细化,确定渲染效果方案,以及产品版式效果制作;教师对所有学生的作业检查和评定,确定一定比例和数量的优秀及良好成绩,进行定稿后的产品模型制作。主要是使用最新的快速成型和3D打印技术,保证了手板制作的精细度。这部分作业的作:下一轮教学环节中优秀作业展示,创新创业及相关设计展会的参展作品进行推广,国内外相关设计竞赛参赛作品储备[7]。

参考文献:

[1]刘苹,贾海利,吴鸣,等.基于CDIO模式的产学合作设计-制作实践探讨[J].科技创新导报,2010(18):255.

[2]丁玉兰.人机工程学(第三版)[M].北京:北京理工大学出版社,2006:1.

[3]高炳学,石小滨.基于CDIO模式的工业设计专业培养计划基本结构研究[J].艺术与设计,2010,15(4):142-144.

[4]陈亦仁,郭星,马强.CDIO模式下工业设计专业人机工程学教学改革的实践性探索[J].河北工程大学学报:社会科学版,2013,30(3):113-116.

[5]岳涵,张双翼.二维形态构成课程考试体系改革[J].中国冶金教育,2016(1):66-71.

[6]阮宝湘.工业设计人机工程(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2010:1.

[7]岳涵,刘永翔,边鹏.引入竞赛机制的工业设计专业教学[J].中国冶金教育,2017(1):9-12.

[8]陈净莲.“人机工程学”教学改革的思考与探索[J].中国林业教育,2009(27):3-5.

作者:岳涵 徐靖涵 单位:辽宁科技大学机械工程与自动化学院 辽宁科技大学建筑与艺术设计学院

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