基于工业设计模型的高校实验室建设

摘要:模型制作是工业设计专业的重要课程，并贯穿于整个设计专业学习当中，而且模型的制作和应用非常依赖于模型制作实验室。本文在介绍工业模型类别基础上探讨了实验室建设的思路和方案，并据此进行了具体的实验室建设。最后，指出基于工业设计模型建设高校实验室的现实意义。

关键词:工业设计模型;高校实验室;建设方案;实施

工业设计师将自身的构思进行视觉化的重要方式就是进行模型设计，也是把想象力和创造力转变为具有实用价值的产品的重要阶段。模型始终伴随着工业设计的创立和发展，已经成为设计过程中必不可少的工具〔1〕。需要重视的是，模型制作是工业设计专业的重要课程，并贯穿于整个设计专业学习当中，而且模型的制作和应用非常依赖于模型制作实验室。高校的模型制作实验室是培养学生实践能力和创造能力的重要场所，而如何提高学生创新能力和动手能力是实验室建设的关键所在〔2〕。显然，基于工业设计的模型制作实验室建设的水平会直接决定了产品模型的制作工艺和水平，但是现阶段我国大部分高校对于模型制作实验室建设重视程度不足，投入经费有限，很难满足教学需要。因此本研究针对工业设计模型的高校实验室建设进行深入探讨，并提出了一些改进措施。

1工业设计模型类别

根据工业产品的设计流程，本研究将工业设计过程分为四个阶段，其中每个阶段都有专门的功能需求，针对不同的功能需求和设计任务，模型所起到的作用也各不相同。需要说明的是，产品设计阶段具有非常明显的过程性，因此要求模型设计同样要具有过程性。产品设计分类以及对应的模型设计类别图.(1)创意模型。创意模型又被称为粗摸，顾名思义，就是在客户需求的基础上进行创意设计时，通常会采用模糊概括的方式来表现该创意模型，既可以表现出产品的创意构思、形状特点、人机关系等〔3〕，又可以验证设计人员的设计思路，还可以作为设计团队的原始样本，为以后的实物模型提供参考。(2)表现模型。在产品设计的初期阶段，专业的设计人员都会根据设计创意，利用塑料、油泥以及陶土等简易材质来构建组胚模型，模型注重产品设计的整体表现，对细节不作过多的考虑，其主要功能就是将设计人员的构思进行快速呈现，这也是设计人员比较产品的形状、尺度以及大小的重要依据。由于初期模型的呈现方式比较直观和简洁，因此在具体制作模型的过程中会不断激发设计人员的创作灵感，还可以实时地修改和调整模型的具体参数。

2基于工业设计模型的高校实验室建设

模型制作实验室应该以可持续发展的角度来进行规划，坚持动态的发展战略〔4〕。一般情况下，实验室建设可以分为两个阶段进行，第一个阶段主要以手工的模型制作为主，第二个阶段以计算机辅助设计为主.

2．1以手工为主的模型制作工作室

以手工为主的模型制作工作室可以按照不同的材质进行模型加工，其可以胜任从参考模型到样品模型阶段的工作。因为这种工作室的工作性质和工作方式非常类似，所以其材料也可以进行综合利用，而且还可以根据需要进行磨合。另外，只要将分区进行合理分配，就可以让材料的使用率提高，比如树脂和石膏材质的工作室、木质和塑料材质的工作室都是可以让材料进行交叉使用，提高材质的利用率。但是，油泥材质的制作工作室对于室内环境的要求非常高，比如室内温湿度、尘土等因素都需要考虑;如果塑料材质的制作工作室要求的精度较高时，实验室还应该配备专业的真空吸塑机，与传统的工业真空吸塑机不同，这种实验室配备的真空吸塑机具有占地较少、模具更换简单以及工作噪音小等特点〔5〕。

2．2计算机辅助模型制作工作室

计算机辅助模型制作工作室的主要功能就是将设计的虚拟模型转变为三维实体模型，其可以自动地将设计人员的构思转变为实体模型，当然还要保证一定的精度，现在很多工业产品的设计都要经历计算机辅助模型阶段。根据使用设施进行分类，可将模型制作技术分为数据加工类型和速成加工类型〔6〕。这两类加工类型特点各异，相互补充，比如数控加工类型的模型具有精度高、模型强度大、但是对于制作人员的要求较高，而速成加工类型的模型具有强度小、易断裂，不能制作结构复杂的模型，但是操作简单。实验室应该根据本身的实验特点合理选购加工设备。

3高校实验室建设的具体实施

3．1实验室硬件建设

(1)选址制作模型的实验室场所应该选择在比较独立的位置，也可以根据需要设定在离教学区域距离不远的位置。与此同时，实验室的数量要达到教学和实验需要，实验室的房间要适中，如果实验室面积过大可以利用隔板等设施进行隔离，将较大的实验室隔离位多个较小的实验室。另外，实验室应该采光足够，利于通风散热，而且配套的实验室器材、桌椅以及实验用品要准备妥当。如果实验室旁边配备多媒体教室就有利于具体地讲解实验过程，从而提高实验教学效果。总体上看，可将模型制作的实验室分为干湿两个类型，并在空间区域上进行隔离，其中干型实验区域又可分为静态区域和动态区域，比如可将噪声较大、灰尘较多的区域以及实验气体刺激、有一定污染性的区域安排在动态区域〔7〕。湿型区域要配备水源和专门的实验下水管道，如果条件允许，可以选择通风较好、采光较好的区域作为湿型区域。(2)布局根据模型制作的工艺和使用材质的不同，要求实验室的面积约为200平方米，主要分为模型打磨室、制作室、精修室、喷漆室以及存储室组成，而且要求实验室采光充足、通风性良好。具体来讲，打磨室和制作室需要安装特定插座，打磨室配备四个试验台，八个虎钳、主要用于切割和打磨粗糙的密度板;制作室是学生学习和实践的主要场所，要求配备一个烘箱，以便于加热和烘烤油泥材质以及ABS材质的模型，另外还要配备六个中型试验台以及三十五个实验板凳，实验室台面建议使用钢化玻璃，以便于学生进行模型切割，并在墙边设置展览区域;精修室建议进行无尘处理，用于放置大型激光雕刻机;喷漆室是模型制作的最后环节，要求有极好的通风条件，灯光设施齐备，可在墙壁上安装换气扇若干;存储室主要存储各种实验室备用器材、实验耗材，要求达到防水、防霉以及防火的标准。

3．2实验室软件建设

(1)规范制度严格和合理的规范制度是模型制作实验室能够正常运行的重要保证，构建责任明确的岗位制度、实验设备以及实验物品使用制度、实验安全制度以及实验室工作量化制度等。当然，制作模型实验室的管理部门隶属于高校教务管理部门，但是日常的管理则归各个学院实验室负责，也就是由专门的实验室人员负责。一般情况下，实验室的设备需要由各院系提出申请，并由学院管理部门审批，学院行政部门统一采购，并将实验器材录入到学校实验资产库。一般的实验消耗品经费可由学院实验管理部门根据教学和科研工作量进行统筹规划，实验室人员只需要负责日常实验管理工作，比如实验设备的维护、实验室卫生、实验课准备以及相关的实验技术指导工作等。(2)师资建设模型的设计和制作人员是实验室建设的骨干力量，其主要由实验室技术人员以及专职教师组建，是一支具有高素质和高技术水平的实验专业队伍，该队伍的整体素质会直接影响到实验室作用是否突出以及教学质量是否达标。实验室技术人员既可以针对现有的实验人员经过专业实验培训，考核达标后进入实验室工作，也可以在高校的双师型教师中进行选拔和筛选。如果实验人员暂时不能胜任实验室工作，可以给予一定时间的学习，或者外出培训〔8〕。

4基于工业设计模型实验室建设意义

4．1强化实践课程的深入

高校可以根据工业设计课程的特点，利用模型制作课程来辅助工业设计的其他课程，当然除了模型制作课程外，其他相关的工业设计课程比如人机工程学以及专题设计学等都可以与产品的模型制作课程产生良好的化学反应，尤其是大学生的毕业设计，这可以将多个学科进行有效的链接和应用。模型制作课程是贯穿于整个工业设计类大学生的学习中，而且将工业设计最重视的实践性进行到底。因此在工业设计类课程的教学过程中，应该重视模型制作类课程，让大学生的设计概念不仅仅局限于二维层面，而要重视面向三维立体以及多角度呈现方式。总而言之，工业设计课程可以融入多种模型制作技术，其不仅可以激发大学生的动手实践能力，而且还可以提高大学生的发散思维和创新能力。

4．2提高创新实践能力

专题设计。专题设计课程重视大学生的设计思维和设计能力，要求以手工绘制的方式快速形象地表现产品的外感、形状、功能、内在结构以及色彩肌理等特性。但是现实情况却是大学生知识将专题设计仅仅局限于手工绘制上，或者利用计算机辅助设计软件来建立三维模型图，无法制作出真实立体的模型来。模型制作是大学生对于设计思路、设计方案的直观表现，利用模型可以全面地展现工业产品的更多设计细节。竞赛模型。竞赛模型是大学生参加设计比赛时所设计的模型，其价值在于大学生利用合理的比例呈现出其创意构思，并让大赛评委进行比较、审核以及评价等，从而帮助大学生解决产品设计层面的问题，减少因设计不当引起的不必要的人力资源和物质资源浪费。毕业设计模型。毕业设计模型是大学生在大学四年最后学习成果的一种总结，重点考察的是大学生如何从设计理念开始，经过设计方案、设计草图、三维效果图，最后到实体模型制作的过程，导师在大学生设计过程中对于模型的设计理念、模型大小、内在结构以及功能设计提出指导意见，帮助大学生提高设计水平。

5结论

工业设计模型制作方法不仅仅是一种设计表现，而且还是一种具体设计呈现手段，因此对于大学生而言，这两者是相辅相成，相互促进的。重视模型制作的实验室建设，是高校提高大学生实践教学能力的重要体现，对于提高工业设计类学科的教学质量以及培养创新型技术人才有着重要意义.

参考文献

〔1〕王丽霞，朱春良．从虚拟模型到实物模型〔J〕．机械设计与制造，2010，(9):90－91．

〔2〕焦斌．工业设计模型制作实验室建设研究〔J〕．传媒论道，2014，(3):125－126．

〔3〕严虎．浅谈工业设计模型制作实验室的建设〔J〕．场馆管理，2013，(10):237－238．

〔4〕刘加贵．关于工业设计模制作实验室建设的探讨〔J〕．实验技术与管理，2007．24(7):26－27．

〔5〕郭爱莲，王海锋．工业设计模型制作实验室建设与管理探索〔J〕．科学管理，2013，(10):13－14．

〔6〕刘加贵．关于工业设计模型制作实验室建设的探讨〔J〕．实验技术与管理，2007(7):142－144．

〔7〕肖立峰．具有创造特征的模型制作实验室的建设与实践〔J〕．实验室研究与探索，2010(20):31－33

〔8〕黄晶．工科院校工业设计开放型模型实验室建设初探〔J〕．艺术与设计，2011(6):130－131．

作者：张天成 单位：安徽机电职业技术学院数控工程系