模型研究工业设计的模型制作课程

【内容摘要】模型制作是工业设计专业重要的动手实践课程。文章基于中国农业大学工业设计专业的教学实践，从思维、研究和技法三个层面，分析了模型制作的课程目的。作者梳理了模型制作课程中技法与研究的关系，提出了以培养研究能力为导向的课程内容设置，以期为工业设计模型制作课程教学改革提供有益思路。

【关键词】模型制作;工业设计;模型研究

技法是模型制作的基础，也是传统模型制作课程的中心。但随着新材料新技术的发展，模型制作课程中技法的中心地位已经被利用模型开展设计研究取代。如何在有限的课时中让没有基础的学生掌握基本技法，初步具备模型研究的能力，是当前模型制作课程教学面临的最重要的问题。

一、模型制作的课程目的

模型制作与其他理论和实践课程有着密切的联系并起到重要的支撑作用。在低年级课程中，如立体构成课程的实践环节，材料与工艺课程对材料特性及加工工艺的认知，人机工程学课程对人机关系的分析，交互设计课程的原型制作等环节，这些都需要模型制作的支撑。在高年级课程和毕业设计中，模型制作更是设计研究以及外观展示环节必不可少的手段。但具体到模型制作课程的目的，一方面，要明确模型的分类，工业设计模型制作可分为四类：研究模型、展示模型、功能模型和样机模型①，学习阶段主要涉及的是前两类。另一方面，要明确“制作”的内涵，制作是学习和研究的过程，展示则是最终的结果，研究模型的重要性要大于展示模型。鉴于此，模型制作课程的目的可分为以下3个层面：第一，设计思维层面。模型制作是不断尝试与思考的过程，制作者的脑、眼、手相互协调，选用恰当的工具将材料加工成最终形态，最终形态与材料和工具的特性以及人的尺度密切相关。通过体验真正的材料和制作流程，制作者才能真正了解材料的属性。从这一流程中获得的感受和经历，形成了直觉的基础，因此对于构想产品的模型大有裨益②。第二，设计研究层面。学习阶段主要包括以下三个方面：首先是形态研究，如油泥模型制作，在不断刮削的过程中体会细节的微妙变化，推敲局部与整体间的关系；其次是结构研究，如利用3D打印模型分析产品零件之间的布局及装配关系，在不断的比较与调整中，确定最优的配合方式；最后是人机关系研究，如利用发泡材料，推敲和修正可穿戴设备的佩戴方式及操作便捷性，为最终设计确定限定参数。第三，设计技法层面。对材料特性和工具使用技法的掌握是模型制作和研究的基础。如制作木质模型需要了解木材的分类、工具的操作规范以及木工刀具、刃具的使用技巧等；制作油泥模型要熟悉油泥模型的制作流程、油泥的刮削方法与技巧、油泥模型的修补与表面处理方法等。相比于设计思维和设计研究，设计技法多是知识性和操作性的，经过实际运用便可掌握，但需要大量时间的积累。

二、存在的问题及成因

以上三个层面，设计思维是潜移默化的，后两个则是具体的，也是当前教学的问题所在：研究是重点，而技法是基础。在当前有限的课时中，基础技法训练尚不足以完成，更遑论设计研究。如何平衡技法与研究的关系，协调两者的课时，达成模型制作的课程目的是当前课程教学改革的重点。要解决这一问题，有必要历史性地回顾模型制作课程中技法与研究的关系。在包豪斯时期，社会整体工业化程度不高，设计师涉猎的产品主要是木质家具、钢管椅、陶瓷和玻璃器皿等家庭日用品。在当时的技术条件下，产品的形态与材料的限定性关系密切，除了数量上多少的差别，作坊生产方式与工厂生产方式有很大的相似性，作坊教学与实际生产之间的联系紧密，模型制作技法与设计研究密切相联，也是设计师未来工作必备的能力。二战后，随着新材料和新技术，特别是塑料的广泛应用，材料限定性在设计中的重要性逐渐减低，学院实验室教学与工厂实际生产的差距越来越大。模型制作技法在学习以及未来工作中的作用开始下降，其与设计研究的关联性也开始降低。如今，在学校方面，实验室条件下习得的模型制作技法与实际生产加工方式完全不同，对未来设计实务的支撑有限；而计算机辅助工业设计和3D打印等技术的成熟，也降低了模型制作对技法的依赖。公司方面，大多数设计公司中的模型制作是由专业手板厂家完成，即便如可穿戴设备一类需要反复考量人机关系的产品，也多是以发泡等简易迅速的方式完成，不需要掌握太多的技法。总之，随着技术的进步，从实际应用而言，技法与研究的关联性不断降低；但就学习而言，技法训练又确实是设计研究和养成设计思维不可或缺的基础③。因此，如何完成基本技法训练，并将课程重点转移到设计研究能力的培养，是当前模型制作课程的核心问题。

三、模型制作课程内容设置

经过近几年的调整与积累，中国农业大学工业设计专业的模型制作课程形成了技法训练与模型研究相协调的课程内容，课程以培养学生利用模型开展设计研究为导向，技法训练围绕模型研究展开，将模型研究能力的培养落实在具体的技法训练之中。计算机辅助工业设计为前期课程，材料与工艺和人机工程学为同期课程，课程内容设置尽可能考虑与其衔接和配合。此外，考虑到机械工程实训课程内容，模型制作课程不涉及金属材料训练。课程按12周计算，1周4个课时，共48课时，课程内容分为以下四个主要部分：第一部分，约5周时间，分组完成1:1比例的手持设备油泥模型制作，初步培养学生动手制作以及设计研究的能力与习惯。通过这一阶段的训练，使学生熟悉量具的使用方法，建立带着真实尺寸完成模型制作的观念；掌握油泥模型和发泡模型的一般制作程序与技法，形成对模型制作流程的宏观认识；掌握常见刀具及切割工具的使用方法，完成模型制作技法的初步训练。这一阶段特别强调对照实际产品，在模型制作过程中养成不断推敲产品形态、分析人机关系的习惯。具体内容如下。第一步，选择结构清晰、人机关系明确且形态简洁的产品，如博世MFQ4080打蛋器或罗技M185鼠标。要求学生利用直尺、游标卡尺和高度游标卡尺及坐标纸等量具，完成产品实物的测绘及三视图绘制，并结合计算机辅助工业设计的知识，体会产品三视图、造型关键线与三维实物的关联。第二步，依据三视图，完成产品油泥模型所需卡板的制作，包括实际尺寸、扩大3至5毫米和缩小3至5毫米3套卡板，强化带着真实尺寸完成模型制作的观念。依据缩小卡板，完成发泡内芯制作，掌握发泡模型刮削的一般方法。如需考虑承重，如打蛋器手柄部分，利用手持曲线锯等切割工具完成骨架制作，掌握切割工具的使用方法，同时培养全局思考的能力和习惯。第三步，依据扩大卡板，完成油泥粗坯制作，依据实际尺寸卡板，完成油泥模型的刮削，掌握敷泥及刮削的一般方法和技巧，培养对形态的敏感性、对人机关系的认知以及手眼脑协调配合的能力和习惯。最后，完成油泥模型精修及表面处理和喷涂，教学实践中要考虑便捷性，一般采用在油泥模型外敷一层油性原子灰和手喷漆的方式完成，熟悉模型制作表面处理的一般方法，养成反复推敲不断修正的习惯。第二部分，约两周时间，分组完成1:1比例的3D打印产品外观模型制作，不强调内部结构的准确性和表面处理效果。但要求能够实现产品的基本功能，培养学生分析产品结构和装配方式的能力，考虑油泥表面处理和3D打印的等待时间，课时与第一部分有交叉。第一步，选择配合关系明确、体量适中、造型简洁的产品，如桌面灯具和闹钟，要求学生完成对实物的拆解、测绘与分析。第二步，利用Solidworks等工程软件，按真实装配关系，完成零部件三维建模，让学生认知计算机辅助设计与模型制作，虚拟模型研究与实物模型研究的差别与联系。第三步，完成3D打印，使学生了解3D打印技术的优势与局限，熟悉一般3D打印设备的极限尺寸及对数字模型的基本要求，突出利用3D打印进行模型研究而非单纯的模型制作的观念。最后，完成模型的装配与调试，充分理解产品结构、装配关系与外观之间的关联④。第三部分，约两周时间，个人或分组自选某种材料及加工方式，完成1:1产品模型制作，拓展学生对材料和工具特性的认知，激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习、研究和规划的能力。此环节依然强调参照设计实物而非自行设计完成，专业实验室现有设备可完成纸质、木工、陶艺、皮具、真空注型及其他可手工完成的模型制作。要求学生自主选定目标产品，了解材料及工具的使用方法和工艺流程，重点从材料和工具的限定性出发，分析产品形态、结构及使用方式，制定模型制作计划书，而后在教师的指导下完成模型制作。第四部分，约3周时间，综合运用前期所学技能，分组完成给定主题的1:1产品模型制作，一般为家居创意产品，强调以设计研究为导向，在现有产品的基础上完成改进设计和模型制作，要求模型能够实现产品的基本功能。第一步，选定目标产品，完成拆解与分析，要求对产品的形态、结构、操作方式及加工工艺有清晰的了解。第二步，以现有结构和功能实现方式为基础，完成改进设计，并按装配关系完成零部件的三维建模。第三步，制定模型制作计划书，要求尽可能详细地注明材料种类、工具选择及工艺流程等细节。最后，经教师认可后，完成模型制作、装配与调试。结语随着生产加工技术的进步，工业设计模型制作课程的重点由围绕材料展开的技法训练转向利用模型完成设计研究。中国农业大学工学院工业设计专业在不断的探索中形成了以模型研究为导向，技法训练与模型研究相协调的课程内容框架，有效提升了学生利用模型开展设计研究的能力，为工业设计模型制作课程的教学改革提供了有益的思路。

注释：

①江湘芸.产品模型制作[M].北京：北京理工大学出版社，2010：2.

②比亚克•哈德格里姆松.产品设计模型：制作×技法×工艺[M].张宇，译.北京：人民邮电出版社，2015：5.

③杨剑.设计能力的培养与发展[J].艺术教育，2013（10）：152.

④李鹏.“分解与重构”教学模式在产品模型制作课程中的探索与实践[J].装饰，2013（7）：133.

作者:陈雨 宋明亮 单位:中国农业大学机械与农业工程实验教学中心 大连理工大学建筑艺术学院