工業設計的跨學科實踐平臺建設

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摘要：伴隨信息技術在制造業中的廣泛應用，工業設計理念與技術手段也在快速變化。以增強學生在新行業環境中的實踐能力為目標，提出了一種模塊化的工業設計跨學科實踐平臺建設與應用方案。硬件上建立了完備的自制造環境，將真實的產品設計流程在平臺中濃縮復現，提高了學生的知識應用與協同創新能力。軟件上通過平臺構建推動專業課程體系優化與師資隊伍建設，在應用型人才培養中發揮了重要作用。

關鍵詞：工業設計；跨學科；實踐教學

進入21世紀，世界主要發達國家陸續開展了“再工業化”的進程。我國也于2015年正式《中國制造2025》作為工業轉型升級的行動綱領?？v觀各個國家的規劃，盡管表述不同，其核心思想均是制造業的智能化與網絡化，加快制造技術與信息技術的深度融合。設計是制造業的靈魂，制造業的變革必然會引起工業設計行業的改變，也會對工業設計專業人才培養提出新的要求?，F階段，國內高校眾多工業設計專業對學生創意培養已經比較成熟，各類專業競賽中涌現出了眾多的優秀設計作品。但不論競賽抑或日常教學中的創意，最終轉化為產品的卻寥寥無幾。眾多創意、方案終結于圖紙，作品模型也多數停留在外形制作上，對功能和結構缺乏深入的驗證[1]。在此背景下，如何有效利用各種新興技術提高工業設計專業人才的創新實踐能力、滿足信息化、智能化制造業對設計人才的需求，成為一個亟待解決的新問題。對此，本文提出了一種工業設計專業跨學科實踐平臺的建設方案，對其在人才培養中的應用方式與作用也進行了初步的研究。

1跨學科實踐平臺建設的必要性

1.1學生利用各種新技術進行設計活動的必然要求

工業設計與制造業的發展密切相關，制造技術的進步為工業設計提供了更多先進的工具。目前，3D打印、智能硬件等新技術的蓬勃發展正為設計方法帶來一場新的變革：3D打印只需數小時即可將作品造型由虛擬轉變為現實；各種先進傳感器的出現可以讓設計者完成比以往更復雜、更完善的功能設計。在此形勢下，工業設計教學應當順應時展，加強培養學生對各種新技術的熟練運用能力。而這種能力的培養，離不開相關軟、硬件平臺，離不開大量的儀器、工具和材料[2]。這種培養環境既無法在圖書館中建立，也無法在多媒體教室中建立，只能依靠跨學科的實踐教學平臺實現。

1.2實現課程教育與行業需求無縫對接的必要保障

工業設計一直以來都被認定為“應用型”的學科，但是接受專業教育后的學生在工作中卻常被冠以“高分低能”的評價。造成此種局面的一個重要因素即學校教育與行業需求間沒有很好的銜接。工業設計真正的基礎不是外觀造型設計，而是用技術實現的能力。工業設計教育不能是脫離制造業的學院式教育[3]。課程中的實踐教學往往沒有將真實行業中的材料工藝、成本、市場等限制因素考慮其中，學生可以在很寬松的環境中自由發揮，對于設計能否轉換為實物缺乏基本的判斷能力。因此，在工業設計教學中需要構建跨學科的實踐平臺，為學生提供完備的“自制造”環境，使其在動手過程中深刻理解技術、材料及工藝對設計的影響，以縮小課程教育與行業實際需求之間的差距。

1.3提升工業設計專業學生綜合素質的重要手段

電子類產品設計是本學院工業設計專業的主要方向之一。智能化是該類產品的一個重要發展趨勢。除外觀結構設計外，功能設計是產品智能化過程中不可或缺的一部分。脫離功能需求的工業設計只能是紙上談兵，注定無法產生優秀作品，也無法提高學生真正的設計能力?？鐚W科實踐平臺的建立可以為不同專業的學生提供思維碰撞、技術交流的場所。通過畢業設計、學生項目等方式，將不同專業的學生聚集到跨學科實踐平臺中，共同研究解決工程問題，有利于學生把本專業知識應用在其他學科領域，或從其他學科領域學習本專業需要的技能。如此，既拓寬了學生的知識面，實現了知識互補；又培養了學生在實際工作中分析、解決問題及相互協作的能力，有利于其綜合素質的提高。

2跨學科實踐平臺建設方案及應用效果

跨學科實踐平臺的建設不是實驗室硬件設備的簡單堆疊，還需將配套的師資隊伍、教學計劃、平臺應用方式等加以統籌考慮，理順其在教學過程中的地位與作用，最大程度地發揮其在人才培養中的效力。結合本學院現有實驗室基礎及專業方向，

2.1平臺硬件建設方案

2.1.1創意設計

以“三創”實驗室為核心為學生提供作品創意設計、創新制造方案設計及創業營銷設計的場所，培養學生的設計思考能力。

2.1.2結構設計

包括計算機輔助設計(CAD)實驗室、金工實驗室與數控加工(CNC)實驗室，供學生完成作品的外觀、結構設計及實現。計算機輔助設計(CAD)實驗室提供Photoshop，Solidworks等設計軟件，負責作品的外觀設計、機械結構設計及后期的產品手冊、宣傳海報等的設計。利用Solidworks軟件還可對產品的結構進行力學、運動學仿真，以驗證設計的有效性與可行性。金工實驗室提供各類鋸、鉗、尺等五金工具及電鉆、電烙鐵等電動、焊接工具，用于完成簡單的外觀、結構的制作。數控加工(CNC)實驗室提供3D打印機、多軸數控加工設備，用于復雜機械零件、結構的快速成型與精細加工。

2.1.3功能設計

包括電子電路實驗室、測控技術實驗室以及嵌入式系統實驗室，用于產品的功能設計與實現。3個實驗室對應的開發難度依次遞增，以應對不同復雜程度的功能設計。電子電路實驗室提供基本的電子元件與測量工具，主要針對低年級學生進行簡單的電子產品設計制作。只需具備基本的模擬、數字電子知識，即可實現一定的功能，對提升學生的學習興趣具有積極作用。測控技術實驗室主要提供基于開源平臺的Arduino控制器及相應的各類傳感器，主要面向單片機基礎較薄弱的學生進行創意產品的開發。嵌入式系統實驗室以51和STM32微控制器為主要開發工具，用于較復雜的功能設計開發，學生可在此將課堂知識深化拓展，進一步提升自身的專業技能。該實驗室同時也承擔了為各類專業電子競賽培養、選拔人才的任務。

2.1.4行業應用

為加強專業教育與行業需求之間的聯系，專業結合本地區產業特點，將與企業共建的行業實驗室也納入實踐平臺，如生物醫學儀器實驗室、機器人教育實驗室等。每學期在實踐平臺中遴選優秀學生進入實驗室，參與實際企業項目的開發。同時實踐平臺的作品也可通過該渠道接受企業考核，實現優秀作品的成果轉化。

2.2平臺軟件建設方案

2.2.1課程體系配套建設

跨學科實踐平臺本質上是為人才培養服務，平臺建設不能脫離專業的教學計劃，應當與課程緊密銜接，以平臺為工具，在課程教學中貫徹“實現產品”的理念。通過平臺建設過程中統籌規劃，每個實驗室均可作為相關課程的實踐教學場所。如此，平臺除課余時間為學生提供鞏固知識、提高能力的場所外，也能很好的融入課程教學，提高了平臺的使用效率。

2.2.2指導教師隊伍建設

跨學科實踐平臺包含了作品從創意到成品的全流程，每一環節均需配備具有相應學科背景的教師進行指導，如此才能保證平臺的教學質量。平臺師資隊伍主要由三部分組成：首先是工業設計專業教師，負責對造型、結構設計的指導；其次是學院電子相關專業的教師，負責對功能設計、數控加工的指導；最后，聘請合作單位中經驗豐富的工程師作為兼職教師，從行業實際需求的角度對學生進行作品立意、技能鍛煉等方面的指導。

2.3平臺應用方式探索

2.3.1與課程教學考核緊密結合

跨學科實踐平臺的使用豐富了課程教學手段，加強了課程之間的聯系。例如，在《計算機輔助三維設計》教學中，以往只能保存于計算機中的虛擬模型，通過平臺的快速成型設備可以轉化為實物。而通過電工學課程的學習，學生可利用實踐平臺制作出具備一定功能的電路，將其與計算機輔助三維設計課程作品結合，即可完成一個作品的開發。通過這一過程，學生可從更宏觀的角度把握每一部分知識在產品設計中的作用，提升學習的目的性。此外，實踐平臺還為任課教師提供了新的考核方式，用提交實物作品的方式代替以往紙面考核，真正培養學生“學以致用”的能力。

2.3.2與專業競賽緊密結合

除日常教學外，實踐平臺還提供了一個各級學生競賽選拔培訓的場所。自建成以來，依托CAD實驗室、測控技術實驗室培訓的選手，已在全國“高教杯”“藍橋杯”等信息建模、電子技術專業競賽中連年獲獎。

2.3.3與企業項目緊密結合

工業設計是一個應用性很強的專業，跨學科實踐平臺建立的初衷也是為了提高學生的實際設計能力。因此利用校企共建實驗室，將企業項目引入平臺，依托大學生創新創業項目、畢業設計等形式，使學生在學校教育階段即可接觸到真實的產品開發流程。在這一過程中，學生也可了解企業中不同崗位的職業能力需求，可根據自身的知識結構與興趣進行就業方向的選擇。如此既提升了學生的專業能力，又對學生就業乃至創業提供了有效的幫助，提升了應用型人才培養的效果。

3結語

在信息技術高速發展的時代下，高校設計教育除了要培育學生的創新精神，還應注重各種創意的落地實現，培養學生在新行業環境中必備的實踐技能。跨學科實踐平臺的建設為該目標的實現提供了一條途徑，其價值主要體現在：通過機械、電子、數控加工等實驗室的構建，為學生創意的實體化提供了堅實的后盾。通過大學生創新創業項目、競賽培訓、企業項目在平臺中的實施，拓寬了教學渠道，真正提升了學生的創新實踐能力。通過平臺中畢業設計等環節的跨學科聯合指導，提升了工業設計專業教師的工程技術素養，增強了指導作品時的嚴謹性與科學性。未來，若在教學計劃、教學管理、考評體系等方面繼續實施配套改革，跨學科實踐平臺在應用型工業設計人才培養中定能發揮更大的作用。

參考文獻

[1]吳青.創客式高職工業設計實踐教學探究[J].輕工科技,2016(3):156-157.

[2]胡福文,徐宏海,張超英.基于創客文化的實驗室開放平臺建設研究與探索[J].實驗技術與管理,2015,32(7):244-248.

[3]曾云鳳.工業設計專業“藝工結合”教學模式研究[D].江南大學,2013.

作者:欒江峰 劉廣博 肖軍 袁劍鋒 單位:北京師范大學珠海分校