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摘要
工程理論知識與產品設計的實際應用之間的轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐相結合的專業課工程實驗教學大平臺極具實際教學意義。該文通過分析河海大學機電工程學院工業設計系工程實驗教學中存在的實際問題，在工程實驗教學大平臺建設所需相關設備已具雛形的基礎上，針對團隊教師在工程實驗教學及科研的特長，提出搭建適合工科院校工業設計的工程實驗教學大平臺的建設構想并進行了實踐。
關鍵詞
工科類;工業設計;工程實驗教學;大平臺建設
我國高校工業設計專業設置主要分為兩大類，藝術類工業設計和工科類工業設計，即藝術型和工科型。工業設計專業的課程設置也因各自之所長及傾向性不同而不盡相同。我國的工業設計教育已經走過了20多年的歷程，從早期的美術教育體系中逐漸走了出來，向著綜合型體系發展，工業設計中的工科類課程逐漸受到重視［1］。目前國內工業設計專業開設的課程可以分為學科基礎課、專業基礎課和專業課三大類。工科類課程，如力學、電工學、材料學、工藝學、機械設計等均屬學科基礎課，來自于工科學科基礎課程教學大平臺，其重要性隨著我國工業設計的發展以及設計領域的擴大，越來越得到重視［2］。要培養學生的創造性思維、創新能力以及解決問題的能力，全面實現專業培養目標，就必須對長期以來工業設計工科類課程一般采用工程設計專業的教材和教學方法這一教學模式進行改革。
1工科工業設計專業工程實驗教學大平臺建設的重要性
工程理論課程教學改革成為研究的重點，而工程實驗教學的改革卻被忽視，特別是專業課中的工程實驗教學，涵蓋專業基礎課和專業主干課，是工科學科基礎課程教學大平臺的重要教學補充，是深化學生應用工程知識提高產品創新設計能力的重要環節。打造專業課中的工程實驗教學大平臺(以下簡稱大平臺)，是將工程理論知識和設計專業知識進行融合的關鍵實踐渠道。該平臺上包含眾多實驗課程，核心實驗課程有產品模型制作，設計材料———設計材料認知實驗，設計心理學———人類心理感知實驗，人機工程學———人體尺寸測量及眼動儀實驗，產品設計I———產品拆裝工程實驗，展示設計———產品新媒體展示實驗等。工科院校的學科特點決定了學生只有更具實踐操作能力才更具就業升學競爭力。區別于藝術院校工設專業學生重外觀設計的美觀性而輕視功能結構的工程可行性，工科院校工設專業學生依托工科背景的知識能力結構，在設計領域更具長足的發展優勢。這種工科背景知識能力體系的建立，一方面需要在工科院校工科學科基礎課程教學大平臺的支持下，打下堅實的產品設計工程知識基礎;另一方面則需要專業課中的工程實驗教學大平臺的拓展，提升產品的創新設計能力。對于工科工業設計專業，實驗教學體系的架構及實驗教學內容需要將工科特色和設計教育特點進行融合，既不能生搬硬套機械專業的實驗教學模式，又不能完全拋棄工程類知識要點而流于形式上的設計。工程理論知識與產品設計的實際應用轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐結合起來的大平臺極具實際教學意義［3］。
2專業課中的工程實驗教學存在的問題
由于對實驗教學重視程度不足，實驗設備制約等原因，專業課中的工程實驗教學存在諸多問題，特別是實驗教學課程的工程理論知識與設計實踐的結合性不強，實驗設計針對性差，實驗教學內容滯后于最新工程發展趨勢，實驗教學手段創新程度不夠無法引起學生興趣［4］。
2.1設備多有閑置
我們到相關院校走訪調研，發現普遍存在的問題是工程實驗設備多有閑置。在專業建設之初或進行專業評估時，院校會投入較多資金進行實驗室建設，其中存在相當程度的盲目采購，為了視覺上的“高大上”而不是實際的實驗課程需要。其次，受工業設計專業重外觀輕實用的教學誤區影響，存在部分教師和學生寧愿在電腦上出效果圖紙上談兵，也不愿通過工程實驗檢驗產品可行性的錯誤的設計觀念，導致實驗教學中設備閑置情況時有發生，特別是在工程實驗教學中的應用不夠充分［5］。
2.2教學體系建設不完善
因設計專業的特殊性，部分工程實驗課程無法從理論課程中分離出來，理論教學和實驗教學由專業教師一把抓;而部分工程實驗課程是由藝術教育背景的教師講授，工科教育背景的專業教師沒有完全發揮特長。專業課實驗教學體系亟須改革，特別是工程實驗課程需要根據設備及課程特點合理安排師資，科學開設課程進行實驗教學［6］。
2.3以工程實驗教學驅動產品創新設計的動力不足
多數設計院校專業教師重視從設計學科的角度以傳統的造型方式探索設計的多種可能性，而在如何通過工程實驗教學提升學生創造力方面意識淡薄。學生以工程知識驅動產品創新設計的意識不足，對工科課程整體不夠重視，導致對專業課中的工程實驗課程不夠重視，輕視理論與實際的結合，造成產品設計中看不中用，鮮有通過機構創新、材料創新、人機交互方式創新的設計新作品。
3工程實驗教學大平臺的建設思路
3.1實驗教學體系梳理
3.1.1調研工科類兄弟院校工設專業實驗教學發展狀況
團隊教師在相關兄弟院校進行了廣泛考察，對實驗室建設、實驗教學體系設置、實驗課程設置、實驗教學內容及方式，進行了全面的分析和比較，總結了各自特點和優劣勢。針對專業課中的核心工程實驗課的實驗設計方法進行的學習，對實驗教學方式進行的討論，為河海大學機電工程學院工程實驗教學大平臺建設提供了參考。
3.1.2研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程
工科學科基礎課程教學大平臺的理論課程及實驗，一般是由無任何設計教育背景的純工科教師授課，必然存在講授內容從工程理論出發而不涉及工業設計應用的問題;設計專業學生理論學習往往如看天書，而課程實驗則是跑龍套走過場。這就要求研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程研究，使之適合設計專業學生學習，并與大平臺中的實驗課程順利銜接。研究與設計相關聯課程的設置合理性，使得教師從工業設計應用角度進行理論講授和實驗設計，并通過課程中的科學性及系統性的實驗教學提升設計專業學生對于工程類知識的理解和應用水平，為后期專業課中的相關教學應用打好基礎。
3.1.3研究大平臺的核心實驗課程的實驗教學設計方法
大平臺的核心實驗課程是以專業課中的設計研究和應用為目標，結合工科學科基礎課程教學大平臺中的課程知識點和實驗手段后凝練提升而成的。研究實驗設計的方式方法，研究實驗課題設置的科學性、合理性，對確保學生通過相關實驗教學掌握工程知識，提升創新設計能力尤為重要。要求實驗教師從教學內容、教學方法、課程作業、考核方式等多方面、多角度深入進行改革。
3.2搭建大平臺設備基礎
結合前期對兄弟院校的調研成果、本專業學生和相關教師的意見，從實驗設備特點及團隊教師特長出發，對大平臺的建設進行規劃，形成可行的平臺建設方案。完成大平臺的體系搭建、整體實驗課程設置更新、實驗教學內容方向確定等多項工作。機電工程學院已采購的實驗設備包括激光非接觸式三維掃描儀(逆向工程實驗)、小型產品雕刻機(3D打印實驗)、快速成型機(快速成型實驗)。人機工程實驗室(眼動測試、人體尺寸測量、人體反應度測試)和產品拆裝工程實驗室(產品內部工程結構認知)等工業設計核心實驗室建設完成，并有多臺套數位板及觸摸屏(數字化產品快速表達、產品人機操作界面演示、產品新媒體展示)?，F階段機電工程學院設備覆蓋了產品創新設計的全過程，形成了建設大平臺的設備基礎。
3.3整合教學師資力量
在機電工程學院可用于工程實驗教學的設備基礎上，對其能支撐的各種實驗教學課程進行系統研究。組織相關教師根據科研方向和特長，對實驗設備的操作流程和實驗項目進行學習和探索，以兼有工科和設計教育雙重背景的教師擔任平臺中核心實驗課程教學。旨在傳統實驗教學的基礎上針對工程實驗教學進行改革創新，嘗試在數字化設計大背景下進行實驗教學的改革探索，搭建覆蓋工業設計專業主干課的大平臺，設置融會貫通相關工科知識的工程實驗教學內容，以及巧妙結合我系設備的實驗教學，以形成產品創新設計流程的全覆蓋。
3.4建設支持產學研全面合作的大平臺
在實驗教學的基本功能基礎上，挖掘出支持教師科研、支持學生素質與能力創新訓練、支持研究所對外進行企業項目合作的諸多可能性，使得產學研有機融合，達到學生、教師、系所的全面能力提升。鼓勵教師將科研項目引入該平臺的工程實驗教學環節，根據實驗設備的科研使用現狀，拓寬將科研項目引入實驗教學的可能性及相關途徑，形成基于科研項目的實驗教學模式。通過開放性的工程實驗教學平臺，使學生能在該平臺支持下進行相關素質能力訓練和學科競賽，進行創新創業訓練等，達到該平臺在實驗教學之外的其他功能。最終將大平臺延伸到校企合作環節，以建立產學研結合并創收的良好局面。
4工程實驗教學大平臺的建設效果
4.1完成大平臺中核心工程實驗課程教學設計
實驗教學設計力求避免生搬硬套機械類專業的實驗教學模式，正視設計專業學生對于工程實驗的區別性需求，及針對學生特點選擇實驗課題，突出工程知識點和產品創新設計的融合。團隊教師合作進行多門實驗課程建設，編制實驗教學大綱，撰寫實驗指導書，并進行相關實驗教學實踐。以48學時的“產品設計I”為例，專門拆出8學時進行產品拆裝工程實驗，由工科背景和設計背景兼有的實驗教師進行實驗教學組織，并邀請電動工具修理店師傅現場進行示范講解;學生分組根據實驗任務書進行產品拆裝，并撰寫實驗報告書;同時進行PPT和視頻，學生反饋良好。
4.2校級教改項目資金支持
大平臺中核心工程實驗教學課程依托的專業課程全部得到校級教改項目資金支持。以《工業設計創新教學團隊建設》項目為依托，結合《產品設計I研究性教學課程培養》項目、《人機工程學核心課程的建設與實踐教育教學研究課題》項目，及3個翻轉課堂實踐項目《設計材料及加工工藝》《產品設計II》《展示設計》，團隊教師以產品創新設計為目標，在相關專業課程中進行了工程實驗教學的初步探索，力求通過教學理念創新和授課方式革新提升實驗教學質量。
4.3將教師科研項目滲透到實驗教學設計中
以大平臺為依托，團隊教師將科研項目和研究方向滲透到實驗教學設計中，建設了多支學生產品創新設計團隊，如逆向工程創新設計團隊、3D打印產品服務體系創新設計團隊、人機工程實驗眼動分析實驗團隊等。同時通過各種設計比賽、學生素質與能力項目培養及創新創業訓練計劃，摸索出以工程實驗教學驅動產品創新設計的諸多教學方式。獲得15項大學生創新創業訓練計劃資金支持，其中8項為國家級創新創業訓練計劃，課題均與教師科研方向相關，內容涵蓋產品數字化虛擬展示設計、家具用品DIY設計、火災救援逃生后裝備產品服務體系設計、傳統水利農具改良設計等，在大平臺的支持下完成概念孵化和后期設計工作。在工程實驗教學推動下，我系學生設計作品在國際級及國家級比賽中屢獲殊榮。
4.4完成多本教材編寫并出版發行
《產品造型設計材料與工藝》(普通高等教育“十一五”國家級規劃教材)，獲得江蘇省精品教材稱號。該書從設計專業學生角度出發，重新對知識體系進行構建，書中涉及大量產品設計材料與工藝實際應用案例?！豆I設計創新實驗訓練》(普通高等教育“十二五”規劃教材)，是基于機電工程學院部分工程實驗設備進行的實驗教學內容總結。書中涉及了產品拆裝工程實驗、逆向工程實驗、快速成型實驗及產品虛擬展示實驗等工程實驗教學重要環節?！懂a品改良設計》(高等院校設計藝術系列教材)總結了“產品設計I”授課教師多年的教學經驗，集中展示了工程實驗教學環節案例及學生成果。同時，團隊教師在工程實驗教學和相關工程研究領域發表多篇論文，成果顯著。
5結束語
機電工程學院大平臺建設周期長、工作任務重，其中也出現了部分問題，尚處于不斷調整階段。該平臺建設需要學院領導高度的認同及支持，也需要本系教師自身科研水平和教學能力的提升，更需要團隊持之以恒的實驗教學實踐才能初見成效。希望本文能為工科工業設計兄弟院校提供建設經驗并誠懇期待交流。
作者：馮亞娟 周妍黎 嚴波 丁治中 單位：河海大學機電工程學院
參考文獻
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［3］韓霞，楊恩源.我校工業設計專業逆向工程實驗的開發與研究［C］//北京高等教育實驗室工作研究會2009年學術研討會論文集.北京:北京高等教育實驗室工作研究會，2009:213－218.
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［5］郭愛蓮，王海鋒，喬現玲.工業設計模型制作實驗教學體系課題設計探索［J］.陜西教育，2014(5):67－68.
［6］吳屹.中國當代藝術設計學科實驗教學體系研究———以中國美術學院實驗教學改革為例［D］杭州:中國美術學院，2011.
