工业设计专业《机械设计基础》课程教学改革探讨

卿艳梅 王慰祖

摘要：本文通过对工业设计专业《机械设计基础》教学中存在的问题进行分析，根据其学科特点并结合多年教学实践，提出在教学上采用教学案例创新、机构原理与产品设计相结合、教学方式改革和加强实践环节几方面进行改革探讨，着力培养学生产品设计能力和创新能力，使本课程在提高工业设计专业学生的综合素质方面发挥重要的作用。

关键词：工业设计;机械设计基础;教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2020）01-0028-02

《机械设计基础》是工业设计专业重要的一门技术基础课程，其目的是培养学生具有一定的机械基础知识和初步的机械设计能力[1]。工业设计不仅包含产品色彩、造型及人机学等要素，还涉及材料选用、结构设计及加工工艺等技术性要素[2、3]，工业设计师只有掌握了机械设计等工程知识、深入了解产品工作的结构原理及相关成型工艺，才能与产品工程师有效地沟通，共同提升产品的设计[4]。因此，本课程对工业设计专业学生的产品设计及创新能力的培养至关重要。

1 工业设计专业《机械设计基础》课程教学现状

1.1 教材案例与专业贴合度小

目前，工业设计专业大多沿用非机类的《机械设计基础》教材，教材内容以工业设计专业学生很少接触到的牛头刨床、内燃机和鄂式破碎机等工程机械为案例，工业设计专业学生很难将书本案例内容与本专业联系起来。传统教学内容往往以工程机械设备中的零件、机构和传动等局部机构原理为例，缺少从贴近工业设计专业的整体产品设计案例来进行全面分析，使得工业设计专业学生对产品设计中的工程问题很难形成系统地认识，无法将所学机械知识有效应用到今后的产品设计中。

1.2 缺乏学以致用的引导

《机械设计基础》课程概念公式多和图表多、理论性、实践性及综合性强，且教材编排大多是按传统工科模式的机械类教材内容进行一定删减而成，学生对枯燥冗长的设计计算和经典理论觉得琐碎难懂，对机械基础知识在后续产品设计中的应用缺乏整体认识和系统训练，更不能认清本课程在后续产品设计中的重要性。因此，学生在学习本课程时觉得乏味无用而缺乏学习的兴趣和动力。

1.3 以“教”为主的教学方式

工业设计专业中人文类课程教学大多是以专题设计或设计大作业的形式开展，课堂以学生为主体，完全开放的管理方式让学生自主学习和独立设计，教师起指导和咨询作用;师生互动交流频繁又随性，课堂气氛轻松活跃。传统《机械设计基础》课程的工科课堂教学采取以教师理论讲授为主，上课气氛较沉闷，工业设计专业的学生难以适应以致教学效果不理想。而《机械设计基础》理论性强，如直接让学生进行设计实践，学生不知从何下手，也是不切实际和行不通的。

2 工业设计专业《机械设i基础》课程教学改革的内容

教学中为学生打开一扇“窗”，使学生能够看到本学科前沿和发展前景;提供一个“口”，使学生明白所学机械知识如何在后续产品设计中得以应用[5]。本课程讲授内容多，要体现广博与专业结合，重在加强学生思维方式的训练和学习能力培养，使本课程在培养学生的产品设计和创新设计能力方面发挥更好的作用[6]。

2.1 教学案例的更新

在教学案例的更新上，以突出专业贴合度、与学科前沿对接及市场需求导向相结合。传统高等教学中所选用的《机械设计基础》教材涵盖专业多，大多以包装机械、工程机械的案例为主而不利于工业设计专业学生的认知。目前，在选用适合本专业教材有限的情况下，教师可以根据本专业学生的实际来提取该课程所需传授的知识框架，课前搜集准备贴近工业设计的相关案例，相比较传统教材，这些案例具有大工程观、时代感和创新视野，且更为直观、学生容易理解。教学案例更新与时俱进，反映时代发展要求与专业人才培养要求。从学生熟悉的简单机械结构认识人手，比如，可调整、可伸缩的多款计算机桌，让学生了解分析选材、连接、可动可调的简单机构及如何影响其结构稳定性和外部形状等问题，以上分析同样适用各种社会设施如社区健身设施、太阳能路灯支架及日用家电等;也可选用家用豆浆机或破壁机、折叠自行车等来分析其机械结构。这些简单案例能让学生认识到不同内部结构是如何影響到其外部造型，同时也能让学生深刻理解工业设计师如果对机械结构的技术问题一无所知，很多设计工作显然无从谈起，从而认识到产品设计中工程问题的重要性。这些案例贴近工业设计专业的工作实际并可要求学生去观察或拆解实物，教学中根据学生实际情况，逐渐过渡到设计对象较为复杂的工程机械，并指出设计对象越复杂，机械结构中涉及问题的深广度随之增加。学科前沿成果引领学生主动学习和培养学生创新思维。在教学中适当增加机械设计发展相关的一些最新成果，比如，新型机构、新的设计方法和某领域新的机械产品等，以拓宽学生的知识面，且能有效提升学生学习的积极性，来激发学生的学习兴趣和培养创新意识。

2.2 机构原理与产品设计相结合

课程教学目标不仅仅是知识传授，更要着力培养学生的学习能力和创新能力。工业设计专业的学生在本课程的学习中，产品内部结构及工作原理是其学习难点之一，因此，课堂理论教学中利用多媒体课件将实体模型工作原理通过动画动态模拟的直观形式演示出来，有助于学生理解抽象的原理理论、了解各机构的组成和运动传递关系等，有利于将机械设计理论知识与产品结构、功能实现相结合起来。同时，动画或视频演示能让学生感受机械设计成果的美感，以提升学生对产品设计中的审美能力，真正体会到“简单的原理，华美的机械”之魅力，以激发工业设计专业学生对机械设计基础的学习兴趣。课程教学中将零碎的机械基础知识与产品设计联系起来，让学生明白所学机械知识在产品设计中的应用。工业设计专业学生除要掌握常用零件结构特点、传动原理及设计理论以外，理论教学中更应侧重于产品外型件的结构形式、连接方式及产品运动机构特征等，更重要的是能综合考虑机械结构与产品功能的有效协调、机械结构与产品造型的有机结合从而提高产品设计的综合能力。因此，在教学中的案例尽量地采用学生日常生活中易于接触到的产品，例如，在机构原理中工业设计专业学生很少接触的凸轮机构，其案例可以列举饮水机、按摩椅等生活实际案例，同时讲解凸轮机构是如何实现这些功能及功能实现与不同廓线形状有关，最后讲清楚如何进行凸轮廓线的设计。熟悉的产品案例、知识点环环紧扣，这样学生能把所学的机械基础理论知识与产品设计较好地联系起来，综合考虑产品设计中机械与艺术的有机结合，设计中更好呈现出产品的竞争力。

2.3 教学方式改革

教师改变传统教学模式“满堂灌”，从课堂教学模式由“重教”到“重学”转变。课堂讨论互动贯穿于整个教学过程中，以此激发学生学习该课程的兴趣.让学生不是被动听课而是真正参与到课堂的教与学中，使学生成为课堂上学习知识的主动者。在课堂理论讲授中组织开展课堂讨论，例如，在讲解平面连杆机构时，提前布置学生观察和分析折叠伞、折叠桌、公交车车门启闭等机构的特点及功能如何实现，同时也让学生思考以上机构如果采用不同的内部结构、不同的连接类型是如何影响其外部造型的，让学生课堂展开讨论，来训练学生进行多角度思考问题的发散性思维，提高学生的创新能力。授课教师根据本专业需求及学生特点不同采用灵活多变的教学方法，以调动学生学习的主动性。工业设计专业学生毕业后主要从事产品造型设计、人机交互设计和结构设计，他们学习本课程要掌握常用机构和通用零件的结构特点、产品的合理结构形式、构件之间的连接类型、机构原理等知识，对于复杂的设计计算公式和推导可以简单讲解。最后，教师教学中要进行设计方法和常用通用零件的横向比较，讲清楚其适用性和指出差别，有利于培养学生的工程实践能力和创新能力。增强教师课堂吸引力，以学生为主体，创新教与学。以小组的形式布置大作业题，要求学生课后查阅文献资料如“工业设计与机械设计的融合发展”或“机械产品设计中的工业设计及其应用”等相关主题的具体案例，最后结课前安排一次交流讨论课让各小组以PPT上台展示和讲解，其他同学提问或是质疑来开展研讨。通过课外延伸资料的查阅，学生认识到有竞争力的产品设计一定是工业设计与机械设计的完美融合。通过教师引导、学生自主学习及启迪创新，引导学生利用互联网获取最新相关知识和延伸学习。学生在讨论中用生动、直观的实例诠释机械工程与工业设计之间的互相包容关系，让他们更能体会到机械基础知识是将产品设计中的概念设计转换为可加工可使用的真正产品关键所在，有利于激发学生的学习兴趣和提高学生的产品设计能力。

2.4 加强实践环节锻炼

机械设计基础课程实践性强，工业设计专业学生平时接触机械实物不多或是很难把平日见到的机构实物与书本理论知识联系起来，本课程教学中安排学生到机构陈列室了解各类机构实物模型的结构特点、基本原理和运动形式等，学生在观察实物模型中能更进一步消化吸收书本的理论知识。课堂外鼓励学生参加课外机械创新设计大赛和创新创业项目，形成以课程教学为引导，让学生在做中学、以赛促学。鼓励工业设计专业学生与机械专业学生联合组队参加各种机械创新设计大赛，通过不同专业学生组团参赛，工业设计专业能在制作参赛作品中应用所学的机械基础知识，同时在与机械团队合作实践中更能体会到产品功能、内部结构对外部造型的影响。工业设计专业学生通过参加机械设计大赛，有利于培养其团队精神和将机械基础理论知识转化为真实产品的设计制作能力，从而更好地培养学生的实践能力和创新能力。

3 结语

本文针对工业设计专业的《机械设计基础》课程教学中存在的问题和不足，对其教学改革做了分析探讨。“教无定法，贵在得法”，教师根据不同专业学科特点因材施教，来着力培养学生理论联系实际的能力、产品设计能力和创新能力，提升工业设计专业毕业生的社会竞争能力。工业设计专业拍扇起工程知识和艺术美学两只翅膀，未来的设计师们才能翱翔得更高更远。

参考文献

[1]阮宝湘.工业设计机械基础（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2018：136—143.

[2]陳金亮，赵锋，邓哈工业设计专业机械设计基础课程教学改革研究[J]工业设计，2018 （01）：25-26

[3]王勇，虱凤岩，付雁平.工科院校工业设计基础教育课程体系改革探究[J].黑龙江高教研究， 2015（11）：116-118.

[4]刘力夫.工业设计专业机械设计基础课程教学改革与探索[J]，机械设计，2018，35 （07）：413-414.

[5]韩筠.创新教与学推动新时期高校教学改革[J]中国大学教学，2017 （06）：11-14

[6]葛文杰.牢记使命创建新时代“流课程”——基于机械原理课程的改革与建设实践[J]，西北工业大学学报：社会科学版，2018 （01）：40-44.