与“三思”高度融合的通识课教学设计与思考 ——以“艺术风装饰台灯”产品实践为例

高党寻，姚启明，杨建新，彭世广，郑 艺

(1.清华大学 机械工程学院，北京100084，2.北京理工大学 机械与车辆学院，北京100081)

0 引言

近年来，清华大学机械工程学院基础工业训练中心(以下简称“训练中心”)开设了多门文化素质核心课程，其中，通识课“制造工程体验”是重要的组成课程。随着文科生选课人数增加，以及训练中心对文化素质核心课程提出的教学要求越来越高，该课程的教学质量有待提高，因而必须对该课程实践教学方案进行改革。基于此，本文在设计课程教学时，以工程整体为出发点，结合实践教学的设计与实施，开展以项目和产品为驱动，融合“三思”的个性化定制“制造工程体验”教学模式。学生将由参与实践体验转变为明晰各阶段的制造过程，包括消费需求分析阶段、设计与开发原型阶段和生产、制造与实现阶段，提升学生的工程认知和实践能力。同时，融合“三思”的个性化产品体验，给与学生对美育认识和创造性劳动充裕的实践空间。

1 “三思”的概论

“三思”是指设计思维、工程思维和技术思维。“三思”的结构框架如图1所示。

图1 “三思”的结构框架

设计思维是一种支持创新学习及解决复杂问题的方法。越来越多的高校在尝试将设计思维融合于教学创新活动中，以达到全面提升学生认知能力以及培养学生创新素养的目标[1]。设计思维以持续提高人们生活品质为目标，依据文化的方式与方法开展创意设计与实践，能够理解问题产生的背景、催生洞察力，并能够理性地分析和找出最合适的解决方案。在课程教学中引入设计思维，可以唤起学生对美育的认识，更好地激发学生的创新意识，提高学生的创新水平。

工程思维是以价值为导向的建构性的造物思维，以效率创造价值，如追求效益、效率、省力，以得到一定的经济价值、社会价值、生态价值、审美价值等。工程思维是工程联系现实世界的重要纽带，具有构建性、设计性和实践性[2-4]。

技术思维是技术的核心，是思考与解决问题的方式和方法，更多地表现为个体对技术现象的反应，即从可供选择的方法中，选择出一种最合适的方法或方案去解决问题[5-6]。所以，技术思维是以实用为导向，追求由目标到方案，直到问题解决的过程。

2 教学目标、流程及内容

基于“三思”的通识教育能够引导学生个性化发展，定制多学科交叉的实践学习课程，在制造体验过程中拓展知识视界、培养综合能力、塑造综合素质。现以“艺术风装饰台灯”为例，针对“三思”的模式与实践展开分析与讨论。

2.1 教学目标及教学设计流程

整个实践过程是以“艺术风装饰台灯”的文创产品作为导向和驱动，学生通过设计、开发、加工、装配、后处理、产品推广及服务的实践，全方位地体验到一款产品的制造(广义制造)过程，了解多种连接以及智能控制技术。同时，基于个性化定制，可以使学生深切地感受设计与技术的精彩融合，强化学生的实践动手能力与合作精神，培养其创新能力。文创产品制造教学设计流程如图2所示。

图2 文创产品制造教学设计流程

由图2可知，设计、开发及加工前方案制定为线上教学，其余为线下实践。在设计环节，学生依托设计思维的理论，形成对产品的构思与创意，进而形成可制造的产品原型设计图纸。在开发、加工等环节，综合运用工程思维和技术思维的理论及方法，全面规划产品的选材、加工方法以及制作等，以求方案的合理性及产品制作的效率和效益。总之，“三思”要贯穿于文创产品制造教学的整个流程中，体现其对广义制造过程的指导性。

从整体的教学设计看，融合“三思”的通识课教学具有以下5个特点：① 产品导引，体验制造全过程；② 多类连接手段，充分展现工程制造内涵；③ 高度融入“三思”理念，强化个性体验、工程能力美育认识；④ 内容通识、环节系统，适合文科生的通识化培养；⑤ 线上线下混合，高效开展体验和实践。

2.2 教学内容

根据因需设论、以工设法、内容通识、承上启下、逻辑有章的原则，围绕产品制造全过程设计课程教学内容。理论方面，按照产品设计、开发、加工所需的支撑理论，全程围绕学生的作品设计开展线上教学。此外，讲授内容须具备通识特征，注重教学过程的互动性和趣味性，提升学生的学习兴趣。实践方面，按产品所涉及的加工制造方法和工艺，安排特定的实践操作。线上理论教学内容包括：第1讲，连接技术中的文创产品制造导引；第2讲，产品加工中的关键技术；第3讲，产品制造工艺过程；第4讲，产品自动化连接方法介绍。

融合“三思”的通识课教学，在教学内容的设计上，从导引到方法再到工艺，产品制造过程中设计、开发、加工、装配、后处理所涉及的支撑理论贯穿其中，具有一定的逻辑性。同时，教学内容的通识性也能让学生轻松接受，体现通识课程的主要特点。

3 “艺术风装饰台灯”实践案例

3.1 产品及设计理念

文创产品“艺术风装饰台灯”的设计是以装点学生宿舍氛围、营造温馨光环境为出发点，通过某种控制技术实现光源的亮度变换与自动开关。空间装饰的个性追求让灯具设计呈现出多元化的趋势，风格各异的灯具放置在室内，不仅仅是一盏灯，更是一件艺术品[7]。本环节引导学生以设计思维为导向，以自身需求为出发点，从文化艺术方面入手，展示产品的设计理念和原型的创新性，充分发挥学生的设计思维能力。2位学生设计的产品原型草图如图3所示。

(a) 灯笼造型

图3 2位学生设计的产品原型草图

第1位同学非常喜欢中国传统文化，对灯笼情有独钟。因此，他将台灯设计为灯笼形状，同时又将文化底蕴深厚的中国风和简约大气的欧美风融合在一起(如图3(a)所示)。第2位同学的设计融入了古代文艺风格和水木清华元素，整体结构与展现出来的唯美气息相互衬托，正面望去仿佛一轮满月在山中升起，水木清华在这轮明月的照拂之下，别有一番韵味。置于书桌之上，宛如一轮明月升起，有“月出于东山之上，徘徊于斗牛之间”的自然韵味，使身心得到舒缓与放松(如图3(b)所示)。

3.2 产品开发

文创产品“艺术风装饰台灯”是将工程、人文、艺术结合起来的一个综合产品，有着很大的开发空间。工程思维是以价值为导向的建构性的造物思维，以求效率来创造价值，在产品开发环节，学生需要综合考虑产品的经济价值、社会价值、生态价值、审美价值等。所以，多学科交叉融合进行产品开发，就显得尤为重要。

参与实践的学生来自各个院系，有着不同的学科背景，在认知和专业领域都有自身的优势，通过多学科的交叉与碰撞，会产生惊人的开发成效。例如：工科类学生在材料、制造手段、控制方法等方面，可以运用所学的最新知识献计献策；人文类学生在挖掘产品设计创意方面更是大有作为；艺术类学生在创造性设计方面则是如鱼得水。

3.3 加工技术实践

加工技术实践这一环节，学生要能正确给出如何加工实现该产品的答案，即提出一套具体可实施的技术性加工方案。技术是硬核，支撑设计的实现，促进学生进行创造性劳动是极为重要的。需要强调的是，学生在这一环节的学习中基本都是以技术思维为导向，用技术驱动产品。这样虽然会调动学生们的积极性，但久而久之也会禁锢学生的创造性，淡化学科交叉的最终成效。因此，在这一环节中，不仅要以技术思维为导向，同时还要把产品作为原动力，通过教师的理论介绍及基本的实践操作，让每位同学都能掌握一定的加工技术手段。

从“艺术风装饰台灯”的加工过程来看，仅连接和切割就涉及了粘接、螺栓连接、焊接(含激光焊接)、激光雕刻、切割等技术，此外塑性成形、电子控制等技术也是必须具备的。通过动手实践学生能够清晰地梳理各种连接方法及其他技术的制造内涵，这也是制造工程体验课的主要目标。

3.4 产品推广

产品推广是指企业产品(服务)问世后进入市场所经过的一个阶段。学生可以对本产品(含本课程)进行有效推广，这也是制造体验的一个重要环节。如何策划、制定推广方案、推广渠道等，以快速提升其产品的知名度，进而让更多的消费者共享新产品，需要更多学科的学生共同参与完成。

4 结束语

以“艺术风装饰台灯”文创产品作为导向和驱动，对通识课“制造工程体验”展开实践教学，提出了一种新的教学模式。该模式通过课程中产品的驱动、产品的实现以及制造过程，把设计思维、工程思维与技术思维高度有机融合于课程教学中，提高了学生的体验度，丰富了项目释放的知识内容，同时激发了学生的创造性劳动。此外，在强化学生的实践动手能力、合作精神和创新能力的培养方面也是一种新的探索。