产品系统开发设计课程教学改革探索

摘 要 ：文章针对当前产品系统开发设计课程教学存在的问题，基于教学改革目标，提出基于机器人专题训练的产品系统开发设计课程教学改革探索方案。以期培养符合现代产业需求的工业设计专业创新型人才，同时为相关专业的教学改革提供一定的参考。

关键词 ：产品系统开发 ;设计课程 ;教学改革 ;机器人 ;专题训练

中图分类号 ：G642文献标识码 ：A

文章编码 ：1672-7053（2021）07-0036-02

Abstract ：In view of the current problems in the teaching of product system development and design courses， and based on the goals of teaching reform， an exploration plan for the teaching reform of product system development and design courses based on robotics special training is proposed to cultivate innovative talents in industrial design that are more in line with the needs of modern industries. The teaching reform of related majors provides a certain reference.

Key Words ：Product System Development; Design Course; Teaching Reform; Robot; Special Training

近年来，国家教育部“卓越工程师教育培养计划”和“新工科建设”已成为各高校推动教学质量改革的鞭策与指导纲领。当前工业设计专业作为交叉学科的典型代表，其工业设计创新人才的培养应该与当前产业需求相结合，方能培养出适应经济社会发展需求的高质量设计人才。

随着近年来工业设计渐渐受到各级政府部门和企业的重视，每年由各类机构主办的设计竞赛逐年增加。设计竞赛是以设计作品为主要评判对象的一种选拔活动，目的在于引导未来设计走向或解决当下问题，促进新的设计形式和作品的产生，是学生设计实践的良好平台，为此，很多教师都会将其作为课程教学训练的途径之一。

1 产品系统开发设计课程教学的现状

1.1 教学方式传统且单一

当前的课程教学仍然以传统的理论式教学为主，教师大多通过多媒体的形式将教材内容直接传达给学生，这种一对一、单向输出的知识传授方式，可能会散失一些重要的信息。同时，教师的理论传授在某种程度上代替了学生自身的主动能动性，这些理论知识的接受更多的是被动式的 [1]。主动式吸取的理论知识学生更能理解和再拓展，而导入学生感兴趣或与当前产业实际相关的专题，更能在一定程度上吸引学生，使其主动思考，变被动为主动。

1.2 教学脱离实践

工业设计是技术、艺术和人文等各学科体系的综合交叉学科，是以实践为主的应用型学科 [2]，开设的院校大多数是地方性和应用型高校，大多数院校的培养也都以就业为导向。当前教师队伍大多是从学校到学校，低龄化严重，缺乏业界工作经验，使得课程教学在理论讲授完成后，大多是以竞赛或老师自行拟定的概念式课题开展实践训练，导致学生缺乏对当前产业实际的思考和前沿发展的探索，最终培养的学生时常与企业脱节。

2 产品系统开发设计课程教学改革的意义

在产品系统开发设计课程中，涉及实践训练主题的分析与研究、方案构思、方案讲解、成果汇报、计算机表现、方案表现等实践内容，这些能力的培养能够提升学生的系统分析能力。基于上述产品系统开发设计课程教学的现状，对产品系统开发设计课程进行教学改革，可以实现学生对相关知识的掌握以及计算机设计表现等综合能力。同时，引导学生对当前技术、产业、和前沿发展的关注和思考，使其符合现代工业设计企业的需求。

3 机器人专题训练教学改革实践

针对当前的现状和前述教学改革目标，提出基于机器人专题训练的产品系统开发设计课程教学改革探索实践包括以下三大层面 ：

3.1 理论教学环节

理论是课程教学的基础，因此可以在产品系统开发设计课程的前期理论教学过程中运用多媒体、案例等教学方法，结合机器人、智能技术各领域产品案例进行讲授，让学生对产品系统开发设计课程内容有基本的了解，包括产品系统开发设计概述、产品系统开发设计的前期规划、产品系统开发设计的市场研究、产品系统开发设计流程、产品开发设计方法等理论内容。在理论教学过程中，将课程教学理论内容与社会背景、行业需求、社会问题、产业前沿进行结合，通过书籍等文献进行图片、视频等教学素材案例的讲解，拓宽学生的视野，引导学生对相关产业进行关注，启发学生进行创新思考。

3.2 机器人专题训练实践

3.2.1 具体训练主题与目标

在产品系统开发设计课程的中后期导入机器人专题实践训练，主要包括工业机器人、移动机器人、服务机器人等三大类主题，以机器人作为设计实践对象，开展机器人造型方案创新设计，对机器人专题进行有针对性的机器人创新产品开发设计，从而提高学生的理解能力、分析能力以及创新能力，引导学生对机器人等智能技术产业进行关注。

3.2.2 专题布置与实施安排

在确定训练主题后，指导教师综合训练主题、授课班级学生数量、性别、分組调研与个人设计实践安排等因素，布置工业机器人、移动机器人、服务机器人等三类主题机器人训练的具体参与学生。学生知晓各自参与主题后，可根据自身兴趣，选定具体环境场域下或相应用户的机器人产品开展设计研究。

3.2.3 专题训练内容与程序

专题训练内容和开展的程序主要包括前期调研与后期的设计实践两大部分，具体如下 ：

在确定主题或具体机器人产品后，学生进行前期的主题调研，通过前期课程理论教学的市场调研方法等对主题进行分析，提出可能开展的设计方向或开发机会。这阶段皆在希望学生通过文献、网络等调研分析获取主题相关的一手或二手资料，以期对主题有更进一步的认识。需要说明的是，该阶段以组为单位进行，以此培养学生的团队协作能力。

基于前期调研，以个人为单位进行设计实践，选定具体的设计方向，进行设计定位，然后开展头脑风暴，构思一系列的机器人造型创意设计草图方案，之后进行草图方案的讲解与评价，并从中选定 3—5 个造型草图方案进行优化，通过对优化方案的师生讲解与评价，最终选定 1 款方案进行细化表达。方案确定后开展计算机数字化 3D 建模，并在建模过程中指导老师进行汇报沟通，以进一步修改和深化设计方案，完成渲染和版面呈现等后续工作。待学生自主完成方案展板表现后，指导老师提出修改意见，以便学生修正并最终完成机器人产品创意设计的展示版面，并进行专题提案汇报。

上述的设计实践总体包括前期草图构思、拟定方案优化与评价、定案深化表达、计算机 3D 建模与渲染、提案版面呈现等环节。学生完成上述每个环节的内容后都应对阶段性成果进行口头阐述讲解（课堂中）或线上线下解说（课下时间，如腾讯QQ、面对面），只有相应环节的内容达到相对适宜的程度，才能进行下一环节内容的实施，否则仍需要再思考和探索。指导老师在专题实施过程中，综合考量不同学生的基础和具体设计主题与定位，因材施教，提出不同的指导方向和可能的建议，供学生参考。教师指导主要利用課程安排的实验教室进行，同时辅以课余时间的腾讯 QQ 线上指导等方式，尤其是方案的计算机建模环节与提案版面时要时常借助课余时间的腾讯 QQ 线上或面对面线下的指导方式完成。

3.3 机器人专题训练成绩评价

作为课程的训练专题，最终要给学生的专题成果一个量化考核分数。分数量化考核是对学生学习成果的评价方式之一，是对课程实践情况的检查，是对学生训练内容学习的检验，这有助于教师后续的教学内容和方式的改善 [3]。为了培养学生的创新能力，就要建构多元化的考核评价准则，改变重理论轻实践的传统，建构多样化的评价方式 [4-5]。机器人专题训练从主要专题实践过程和专题成果两大层面进行综合的考核与评价。

3.3.1 专题实践过程的考核内容与评价

该层面的考核标准包括 ：（1） 专题实践过程中学生的出勤率 ;（2） 专题实践过程中学生的认真与态度情况，主要透过学生的课堂表现和阶段性成果汇报讲解情况来评价 ;（3） 专题实践过程中学生的机器人前期方案构思的系统性和整体质量情况 ;（4） 训练专题数据的提交情况。通过上述考核标准，来综合评价学生课程知识的应用转换能力、团队协作能力、分析问题的能力、创新思考能力、手绘设计表达能力、交流沟通能力，以及汇报表达能力等。

3.3.2 专题成果的考核内容与评价

机器人专题训练的成果考核应该遵循以下评分标准 ：（1） 专题设计机器人成果方案的原创性评价 ;（2） 创新性评价，主要为成果概念的创新性和设计表达的创新性 ;（3） 人机性评价，主要为方案成果是否符合人机工学 ;（4） 合理性评价，主要包括方案的功能与配色是否合理 ;（5） 美观性评价，主要为方案成果的造型和展示版面是否美观 ;（6） 实用性与可行性评价，主要为功能是否合理，结构和技术是否可行 ;（7） 完整性评价，即设计说明、三视图、尺寸图、使用情境图、CMF 说明等方案成果表达元素的完整性。试图通过较为全面的考核标准，对学生的专题成果给出一个较为合理且综合的成绩。希望通过上述考核内容来全面考察学生的设计创新能力、方案深化表现能力、计算机设计表现能力等。

4 结语

以机器人、人工智能等为代表的新兴技术蓬勃发展，也为当前的社会经济注入了新的生命。机器人等新兴技术对于推动智能制造的发展起着举足轻重的作用，它也将影响着国民经济发展的各个领域。为此，以机器人技术作为教学中专题训练的实践课题，开展兼具创新性和实践性的教学改革设计实践，是提高工业设计人才培养质量，培养具有创新能力人才的重要途径。

本文系教育部产学合作协同育人项目《基于机器人专题训练的产品开发创新设计能力培养教学改革》;广东海洋大学教育教学改革项目《基于企业项目驱动的产品系统开发设计课程实践教学改革研究与实践》的阶段性成果。

参考文献

[1] 王倩，黄晓阳.专题式教学模式在产品开发设计课程中的应用探析 [J].工业设计，2021（04）：36-37.

[2] 黄天杨.新工科背景下工业设计专业“三步走模块”教学模式探索 [J].工业设计，2020（06）：35-37.

[3] 黄天杨.计算机辅助工业设计教学实践研究 [J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2016，29（02）：86-88.

[4] 梁春阳.转动课堂背景下高校提高学生创新能力有效性研究 [D].渤海大学，2017.

[5] 杨艳红，钟相强，刘明彬.PBL 与 LBL 结合教学模式在产品开发设计课程中的应用 [J].安徽工业大学学报（社会科学版），2012，29（03）：148-149+161.