“虚实融合”体验下共享单车模型设计与制作

王玲 岳涵 何鑫 刘晓彤

摘要：通过模型设计与制作，“虚实融合”的三维仿真设计与用手思考体验，可以训练学生针对不同的产品形态，选择相应的材料进行制作模型的能力，了解不同形态、材料的特点和制作工艺。通过模型制作，可以培养学生分析与解决出现的各种问题的能力，通过共享单车模型设计构思，有利于快速地表达设计构想，综合表现产品的功能、结构和外观美，研究探索仿真三维模型与实物模型之间的最佳匹配组合。

关键词：虚实融合;模型设计;模型制作;创新

1.国内外研究的现状和趋势：

模型制作课程取材于实践教学，可以掌握课题研究的第一手资料。依托教师的科研能力和指导力量，融合学生的创作激情与想象能力，更适合做出专业性、实践性的课题研究。实践教学，有计划地组织学生通过观察、实验、操作，掌握与培养目标相关的理论知识和实践技能的教学活动，培养了学生实际操作能力，提高了学生的综合素质，提高学习效率。

在国外一些工业设计起步较早的国家，教学上采用“双轨制教学”模型制作课是由两位导师担任造型老师和技术老师。最早的包豪斯教育模式实行艺术理论与技术实践并重，即“艺术与技术”相统一。造型老师负责学生在绘画、色彩与创造思维相关的内容。技术老师负责学生在模型制作过程中，解决技术上的难题，如制作工艺和制作材料的选择。国内大部分开设本专业的学校教学基础建设，讲课教师与实验室教师合作，指导学生实物制作体验，在设计中做到真正的合情合理。模型制作是产品设计中触摸、体验、完善设计的重要环节，是技术设计中将构思、图样转化为实物的环节。比起软件虚拟建模更有利于创意和修改设计方案，也是提升学生技术素养。用手思考的表现，模型不仅是可视的，充分体现三维的视觉感和触摸感，通过对模型制作的反复推敲和试验，学生可以将设计方案达到理想的状态。

2“虚实融合”体验下共享单车模型研究意义

（1）实践是知识体系的升华

马斯洛和罗杰斯的人本主义学习理论认为：学习是个人潜能的充分发展，是人格的发展，是自我的发展。它是以学生为主体、老师为主导，诱发学生自主合作、主动求知。中国传统的本性限制着我们，但是通过整个教育观念、老师职业意识和教学行为的多次的反思和重建，如今教学实践和创造性思维一样举足轻重。

（2）主动性学习需要手的参与

瑞士心理学家皮亚杰认为：“人对外界的认识之最初的中介就是活动。”教育的目的是造就能创造的而不是简单重复前人所做的事的人，这种人能有创造、发明和发现。我们共享单车模型设计课题研究，从手把手的教育到自主式的创新，可见今天的知识已经不再是明信片上的图画，而是虚拟VR中的场景，将虚拟的知识系统结合我们实际教学实践，虚实融合实现双重体验。

3“虚实融合”的共享单车三维仿真设计与模型制作体验

（1）通过模型制作可以训練学生根据不同功能要求，针对不同的共享单车形态选择相应的材料进行制作模型的能力，了解不同材料的特点，不同材料的模型的制作工艺，便于以后在模型制作中进行分析与选择材料和确定工艺。通过模型制作，可以培养学生分析与解决出现的各种问题的能力，以保证学生可以通过产品模型真实反映设计构思，有利于快速地表达设计构想，综合表现产品的功能、结构和外观美，并且发现设计构思中的不足之处，进而采取合理的方法进行修改与完善。

（2）通过模型制作，可以培养学生全局的设计观念。可以对从设计方案构思到样机展示中所涉及到的共享单车造型、色彩、结构、功能、材料以及工艺等方面有一个系统的认识。使学生通过产品模型制作的训练了解设计步骤，熟悉设计环节，准确地把握设计。通过模型制作，可以开拓学生的思维、培养创新意识以及综合运用所学知识的能力。在制作模型过程中，需要学生能够巩固所学的专业知识，并加以灵活运用，将所学知识创造性的运用其中，实现工业设计中艺术与科技的结合。

（3）通过共享单车模型制作，可以充分锻炼学生的实际动手能力及操作能力。在模型制作过程中，学生可以了解到各种工具具体的使用方法。进而可以更好的表现设计构思，优化产品结构、形态。

（4）创新之处的思考。代步车和现有产品相比的不同之处，产品的创新点，在产品的设计中如何体现的？

可折叠，方便收纳。扫码预定车辆提高现有车辆的利用率，使不会骑自行车和电动车的用户也可以体验新型代步工具所带来的便捷，缓解城市交通拥堵压力。可折叠设计，车尾部安全防护装置;通过APP扫码骑行，为用户提供全面的配套的多元化服务;简洁化设计更符合当下中青年人群的审美标准和使用习惯。智慧停车技术、计时收费功能、闲时代步车的查询与时间预估，通过当下大数据与定位功能得以实现;折叠锁紧结构的应用是代步车的折叠形态得以实现，并且其结构中的安全夹好折叠锁紧扣的配合可以达到二次上锁的作用，使得代步车的安全性得以保证。

4“虚实融合”的双重体验结构

目前，以计算科学为核心的虚拟现实技术是多学科、多方向交叉的新技术，能够生成近似真实环境视、听、嗅、触等感知信息的虚拟环境。因此，模型设计的过程可以用“虚—实—虚—实”四个阶段概括，以书本上的理论知识为“虚”，形成平面图形，然后设计并制作基础的样机模型，形成相应的“实”物。利用计算机仿真三维建模，设计成“虚”拟的概念模型，最后在实际尺寸测量下完成“实”际产品。共享单车样机的制作与加工工艺是在实际环境中搭建一个虚拟的模型数据，通过仿真三维和实物模型的“虚实结合”双重体验，实现创新设计理念下的模型样机制作。如图1。

作为一个工业设计师，首先应该是一个优秀的技工，学会用手思考，只有长期实物制作体验，在设计中才能做到真正的合情合理。产品设计师应该熟练掌握和应用二维、三维软件仿真技术。在现代的工业设计的专业教学中，也需要以实践为特色，实现人才教育与产业需求接轨。模型制作是产品设计中触摸、体验、完善设计的重要环节，是技术设计中将构思、图样转化为实物的环节。

5总结

通过共享单车课题研究，对“理论—体验—环境—评价”的模型设计进行建构与协同效应研究。关怀每一位学生的模型设计的最初动机，将多元文化和产品市场价值结合起来，持续激发学生创作的动机，满足模型制作的需求。基于共同探究法对经典模型课程的实践研究，纸质模型和数字模型的模型方式比较研究;数字模型引导实物模型设计的指导研究;仿真三维模型与实物模型的复杂模型设计研究等。根据模型设计体验需求研究，基于师生共同制作模型、教师示范模型样机设计制作的建设研究，推行师生之间对比模型设计制作体验和仿真三维模型与实物模型的虚实融合方案研究。通过典型相关分析，研究探索仿真三维模型与实物模型之间的最佳匹配组合，找到模型设计“虚实融合”最佳体验模式。

未来的制作工艺更加先进，制作设备更智能，借助数字技术与电子设备制作出更逼真模型，数字技术与电子设备是现代模型必备的元素，各种各样的数字模型也在商业活动中流行起来，更具科技感的展示方式，让人们对产品的认知更深刻。

备注：课题来源于2020年辽宁科技大学《“虚实融合”体验下提升产品模型训练创新教育有效路径研究》阶段成果。