基于OBE理念的产品设计专业CMF设计类课程改革研究——以智能家居产品设计为例

武月琴，万青蓝，许晓燕

基于OBE理念的产品设计专业CMF设计类课程改革研究——以智能家居产品设计为例

武月琴1*，万青蓝1，许晓燕2

（1.西华大学，成都 610039；2.江汉大学，武汉 430056）

为实现培养高素质创新型设计人才的目标，作为产品设计专业的核心课程，CMF设计类课程在培养学生设计思维，理解产品设计中色彩、材料与加工工艺的搭配应用，以及产品规划验收等方面发挥了关键作用。基于以成果为导向的教学模式（OBE）理论，结合CMF设计类课程理论与实践并重的特征，从教学内容、教学方式、评价指标和反馈机制进行课程改革，尤其是在智能产品设计教学过程中进行运用，以构建多渠道教学体系。OBE理论指导下的CMF设计课程，结合多种教具的应用与游戏化学习体验，能提高CMF设计教学中学生的主观能动性。通过OBE教学理论在CMF设计课程的运用，确立学生在课堂的主体地位，激发其对智能化、数字化产品CMF设计的学习兴趣，进而提高课堂效率与教学质量。

OBE教育理念；CMF设计；产品设计；教学改革

在个性化、高端化追求日趋常态的时代背景下，作为赋能产品新品质、新规格的CMF设计备受关注[1]。CMF设计是工业社会中市场经济高度发展的产物，是一种提升视觉品质竞争力的专业化交叉学科的设计技能。产品作为制造业的核心产出，其颜色、材料及工艺应用的选择是产品设计专业学生重点掌握的技能之一[2]。CMF设计是面向产品设计专业学生开设的、大多数高年级专业课程都会涉及到的内容。CMF设计类课程为后续产品设计开发、生产落地提供了理论和设计依据，在产品设计人才培养中占有举足轻重的地位。

1 产品设计专业CMF设计教学现状

在国内大多数的产品设计专业中，与CMF设计相关的课程主要包括三类，是产品设计专业开设的一系列专业必修课，见图1。第一类是开设于低年级的色彩训练课程，主要是进一步巩固学生的美术基础，同时讲授略抽象的设计基础，如色彩构成、色彩设计、色彩基础，注重与学生入学前的艺术基础相衔接。第二类是开设于大学二年级的专业基础课或专业核心课，各院校的命名稍有不同，如造型材料与色彩工艺、造型材料与加工工艺、产品材料工艺学等，加入了明显的工科课程内容，强调产品设计所需的工程知识。第三类是开设于高年级的专业训练课程，一般会根据办学特色与产品领域做大致分类和命名，如家居产品设计、家电产品设计、交通工具造型设计等，把CMF设计纳入项目式课题训练中，既注重设计方案的创意表达，也强调产品的可用性、可生产性等。培养学生在产品设计中对颜色、材质、表面处理的综合考量和运用能力是高年级的课程教学目标之一。

1.1 CMF设计的教学内容模块化，教学链条较长

产品的色彩（C）、材料（M）、表面加工工艺（F），每一项都可对应一个专业，其涵盖着庞大的知识内容[3]。因此在各设计类院校中，产品CMF设计的课程教学在安排上多以模块化教学形式为主。将整合的CMF设计知识划分为“C、M、F”或“C与M+F”的教学模式，由浅入深，以便学生掌握繁杂的专业设计知识。作为贯穿产品专业本科教学的CMF设计类课程，教学目标随着学习阶段的发展而转变。

然而在企业产品设计中，CMF设计并非局限于颜色、材料、表面工艺的搭配应用，背后蕴含着产品规划验收、合适的材料，以及最优工艺的选择，是一个整体化的设计程序[4]，贯穿整个产品的研发阶段。CMF设计模块化的教学形式符合学习过程认知的逐步建立，却也会造成知识碎片化的局面，无法满足企业对设计人才贯彻CMF设计技能整体性的需求。

1.2 前中期课程知识点与后期综合运用衔接不畅

CMF设计作为应用型技能，理论学习与实践学习并重。知识点零散导致不同难度的课程内容与知识点分布在不同学年的多门专业课程中。低年级的理论学习以知识获取为主，存在因知识点“学而不用”所导致的遗忘与疏忽，而高年级课程强调设计方案的效果输出，CMF设计只是方案中的一部分，存在前期知识点在后期应用效果不佳的整体情况。

在教学过程中，不论理论教学还是实践教学，均以教师讲授为主导，学生在教学过程中的主导地位不够突出。产品CMF设计知识繁杂且部分内容较为抽象，传统的“教与学”形式降低了学生对课本知识理解和学习的积极性，学生在后续设计实践课程和毕业设计中无法形成知识的融会贯通，课堂教学成果不够突出。此外，授课教师的知识主要来源于教材和参考书等资料，缺乏对企业实际需求的深入了解，导致授课时不能将实际问题与课程知识联系到一起。学生不清楚课程所学知识应如何进行实践应用，解决实际问题的能力和实践创新能力并没有得到根本的锻炼和提升。

1.3 CMF设计与学习CMF设计的要求是不同的

CMF的知识点本身也存在职业精专和学业模糊的区别，即只有在行业里才要求对材料名称进行熟悉，在设计专业的学习过程中只需要对大致分类、性能与工艺等做了解即可。智能家居产品的外壳常用塑料材质，但塑料有成百上千种，即使是生活中十分常见的塑料也有近十种，且塑料材质名称多为化学成分缩写，对学生而言是很难记忆的。戴森无扇叶风扇的外壳采用聚四氟乙烯（Poly Tetra Fluoro-Ethylene，PTFE）制成，这种材料质轻且性能优良，耐热、耐寒、耐化学腐蚀、摩擦因数极低、加工方法难度低、可回收利用。像这样的材料知识，只有行业内的设计师才需要熟知，或者根据项目需要做简要的资料查询即可。

产品CMF设计教学在前期以理论教学为主，在中后期是课题训练，注重学生创新能力和个人设计能力的培养。而企业CMF设计师则需要一定的工作经验，具有较强的综合性设计能力，尤其突出对各种材料、饰面技术和制造工艺的深入了解和应用，能够将理论知识转化为实际设计并生产。企业CMF设计师岗位任职的核心要求主要有以下几点。

1）熟悉产品开发设计流程，具有量产落地经验，了解结构、模具、材料、量产工艺等过程并能推动工艺创新。

2）对产品材料、工艺有清晰的认识和了解，能够进行CMF工艺分析与验证。

3）校对产品CMF打样，完成设计方案的材料、工艺、色彩规划，与供应商对接并完成工艺引进。

4）擅长洞察用户，能够完成CMF设计趋势研究。

1.4 考核评价形式单一

课程考核是教学过程中的一个重要环节，主要目的是检查学生对课程知识的掌握程度和灵活应用能力，其形式在很大程度上决定了学生学习的积极性、主动性和多样性。受产品CMF设计类课程的特征和实际教学情况的影响，目前相关课程的考核形式主要以期末试卷和综合实践设计的形式进行。综合实践作业多为命题式设计，题目的选择以教材或教学内容为导向，常与实际市场需求割裂。命题作业的评价，以教师为主体，凭借自身的知识储备和经验对学生设计作业完成判定。这种考核形式可能受教师主观喜好及师生关系等因素的影响，导致评判结果存在一定的偏差，不能较为准确地反映学生的实际学习水平。传统的试卷考核形式重知识、轻能力，忽视了学生实际设计技能提升的过程性，而鉴于综合实践作业在考核形式上与市场、生产端的割裂，其不能从根本上考察学生实践创新和解决生产实际问题的能力。目前的CMF设计类课程考核形式无法准确衡量学生掌握产品CMF设计的素养、技能程度。

传统CMF设计类课程的教学模式多以教师输出知识点为主，学生通过作业、实验和课程设计等环节加以巩固和理解。但CMF设计类课程系统性强，部分知识抽象复杂，最终的教学成果多为相关设计实践。传统教学方式难以完成教学目标，且忽略了“以学生为中心”的教学宗旨。开展CMF设计的课程改革对提高产品设计专业人才培养的质量具有深远意义。

2 OBE教育理念及与CMF设计类课程的内在联系

Outcomes-based Education，简称为OBE，指以结果为导向的教育形式。而结果的重点不是学生的课业分数，而是学生在课程结束后的专业素养和专业能力。OBE教学理念与设计专业注重能力锻炼的目的是相对契合的，是设计教学领域研究较为丰富的原因之一。在设计专业课程改革中，一些学者做出了前期的探索与尝试，以OBE教育理念为导向，基于课程特性分层设计学生成果目标，通过任务驱动以锻炼学生解决问题的能力[5]；为提高学生设计实践创新能力和动手能力，在课堂教学中突出学生；通过开放式实践课题，增加学生在教学过程中的参与度[6]；还有将OBE教育理念应用于设计专业研究生的教学改革中，针对部分高校产品设计专业研究生人才培养脱离实际、课程考核方式不全面等问题[7]，从学生能力基础出发，结合OBE教育理念，从学生、教师、学校三个维度提出设计学研究生学术能力培养方案[8]。尽管课程内容不同，实施重点也有差别，但研究结果都集中在OBE教育理念的“成果”及学生预期学习结果上，从而合理设计教学过程。

CMF设计作为产品设计专业开设的技能应用型课程，教学中注重学生实际能力的培养与OBE教育形式在具体理念和内涵上具有相关性和内在一致性。

2.1 以学习结果为基础

CMF设计教学过程中注重教育资源的充分投入，关注学生的学习成果，并弃用试卷分数作为唯一考核依据，更加关注课程结束后学生真正具备的CMF设计能力。OBE教育形式要求教师明确学生最终的专业素养，聚焦于最终有意义的学习结果，强调学生在完成课程任务后，应该具有明确的知识、技能和专业素养。以学习结果为基础，教育者能够更精准地设计课程，学生也能更明确地了解他们应该达到的标准。这有助于提高教学质量及学生的实际能力。

2.2 以能力锻炼为目标

以应用实践为主的CMF设计，其教学过程应注重实践性项目和实际设计场景的模拟。强调能力本位，在设计综合训练中调动以往的知识点，把“学过”与“会用”关联起来以形成“学会用”。OBE教育理念聚焦于教育的实用性，强调学生在学习过程中不仅仅是获取知识，更是培养能够应用这些知识的实际技能和能力。

CMF设计教学与OBE教育理念“基础”和“目标”的契合，能更好地实现教学过程的可控性和教学结果的有效性。通过OBE教育框架来确保学生在课程结束时达到明确的设计能力和知识水平，利用实际项目和案例研究，确保学生在色彩、材料和表面处理方面具备实际应用能力。

3 OBE教育理念下CMF设计类课程教学改革策略

3.1 以成果为导向，设计阶梯式学习成果目标

OBE教育理念遵循“成果引导课程”的反向设计原则，在社会人才需求基础上决定教学培养目标，进而确立毕业能力指标体系，最终构建教学课程体系[9]。根据我国工业设计技术人员职称申报认证提出的能力要求，结合CMF设计知识特征及课程安排，参照学生不同阶段的成长和发展，明确了支撑产品设计专业学生毕业要求的阶梯递进式课程目标，即美学素养目标、知识铺垫与专业衔接目标、技能专业化目标。体系结构如表1所示。

美学素养、知识铺垫与专业衔接属于CMF设计教学中的基础能力培养层，其主要目标是巩固学生的美学知识，学习产品常用材料及表面处理工艺相关知识，对应目前一、二年级阶段所开设的色彩设计、色彩构成、材料与表面处理工艺等课程。技能专业化层是CMF设计教学后期知识融会贯通、成果输出的关键阶段，对应三、四年级开设的专项实训课程，如家电产品设计、家居产品设计等。“有学历、无能力”是长久以来人才市场对设计专业应届毕业生的固有印象，虽然他们有理论知识却缺乏实践能力，不能满足企业对专业设计人员的技能需求。因此在CMF设计类课程中，后期实训阶段的改革是关键。利用课程实训及项目实践调动前期C、M、F的基础知识，强化学生产品CMF设计应用能力，使学生具备熟练表达具有创意的产品CMF设计方案及实现产品的工程化转化的能力。

表1 课程目标分级及产品设计专业毕业能力对应分析

Tab.1 Classification of course objectives and corresponding analysis of graduation ability from product design

3.2 以学生为中心的教学方式改革

“以学生为中心”是目前中国教育教学改革研究的焦点。传统“填鸭式”教学模式严重影响了学生学习的积极性和趣味性，导致课堂效果和效率急剧下降。OBE强调在教学过程中将学生置于核心位置，教师通过示范、指导等措施来帮助学生达成学习成果。CMF设计前期课程以繁杂的基础知识教学为主，而后期课程核心则是实践。在前期教学中，最大问题在于学生积极性的调取及知识点的整合内化。后期的实践教学则需要学生参与项目设计，从项目中巩固基础知识并训练实践技能。

3.2.1 游戏化学习调动学生积极性

CMF设计前期基础理论知识（色彩原理、材料特性、工艺特征等）学习过程枯燥乏味，学生对知识缺乏形象化感知。教具作为与课程设置和教学方式密切联系的工具，对课程知识的视觉化展示、补充，以及教学方式的完善起着关键性作用[10]。以教具为载体、理论知识为基础、游戏化学习为方法，从基础知识学习到综合实践衔接的学习路径，建立CMF教具游戏化学习要素模块。通过基础知识训练、基础知识的应用与扩展两个模块的游戏化教学教具应用（如图2所示），达到促进学生CMF相关知识“内化”和“拓展”的教学目标。在CMF设计前期的教学教具中引入游戏元素可以创造出具有挑战性和趣味性的学习环境，有助于建立积极的学习体验，强化学生对相关知识的记忆和理解，有效避免CMF基础知识学习的枯燥乏味。

图2 CMF设计前期的游戏与教具

3.2.2 任务驱动、以赛促教、项目教学齐头并进

实践是产品专业CMF设计教学成果输出的关键。与艺术类学科中设计专业人才工作内容进行衔接，有效且逐渐接轨实际应用技能和经验的较佳实践教学形式主要为课堂任务驱动、以赛促教、校企合作3种类型，具体如下。

1）课堂任务驱动教学是一种通过教师设计具体任务来促使学生学习并应用知识、技能和思维能力的基础型实践教学形式。这要求授课教师时刻关注产品设计行业的最新动向，并与相关企业单位保持良好沟通，收集产品CMF在具体设计、研发和销售环节中遇到的相关问题，及时在课堂上与学生交流沟通，并以此为基础设计相关课程任务，让学生通过所学知识解决问题。例如，随着物联网的不断发展，家居产品智能化成为主流，产品市场竞争激烈，企业需要不断地进行创新设计，以推出具有差异化和竞争优势的产品。在CMF设计后期实践课程——家居产品设计中，教师以目前家居产品发展趋势为任务背景，与学生进行分享讨论，指导学生利用前期色彩、材料、生产工艺，以及设计理论等知识进行智能家居功能与外观的创新设计，实现产品的差异化和个性化，提升市场竞争力和用户满意度，实现可持续发展和长期增长。

2）以赛促教又称赛教合一，是一种促进学生学习和竞争的教学形式。由教师组织、指导学生参加专业竞赛，引导学生运用所学专业知识，完成竞赛作品，取得设计实践经验。一般专业性比赛，其背后都有相关企业的赞助和支持，两者存在着密切的联系和合作关系。比赛题目拟定方面多与企业实际需求挂钩，但又在此基础上倡导学生创新。这种教学方式能有效将教学目标与实际的企业需求相结合，实现从理论到实践应用的转变。

3）校企合作。设计行业发展快速，理念、技术和工具不断迭代更新。通过校企合作的形式，高校能时刻了解行业发展趋势、及时更新教学内容[11]。而学生不仅能在实际项目训练中提升设计技能，而且能更好地了解行业需求和趋势。校企合作的教学形式可以通过以下方式实现：（1）项目合作，由学校与企业共同策划和开展相关设计项目，让学生参与到真实的项目中，与企业合作解决实际问题；（2）企业导师指导，邀请企业的专业人员担任校外实践教师，指导学生完成设计项目；（3）行业实践基地，学校与企业建立实践基地，提供实际的工作场所和设施，让学生身临其境地参与相关设计实践；（4）校企交流平台，定期举办行业讲座活动，促进学校与企业间的交流与合作。校企合作相较于任务驱动和以赛促教，与企业和市场联系更加紧密，从校园设计技能顺利过渡转接行业岗位需求。

3.2.3 借力新技术协助完成学习目标

CMF设计在后期课程教学中，开展实践创新训练受到很多条件的限制，例如场地、空间及成本问题。这使得在现实的教学中难以创造满足产品外观CMF设计实物生产需求的环境。随着信息技术的快速发展，人工智能内容生成（AIGC）技术的出现为设计专业教学带来新的机遇，促进了大规模个性化学习和创新教育[12]。以Midjourney为代表的图像生成式人工智能成为设计类学科辅助教学的变革性工具之一，是数字化教育的重要利器。对其进行合理利用能有效打破实践教学环节的屏障，解决当前设计专业教学资源不足、效率不高，以及质量不佳等问题[13]。

Midjourney是一款2022年3月面世的AI绘画工具，可根据文本生成图像。使用者通过Discord的机器人指令进行操作、输入关键字，通过AI算法生成相对应的图片，其具有善于适应实际艺术风格、风格化能力专业且丰富、效率高等优点。将Midjourney引入产品CMF设计后期专项实训课程，通过虚拟模拟的方式能快速进行虚拟设计、材料选择、色彩搭配等操作，大大节约了前期方案构想视觉化的时间。以我校产品设计方向课程——家居产品设计为例，指导学生应用Midjourney进行家居产品设计，具体教学思路见图3，学生课程实践流程见图4。通过设计调研确定设计方向及产品定义，形成初步关键词，进而利用Midjourney快速生成设计构想图。经小组讨论、教师指导后，修改关键词并生成设计构想图。最后确认方案，根据用户需求、使用场景等进行颜色、材料调整，明确生产加工方式，并进行外壳分模设计。由于各种不同功能的智能家居产品组合成一个完整的智能生活服务体系，每个子产品不仅要注重产品使用体验的连贯性，外观造型设计与CMF设计还要符合家居空间环境风格，呈现产品体系的一致性。在后期的方案确认中，需要有意识地考量家居环境与产品家族属性，选取合适方案进行色彩、材料的优化处理。

图3 Midjourney应用于家居产品设计课程的教学流程

图4 “家居产品设计”学生课程实践练习展示

3.3 构建多元化、可持续改进的考核评价体系

产品CMF设计类课程种类多、跨度长，且不同时期的教学内容差距大。由于学习内容的差异，其相应的考核形式也有所不相同。在后期技能专业化阶段，专业训练课程对学生的抽象思维能力和创造力提出了更高的要求。对于产品设计人才专业能力的培养，最终的学习成果是设计能力的体现[14]。因此在OBE教育理念的指导下，技能专业化阶段课程的考核方式应摒弃传统单一考试成绩或最终作品打分的评价形式，建立多元化且可持续改进的考核评价体系，以衡量学生的成绩。

评价多元化主要体现在评价主体多元化、评价内容多元化、评价方式多元化、评价维度多元化四个方面[15]。评价主体方面，考核对象并不仅限于授课教师及学生，课程其他小组成员、企业专家和目标用户均是多元评价中的主体。但由于不同群体的专业知识能力不同，其评分权重也不相同，因而在进行多元主体评价时，需对各主体进行权重赋值。评价内容方面，CMF设计虽以设计技能为核心，但设计过程、团队合作、创新能力、理论知识等都是教学的重要内容。通过对上述评价内容的综合考量，可以全面了解学生在产品CMF设计教学中的学习情况和能力水平。评价方式方面，主要指总结性和形成性两大类，前者包括作品评估、项目评审等，后者则指学生学习过程的表现情况。评价维度方面，目前产品CMF设计教学不再局限于课堂，开始与行业接轨，教学方式也开始了线上与线下的结合。因此学生课内和课外、线上与线下等的学习都会对学习成果产生影响，进而影响最终的综合评价成绩。

教学课程持续改进是促进教育发展的一大动力。PDCA评价模式是一个持续改进的循环过程，包括计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）和改进（Act）四个步骤[16]。在CMF设计教学中，可以应用PDCA评价模式来不断改进教学质量和效果（如图5所示）。对于CMF设计类课程的持续改进，应以PDCA为蓝本，立足专业实际发展，注重教师的素质培养、教学总结与自查。

图5 产品CMF设计课程持续改进PDCA模式流程简图

4 结语

纵观CMF设计课程建设和发展过程，在一系列专家学者的研究下，教学内容的遴选、归类，以及课程模块划分已日益完善和系统化。随着教育发展和行业人才需求的变化，传统教学形式在设计类学科专业人才培养上已力不从心。通过分析现有教学实践和学术研究成果，尝试以学习成果为导向的教学形式，结合市场人才需求，进一步设定产品设计专业CMF设计类课程多维度阶梯式能力培养目标体系，并针对成果导向、学生为中心、持续改进三个方面展开了课程改革实践探索，以期改善CMF设计教学内容枯燥、教学内容与行业联系不够紧密等问题，提高学生学习的积极性及在设计行业中的竞争力和发展潜力。产品CMF设计类课程教学是一个系统性工程，需要学生、教师、高校，以及社会的共同努力。目前能对标我国行业发展的教育模式还处于探索阶段，参照较为成熟的教育体系对我国高校教育模式的发展具有重要促进作用。

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Curriculum Reform of CMF Design for Product Design Based on OBE Concept:Take Smart Home Product Design as an Example

WU Yueqin1*, WAN Qinglan1, XU Xiaoyan2

(1.Xihua University, Chengdu 610039, China; 2.Jianghan University, Wuhan 430056, China)

In order to achieve the goal of cultivating high-quality innovative design talents, CMF design, as the core course of product design, plays a key role in cultivating students' design thinking, understanding the matching and application of color, materials and processing technology in product design, and product planning and acceptance. Based on the Outcome-Oriented Teaching Model (OBE) theory and combined with the characteristics of equal emphasis on theory and practice of CMF design, the curriculum reform was carried out from the teaching content, teaching methods, evaluation indicators and feedback mechanism, especially in the teaching process of intelligent product design. The CMF design under the guidance of OBE theory combined with the application of a variety of teaching aids and gamified learning experience could improve the subjective initiative of students in CMF design education. The application of OBE teaching theory in CMF design can establish students' dominant role in the classroom, stimulate their interest in CMF design of intelligent and digital products, and improve teaching efficiency and quality in the classroom.

OBE educational concept; CMF design; product design; pedagogical reform

TB472

A

1001-3563(2024)08-0460-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.08.052

2023-11-14

2023年西华大学教学改革重点项目（xjjg2023021）；2022年教育部高等教育司“人因与工效学”产学研合作协同育人项目（220705329190739）

通信作者