模型研究工業(yè)設(shè)計的模型制作課程

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【內(nèi)容摘要】模型制作是工業(yè)設(shè)計專業(yè)重要的動手實踐課程。文章基于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教學(xué)實踐，從思維、研究和技法三個層面，分析了模型制作的課程目的。作者梳理了模型制作課程中技法與研究的關(guān)系，提出了以培養(yǎng)研究能力為導(dǎo)向的課程內(nèi)容設(shè)置，以期為工業(yè)設(shè)計模型制作課程教學(xué)改革提供有益思路。

【關(guān)鍵詞】模型制作;工業(yè)設(shè)計;模型研究

技法是模型制作的基礎(chǔ)，也是傳統(tǒng)模型制作課程的中心。但隨著新材料新技術(shù)的發(fā)展，模型制作課程中技法的中心地位已經(jīng)被利用模型開展設(shè)計研究取代。如何在有限的課時中讓沒有基礎(chǔ)的學(xué)生掌握基本技法，初步具備模型研究的能力，是當(dāng)前模型制作課程教學(xué)面臨的最重要的問題。

一、模型制作的課程目的

模型制作與其他理論和實踐課程有著密切的聯(lián)系并起到重要的支撐作用。在低年級課程中，如立體構(gòu)成課程的實踐環(huán)節(jié)，材料與工藝課程對材料特性及加工工藝的認(rèn)知，人機工程學(xué)課程對人機關(guān)系的分析，交互設(shè)計課程的原型制作等環(huán)節(jié)，這些都需要模型制作的支撐。在高年級課程和畢業(yè)設(shè)計中，模型制作更是設(shè)計研究以及外觀展示環(huán)節(jié)必不可少的手段。但具體到模型制作課程的目的，一方面，要明確模型的分類，工業(yè)設(shè)計模型制作可分為四類：研究模型、展示模型、功能模型和樣機模型①，學(xué)習(xí)階段主要涉及的是前兩類。另一方面，要明確“制作”的內(nèi)涵，制作是學(xué)習(xí)和研究的過程，展示則是最終的結(jié)果，研究模型的重要性要大于展示模型。鑒于此，模型制作課程的目的可分為以下3個層面：第一，設(shè)計思維層面。模型制作是不斷嘗試與思考的過程，制作者的腦、眼、手相互協(xié)調(diào)，選用恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔⒉牧霞庸こ勺罱K形態(tài)，最終形態(tài)與材料和工具的特性以及人的尺度密切相關(guān)。通過體驗真正的材料和制作流程，制作者才能真正了解材料的屬性。從這一流程中獲得的感受和經(jīng)歷，形成了直覺的基礎(chǔ)，因此對于構(gòu)想產(chǎn)品的模型大有裨益②。第二，設(shè)計研究層面。學(xué)習(xí)階段主要包括以下三個方面：首先是形態(tài)研究，如油泥模型制作，在不斷刮削的過程中體會細(xì)節(jié)的微妙變化，推敲局部與整體間的關(guān)系；其次是結(jié)構(gòu)研究，如利用3D打印模型分析產(chǎn)品零件之間的布局及裝配關(guān)系，在不斷的比較與調(diào)整中，確定最優(yōu)的配合方式；最后是人機關(guān)系研究，如利用發(fā)泡材料，推敲和修正可穿戴設(shè)備的佩戴方式及操作便捷性，為最終設(shè)計確定限定參數(shù)。第三，設(shè)計技法層面。對材料特性和工具使用技法的掌握是模型制作和研究的基礎(chǔ)。如制作木質(zhì)模型需要了解木材的分類、工具的操作規(guī)范以及木工刀具、刃具的使用技巧等；制作油泥模型要熟悉油泥模型的制作流程、油泥的刮削方法與技巧、油泥模型的修補與表面處理方法等。相比于設(shè)計思維和設(shè)計研究，設(shè)計技法多是知識性和操作性的，經(jīng)過實際運用便可掌握，但需要大量時間的積累。

二、存在的問題及成因

以上三個層面，設(shè)計思維是潛移默化的，后兩個則是具體的，也是當(dāng)前教學(xué)的問題所在：研究是重點，而技法是基礎(chǔ)。在當(dāng)前有限的課時中，基礎(chǔ)技法訓(xùn)練尚不足以完成，更遑論設(shè)計研究。如何平衡技法與研究的關(guān)系，協(xié)調(diào)兩者的課時，達成模型制作的課程目的是當(dāng)前課程教學(xué)改革的重點。要解決這一問題，有必要歷史性地回顧模型制作課程中技法與研究的關(guān)系。在包豪斯時期，社會整體工業(yè)化程度不高，設(shè)計師涉獵的產(chǎn)品主要是木質(zhì)家具、鋼管椅、陶瓷和玻璃器皿等家庭日用品。在當(dāng)時的技術(shù)條件下，產(chǎn)品的形態(tài)與材料的限定性關(guān)系密切，除了數(shù)量上多少的差別，作坊生產(chǎn)方式與工廠生產(chǎn)方式有很大的相似性，作坊教學(xué)與實際生產(chǎn)之間的聯(lián)系緊密，模型制作技法與設(shè)計研究密切相聯(lián)，也是設(shè)計師未來工作必備的能力。二戰(zhàn)后，隨著新材料和新技術(shù)，特別是塑料的廣泛應(yīng)用，材料限定性在設(shè)計中的重要性逐漸減低，學(xué)院實驗室教學(xué)與工廠實際生產(chǎn)的差距越來越大。模型制作技法在學(xué)習(xí)以及未來工作中的作用開始下降，其與設(shè)計研究的關(guān)聯(lián)性也開始降低。如今，在學(xué)校方面，實驗室條件下習(xí)得的模型制作技法與實際生產(chǎn)加工方式完全不同，對未來設(shè)計實務(wù)的支撐有限；而計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印等技術(shù)的成熟，也降低了模型制作對技法的依賴。公司方面，大多數(shù)設(shè)計公司中的模型制作是由專業(yè)手板廠家完成，即便如可穿戴設(shè)備一類需要反復(fù)考量人機關(guān)系的產(chǎn)品，也多是以發(fā)泡等簡易迅速的方式完成，不需要掌握太多的技法。總之，隨著技術(shù)的進步，從實際應(yīng)用而言，技法與研究的關(guān)聯(lián)性不斷降低；但就學(xué)習(xí)而言，技法訓(xùn)練又確實是設(shè)計研究和養(yǎng)成設(shè)計思維不可或缺的基礎(chǔ)③。因此，如何完成基本技法訓(xùn)練，并將課程重點轉(zhuǎn)移到設(shè)計研究能力的培養(yǎng)，是當(dāng)前模型制作課程的核心問題。

三、模型制作課程內(nèi)容設(shè)置

經(jīng)過近幾年的調(diào)整與積累，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計專業(yè)的模型制作課程形成了技法訓(xùn)練與模型研究相協(xié)調(diào)的課程內(nèi)容，課程以培養(yǎng)學(xué)生利用模型開展設(shè)計研究為導(dǎo)向，技法訓(xùn)練圍繞模型研究展開，將模型研究能力的培養(yǎng)落實在具體的技法訓(xùn)練之中。計算機輔助工業(yè)設(shè)計為前期課程，材料與工藝和人機工程學(xué)為同期課程，課程內(nèi)容設(shè)置盡可能考慮與其銜接和配合。此外，考慮到機械工程實訓(xùn)課程內(nèi)容，模型制作課程不涉及金屬材料訓(xùn)練。課程按12周計算，1周4個課時，共48課時，課程內(nèi)容分為以下四個主要部分：第一部分，約5周時間，分組完成1:1比例的手持設(shè)備油泥模型制作，初步培養(yǎng)學(xué)生動手制作以及設(shè)計研究的能力與習(xí)慣。通過這一階段的訓(xùn)練，使學(xué)生熟悉量具的使用方法，建立帶著真實尺寸完成模型制作的觀念；掌握油泥模型和發(fā)泡模型的一般制作程序與技法，形成對模型制作流程的宏觀認(rèn)識；掌握常見刀具及切割工具的使用方法，完成模型制作技法的初步訓(xùn)練。這一階段特別強調(diào)對照實際產(chǎn)品，在模型制作過程中養(yǎng)成不斷推敲產(chǎn)品形態(tài)、分析人機關(guān)系的習(xí)慣。具體內(nèi)容如下。第一步，選擇結(jié)構(gòu)清晰、人機關(guān)系明確且形態(tài)簡潔的產(chǎn)品，如博世MFQ4080打蛋器或羅技M185鼠標(biāo)。要求學(xué)生利用直尺、游標(biāo)卡尺和高度游標(biāo)卡尺及坐標(biāo)紙等量具，完成產(chǎn)品實物的測繪及三視圖繪制，并結(jié)合計算機輔助工業(yè)設(shè)計的知識，體會產(chǎn)品三視圖、造型關(guān)鍵線與三維實物的關(guān)聯(lián)。第二步，依據(jù)三視圖，完成產(chǎn)品油泥模型所需卡板的制作，包括實際尺寸、擴大3至5毫米和縮小3至5毫米3套卡板，強化帶著真實尺寸完成模型制作的觀念。依據(jù)縮小卡板，完成發(fā)泡內(nèi)芯制作，掌握發(fā)泡模型刮削的一般方法。如需考慮承重，如打蛋器手柄部分，利用手持曲線鋸等切割工具完成骨架制作，掌握切割工具的使用方法，同時培養(yǎng)全局思考的能力和習(xí)慣。第三步，依據(jù)擴大卡板，完成油泥粗坯制作，依據(jù)實際尺寸卡板，完成油泥模型的刮削，掌握敷泥及刮削的一般方法和技巧，培養(yǎng)對形態(tài)的敏感性、對人機關(guān)系的認(rèn)知以及手眼腦協(xié)調(diào)配合的能力和習(xí)慣。最后，完成油泥模型精修及表面處理和噴涂，教學(xué)實踐中要考慮便捷性，一般采用在油泥模型外敷一層油性原子灰和手噴漆的方式完成，熟悉模型制作表面處理的一般方法，養(yǎng)成反復(fù)推敲不斷修正的習(xí)慣。第二部分，約兩周時間，分組完成1:1比例的3D打印產(chǎn)品外觀模型制作，不強調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和表面處理效果。但要求能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的基本功能，培養(yǎng)學(xué)生分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配方式的能力，考慮油泥表面處理和3D打印的等待時間，課時與第一部分有交叉。第一步，選擇配合關(guān)系明確、體量適中、造型簡潔的產(chǎn)品，如桌面燈具和鬧鐘，要求學(xué)生完成對實物的拆解、測繪與分析。第二步，利用Solidworks等工程軟件，按真實裝配關(guān)系，完成零部件三維建模，讓學(xué)生認(rèn)知計算機輔助設(shè)計與模型制作，虛擬模型研究與實物模型研究的差別與聯(lián)系。第三步，完成3D打印，使學(xué)生了解3D打印技術(shù)的優(yōu)勢與局限，熟悉一般3D打印設(shè)備的極限尺寸及對數(shù)字模型的基本要求，突出利用3D打印進行模型研究而非單純的模型制作的觀念。最后，完成模型的裝配與調(diào)試，充分理解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系與外觀之間的關(guān)聯(lián)④。第三部分，約兩周時間，個人或分組自選某種材料及加工方式，完成1:1產(chǎn)品模型制作，拓展學(xué)生對材料和工具特性的認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、研究和規(guī)劃的能力。此環(huán)節(jié)依然強調(diào)參照設(shè)計實物而非自行設(shè)計完成，專業(yè)實驗室現(xiàn)有設(shè)備可完成紙質(zhì)、木工、陶藝、皮具、真空注型及其他可手工完成的模型制作。要求學(xué)生自主選定目標(biāo)產(chǎn)品，了解材料及工具的使用方法和工藝流程，重點從材料和工具的限定性出發(fā)，分析產(chǎn)品形態(tài)、結(jié)構(gòu)及使用方式，制定模型制作計劃書，而后在教師的指導(dǎo)下完成模型制作。第四部分，約3周時間，綜合運用前期所學(xué)技能，分組完成給定主題的1:1產(chǎn)品模型制作，一般為家居創(chuàng)意產(chǎn)品，強調(diào)以設(shè)計研究為導(dǎo)向，在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上完成改進設(shè)計和模型制作，要求模型能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的基本功能。第一步，選定目標(biāo)產(chǎn)品，完成拆解與分析，要求對產(chǎn)品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、操作方式及加工工藝有清晰的了解。第二步，以現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和功能實現(xiàn)方式為基礎(chǔ)，完成改進設(shè)計，并按裝配關(guān)系完成零部件的三維建模。第三步，制定模型制作計劃書，要求盡可能詳細(xì)地注明材料種類、工具選擇及工藝流程等細(xì)節(jié)。最后，經(jīng)教師認(rèn)可后，完成模型制作、裝配與調(diào)試。結(jié)語隨著生產(chǎn)加工技術(shù)的進步，工業(yè)設(shè)計模型制作課程的重點由圍繞材料展開的技法訓(xùn)練轉(zhuǎn)向利用模型完成設(shè)計研究。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院工業(yè)設(shè)計專業(yè)在不斷的探索中形成了以模型研究為導(dǎo)向，技法訓(xùn)練與模型研究相協(xié)調(diào)的課程內(nèi)容框架，有效提升了學(xué)生利用模型開展設(shè)計研究的能力，為工業(yè)設(shè)計模型制作課程的教學(xué)改革提供了有益的思路。

注釋：

①江湘蕓.產(chǎn)品模型制作[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010：2.

②比亞克•哈德格里姆松.產(chǎn)品設(shè)計模型：制作×技法×工藝[M].張宇，譯.北京：人民郵電出版社，2015：5.

③楊劍.設(shè)計能力的培養(yǎng)與發(fā)展[J].藝術(shù)教育，2013（10）：152.

④李鵬.“分解與重構(gòu)”教學(xué)模式在產(chǎn)品模型制作課程中的探索與實踐[J].裝飾，2013（7）：133.

作者:陳雨 宋明亮 單位:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)機械與農(nóng)業(yè)工程實驗教學(xué)中心 大連理工大學(xué)建筑藝術(shù)學(xué)院