產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)客教學(xué)模式探索

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摘要:本文以“虛實(shí)結(jié)合，工學(xué)協(xié)同”創(chuàng)客教育理念為核心，圍繞“體系科學(xué)、安排合理、特色明顯”的高職產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息化教學(xué)目標(biāo)，綜合運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，3D打印設(shè)計(jì)制作等多種教學(xué)手段，結(jié)合專業(yè)技能競(jìng)賽、專利申請(qǐng)等創(chuàng)新手段，構(gòu)建專創(chuàng)融合、知行合一的拔尖應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，打造符合雙創(chuàng)需求的復(fù)合型產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)平臺(tái)，為高職本科產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的教育教學(xué)改革提供新思路。

關(guān)鍵詞:創(chuàng)客教育;拔尖應(yīng)用型人才;虛擬仿真;教學(xué)評(píng)價(jià)

創(chuàng)新人才是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代最寶貴的財(cái)富，培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新能力的大學(xué)生是21世紀(jì)高校人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要環(huán)節(jié)［1］。國(guó)務(wù)院辦公廳、中共中央辦公廳印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》文件中明確指出“創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力”的全面提升，是高校拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)發(fā)展的方向［2］。創(chuàng)客教育著重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)等學(xué)科核心素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)借助技術(shù)工具和平臺(tái)在真實(shí)的情境中開展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在對(duì)技術(shù)感知和運(yùn)用過(guò)程的中形成工程思維［3］。近年來(lái)，隨著“創(chuàng)客”教學(xué)實(shí)踐的發(fā)展，創(chuàng)客教育在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中不斷融合，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，這逐漸成為“創(chuàng)客”教學(xué)模式研究的一種趨勢(shì)。為了順應(yīng)信息化社會(huì)的人才培養(yǎng)需求，更好地開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)，大力發(fā)展創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用模式，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)新平臺(tái)，探索拔尖應(yīng)用人才培養(yǎng)的路徑就顯得尤為迫切。

1創(chuàng)客教學(xué)支持下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)新模式發(fā)展的路徑

1．1存在問(wèn)題

第一，理論脫離實(shí)際。傳統(tǒng)課程教學(xué)方式多停留在一般過(guò)程、方法、原則和原理的理論層面，學(xué)生學(xué)以致用、解決實(shí)際問(wèn)題的能力欠缺。產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程具有一定特殊性，如教學(xué)中存在的設(shè)備數(shù)量缺乏、實(shí)踐操作時(shí)間短、設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理復(fù)雜抽象難以理解等問(wèn)題，使得傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨諸多難題和挑戰(zhàn)，并在一定程度上影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量。第二，缺乏自主創(chuàng)新意識(shí)。許多創(chuàng)客學(xué)習(xí)者只是空有創(chuàng)新的熱情，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中，只能在原有的造型和功能基礎(chǔ)上做延伸，并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新變化［4］。對(duì)權(quán)威的依賴使其難以突破自我，缺乏自主創(chuàng)造的能力。同時(shí)，現(xiàn)有創(chuàng)客教學(xué)中對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)較為盲目，沒(méi)有明確的方向，甚至連創(chuàng)新的實(shí)際含義都不清楚，這導(dǎo)致創(chuàng)客學(xué)習(xí)流于形式。第三，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。許多高職院校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)現(xiàn)有的教學(xué)形式缺乏學(xué)科跨界、資源共享、成果分享等特點(diǎn)，不能激起學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性。學(xué)校只注重簽約各種校企合作協(xié)議，沒(méi)有以促進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，真正實(shí)施開展校企合作，而且手段形式單一，學(xué)生沒(méi)有融入創(chuàng)客教學(xué)通過(guò)實(shí)踐提升專業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

1．2解決路徑

為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)形式下的社會(huì)發(fā)展，高職院校應(yīng)以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的拔尖應(yīng)用人才為目標(biāo)，不斷探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的新模式和路徑。本文圍繞“虛實(shí)結(jié)合，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，循序漸進(jìn)”的思路進(jìn)行，以培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力及可持續(xù)發(fā)展能力為導(dǎo)向，立足3D打印虛擬仿真教學(xué)，打造實(shí)踐教學(xué)新方法;建設(shè)3D打印模型制作創(chuàng)客中心，打造實(shí)訓(xùn)教學(xué)新平臺(tái);以賽促學(xué)、循序漸進(jìn)、逐層推進(jìn)，改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)存在的重理論、輕實(shí)踐的不足，為建設(shè)一流金課，培養(yǎng)拔尖應(yīng)用型產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才服務(wù)。教學(xué)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。1．2．1以項(xiàng)目為導(dǎo)向，踐行“虛實(shí)結(jié)合，工學(xué)協(xié)同”的教學(xué)理念。在教學(xué)過(guò)程中實(shí)施以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)模式，以真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)競(jìng)賽項(xiàng)目和專利創(chuàng)新項(xiàng)目作為提高專業(yè)技能及創(chuàng)新能力的載體，驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新教育與“做中學(xué)”的教育理念［5］。同時(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)，體驗(yàn)虛擬場(chǎng)景及交互系統(tǒng)，讓學(xué)生在真實(shí)和虛擬的職場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。始終以培養(yǎng)“懂材料、會(huì)設(shè)計(jì)、有創(chuàng)新、可創(chuàng)業(yè)、可發(fā)展”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)拔尖應(yīng)用型人才為宗旨實(shí)施教學(xué)，在設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。1．2．2建設(shè)模型制作創(chuàng)客中心，打造實(shí)訓(xùn)教學(xué)新平臺(tái)。通過(guò)將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、3D打印等技術(shù)引入創(chuàng)客中心，支持學(xué)生在創(chuàng)客中心進(jìn)行產(chǎn)品3D打印模型設(shè)計(jì)與制作，快速、精確地將創(chuàng)意設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪Y(jié)構(gòu)功能的產(chǎn)品原型，為學(xué)生的個(gè)性化參賽作品快速實(shí)現(xiàn)提供了保障［6］。學(xué)生在積極參與各類科技創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程中，得到技術(shù)的訓(xùn)練和最新知識(shí)的獲取，不斷激發(fā)創(chuàng)新的興趣。1．2．3以賽促教、循序漸進(jìn)、逐層推進(jìn)培養(yǎng)拔尖應(yīng)用人才。以藝術(shù)工坊、藝術(shù)社團(tuán)、3D打印創(chuàng)客中心等多種形式組成的多元化的課程模式，通過(guò)由教師精心設(shè)計(jì)的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和企業(yè)項(xiàng)目，將設(shè)計(jì)競(jìng)賽、專利申報(bào)與專業(yè)教學(xué)進(jìn)行有效融合，多層次多方式地進(jìn)行學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生經(jīng)過(guò)選拔進(jìn)入創(chuàng)客中心，接受基本培訓(xùn)之后逐步熟悉產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過(guò)程;然后與高年級(jí)同學(xué)的合作，參加校級(jí)和工業(yè)學(xué)會(huì)主辦的難度相對(duì)較低的設(shè)計(jì)競(jìng)賽，積累比賽經(jīng)驗(yàn);接著，逐步在老師的指導(dǎo)下參加校企合作項(xiàng)目或大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目;經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，再參加發(fā)明杯、挑戰(zhàn)杯大賽和紫金獎(jiǎng)設(shè)計(jì)大賽等級(jí)別和難度更高的技能大賽，鍛煉專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)科技創(chuàng)新能力。

2基于創(chuàng)客項(xiàng)目的線上線下教學(xué)設(shè)計(jì)

為了順應(yīng)信息化社會(huì)的人才培養(yǎng)需求，更好地開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)，利用虛擬仿真、3D打印技術(shù)、項(xiàng)目式教學(xué)、校企協(xié)同等線上線下教學(xué)模式，設(shè)計(jì)了一系列的以項(xiàng)目為導(dǎo)向的創(chuàng)客實(shí)踐課題，激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力，為學(xué)生創(chuàng)客進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)提供幫助和支持。

2．13D打印虛擬仿真創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院構(gòu)建了“產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)與制作”3D打印虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，與國(guó)內(nèi)VR虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)高科技企業(yè)上海曼恒合作，使用Rhino和3Dmax等建模軟件進(jìn)行三維模型搭建，利用IdeaVR虛擬仿真平臺(tái)構(gòu)建3D打印體驗(yàn)虛擬場(chǎng)景及交互系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)構(gòu)建一個(gè)完整的大型工業(yè)級(jí)3D打印體驗(yàn)架構(gòu)。大型工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)價(jià)格高昂，電器操作參數(shù)復(fù)雜，而且現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程具有一定的危險(xiǎn)性。通過(guò)創(chuàng)客中心的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以三維仿真動(dòng)畫在線模擬操作的方式，學(xué)生可以直觀地了解噴頭擠出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路工作原理，了解大型3D打印機(jī)噴頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)如何正確設(shè)定參數(shù)，使噴頭更加滿足吐絲、溫控和操作等要求，有效避免打滑、噴頭堵塞等問(wèn)題，大幅提高產(chǎn)品模型的打印精度和成功率。模型后處理過(guò)程缺乏獨(dú)立作業(yè)空間，使用油漆噴桶等工具會(huì)產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，污染環(huán)境，危及操作者的身體健康。以PLA增材3D打印模型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生通過(guò)虛擬仿真交互技術(shù)可以在實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)景中自由拿取砂紙、打磨棒、震動(dòng)拋光機(jī)等打磨工具，模擬3D打印模型的平面打磨拋光，研磨拋光等工序。這種創(chuàng)客項(xiàng)目線上教學(xué)模式可以讓學(xué)生反復(fù)操練，課后還可以繼續(xù)借助虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。

2．2便攜式全息投影裝置創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

在“便攜式全息投影裝置設(shè)計(jì)”創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)中，第一階段，通過(guò)視頻連線企業(yè)客戶了解設(shè)計(jì)需求，與產(chǎn)業(yè)教授在線訪談和互動(dòng)。經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴發(fā)散思維，分析篩選創(chuàng)意，形成小組作品設(shè)計(jì)方案。第二階段，學(xué)生在老師們的指導(dǎo)下，動(dòng)手制作簡(jiǎn)易雪弗板投影支架產(chǎn)品原型。過(guò)程包括測(cè)量全息投影遮罩角度尺寸，裁切透明亞克力板、實(shí)驗(yàn)各種不同尺寸顯示屏、軸承零件、磁懸浮裝置等設(shè)備。第三階段運(yùn)用keyshot制作個(gè)角度旋轉(zhuǎn)拆分動(dòng)畫，以小組匯報(bào)形式展示整個(gè)制作過(guò)程，以方便創(chuàng)客中心師生共同研究全息投影裝置的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。通過(guò)這種教學(xué)模式，培養(yǎng)了發(fā)散性思維與創(chuàng)新技能以提升綜合創(chuàng)新能力，滿足了學(xué)生將創(chuàng)新設(shè)計(jì)快速實(shí)現(xiàn)為實(shí)物制作的初衷，也使其在目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下不斷思索如何設(shè)計(jì)更具新穎性的創(chuàng)新作品。有的小組設(shè)計(jì)了榫卯結(jié)構(gòu)全息投影裝置，在較大程度上對(duì)古代榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再現(xiàn)，并對(duì)部分組件進(jìn)行一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì);有的小組設(shè)計(jì)了燈塔全息投影裝置，將燈塔造型的與黑白格調(diào)相結(jié)合;還有的小組作品設(shè)計(jì)了浮世白夜花全息投影裝置，投影屏運(yùn)用可翻折的軸承構(gòu)造，底部托架結(jié)合磁懸浮技術(shù)。在創(chuàng)客項(xiàng)目實(shí)踐中，教師鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)多次迭代實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)作品的精細(xì)化，運(yùn)用批判思維協(xié)作溝通，找到解決問(wèn)題的方法，逐步將外觀造型實(shí)踐設(shè)計(jì)拓展深入至結(jié)構(gòu)材料的實(shí)用新型設(shè)計(jì)。

2．3評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

2．3．1線上線下相結(jié)合考核評(píng)價(jià)。本研究通過(guò)線上線下相結(jié)合的考核評(píng)價(jià)體系著重考察創(chuàng)客教育模式下學(xué)生掌握的產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)以及學(xué)以致用解決實(shí)際問(wèn)題的能力。線上，教師通過(guò)云班課教學(xué)平臺(tái)課程資源，視頻連線企業(yè)客戶了解設(shè)計(jì)需求，與產(chǎn)業(yè)教授在線訪談和互動(dòng);通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行3D機(jī)操作，產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)制作、模型后處等;線下，以案例項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，在教師引導(dǎo)下交流分享學(xué)習(xí)成果產(chǎn)生的不同觀點(diǎn)和創(chuàng)意。最后，以線上答辯的形式進(jìn)行實(shí)踐技能考核，對(duì)產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)制作項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)。2．3．2過(guò)程性評(píng)價(jià)。在創(chuàng)客課程項(xiàng)目中，經(jīng)過(guò)前期頭腦風(fēng)暴和手繪確定設(shè)計(jì)方案后，學(xué)生用犀牛進(jìn)行產(chǎn)品建模、Keyshot加以材質(zhì)渲染、Premiere進(jìn)行配樂(lè)剪輯等動(dòng)畫演示。在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的大型工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)的虛擬情境中，學(xué)生扮演不同的虛擬角色，與教師及企業(yè)專家一起通過(guò)集體智慧，解決相關(guān)的調(diào)試、拆卸、交互、安全等一系列具有代表性的實(shí)際問(wèn)題，最終提出可3D打印的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。整個(gè)創(chuàng)意構(gòu)思、設(shè)計(jì)模型、制作過(guò)程、創(chuàng)意作品展示分享到線上平臺(tái)以及抖音、快手等社交媒體，使得他們的創(chuàng)意得到關(guān)注，極大地增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2．3．3形成性評(píng)價(jià)。作業(yè)成果以創(chuàng)客小組合作形式，以3D打印實(shí)物模型展示進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)，使學(xué)生創(chuàng)客們具備小型展覽的布展能力，能通過(guò)道具的配合營(yíng)造展示氛圍，烘托展品。通過(guò)參與展覽現(xiàn)場(chǎng)安裝布置全過(guò)程，為學(xué)生搭建了一個(gè)跨專業(yè)、跨學(xué)科的合作平臺(tái)，使學(xué)生創(chuàng)客的創(chuàng)意作品可以實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)，為學(xué)生提供了具有一定強(qiáng)度和挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)與實(shí)操機(jī)會(huì)，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)客們的興趣和自主學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)。

3評(píng)價(jià)指標(biāo)

在3D打印虛擬仿真創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)中，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)_本設(shè)計(jì)，將模型導(dǎo)入IdeaVR虛擬系統(tǒng)進(jìn)行講解和演示，設(shè)置引擎應(yīng)用于考試功能，編輯考題，在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行模擬考試操作。測(cè)試包括大型3D打印機(jī)操作，產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)制作、模型后處理工序等一系列過(guò)程。幫助學(xué)生了解用戶界面控制、打印機(jī)運(yùn)行控制、建模分析評(píng)價(jià)等方法和手段。以2020屆產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)產(chǎn)品班作為實(shí)驗(yàn)組，展示班作為對(duì)照組，對(duì)76名學(xué)生采用SPSS22軟件進(jìn)行作業(yè)考核成績(jī)統(tǒng)計(jì)，得到獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析如下表所示。在考核總分中，實(shí)驗(yàn)組(83．45±11．06)分與對(duì)照組(77．38±10．20)分相比，t=3．41，P值＜0．01，有顯著差異性。考核結(jié)果表明，在基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的大型3D打印機(jī)產(chǎn)品模型制作的一系列創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)模式的實(shí)施下，學(xué)生通過(guò)浸入式的三維仿真動(dòng)畫場(chǎng)景能夠更加直觀地了解3D打印機(jī)各個(gè)部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)，迅速掌握大型3D打印機(jī)復(fù)雜的操作流程，學(xué)習(xí)效果得到顯著增強(qiáng)，基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能的掌握水平明顯提高。

4總結(jié)

創(chuàng)客教學(xué)在高等職業(yè)教育領(lǐng)域的研究起步較晚，使得我國(guó)創(chuàng)客教學(xué)在高等職業(yè)教育領(lǐng)域研究的針對(duì)性和情境性不強(qiáng)，研究?jī)?nèi)容也不全面。創(chuàng)客教學(xué)是培養(yǎng)拔尖應(yīng)用型人才的重要途徑，高職產(chǎn)品設(shè)計(jì)是實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)，人才培養(yǎng)計(jì)劃中圍繞實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置了大量課程。本文結(jié)合多年高職產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)客教學(xué)實(shí)踐，所提出基于“虛實(shí)結(jié)合，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，循序漸進(jìn)”的教學(xué)方法研究與應(yīng)用，幫助高職產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在創(chuàng)客教學(xué)實(shí)踐環(huán)境中探索知識(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，培養(yǎng)自主創(chuàng)新的能力。在拔尖應(yīng)用型人才培養(yǎng)過(guò)程中，我們將堅(jiān)持實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)，以真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)競(jìng)賽項(xiàng)目和專利創(chuàng)新項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新教育，也為此類創(chuàng)客教學(xué)模式的研究建設(shè)提供一種可借鑒的模式。

作者:何悅菡 單位:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院