產(chǎn)品設計專業(yè)應用型創(chuàng)客教學模式探索

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摘要:本文以“虛實結合，工學協(xié)同”創(chuàng)客教育理念為核心，圍繞“體系科學、安排合理、特色明顯”的高職產(chǎn)品設計信息化教學目標，綜合運用虛擬仿真技術，3D打印設計制作等多種教學手段，結合專業(yè)技能競賽、專利申請等創(chuàng)新手段，構建專創(chuàng)融合、知行合一的拔尖應用型人才培養(yǎng)模式，打造符合雙創(chuàng)需求的復合型產(chǎn)品設計人才培養(yǎng)平臺，為高職本科產(chǎn)品設計專業(yè)的教育教學改革提供新思路。

關鍵詞:創(chuàng)客教育;拔尖應用型人才;虛擬仿真;教學評價

創(chuàng)新人才是知識經(jīng)濟時代最寶貴的財富，培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新能力的大學生是21世紀高校人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，是建設創(chuàng)新型國家的重要環(huán)節(jié)［1］。國務院辦公廳、中共中央辦公廳印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》文件中明確指出“創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力”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)學生的技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達等學科核心素養(yǎng)，強調(diào)借助技術工具和平臺在真實的情境中開展基于項目的學習，使學生在對技術感知和運用過程的中形成工程思維［3］。近年來，隨著“創(chuàng)客”教學實踐的發(fā)展，創(chuàng)客教育在實驗實訓課程教學中不斷融合，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的應用型人才方面具有不可替代的優(yōu)勢，這逐漸成為“創(chuàng)客”教學模式研究的一種趨勢。為了順應信息化社會的人才培養(yǎng)需求，更好地開展產(chǎn)品設計實驗實訓課程教學，大力發(fā)展創(chuàng)客教學設計與應用模式，構建實踐教學新平臺，探索拔尖應用人才培養(yǎng)的路徑就顯得尤為迫切。

1創(chuàng)客教學支持下的產(chǎn)品設計教學新模式發(fā)展的路徑

1．1存在問題

第一，理論脫離實際。傳統(tǒng)課程教學方式多停留在一般過程、方法、原則和原理的理論層面，學生學以致用、解決實際問題的能力欠缺。產(chǎn)品設計專業(yè)的實訓課程具有一定特殊性，如教學中存在的設備數(shù)量缺乏、實踐操作時間短、設備結構及工作原理復雜抽象難以理解等問題，使得傳統(tǒng)教學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)質量。第二，缺乏自主創(chuàng)新意識。許多創(chuàng)客學習者只是空有創(chuàng)新的熱情，在產(chǎn)品設計實踐中，只能在原有的造型和功能基礎上做延伸，并沒有實質性的創(chuàng)新變化［4］。對權威的依賴使其難以突破自我，缺乏自主創(chuàng)造的能力。同時，現(xiàn)有創(chuàng)客教學中對產(chǎn)品的創(chuàng)新設計較為盲目，沒有明確的方向，甚至連創(chuàng)新的實際含義都不清楚，這導致創(chuàng)客學習流于形式。第三，學習動力不足。許多高職院校產(chǎn)品設計專業(yè)現(xiàn)有的教學形式缺乏學科跨界、資源共享、成果分享等特點，不能激起學生的興趣和學習積極性。學校只注重簽約各種校企合作協(xié)議，沒有以促進應用型人才培養(yǎng)為目標，真正實施開展校企合作，而且手段形式單一，學生沒有融入創(chuàng)客教學通過實踐提升專業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

1．2解決路徑

為適應新經(jīng)濟形式下的社會發(fā)展，高職院校應以培養(yǎng)具有較強實踐能力的拔尖應用人才為目標，不斷探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的新模式和路徑。本文圍繞“虛實結合，項目驅動，循序漸進”的思路進行，以培養(yǎng)學生的產(chǎn)品設計創(chuàng)新能力及可持續(xù)發(fā)展能力為導向，立足3D打印虛擬仿真教學，打造實踐教學新方法;建設3D打印模型制作創(chuàng)客中心，打造實訓教學新平臺;以賽促學、循序漸進、逐層推進，改善產(chǎn)品設計教學存在的重理論、輕實踐的不足，為建設一流金課，培養(yǎng)拔尖應用型產(chǎn)品設計創(chuàng)新人才服務。教學設計基本結構如下圖所示。1．2．1以項目為導向，踐行“虛實結合，工學協(xié)同”的教學理念。在教學過程中實施以任務為驅動的項目化教學模式，以真實企業(yè)項目、設計競賽項目和專利創(chuàng)新項目作為提高專業(yè)技能及創(chuàng)新能力的載體，驅動創(chuàng)新教育與“做中學”的教育理念［5］。同時運用計算機多媒體技術構建虛擬仿真平臺，體驗虛擬場景及交互系統(tǒng)，讓學生在真實和虛擬的職場環(huán)境進行綜合性的設計技能訓練。始終以培養(yǎng)“懂材料、會設計、有創(chuàng)新、可創(chuàng)業(yè)、可發(fā)展”的產(chǎn)品設計拔尖應用型人才為宗旨實施教學，在設計實踐過程中注重培養(yǎng)學生獨立完成項目的能力，充分調(diào)動學生的積極性與主動性。1．2．2建設模型制作創(chuàng)客中心，打造實訓教學新平臺。通過將虛擬仿真實驗、3D打印等技術引入創(chuàng)客中心，支持學生在創(chuàng)客中心進行產(chǎn)品3D打印模型設計與制作，快速、精確地將創(chuàng)意設計轉變?yōu)榫哂薪Y構功能的產(chǎn)品原型，為學生的個性化參賽作品快速實現(xiàn)提供了保障［6］。學生在積極參與各類科技創(chuàng)新活動過程中，得到技術的訓練和最新知識的獲取，不斷激發(fā)創(chuàng)新的興趣。1．2．3以賽促教、循序漸進、逐層推進培養(yǎng)拔尖應用人才。以藝術工坊、藝術社團、3D打印創(chuàng)客中心等多種形式組成的多元化的課程模式，通過由教師精心設計的綜合實訓項目和企業(yè)項目，將設計競賽、專利申報與專業(yè)教學進行有效融合，多層次多方式地進行學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學生經(jīng)過選拔進入創(chuàng)客中心，接受基本培訓之后逐步熟悉產(chǎn)品的設計制作過程;然后與高年級同學的合作，參加校級和工業(yè)學會主辦的難度相對較低的設計競賽，積累比賽經(jīng)驗;接著，逐步在老師的指導下參加校企合作項目或大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目;經(jīng)過一段時間的實踐經(jīng)驗積累，再參加發(fā)明杯、挑戰(zhàn)杯大賽和紫金獎設計大賽等級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)客項目的線上線下教學設計

為了順應信息化社會的人才培養(yǎng)需求，更好地開展產(chǎn)品設計實驗實訓課程教學，利用虛擬仿真、3D打印技術、項目式教學、校企協(xié)同等線上線下教學模式，設計了一系列的以項目為導向的創(chuàng)客實踐課題，激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新能力，為學生創(chuàng)客進行創(chuàng)新學習提供幫助和支持。

2．13D打印虛擬仿真創(chuàng)客項目教學設計

南京工業(yè)職業(yè)技術大學藝術設計學院構建了“產(chǎn)品模型設計與制作”3D打印虛擬仿真實訓平臺，與國內(nèi)VR虛擬現(xiàn)實行業(yè)高科技企業(yè)上海曼恒合作，使用Rhino和3Dmax等建模軟件進行三維模型搭建，利用IdeaVR虛擬仿真平臺構建3D打印體驗虛擬場景及交互系統(tǒng)，運用計算機技術、多媒體技術構建一個完整的大型工業(yè)級3D打印體驗架構。大型工業(yè)級3D打印機價格高昂，電器操作參數(shù)復雜，而且現(xiàn)場操作過程具有一定的危險性。通過創(chuàng)客中心的虛擬仿真實訓項目，以三維仿真動畫在線模擬操作的方式，學生可以直觀地了解噴頭擠出的電機驅動電路工作原理，了解大型3D打印機噴頭的機械結構，學習如何正確設定參數(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。模型后處理過程缺乏獨立作業(yè)空間，使用油漆噴桶等工具會產(chǎn)生的有毒有害物質，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驗為例，學生通過虛擬仿真交互技術可以在實訓室場景中自由拿取砂紙、打磨棒、震動拋光機等打磨工具，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)客項目線上教學模式可以讓學生反復操練，課后還可以繼續(xù)借助虛擬仿真平臺進行創(chuàng)新實踐。

2．2便攜式全息投影裝置創(chuàng)客項目教學設計

在“便攜式全息投影裝置設計”創(chuàng)客項目教學中，第一階段，通過視頻連線企業(yè)客戶了解設計需求，與產(chǎn)業(yè)教授在線訪談和互動。經(jīng)過頭腦風暴發(fā)散思維，分析篩選創(chuàng)意，形成小組作品設計方案。第二階段，學生在老師們的指導下，動手制作簡易雪弗板投影支架產(chǎn)品原型。過程包括測量全息投影遮罩角度尺寸，裁切透明亞克力板、實驗各種不同尺寸顯示屏、軸承零件、磁懸浮裝置等設備。第三階段運用keyshot制作個角度旋轉拆分動畫，以小組匯報形式展示整個制作過程，以方便創(chuàng)客中心師生共同研究全息投影裝置的結構問題。通過這種教學模式，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，滿足了學生將創(chuàng)新設計快速實現(xiàn)為實物制作的初衷，也使其在目標驅動下不斷思索如何設計更具新穎性的創(chuàng)新作品。有的小組設計了榫卯結構全息投影裝置，在較大程度上對古代榫卯結構進行了再現(xiàn)，并對部分組件進行一定的創(chuàng)新設計;有的小組設計了燈塔全息投影裝置，將燈塔造型的與黑白格調(diào)相結合;還有的小組作品設計了浮世白夜花全息投影裝置，投影屏運用可翻折的軸承構造，底部托架結合磁懸浮技術。在創(chuàng)客項目實踐中，教師鼓勵學生通過多次迭代實現(xiàn)設計作品的精細化，運用批判思維協(xié)作溝通，找到解決問題的方法，逐步將外觀造型實踐設計拓展深入至結構材料的實用新型設計。

2．3評價設計

2．3．1線上線下相結合考核評價。本研究通過線上線下相結合的考核評價體系著重考察創(chuàng)客教育模式下學生掌握的產(chǎn)品設計知識以及學以致用解決實際問題的能力。線上，教師通過云班課教學平臺課程資源，視頻連線企業(yè)客戶了解設計需求，與產(chǎn)業(yè)教授在線訪談和互動;通過虛擬仿真軟件進行3D機操作，產(chǎn)品模型設計制作、模型后處等;線下，以案例項目為驅動，在教師引導下交流分享學習成果產(chǎn)生的不同觀點和創(chuàng)意。最后，以線上答辯的形式進行實踐技能考核，對產(chǎn)品模型設計制作項目進行總結。2．3．2過程性評價。在創(chuàng)客課程項目中，經(jīng)過前期頭腦風暴和手繪確定設計方案后，學生用犀牛進行產(chǎn)品建模、Keyshot加以材質渲染、Premiere進行配樂剪輯等動畫演示。在虛擬仿真實訓平臺的大型工業(yè)級3D打印機的虛擬情境中，學生扮演不同的虛擬角色，與教師及企業(yè)專家一起通過集體智慧，解決相關的調(diào)試、拆卸、交互、安全等一系列具有代表性的實際問題，最終提出可3D打印的創(chuàng)意設計。整個創(chuàng)意構思、設計模型、制作過程、創(chuàng)意作品展示分享到線上平臺以及抖音、快手等社交媒體，使得他們的創(chuàng)意得到關注，極大地增強學生的創(chuàng)新精神。2．3．3形成性評價。作業(yè)成果以創(chuàng)客小組合作形式，以3D打印實物模型展示進行形成性評價，使學生創(chuàng)客們具備小型展覽的布展能力，能通過道具的配合營造展示氛圍，烘托展品。通過參與展覽現(xiàn)場安裝布置全過程，為學生搭建了一個跨專業(yè)、跨學科的合作平臺，使學生創(chuàng)客的創(chuàng)意作品可以實時地呈現(xiàn)，為學生提供了具有一定強度和挑戰(zhàn)的學習與實操機會，激發(fā)了學生創(chuàng)客們的興趣和自主學習的動機。

3評價指標

在3D打印虛擬仿真創(chuàng)客項目教學中，教師通過實驗腳本設計，將模型導入IdeaVR虛擬系統(tǒng)進行講解和演示，設置引擎應用于考試功能，編輯考題，在虛擬場景中進行模擬考試操作。測試包括大型3D打印機操作，產(chǎn)品模型設計制作、模型后處理工序等一系列過程。幫助學生了解用戶界面控制、打印機運行控制、建模分析評價等方法和手段。以2020屆產(chǎn)品設計專業(yè)產(chǎn)品班作為實驗組，展示班作為對照組，對76名學生采用SPSS22軟件進行作業(yè)考核成績統(tǒng)計，得到獨立樣本t檢驗分析如下表所示。在考核總分中，實驗組(83．45±11．06)分與對照組(77．38±10．20)分相比，t=3．41，P值＜0．01，有顯著差異性?？己私Y果表明，在基于虛擬仿真實驗的大型3D打印機產(chǎn)品模型制作的一系列創(chuàng)客項目教學模式的實施下，學生通過浸入式的三維仿真動畫場景能夠更加直觀地了解3D打印機各個部件的機械結構，迅速掌握大型3D打印機復雜的操作流程，學習效果得到顯著增強，基礎知識和實踐技能的掌握水平明顯提高。

4總結

創(chuàng)客教學在高等職業(yè)教育領域的研究起步較晚，使得我國創(chuàng)客教學在高等職業(yè)教育領域研究的針對性和情境性不強，研究內(nèi)容也不全面。創(chuàng)客教學是培養(yǎng)拔尖應用型人才的重要途徑，高職產(chǎn)品設計是實踐性極強的專業(yè)，人才培養(yǎng)計劃中圍繞實踐內(nèi)容設置了大量課程。本文結合多年高職產(chǎn)品設計專業(yè)創(chuàng)客教學實踐，所提出基于“虛實結合，項目驅動，循序漸進”的教學方法研究與應用，幫助高職產(chǎn)品設計專業(yè)學生在創(chuàng)客教學實踐環(huán)境中探索知識，構建系統(tǒng)的知識體系，培養(yǎng)自主創(chuàng)新的能力。在拔尖應用型人才培養(yǎng)過程中，我們將堅持實施項目式教學，以真實企業(yè)項目、設計競賽項目和專利創(chuàng)新項目驅動創(chuàng)新教育，也為此類創(chuàng)客教學模式的研究建設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)技術大學藝術設計學院