基于“人機仿真平臺”的產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)項目制教學(xué)模式研究

徐平 章勇

摘? 要：針對產(chǎn)品設(shè)計項目制教學(xué)中存在的現(xiàn)實問題，圍繞“學(xué)生能力培養(yǎng)”和“特色產(chǎn)業(yè)需求”，提出了基于“人機仿真平臺”的項目制教學(xué)改革方法。分別討論了“人機仿真平臺”的構(gòu)建、項目制教學(xué)方法和課程考核的設(shè)計，并面向紡織機械產(chǎn)業(yè)需求進行基于“紡織機械人機仿真平臺”的項目制教學(xué)模式改革實踐。

關(guān)鍵詞：項目制;教學(xué)模式;人機仿真平臺;產(chǎn)品設(shè)計

基金項目：本文系湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目“面向紡織行業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（湘教通[2017]452號-375）研究成果。

項目制教學(xué)是以產(chǎn)業(yè)需求為目標(biāo)，以項目的流程和實際進度來組織教學(xué)活動。老師在組織學(xué)生做項目的過程中，引導(dǎo)學(xué)生探索新知識，傳授學(xué)生新技能，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、項目執(zhí)行能力和系統(tǒng)化解決方案能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)。由于項目制教學(xué)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和項目執(zhí)行能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢，近幾年，得到了各高校的廣泛重視。李津津等介紹了貫通式項目制教學(xué)，即從大一開始，就針對學(xué)生設(shè)計一個綜合性的實踐項目，以研究性項目為主導(dǎo)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，學(xué)生用3～4年時間完成實踐項目^[1];畢學(xué)鋒介紹了采用“以問題為導(dǎo)向”的工作室項目制教學(xué)，目的是讓學(xué)生能夠針對某些社會問題組織調(diào)研并開展設(shè)計思維方面的思考^[2];蔡國良介紹了實戰(zhàn)項目制教學(xué)實施的步驟和方法，并總結(jié)了項目制教學(xué)的優(yōu)劣勢^[3];崔木揚、王小冬介紹了設(shè)計類專業(yè)項目制教學(xué)實踐的過程組織，總結(jié)了項目制教學(xué)的優(yōu)勢^[4]。從諸多研究成果可以看出項目制教學(xué)應(yīng)用廣泛，各專業(yè)都在積極探索。產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)與產(chǎn)業(yè)需求的高度融合性，使該專業(yè)迫切需要開展項目制教學(xué)研究。然而，在產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)實際的項目制教學(xué)過程中，存在諸多實際困難。在分析實際困難的基礎(chǔ)上，討論了應(yīng)用“人機仿真平臺”組織項目制教學(xué)的舉措，并以服務(wù)特色產(chǎn)業(yè)需求為背景，實施了基于“紡織機械人機仿真平臺”的項目制教學(xué)實踐，為信息技術(shù)支撐下開展項目制教學(xué)提供參考。

一、產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)項目制教學(xué)問題分析

項目制教學(xué)離不開企業(yè)的參與，需要企業(yè)全程參與設(shè)計階段性成果的評鑒。但對于內(nèi)陸地區(qū)高校，項目制教學(xué)模式的落地實施存在諸多現(xiàn)實困難，教學(xué)過程中尚存在一些問題：一是缺乏支撐專業(yè)特色建設(shè)的企業(yè)實題支持，即便爭取到企業(yè)實題，但由于路途遙遠(yuǎn)，組織學(xué)生到企業(yè)實地考察存在經(jīng)費、安全等現(xiàn)實困難。我校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)依托紡織工程背景，積極培養(yǎng)具有紡織機械備產(chǎn)業(yè)需要的應(yīng)用型人才。但由于紡織機械產(chǎn)業(yè)主要聚集地并不在本地，因此無法組織學(xué)生大批次地到企業(yè)實地考察。不能實地參觀和現(xiàn)場感知特色產(chǎn)業(yè)需求，學(xué)生們就無法形成設(shè)備與環(huán)境、設(shè)備與使用者之間較詳實的感性認(rèn)識;二是諸多特色產(chǎn)業(yè)設(shè)備往往價格高、占地面積大、臺套數(shù)少，項目制教學(xué)現(xiàn)場參觀中企業(yè)設(shè)備和學(xué)生人數(shù)匹配度上仍存在很大問題，造成了一群學(xué)生圍著一臺設(shè)備聽講解的現(xiàn)場教學(xué)現(xiàn)狀，學(xué)生難以深入理解設(shè)備操作及結(jié)構(gòu)原理;三是項目的時效性要求，往往無法與教學(xué)進程一致，給教學(xué)活動的組織和進度安排帶來困難。鑒于此，本教學(xué)團隊依托虛擬仿真技術(shù)，進行了基于“人機仿真平臺”的項目制教學(xué)模式改革研究，并從“紡織機械”視角進行了改革實踐。

二、基于“人機仿真平臺”的項目制教學(xué)設(shè)計

（一）“人機仿真平臺”的構(gòu)建

基于“人機仿真平臺”的項目制教學(xué)改革，首先是依托學(xué)校學(xué)科背景和地方產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，設(shè)定專業(yè)建設(shè)服務(wù)的特色產(chǎn)業(yè)方向，建設(shè)特色產(chǎn)業(yè)相應(yīng)設(shè)備的“人機仿真平臺”。我校產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)依托紡織工程背景，面向紡織機械產(chǎn)業(yè)需求，建設(shè)了“紡織機械人機仿真平臺”。人機仿真平臺包含三大模塊，即學(xué)習(xí)區(qū)、需求區(qū)和設(shè)計區(qū)。

第一模塊是學(xué)習(xí)區(qū)。該區(qū)設(shè)立知識儲備區(qū)、設(shè)備演示區(qū)、交互體驗區(qū)。知識儲備區(qū)是對特色行業(yè)產(chǎn)業(yè)進行行業(yè)特色、設(shè)備類型等方面的介紹，幫助學(xué)生對特色行業(yè)有一個總體的認(rèn)識。設(shè)備演示區(qū)是對知識儲備區(qū)介紹的設(shè)備進行工作原理動畫展示、工作流程動畫展示和部件結(jié)構(gòu)組裝動畫展示，構(gòu)建真實的設(shè)備工作流程場景，生產(chǎn)過程采用仿真運行，全面演示該特色行業(yè)產(chǎn)業(yè)設(shè)備特征，幫助學(xué)生深入理解各設(shè)備使用方式。交互體驗區(qū)是對主要設(shè)備進行VR操作體驗、VR樣機拆裝體驗，實現(xiàn)設(shè)備的基本常規(guī)操作，如開、停、事故處理等方面的學(xué)習(xí)。通過虛擬交互，幫助學(xué)生更明確地感知設(shè)備使用中的人機關(guān)系和拆中的部件位置關(guān)系，從而提出該設(shè)備所要解決的問題。通過對知識儲備區(qū)、設(shè)備演示區(qū)、交互體驗區(qū)的學(xué)習(xí)，能夠有效解決現(xiàn)場參觀、演示安全、組織等困難，及當(dāng)前項目制教學(xué)中臺套數(shù)與學(xué)生數(shù)之間的不平衡問題，并且通過“人機仿真平臺”三大模塊的互動充分鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，幫助學(xué)生建立問題意識，提高學(xué)生工程實踐能力。

第二模塊是需求區(qū)。該區(qū)及時發(fā)布企業(yè)需求，并根據(jù)企業(yè)需求直接連接到學(xué)習(xí)區(qū)相應(yīng)的設(shè)備介紹、設(shè)備演示、交互體驗?zāi)K，方便學(xué)生根據(jù)企業(yè)需求定點自主學(xué)習(xí)相應(yīng)的特色行業(yè)產(chǎn)業(yè)設(shè)備相關(guān)知識，發(fā)現(xiàn)設(shè)計待解決的問題，形成明確的設(shè)計定位。老師對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)進行指導(dǎo)，老師聯(lián)系企業(yè)，與學(xué)生一起就設(shè)計定位進行研判，進而形成獲得企業(yè)認(rèn)可的設(shè)計方向。

第三模塊是設(shè)計區(qū)。該區(qū)功能是提供企業(yè)、老師、學(xué)生對設(shè)計實踐過程進行交流，對設(shè)計成果進行陳列的平臺。學(xué)生依據(jù)需求區(qū)所形成的設(shè)計定位進行方案設(shè)計，老師在線下對學(xué)生方案草圖、3D模型、實物模型的各階段進行指導(dǎo)，與學(xué)生形成的每一個階段成果發(fā)布到設(shè)計區(qū)。老師負(fù)責(zé)聯(lián)系企業(yè)，在設(shè)計區(qū)對不同階段成果進行對接，在相互討論中修訂設(shè)計方案，直至產(chǎn)生最終設(shè)計成果，并在設(shè)計區(qū)進行陳列。

（二）基于項目制的教學(xué)方法設(shè)計

在“人機仿真平臺”的教學(xué)過程中，通過需求區(qū)實現(xiàn)以企業(yè)實際需求為導(dǎo)向的項目制教學(xué)：老師聯(lián)系特色行業(yè)企業(yè)，企業(yè)提出并發(fā)布設(shè)計需求;學(xué)生根據(jù)設(shè)計需求在老師的引導(dǎo)下到學(xué)習(xí)區(qū)進行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，老師定期召開討論會，學(xué)生對行業(yè)背景、設(shè)備工作原理、結(jié)構(gòu)等進行匯報，既可以幫助老師掌握學(xué)生相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)情況，又可以對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)起到督促作用;學(xué)生運用交互體驗區(qū)對設(shè)備使用方式、人機關(guān)系、設(shè)計需求進行認(rèn)知體驗，與老師討論設(shè)計方向;企業(yè)、老師、學(xué)生在需求區(qū)一起研判設(shè)計定位;老師根據(jù)設(shè)計定位對學(xué)生設(shè)計過程進行指導(dǎo)，并將設(shè)計階段成果與企業(yè)對接，企業(yè)、老師、學(xué)生共同討論、修改設(shè)計方案，最終形成企業(yè)、老師、學(xué)生共同的設(shè)計成果。從項目制教學(xué)組織可以看出，在“人機仿真平臺”的教學(xué)過程中，教師已由傳統(tǒng)的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)和組織，工作的重點是與企業(yè)協(xié)調(diào)創(chuàng)造特定的設(shè)計實踐環(huán)境、引導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生自主學(xué)習(xí)，傾聽、組織企業(yè)參與討論，并給予方向性的指導(dǎo)，使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體。

本教學(xué)團隊面向紡織機行業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)進行“紡織機械人機仿真平臺”的項目制教學(xué)改革，大三學(xué)生針對產(chǎn)品設(shè)計進行為期一個月的設(shè)計教學(xué)實踐。在教學(xué)實踐前期，教學(xué)團隊制作完整的“紡織機械人機仿真平臺”學(xué)習(xí)區(qū)的內(nèi)容，對紡織機械的行業(yè)背景、設(shè)備類型、發(fā)展趨勢等進行逐項建設(shè);并選擇捻線機、梳理機、紡織機、漿紗機、染色機、整經(jīng)機、切布機、提花機等設(shè)備進行數(shù)字化建模、動畫演示和VR交互設(shè)計。學(xué)生們對紡織機械產(chǎn)品非常陌生，在開展相關(guān)項目之前，學(xué)生有選擇地在學(xué)習(xí)區(qū)進行學(xué)習(xí)。老師聯(lián)系紡織機械相關(guān)企業(yè)提供設(shè)計需求，最終設(shè)立了“具有現(xiàn)代設(shè)備視覺語言的提花機”“智能化梳理機”“多功能開松打包一體機”三個項目。學(xué)生對標(biāo)項目，到學(xué)習(xí)區(qū)分別學(xué)習(xí)提花機、梳理機、開松打包機相關(guān)知識，并進行虛擬感知體驗，形成設(shè)計定位。老師、學(xué)生、企業(yè)在“紡織機械人機仿真平臺”對設(shè)計過程進行跟進、研判，最終形成了較為理想的設(shè)計方案（如圖1）。

（三）課程考核設(shè)計

基于“人機仿真平臺”的項目制教學(xué)，設(shè)計項目主要來自特色產(chǎn)業(yè)企業(yè)的實際需求。在老師的協(xié)調(diào)下，學(xué)生與企業(yè)保持真實有效的溝通，包括項目開始之初與企業(yè)、老師討論并確定設(shè)計定位、設(shè)計過程中企業(yè)參與研判各階段的效果等。最終考核并不局限于最終的設(shè)計效果，而對“人機仿真平臺”學(xué)習(xí)區(qū)的學(xué)習(xí)效果、需求區(qū)和設(shè)計區(qū)的溝通討論效果、設(shè)計需求的實現(xiàn)效果和項目按計劃執(zhí)行效果等方面進行綜合評價。其中，對學(xué)習(xí)效果的評價是從學(xué)生對陌生的特色產(chǎn)業(yè)知之甚少到侃侃而談狀態(tài)轉(zhuǎn)變的評判，是對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的考核;需求區(qū)和設(shè)計區(qū)的溝通討論效果的評價是對學(xué)生協(xié)調(diào)溝通、團隊協(xié)作能力的考核;設(shè)計需求的實現(xiàn)效果是從設(shè)計方案最終落地的可行性進行考核，考察學(xué)生的實踐落地能力;對項目按計劃執(zhí)行效果的評價，反映了項目制教學(xué)中對學(xué)生職業(yè)化能力培養(yǎng)方面的考核。

三、結(jié)語

在構(gòu)建面向特色產(chǎn)業(yè)的“人機仿真平臺”教學(xué)與實踐平臺的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)大三的學(xué)生開展教改實踐。通過“紡織機械人機仿真平臺”進行項目制教學(xué)實踐，學(xué)生面對紡織機械這一特殊產(chǎn)業(yè)，盡管生活中接觸不多，對該產(chǎn)業(yè)設(shè)備不熟悉，但經(jīng)過老師的引導(dǎo)和對學(xué)習(xí)區(qū)、演示區(qū)、交互區(qū)的自主學(xué)習(xí)，對紡織機械這一特殊產(chǎn)業(yè)設(shè)備有了較為清楚的認(rèn)識，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到充分鍛煉。通過設(shè)計區(qū)設(shè)計方案的反復(fù)對接，企業(yè)、老師、學(xué)生形成合力，設(shè)計方案的最終效果有了普遍的提升，教學(xué)與實踐平臺的結(jié)合產(chǎn)生了良好效果，達(dá)到了教改方案的預(yù)期目標(biāo)，具有廣泛的應(yīng)用與推廣價值。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，以虛擬仿真技術(shù)為支撐，使開展面向特殊產(chǎn)業(yè)設(shè)備的“人機仿真平臺”項目制教學(xué)具有可操作性。

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[2]畢學(xué)鋒.危機之下的畢業(yè)設(shè)計探索[J].裝飾，2020（6）：32-33.

[3]蔡國良，陳平.雙創(chuàng)教育中實戰(zhàn)項目制教學(xué)的應(yīng)用探索[J].高教學(xué)刊，2020（31）：39-41，45.

[4]崔木揚，王小冬.“項目制”教學(xué)理念深度實踐研究——以展示設(shè)計課程為例[J].設(shè)計，2020（13）：104-107.

作者簡介：

徐平，博士，湖南工程學(xué)院設(shè)計藝術(shù)學(xué)院副教授。研究方向：工業(yè)設(shè)計及理論研究。

章勇，博士，湖南工程學(xué)院設(shè)計藝術(shù)學(xué)院副教授。研究方向：人機工程學(xué)。

編輯：雷雪