基于OBE理念的產品設計專業CMF設計類課程改革研究——以智能家居產品設計為例

武月琴，萬青藍，許曉燕

基于OBE理念的產品設計專業CMF設計類課程改革研究——以智能家居產品設計為例

武月琴1*，萬青藍1，許曉燕2

（1.西華大學，成都 610039；2.江漢大學，武漢 430056）

為實現培養高素質創新型設計人才的目標，作為產品設計專業的核心課程，CMF設計類課程在培養學生設計思維，理解產品設計中色彩、材料與加工工藝的搭配應用，以及產品規劃驗收等方面發揮了關鍵作用。基于以成果為導向的教學模式（OBE）理論，結合CMF設計類課程理論與實踐并重的特征，從教學內容、教學方式、評價指標和反饋機制進行課程改革，尤其是在智能產品設計教學過程中進行運用，以構建多渠道教學體系。OBE理論指導下的CMF設計課程，結合多種教具的應用與游戲化學習體驗，能提高CMF設計教學中學生的主觀能動性。通過OBE教學理論在CMF設計課程的運用，確立學生在課堂的主體地位，激發其對智能化、數字化產品CMF設計的學習興趣，進而提高課堂效率與教學質量。

OBE教育理念；CMF設計；產品設計；教學改革

在個性化、高端化追求日趨常態的時代背景下，作為賦能產品新品質、新規格的CMF設計備受關注[1]。CMF設計是工業社會中市場經濟高度發展的產物，是一種提升視覺品質競爭力的專業化交叉學科的設計技能。產品作為制造業的核心產出，其顏色、材料及工藝應用的選擇是產品設計專業學生重點掌握的技能之一[2]。CMF設計是面向產品設計專業學生開設的、大多數高年級專業課程都會涉及到的內容。CMF設計類課程為后續產品設計開發、生產落地提供了理論和設計依據，在產品設計人才培養中占有舉足輕重的地位。

1 產品設計專業CMF設計教學現狀

在國內大多數的產品設計專業中，與CMF設計相關的課程主要包括三類，是產品設計專業開設的一系列專業必修課，見圖1。第一類是開設于低年級的色彩訓練課程，主要是進一步鞏固學生的美術基礎，同時講授略抽象的設計基礎，如色彩構成、色彩設計、色彩基礎，注重與學生入學前的藝術基礎相銜接。第二類是開設于大學二年級的專業基礎課或專業核心課，各院校的命名稍有不同，如造型材料與色彩工藝、造型材料與加工工藝、產品材料工藝學等，加入了明顯的工科課程內容，強調產品設計所需的工程知識。第三類是開設于高年級的專業訓練課程，一般會根據辦學特色與產品領域做大致分類和命名，如家居產品設計、家電產品設計、交通工具造型設計等，把CMF設計納入項目式課題訓練中，既注重設計方案的創意表達，也強調產品的可用性、可生產性等。培養學生在產品設計中對顏色、材質、表面處理的綜合考量和運用能力是高年級的課程教學目標之一。

1.1 CMF設計的教學內容模塊化，教學鏈條較長

產品的色彩（C）、材料（M）、表面加工工藝（F），每一項都可對應一個專業，其涵蓋著龐大的知識內容[3]。因此在各設計類院校中，產品CMF設計的課程教學在安排上多以模塊化教學形式為主。將整合的CMF設計知識劃分為“C、M、F”或“C與M+F”的教學模式，由淺入深，以便學生掌握繁雜的專業設計知識。作為貫穿產品專業本科教學的CMF設計類課程，教學目標隨著學習階段的發展而轉變。

然而在企業產品設計中，CMF設計并非局限于顏色、材料、表面工藝的搭配應用，背后蘊含著產品規劃驗收、合適的材料，以及最優工藝的選擇，是一個整體化的設計程序[4]，貫穿整個產品的研發階段。CMF設計模塊化的教學形式符合學習過程認知的逐步建立，卻也會造成知識碎片化的局面，無法滿足企業對設計人才貫徹CMF設計技能整體性的需求。

1.2 前中期課程知識點與后期綜合運用銜接不暢

CMF設計作為應用型技能，理論學習與實踐學習并重。知識點零散導致不同難度的課程內容與知識點分布在不同學年的多門專業課程中。低年級的理論學習以知識獲取為主，存在因知識點“學而不用”所導致的遺忘與疏忽，而高年級課程強調設計方案的效果輸出，CMF設計只是方案中的一部分，存在前期知識點在后期應用效果不佳的整體情況。

在教學過程中，不論理論教學還是實踐教學，均以教師講授為主導，學生在教學過程中的主導地位不夠突出。產品CMF設計知識繁雜且部分內容較為抽象，傳統的“教與學”形式降低了學生對課本知識理解和學習的積極性，學生在后續設計實踐課程和畢業設計中無法形成知識的融會貫通，課堂教學成果不夠突出。此外，授課教師的知識主要來源于教材和參考書等資料，缺乏對企業實際需求的深入了解，導致授課時不能將實際問題與課程知識聯系到一起。學生不清楚課程所學知識應如何進行實踐應用，解決實際問題的能力和實踐創新能力并沒有得到根本的鍛煉和提升。

1.3 CMF設計與學習CMF設計的要求是不同的

CMF的知識點本身也存在職業精專和學業模糊的區別，即只有在行業里才要求對材料名稱進行熟悉，在設計專業的學習過程中只需要對大致分類、性能與工藝等做了解即可。智能家居產品的外殼常用塑料材質，但塑料有成百上千種，即使是生活中十分常見的塑料也有近十種，且塑料材質名稱多為化學成分縮寫，對學生而言是很難記憶的。戴森無扇葉風扇的外殼采用聚四氟乙烯（Poly Tetra Fluoro-Ethylene，PTFE）制成，這種材料質輕且性能優良，耐熱、耐寒、耐化學腐蝕、摩擦因數極低、加工方法難度低、可回收利用。像這樣的材料知識，只有行業內的設計師才需要熟知，或者根據項目需要做簡要的資料查詢即可。

產品CMF設計教學在前期以理論教學為主，在中后期是課題訓練，注重學生創新能力和個人設計能力的培養。而企業CMF設計師則需要一定的工作經驗，具有較強的綜合性設計能力，尤其突出對各種材料、飾面技術和制造工藝的深入了解和應用，能夠將理論知識轉化為實際設計并生產。企業CMF設計師崗位任職的核心要求主要有以下幾點。

1）熟悉產品開發設計流程，具有量產落地經驗，了解結構、模具、材料、量產工藝等過程并能推動工藝創新。

2）對產品材料、工藝有清晰的認識和了解，能夠進行CMF工藝分析與驗證。

3）校對產品CMF打樣，完成設計方案的材料、工藝、色彩規劃，與供應商對接并完成工藝引進。

4）擅長洞察用戶，能夠完成CMF設計趨勢研究。

1.4 考核評價形式單一

課程考核是教學過程中的一個重要環節，主要目的是檢查學生對課程知識的掌握程度和靈活應用能力，其形式在很大程度上決定了學生學習的積極性、主動性和多樣性。受產品CMF設計類課程的特征和實際教學情況的影響，目前相關課程的考核形式主要以期末試卷和綜合實踐設計的形式進行。綜合實踐作業多為命題式設計，題目的選擇以教材或教學內容為導向，常與實際市場需求割裂。命題作業的評價，以教師為主體，憑借自身的知識儲備和經驗對學生設計作業完成判定。這種考核形式可能受教師主觀喜好及師生關系等因素的影響，導致評判結果存在一定的偏差，不能較為準確地反映學生的實際學習水平。傳統的試卷考核形式重知識、輕能力，忽視了學生實際設計技能提升的過程性，而鑒于綜合實踐作業在考核形式上與市場、生產端的割裂，其不能從根本上考察學生實踐創新和解決生產實際問題的能力。目前的CMF設計類課程考核形式無法準確衡量學生掌握產品CMF設計的素養、技能程度。

傳統CMF設計類課程的教學模式多以教師輸出知識點為主，學生通過作業、實驗和課程設計等環節加以鞏固和理解。但CMF設計類課程系統性強，部分知識抽象復雜，最終的教學成果多為相關設計實踐。傳統教學方式難以完成教學目標，且忽略了“以學生為中心”的教學宗旨。開展CMF設計的課程改革對提高產品設計專業人才培養的質量具有深遠意義。

2 OBE教育理念及與CMF設計類課程的內在聯系

Outcomes-based Education，簡稱為OBE，指以結果為導向的教育形式。而結果的重點不是學生的課業分數，而是學生在課程結束后的專業素養和專業能力。OBE教學理念與設計專業注重能力鍛煉的目的是相對契合的，是設計教學領域研究較為豐富的原因之一。在設計專業課程改革中，一些學者做出了前期的探索與嘗試，以OBE教育理念為導向，基于課程特性分層設計學生成果目標，通過任務驅動以鍛煉學生解決問題的能力[5]；為提高學生設計實踐創新能力和動手能力，在課堂教學中突出學生；通過開放式實踐課題，增加學生在教學過程中的參與度[6]；還有將OBE教育理念應用于設計專業研究生的教學改革中，針對部分高校產品設計專業研究生人才培養脫離實際、課程考核方式不全面等問題[7]，從學生能力基礎出發，結合OBE教育理念，從學生、教師、學校三個維度提出設計學研究生學術能力培養方案[8]。盡管課程內容不同，實施重點也有差別，但研究結果都集中在OBE教育理念的“成果”及學生預期學習結果上，從而合理設計教學過程。

CMF設計作為產品設計專業開設的技能應用型課程，教學中注重學生實際能力的培養與OBE教育形式在具體理念和內涵上具有相關性和內在一致性。

2.1 以學習結果為基礎

CMF設計教學過程中注重教育資源的充分投入，關注學生的學習成果，并棄用試卷分數作為唯一考核依據，更加關注課程結束后學生真正具備的CMF設計能力。OBE教育形式要求教師明確學生最終的專業素養，聚焦于最終有意義的學習結果，強調學生在完成課程任務后，應該具有明確的知識、技能和專業素養。以學習結果為基礎，教育者能夠更精準地設計課程，學生也能更明確地了解他們應該達到的標準。這有助于提高教學質量及學生的實際能力。

2.2 以能力鍛煉為目標

以應用實踐為主的CMF設計，其教學過程應注重實踐性項目和實際設計場景的模擬。強調能力本位，在設計綜合訓練中調動以往的知識點，把“學過”與“會用”關聯起來以形成“學會用”。OBE教育理念聚焦于教育的實用性，強調學生在學習過程中不僅僅是獲取知識，更是培養能夠應用這些知識的實際技能和能力。

CMF設計教學與OBE教育理念“基礎”和“目標”的契合，能更好地實現教學過程的可控性和教學結果的有效性。通過OBE教育框架來確保學生在課程結束時達到明確的設計能力和知識水平，利用實際項目和案例研究，確保學生在色彩、材料和表面處理方面具備實際應用能力。

3 OBE教育理念下CMF設計類課程教學改革策略

3.1 以成果為導向，設計階梯式學習成果目標

OBE教育理念遵循“成果引導課程”的反向設計原則，在社會人才需求基礎上決定教學培養目標，進而確立畢業能力指標體系，最終構建教學課程體系[9]。根據我國工業設計技術人員職稱申報認證提出的能力要求，結合CMF設計知識特征及課程安排，參照學生不同階段的成長和發展，明確了支撐產品設計專業學生畢業要求的階梯遞進式課程目標，即美學素養目標、知識鋪墊與專業銜接目標、技能專業化目標。體系結構如表1所示。

美學素養、知識鋪墊與專業銜接屬于CMF設計教學中的基礎能力培養層，其主要目標是鞏固學生的美學知識，學習產品常用材料及表面處理工藝相關知識，對應目前一、二年級階段所開設的色彩設計、色彩構成、材料與表面處理工藝等課程。技能專業化層是CMF設計教學后期知識融會貫通、成果輸出的關鍵階段，對應三、四年級開設的專項實訓課程，如家電產品設計、家居產品設計等。“有學歷、無能力”是長久以來人才市場對設計專業應屆畢業生的固有印象，雖然他們有理論知識卻缺乏實踐能力，不能滿足企業對專業設計人員的技能需求。因此在CMF設計類課程中，后期實訓階段的改革是關鍵。利用課程實訓及項目實踐調動前期C、M、F的基礎知識，強化學生產品CMF設計應用能力，使學生具備熟練表達具有創意的產品CMF設計方案及實現產品的工程化轉化的能力。

表1 課程目標分級及產品設計專業畢業能力對應分析

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

3.2 以學生為中心的教學方式改革

“以學生為中心”是目前中國教育教學改革研究的焦點。傳統“填鴨式”教學模式嚴重影響了學生學習的積極性和趣味性，導致課堂效果和效率急劇下降。OBE強調在教學過程中將學生置于核心位置，教師通過示范、指導等措施來幫助學生達成學習成果。CMF設計前期課程以繁雜的基礎知識教學為主，而后期課程核心則是實踐。在前期教學中，最大問題在于學生積極性的調取及知識點的整合內化。后期的實踐教學則需要學生參與項目設計，從項目中鞏固基礎知識并訓練實踐技能。

3.2.1 游戲化學習調動學生積極性

CMF設計前期基礎理論知識（色彩原理、材料特性、工藝特征等）學習過程枯燥乏味，學生對知識缺乏形象化感知。教具作為與課程設置和教學方式密切聯系的工具，對課程知識的視覺化展示、補充，以及教學方式的完善起著關鍵性作用[10]。以教具為載體、理論知識為基礎、游戲化學習為方法，從基礎知識學習到綜合實踐銜接的學習路徑，建立CMF教具游戲化學習要素模塊。通過基礎知識訓練、基礎知識的應用與擴展兩個模塊的游戲化教學教具應用（如圖2所示），達到促進學生CMF相關知識“內化”和“拓展”的教學目標。在CMF設計前期的教學教具中引入游戲元素可以創造出具有挑戰性和趣味性的學習環境，有助于建立積極的學習體驗，強化學生對相關知識的記憶和理解，有效避免CMF基礎知識學習的枯燥乏味。

圖2 CMF設計前期的游戲與教具

3.2.2 任務驅動、以賽促教、項目教學齊頭并進

實踐是產品專業CMF設計教學成果輸出的關鍵。與藝術類學科中設計專業人才工作內容進行銜接，有效且逐漸接軌實際應用技能和經驗的較佳實踐教學形式主要為課堂任務驅動、以賽促教、校企合作3種類型，具體如下。

1）課堂任務驅動教學是一種通過教師設計具體任務來促使學生學習并應用知識、技能和思維能力的基礎型實踐教學形式。這要求授課教師時刻關注產品設計行業的最新動向，并與相關企業單位保持良好溝通，收集產品CMF在具體設計、研發和銷售環節中遇到的相關問題，及時在課堂上與學生交流溝通，并以此為基礎設計相關課程任務，讓學生通過所學知識解決問題。例如，隨著物聯網的不斷發展，家居產品智能化成為主流，產品市場競爭激烈，企業需要不斷地進行創新設計，以推出具有差異化和競爭優勢的產品。在CMF設計后期實踐課程——家居產品設計中，教師以目前家居產品發展趨勢為任務背景，與學生進行分享討論，指導學生利用前期色彩、材料、生產工藝，以及設計理論等知識進行智能家居功能與外觀的創新設計，實現產品的差異化和個性化，提升市場競爭力和用戶滿意度，實現可持續發展和長期增長。

2）以賽促教又稱賽教合一，是一種促進學生學習和競爭的教學形式。由教師組織、指導學生參加專業競賽，引導學生運用所學專業知識，完成競賽作品，取得設計實踐經驗。一般專業性比賽，其背后都有相關企業的贊助和支持，兩者存在著密切的聯系和合作關系。比賽題目擬定方面多與企業實際需求掛鉤，但又在此基礎上倡導學生創新。這種教學方式能有效將教學目標與實際的企業需求相結合，實現從理論到實踐應用的轉變。

3）校企合作。設計行業發展快速，理念、技術和工具不斷迭代更新。通過校企合作的形式，高校能時刻了解行業發展趨勢、及時更新教學內容[11]。而學生不僅能在實際項目訓練中提升設計技能，而且能更好地了解行業需求和趨勢。校企合作的教學形式可以通過以下方式實現：（1）項目合作，由學校與企業共同策劃和開展相關設計項目，讓學生參與到真實的項目中，與企業合作解決實際問題；（2）企業導師指導，邀請企業的專業人員擔任校外實踐教師，指導學生完成設計項目；（3）行業實踐基地，學校與企業建立實踐基地，提供實際的工作場所和設施，讓學生身臨其境地參與相關設計實踐；（4）校企交流平臺，定期舉辦行業講座活動，促進學校與企業間的交流與合作。校企合作相較于任務驅動和以賽促教，與企業和市場聯系更加緊密，從校園設計技能順利過渡轉接行業崗位需求。

3.2.3 借力新技術協助完成學習目標

CMF設計在后期課程教學中，開展實踐創新訓練受到很多條件的限制，例如場地、空間及成本問題。這使得在現實的教學中難以創造滿足產品外觀CMF設計實物生產需求的環境。隨著信息技術的快速發展，人工智能內容生成（AIGC）技術的出現為設計專業教學帶來新的機遇，促進了大規模個性化學習和創新教育[12]。以Midjourney為代表的圖像生成式人工智能成為設計類學科輔助教學的變革性工具之一，是數字化教育的重要利器。對其進行合理利用能有效打破實踐教學環節的屏障，解決當前設計專業教學資源不足、效率不高，以及質量不佳等問題[13]。

Midjourney是一款2022年3月面世的AI繪畫工具，可根據文本生成圖像。使用者通過Discord的機器人指令進行操作、輸入關鍵字，通過AI算法生成相對應的圖片，其具有善于適應實際藝術風格、風格化能力專業且豐富、效率高等優點。將Midjourney引入產品CMF設計后期專項實訓課程，通過虛擬模擬的方式能快速進行虛擬設計、材料選擇、色彩搭配等操作，大大節約了前期方案構想視覺化的時間。以我校產品設計方向課程——家居產品設計為例，指導學生應用Midjourney進行家居產品設計，具體教學思路見圖3，學生課程實踐流程見圖4。通過設計調研確定設計方向及產品定義，形成初步關鍵詞，進而利用Midjourney快速生成設計構想圖。經小組討論、教師指導后，修改關鍵詞并生成設計構想圖。最后確認方案，根據用戶需求、使用場景等進行顏色、材料調整，明確生產加工方式，并進行外殼分模設計。由于各種不同功能的智能家居產品組合成一個完整的智能生活服務體系，每個子產品不僅要注重產品使用體驗的連貫性，外觀造型設計與CMF設計還要符合家居空間環境風格，呈現產品體系的一致性。在后期的方案確認中，需要有意識地考量家居環境與產品家族屬性，選取合適方案進行色彩、材料的優化處理。

圖3 Midjourney應用于家居產品設計課程的教學流程

圖4 “家居產品設計”學生課程實踐練習展示

3.3 構建多元化、可持續改進的考核評價體系

產品CMF設計類課程種類多、跨度長，且不同時期的教學內容差距大。由于學習內容的差異，其相應的考核形式也有所不相同。在后期技能專業化階段，專業訓練課程對學生的抽象思維能力和創造力提出了更高的要求。對于產品設計人才專業能力的培養，最終的學習成果是設計能力的體現[14]。因此在OBE教育理念的指導下，技能專業化階段課程的考核方式應摒棄傳統單一考試成績或最終作品打分的評價形式，建立多元化且可持續改進的考核評價體系，以衡量學生的成績。

評價多元化主要體現在評價主體多元化、評價內容多元化、評價方式多元化、評價維度多元化四個方面[15]。評價主體方面，考核對象并不僅限于授課教師及學生，課程其他小組成員、企業專家和目標用戶均是多元評價中的主體。但由于不同群體的專業知識能力不同，其評分權重也不相同，因而在進行多元主體評價時，需對各主體進行權重賦值。評價內容方面，CMF設計雖以設計技能為核心，但設計過程、團隊合作、創新能力、理論知識等都是教學的重要內容。通過對上述評價內容的綜合考量，可以全面了解學生在產品CMF設計教學中的學習情況和能力水平。評價方式方面，主要指總結性和形成性兩大類，前者包括作品評估、項目評審等，后者則指學生學習過程的表現情況。評價維度方面，目前產品CMF設計教學不再局限于課堂，開始與行業接軌，教學方式也開始了線上與線下的結合。因此學生課內和課外、線上與線下等的學習都會對學習成果產生影響，進而影響最終的綜合評價成績。

教學課程持續改進是促進教育發展的一大動力。PDCA評價模式是一個持續改進的循環過程，包括計劃（Plan）、執行（Do）、檢查（Check）和改進（Act）四個步驟[16]。在CMF設計教學中，可以應用PDCA評價模式來不斷改進教學質量和效果（如圖5所示）。對于CMF設計類課程的持續改進，應以PDCA為藍本，立足專業實際發展，注重教師的素質培養、教學總結與自查。

圖5 產品CMF設計課程持續改進PDCA模式流程簡圖

4 結語

縱觀CMF設計課程建設和發展過程，在一系列專家學者的研究下，教學內容的遴選、歸類，以及課程模塊劃分已日益完善和系統化。隨著教育發展和行業人才需求的變化，傳統教學形式在設計類學科專業人才培養上已力不從心。通過分析現有教學實踐和學術研究成果，嘗試以學習成果為導向的教學形式，結合市場人才需求，進一步設定產品設計專業CMF設計類課程多維度階梯式能力培養目標體系，并針對成果導向、學生為中心、持續改進三個方面展開了課程改革實踐探索，以期改善CMF設計教學內容枯燥、教學內容與行業聯系不夠緊密等問題，提高學生學習的積極性及在設計行業中的競爭力和發展潛力。產品CMF設計類課程教學是一個系統性工程，需要學生、教師、高校，以及社會的共同努力。目前能對標我國行業發展的教育模式還處于探索階段，參照較為成熟的教育體系對我國高校教育模式的發展具有重要促進作用。

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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年西華大學教學改革重點項目（xjjg2023021）；2022年教育部高等教育司“人因與工效學”產學研合作協同育人項目（220705329190739）

通信作者