基于实物拆解的工业设计材料与工艺课程改革

摘要：材料与工艺是工业设计专业重要的基础理论课程，从如何把课堂知识转化为实践经验、如何设置实验内容以及如何建立与其他课程的联系三个方面分析了当前工业设计专业材料与工艺课程教学存在的问题;以中国农业大学工学院工业设计专业为例，提出了基于实物拆解的实践教学方法，有助于提升学生的综合实践能力，为工业设计材料与工艺课程教学改革提供了有益的思路。

关键词：工业设计;材料与工艺;课程改革

中图分类号：TB47     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）01-0131-02

一、引言

材料与工艺课程是传统工业设计教学中重要的基础理论课程，但近十几年来，随着计算机辅助工业设计和交互设计等设计方法与理念的兴起，材料与工艺课程在教学中的重要性呈现出下降的趋势。最近，随着设计实践领域对CMF研究的兴起，材料与工艺课程的重要性又逐渐提升[1]。在新的技术条件和时代需求下，中国农业大学工学院工业设计专业进行不断探索，形成了基于实物拆解的实践教学方法，为材料与工艺课程的教学改革提供了有益的思路。

二、当前存在的问题

当前工业设计专业材料与工艺课程教学存在的问题主要集中在以下三个方面。

1.如何把课堂知识转化为实践经验。与其他专业课相比，材料与工艺课程的特点是理论内容清晰、知识点明确。材料与工艺课程重在向学生介绍工业设计常用材料的成型工艺和表面处理方法，并建立材料特性与造型可能性之间的关联。课程以知识点讲述为主、知识体系明确，大都按照材料种类划分，如金属材料、高分子材料、玻璃和陶瓷材料、木材等。就知识点学习而言，学生无须太多前期知识的积累，理解难度不大。然而，由于学生缺乏实践经验，在教学过程中往往出现“记得快、忘得也快”的情况，学生考试成绩尚可，但课程结束后，相关知识很难在后续课程中得到灵活运用，甚至很快就忘记了。如何在完成课程学习后将相关知识转化为实践经验是当前材料与工艺课程教学面临的最主要问题。

2.如何设置實验内容。受场地、设备特别是经济和环境保护要求等因素的限制，大部分高校的工业设计材料与工艺课程的教学都缺乏动手实践环节[2]。如在材料成型方面，即使是条件较好的学校，也只是在金属数控加工、剪板、折弯、线切割或激光切割等特种工艺方面有相应的设备，其他材料尤其是高分子材料方面相应的教学设备非常有限，即便有，由于受场地和经济因素的限制，设备更多的还是原理演示，其工作方式与工厂的批量化生产也相去甚远。而在表面处理方面，受经济和环境保护要求的限制，很少有学校可以开展相关的教学实践。总体而言，目前材料与工艺课程的实践教学更多的还是以工厂参观或视频教学的形式开展，这虽然在一定程度上缓解了实践环节不足的问题，但并不能很好地满足课程实践环节的要求。

3.如何建立材料与工艺课程与其他课程的联系。就知识点的讲授和学习而言，材料与工艺课程比较独立，基本不需要前期课程基础，对后续课程的支持也是以知识点而非理论体系的形式出现的。但在设计实践层面，材料与工艺课程和其他课程又有千丝万缕甚至决定性的联系。如《计算机辅助工业设计》课程，表面上两门课程关系不大，但如果不掌握材料与工艺的相关知识，在渲染环节就很难获得真实效果。再比如《模型制作》课程，当前的模型制作课程多以手工形式完成，较少涉及真实生产过程中材料与工艺限制的问题[3]。如果在模型制作课程中穿插材料与工艺知识完成练习，无疑对学生提高设计可行性有很大的帮助。而在后续其他专业课的实践环节中，材料与工艺课程更是潜在、重要的支撑。如何建立材料与工艺课程与其他专业课的联系，以便真正提升学生的综合实践能力，也是课程改革必须考虑的重要问题。

三、基于实物拆解的课程内容

经过最近一轮教学计划调整，中国农业大学工学院工业设计专业材料与工艺课程包括24学时的《工业材料及加工工艺》和16学时的《工业材料及加工工艺实验》两部分，教学改革主要针对实验部分开展。为了解决以上问题，形成了基于实物拆解的工业设计材料与工艺课程实践教学方法，有助于学生把课堂知识转化为实践经验，并在后续的学习中不断深化为工程实践能力，具体内容如下。

1.产品的选择。依据理论课程内容，按主要材质将产品分类，包括金属、塑料、玻璃和陶瓷、木材4类，其中课程教学主要针对金属和塑料类产品。在选择产品时主要考虑以下几方面因素：首先，造型简洁明快、操作方式明确、结构清晰、体积适中、便于拆解;其次，产品类别以学生常见的家电产品为主;最后，尽可能多地涉及常见成型和表面处理方法。这既有助于教师把握教学流程、合理安排时间，也便于建立材料与工艺课程和其他课程的联系。如金属类产品有面包机、电烤箱、保温杯和微波炉等，塑料类产品有电熨斗、咖啡机、榨汁机、耳温枪、吹风机和台灯等。

2.实验流程。实验以分组的方式完成，每组3—4人，一个班按约30人计，共8组，4组完成金属类产品拆解，4组完成塑料类产品拆解。具体要求如下：第一步，仔细观察产品、完成对产品操作方式的详细分析，在使用过程中梳理使用者与产品的交互方式。第二步，完成对产品的拆解、测绘、三维建模、虚拟装配和渲染等，以便对产品的结构有清晰的认识。在课程安排上，以上两步骤一般在前期的《人机工程学》和《计算机辅助工业设计》课程中完成。第三步，将与产品外观相关的零部件制成实物爆炸模型，并为各零部件编号。第四步，标注零部件材料种类，复习该材料的常见加工工艺;观察实物、查阅资料，确认零部件具体的加工工艺，复习该加工工艺的相关知识点。第五步，分析各零部件的表面处理方式，复习相关知识点。第六步，结合《机械设计基础》课程所学知识，分析各零部件之间的装配方式。第七步，全班展示交流，按材料成型工艺和表面处理方式对零部件进行分类，强化材料特性与造型可能性之间的关联。第八步，完成产品拆解实验报告书。

3.經验总结。首先，以上实践教学环节的改革有效地解决了当前材料与工艺课程中存在的问题，使学生在书本知识和视频资料外，对产品材料与工艺知识有了更真实的体验。尽管这种教学方式更多还是以知识点的形式完成的，难以形成体系，但基本可以覆盖常见产品涉及的材料与工艺，为以后的设计实践提供了经验。其次，如上所述，在多数学校难以开展相关实践教学的情况下，让学生逆向整理产品实物的材料与工艺知识，可以有效弥补课程实验环节不足的问题。最后，借助实验环节，将《计算机辅助工业设计》《人机工程学》和《机械设计基础》等课程有机地结合起来，建立低年级设计理论课之间的联系。此外，待有一定积累后，可将课程实验整理为虚拟仿真教学资源，利用现代技术，有效地提升学生的学习兴趣，培养学生综合运用所学知识的能力，为后续课程达成工程实践能力的培养提供基础[4]。

四、总结

随着设计实践领域对CMF的强调，工业设计材料与工艺课程的重要性再次凸显。经过不断地探索，中国农业大学工学院工业设计专业形成了基于实物拆解的材料与工艺课程实践教学方法，有助于学生把知识转化为经验，弥补实践环节的不足，并有效地将工业设计专业低年级理论课联系起来，为培养学生的工程实践能力提供基础。

参考文献：

[1]左恒峰，严扬.论CMF的主观体验：材质[J].装饰，2017，（8）：118-121.

[2]李歆依，刘宗明.面向职业能力培养的产品造型材料课程教学改革与实践[J].工业设计，2017，（8）：137-139.

[3]艾青.体验式教学在艺术类材料与工艺课程的探索[J].工业设计，2015，（12）：79-83.

[4]王燕，王馨.基于计算机辅助工业设计的产品CMF课程实践与研究[J].设计，2017，（5）：118-119.

Reform of Industrial Design Materials and Processes Course Based on Product Disassembly

CHEN Yu，LING Gang，ZHOU Min

（National Experimental Teaching Demonstrating Center for Mechanical and Agricultural Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

Abstract：Materials and Processes is an important theoretical course for industrial design.This paper analyzed the problems of the course from three aspects：how to transform knowledge to practical experience，how to set up experimental contents and how to establish the links between the course and other professional courses.Taking the industrial design of China Agricultural University as an example，the paper put forward a method based on product disassembly.This method is helpful to improve comprehensive practical ability of students，and provides useful ideas for the teaching reform of industrial design Materials and Processes courses.

Key words：industrial design;Materials and Processes;course reform