CDIO模式的工業(yè)設計工程課程改革論文
摘要：基于CDIO模式的工業(yè)設計人機工程學(xué)改革，將設計理論知識和設計實(shí)踐環(huán)節緊密結合，優(yōu)化教學(xué)方式，建立科學(xué)、合理的人機工程學(xué)課程考評機制，改變被動(dòng)的教與學(xué)關(guān)系為積極主動(dòng)的引導和啟發(fā)式關(guān)系。
關(guān)鍵詞：CDIO思想；創(chuàng )新實(shí)踐能力；工業(yè)設計；人機工程學(xué)；課程改革
CDIO是國際社會(huì )普遍認可的新型工程教育模式，是國際工程教育改革的最新成果。其含義為Conceiving，構思；Designing，設計；Implementing，實(shí)現；Operation，運行，簡(jiǎn)稱(chēng)CDIO[1]。CDIO是基于實(shí)踐能力培養的一種教育模式構思，著(zhù)重以工程項目開(kāi)發(fā)與運行流程為載體，讓學(xué)生在掌握專(zhuān)業(yè)課程知識理論的基礎上，通過(guò)對問(wèn)題的發(fā)現、分析和解決來(lái)學(xué)習應用型工程知識和技術(shù)，從而激發(fā)實(shí)踐應用能力和自學(xué)創(chuàng )新能力，培養具備綜合實(shí)踐能力的創(chuàng )新型工程技術(shù)人才。人機工程學(xué)是大部分設計類(lèi)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎課程，涵蓋了人機工學(xué)綜述、人體尺寸測量及數據應用、人體心理與行為特征、感知與運動(dòng)、交互信息界面、作業(yè)空間與行為、手動(dòng)工具專(zhuān)題等內容。教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握人的因素在產(chǎn)品設計中的意義，并能夠恰當合理地應用于設計中[2]。這是一門(mén)實(shí)踐性要求很高的專(zhuān)業(yè)課程，內容和要求與CDIO的培養模式和思想理念相契合[3]。
一、存在問(wèn)題
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人機工程學(xué)課程內容比較豐富，數據、尺度及理論內容較多，教學(xué)大綱設置的學(xué)時(shí)勉強滿(mǎn)足理論內容講授要求，實(shí)踐性課程內容不足。一些測量?jì)热菁皩?shí)踐環(huán)節只能放在課下作業(yè)中進(jìn)行，導致學(xué)生平時(shí)作業(yè)及期末考試中的理論知識無(wú)法有針對性地應用在專(zhuān)業(yè)設計實(shí)踐，出現理論與實(shí)踐嚴重脫節的問(wèn)題。盡管教師不斷對教材理論進(jìn)行歸納和提煉，但由于缺少鮮活的案例支撐和新穎的呈現方式，學(xué)生無(wú)法通過(guò)實(shí)踐課程加深理解，一些學(xué)生學(xué)習興趣不高，設計作品草草了事[4]。
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綜合設計能力包含很多方面，如設計創(chuàng )新能力、二維表達能力、三維建模能力、設計表現力、版式及審美能力、語(yǔ)言表達能力、分組協(xié)作能力、設計執行能力、設計書(shū)面總結能力，等等，僅僅靠一份結課作業(yè)無(wú)法客觀(guān)和全面地評價(jià)學(xué)生，造成學(xué)生重分數，輕能力。課程結束后，通過(guò)批閱學(xué)生上交的作業(yè)進(jìn)行成績(jì)評價(jià)，并歸檔封存。批閱后的作業(yè)無(wú)法返回學(xué)生手中，因此，學(xué)生沒(méi)有機會(huì )主動(dòng)完善相關(guān)作業(yè)內容，在沒(méi)有掛科的情況下，不會(huì )進(jìn)行重復學(xué)習，導致課程考試對課程作業(yè)的導向性不明顯，考試的激勵作用相對較差[5]。
二、改革實(shí)踐
CDIO四個(gè)字母分別代表了產(chǎn)品設計流程中產(chǎn)品從構思到落地的4個(gè)節點(diǎn)式步驟，在邏輯上呈現順序遞進(jìn)的鏈條式關(guān)系，其教育理念具有兩點(diǎn)啟示作用：規范了產(chǎn)品設計教學(xué)中的步驟和流程，使學(xué)生的設計過(guò)程標準化和展示了理論教學(xué)和實(shí)踐教育之間的關(guān)系，即在理論教學(xué)的基礎上進(jìn)行實(shí)踐驗證，確保設計教學(xué)的現實(shí)價(jià)值和意義�；诖�，人機工程學(xué)課程改革按照這4個(gè)節點(diǎn)設定了相應的教學(xué)進(jìn)度，改變了考試方式，將考試與階段性教學(xué)緊密結合。
�。ㄒ唬┱n程第一階段——構思
將構思引入課程導論部分的授課，合理定位教與學(xué)的關(guān)系，構思多條思路進(jìn)行師生間互動(dòng)。將學(xué)生的興趣點(diǎn)快速帶入課程教學(xué)，引導學(xué)生發(fā)散性思考并確定解決方案。在本階段植入生活中的人機工程學(xué)新內容，增加了相關(guān)問(wèn)題案例，啟發(fā)學(xué)生討論和分析。案例一：家中的寬大沙發(fā)，為什么都要放置“腰靠”，在沒(méi)有使用“腰靠”的情況下為什么會(huì )感覺(jué)到“腰酸背痛”。（生理問(wèn)題）啟發(fā)式答案（非唯一）：寬大的沙發(fā)一般座面的進(jìn)深比較大，在沒(méi)有“腰靠”的情況下，人體腰椎懸空，且彎曲度加大，造成了不正常的腰椎形態(tài)，感覺(jué)不適。案例二：公共衛生間內的沖水按鈕邊上一般都會(huì )貼著(zhù)醒目的“便后沖水”提示，但是為什么不沖水的現象還是司空見(jiàn)慣。（心理問(wèn)題）。啟發(fā)式答案（非唯一）：主要原因是人們覺(jué)得水箱按鈕不衛生，從心理上對其產(chǎn)生排斥感，導致了不沖水的行為。一些城市公廁里的腳踩沖水開(kāi)關(guān)是解決該問(wèn)題的可行方案之一[6]。以布置課下作業(yè)的方式對學(xué)習內容做導向性和啟發(fā)式引導，調動(dòng)學(xué)生的探究和思考興趣。第一階段的課后作業(yè)是發(fā)現生活中的10個(gè)人機學(xué)問(wèn)題，提出自己的觀(guān)點(diǎn)，分析相關(guān)問(wèn)題，制作PPT報告，并作報告演講。教師根據學(xué)生報告作出成績(jì)評定。
�。ǘ┱n程第二階段——設計
設計階段的教學(xué)內容主要有人體測量與數據應用、人體的感知與運動(dòng)特征以及人的心理及行為等內容，隨著(zhù)課程的深入，大量的人體數據引入教學(xué)，單純地要求學(xué)生背數據、記尺度難以達到預期的教學(xué)效果，學(xué)生死記硬背下的數據也無(wú)法應用到實(shí)際設計�；谶@種情況，將人機尺度數據部分內容融入具體設計需求，學(xué)生根據實(shí)際需要和設計需求靈活應用相關(guān)數據。在人機課程的改革中，弱化數據而強調設計方法和人機因素在產(chǎn)品設計中的應用。將相應人機尺度數據和心理學(xué)變量整理成冊，供學(xué)生查閱，學(xué)生的自學(xué)能力和學(xué)習效率有顯著(zhù)提高。該階段考核內容是第一階段的升級和深化。學(xué)生運用所學(xué)設計原則和方法以及相應的人機尺度數據，從作業(yè)一的10個(gè)問(wèn)題中選擇其中之一進(jìn)行深入調研和思考，針對新的問(wèn)題提出有效解決方案，形成論文或PPT報告。學(xué)生基于自己的觀(guān)察和思路完成設計構思，教師嚴格把關(guān)和評價(jià)，有效培養和提升了設計思考能力。
�。ㄈ┱n程第三階段——實(shí)現
這一階段主要內容是相關(guān)產(chǎn)品的專(zhuān)題設計，如人機座椅、手動(dòng)工具及基于人機因素的其他產(chǎn)品設計等。本階段的作業(yè)與作業(yè)一、二在邏輯上是順序遞進(jìn)關(guān)系。根據作業(yè)二的報告結論進(jìn)行實(shí)際模型制作，通過(guò)簡(jiǎn)易模型檢驗設計方案的可行性。模型的材料有精雕油泥、手工雕塑泥、木質(zhì)板材、卡紙、鐵絲、石膏等。通過(guò)制作簡(jiǎn)易實(shí)體模型可以使學(xué)生清晰地了解多種材料的特性，以及個(gè)體設計方案的可行性，動(dòng)手能力和設計實(shí)現能力得以提升。
�。ㄋ模┱n程第四階段——運行
這是課程教學(xué)和考核的最后階段，主要圍繞作業(yè)三的內容運行。具體形式有兩種：學(xué)生在作業(yè)三可行性簡(jiǎn)易模型驗證的基礎上，對方案進(jìn)行深化和美化，對數字模型的建模和細化，確定渲染效果方案，以及產(chǎn)品版式效果制作；教師對所有學(xué)生的作業(yè)檢查和評定，確定一定比例和數量的優(yōu)秀及良好成績(jì)，進(jìn)行定稿后的產(chǎn)品模型制作。主要是使用最新的快速成型和3D打印技術(shù)，保證了手板制作的精細度。這部分作業(yè)的作：下一輪教學(xué)環(huán)節中優(yōu)秀作業(yè)展示，創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)及相關(guān)設計展會(huì )的參展作品進(jìn)行推廣，國內外相關(guān)設計競賽參賽作品儲備[7]。
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