基于現(xiàn)實(shí)場域的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐探索

摘要：本文主要針對《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程在具體學(xué)情中所面臨的問題，結(jié)合學(xué)院的現(xiàn)有資源和專業(yè)規(guī)劃，將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程具體定位。本文介紹了普遍《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)內(nèi)容，我院學(xué)生素質(zhì)水平、所缺技能、就業(yè)前景，學(xué)院“一老一小”發(fā)展規(guī)劃，綜合以上內(nèi)容將該課程進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)新技能、新知識的掌握和現(xiàn)有技能、知識的鞏固開展，使該課程更具有落地意義。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專業(yè)規(guī)劃 教學(xué)實(shí)踐

在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》一般偏向于機(jī)械設(shè)計(jì)方向，因此在課程的教學(xué)規(guī)劃中，一般會融入大量的工科教學(xué)內(nèi)容。但對于本校定位、專業(yè)規(guī)劃、具體學(xué)情來說，傳統(tǒng)《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)規(guī)劃并不與其相符。倘若按部就班地按照傳統(tǒng)《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》進(jìn)行教學(xué)，教師很容易在教學(xué)過程中出現(xiàn)“重理論，輕實(shí)踐”的問題。當(dāng)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容過于理論化時(shí)，產(chǎn)教融合會局限于課堂案例教學(xué)層面，缺乏足夠的實(shí)踐指導(dǎo)也會導(dǎo)致部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的分析、解決問題的能力不足，無法將學(xué)習(xí)內(nèi)容和社會需求有效結(jié)合起來，從而導(dǎo)致產(chǎn)教融合無法落地。高職教育的本質(zhì)目的是培養(yǎng)可上產(chǎn)業(yè)一線的技術(shù)型人才，需承擔(dān)起查補(bǔ)社會產(chǎn)業(yè)需求、實(shí)時(shí)更新技術(shù)要領(lǐng)、搭建產(chǎn)業(yè)與院校銜接橋梁的重大使命。基于此，根據(jù)我校規(guī)劃、我院資源、具體學(xué)情優(yōu)化《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》實(shí)踐教學(xué)，使其能夠成為學(xué)科交叉融合、符合產(chǎn)業(yè)需求、促成學(xué)生就業(yè)、加強(qiáng)傳統(tǒng)和新技術(shù)交流的核心產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程，是本校專業(yè)教師目前面臨的重要問題。

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程是什么

傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容覆蓋從基礎(chǔ)知識到高級設(shè)計(jì)技巧，包括殼體結(jié)構(gòu)、連接方式、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及安全和環(huán)保設(shè)計(jì)等。涉及的產(chǎn)品主要為工業(yè)產(chǎn)品，如汽車、無人機(jī)、家電、手機(jī)等等。課程重難點(diǎn)是學(xué)生要了解不同工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理，因功能、產(chǎn)品大小、外觀不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會不同，而一般產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程涉及產(chǎn)品種類繁雜，因此課程難度也會較大。

這些工業(yè)結(jié)構(gòu)需要學(xué)生熟知工學(xué)、材料與工藝的專業(yè)知識。比如說對止口、殼體等專業(yè)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，還有其他模具基礎(chǔ)，如分模線、撥模角、頂針位置等與生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)計(jì)約束。鈑金、塑料等材料特性的了解，例如材料的強(qiáng)度、剛度、疲勞分析。根據(jù)市場、產(chǎn)品需求對材料進(jìn)行選擇，并對不同的材料采取的制作工藝，例如注塑、沖壓、3D打印等。

這些專業(yè)知識需要提前在單獨(dú)課程深入學(xué)習(xí)，無法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一門課中了解到所有，畢竟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以機(jī)械設(shè)計(jì)為底層邏輯，通過結(jié)構(gòu)的細(xì)化、不同方向的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開展教學(xué)活動，同時(shí)還要結(jié)合不同類型的工業(yè)產(chǎn)品部件去分類學(xué)習(xí)。

二、具體學(xué)情分析

根據(jù)上述課程分析，常規(guī)傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容并不太適合本校學(xué)生教學(xué)。首先，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)置在大二上學(xué)期，在此課程前，學(xué)生接觸了結(jié)構(gòu)素描、馬克筆手繪、三大構(gòu)成、交互設(shè)計(jì)、數(shù)字圖形、三維軟件應(yīng)用等專業(yè)課程。通過結(jié)構(gòu)素描和馬克筆練習(xí)、對結(jié)構(gòu)線的強(qiáng)調(diào)和三視圖的繪制，學(xué)生有了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的所需的建構(gòu)意識。三大構(gòu)成提高了學(xué)生對空間的理解以及對立體感的把控。交互設(shè)計(jì)、數(shù)字圖形、三維軟件應(yīng)用是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所需軟件教學(xué)的核心課程，這些課程的教學(xué)使學(xué)生掌握了即時(shí)設(shè)計(jì)交互軟件、PS圖形處理軟件、RHINO三維建模軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用。即使通過上述課程，學(xué)生有所建構(gòu)意識，但學(xué)生并沒有更深入的工學(xué)學(xué)習(xí)，所以對于常規(guī)產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程所需的前期知識積淀來說，是明顯不足夠的。

其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的內(nèi)容偏向理工、機(jī)械設(shè)計(jì)，需要較強(qiáng)的邏輯思維和動手能力。本專業(yè)學(xué)生多為經(jīng)歷過藝考的文科藝術(shù)生，在工科思維方面，他們相對弱勢，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，偏向于造型的外觀設(shè)計(jì)更適合他們發(fā)展。

三、學(xué)校、學(xué)院專業(yè)規(guī)劃

除卻學(xué)情因素，學(xué)校、學(xué)院、專業(yè)的發(fā)展路線也與傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容也不太吻合。首先，學(xué)校并未有太多關(guān)于工學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)設(shè)置，由于本校是一所幼兒師范高等院校，學(xué)校專業(yè)的開設(shè)也以嬰幼兒需求進(jìn)行規(guī)劃，而近年來，因?yàn)槌錾氏陆岛屠淆g化社會的到來，學(xué)院整體風(fēng)向標(biāo)為“一老一幼”，因此學(xué)院對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的規(guī)劃為：以老年及嬰幼兒為服務(wù)對象，以益智玩具為主要設(shè)計(jì)產(chǎn)品。由此可見，我院開展的產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)并不是以傳統(tǒng)工造為規(guī)劃目標(biāo)，所以從教學(xué)內(nèi)容上以常規(guī)內(nèi)容安排并不佳。

其次，還要結(jié)合學(xué)校對產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的規(guī)劃。產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的發(fā)展以老年及嬰幼兒益智玩具為主，學(xué)校資源包含附屬幼兒園，可便于用戶體驗(yàn)調(diào)研，市場產(chǎn)品玩具調(diào)研，能夠和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容連續(xù)起來，促成更能夠落地的項(xiàng)目實(shí)踐。

同時(shí)，在職業(yè)技能大賽等大專賽事中，關(guān)于兒童和老年人的小型產(chǎn)品也是主要考察方向之一，所以通過不同類型的益智玩具產(chǎn)品帶領(lǐng)學(xué)生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)規(guī)劃和學(xué)校特色，又能夠降低傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對工學(xué)、機(jī)械專業(yè)知識的要求。

另外，就業(yè)是大專院校培養(yǎng)的結(jié)果導(dǎo)向，我院在課程設(shè)置上，也致力于讓學(xué)生學(xué)習(xí)到能為他所用的、能幫助他就業(yè)的技能。[1]從就業(yè)角度來說，作為大專院校的畢業(yè)生進(jìn)入傳統(tǒng)工造企業(yè)相對較難，與本科院校畢業(yè)生競爭不太有優(yōu)勢。以東風(fēng)公司的招聘要求為例，基本上與工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的崗位基對學(xué)歷的要求為統(tǒng)招本科及以上。這也是為何學(xué)校沒有將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專業(yè)定位按照傳統(tǒng)思維設(shè)置的原因之一。對于學(xué)生來說，以益智玩具產(chǎn)品設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，對標(biāo)中小型設(shè)計(jì)公司，去培養(yǎng)他們的技能培訓(xùn)目標(biāo)，對他們的就業(yè)來說更為實(shí)際。

四、課程內(nèi)容調(diào)整

首先，充分利用好校內(nèi)非遺工作坊資源，響應(yīng)黨對文化自信的號召。對于我校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展規(guī)劃和木工工作坊、花饃工作坊這些與非遺傳承相關(guān)的現(xiàn)有特色資源來說，將益智玩具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與非遺文化相結(jié)合，可產(chǎn)出一批數(shù)字與手工藝相結(jié)合的特色文創(chuàng)益智玩具優(yōu)秀成果。[2]比如，拼接玩具可借助一些傳統(tǒng)圖騰紋樣造型和傳統(tǒng)建筑榫卯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，先利用AI建模技術(shù)將其造型效果和部件大小確定好后，用木工的方式打磨成型，然后借助花饃的上色工藝進(jìn)行上色。對于此，可以參考各大博物館的文創(chuàng)玩具，例如河南博物院的寶立方-魯班立方體磁力拼接玩具、中國國家博物館的后母戊戌拼插玩具等等。

圖 1寶立方-魯班立方體磁力拼接玩具

其次，課程內(nèi)容的調(diào)整還要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和基本技能的欠缺點(diǎn)。比如說，學(xué)生并未學(xué)習(xí)如何制作產(chǎn)品爆炸動畫,而爆炸動畫展現(xiàn)的正是產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如：展示內(nèi)部零件和外殼的聯(lián)系、預(yù)測裝配時(shí)可能遇到的各種潛在問題、展現(xiàn)產(chǎn)品細(xì)節(jié)等等。[3]由此看來，所以該技能點(diǎn)能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所銜接，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程上以練習(xí)產(chǎn)品爆炸圖的技能的方式帶領(lǐng)學(xué)生了解產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

對于產(chǎn)品爆炸動畫，可以以學(xué)生常用的設(shè)計(jì)軟件KEYSHOT教學(xué)，提升效率。首先要介紹動畫有不同的屬性，例如淡出動畫、關(guān)鍵幀動畫、旋轉(zhuǎn)動畫、平移動畫、轉(zhuǎn)盤動畫、景深動畫、推移動畫等等。并在動畫屬性講解時(shí)插入產(chǎn)品案例，介紹不同爆炸動畫展現(xiàn)的產(chǎn)品特性有何不同。其次，爆炸動畫的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在操作技能上，操作的本質(zhì)為移動和旋轉(zhuǎn)：在場景中選擇項(xiàng)目的部件，右鍵添加動畫平移，然后再根據(jù)你想要的方向在不同軸線上輸入想要的單位數(shù)值。為了爆炸動畫的清晰展現(xiàn)，可以在相機(jī)視圖里調(diào)整視角。

同時(shí)，為了讓學(xué)生利用最大化的時(shí)間學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也需節(jié)省外觀設(shè)計(jì)的時(shí)間，因此也可在課程前期教授如何使用AI輔助建模和出圖軟件。例如繪制出草圖后，利用即夢AI生成圖片，然后將圖片拖拽到TRIPOS中生成模型，然后再將AI生成的模型下載后拖入犀牛，將材質(zhì)改為塑膠或其他模式，然后將顏色改為白色得到白膜。隨后全選物體，在犀牛中轉(zhuǎn)為細(xì)分物件，再轉(zhuǎn)換為NURBS曲面。

最后，回歸課程本質(zhì)，傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)是不可或缺的，例如：殼體結(jié)構(gòu)、連接方式、運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件結(jié)構(gòu)認(rèn)識、制作工藝等等。在此內(nèi)容的教學(xué)中，以案例教學(xué)為主，通過產(chǎn)品案例的拆解帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

根據(jù)上述內(nèi)容，可確定為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程除了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識本身外，還涉及到非遺傳統(tǒng)玩具結(jié)構(gòu)、AI軟件輔助外觀建模、爆炸圖、爆炸動畫制作教學(xué)。那么教學(xué)內(nèi)容安排比例為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識課上占比50%、非遺傳統(tǒng)玩具結(jié)構(gòu)課上占比10%（課下自主延展為主）、AI軟件技能教學(xué)課上占比20%、爆炸動畫學(xué)習(xí)占比20%。教學(xué)邏輯為在講解非遺傳統(tǒng)玩具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例時(shí)，插入AI技能教學(xué)和爆炸動畫教學(xué)，在課程前期解決兩大技能點(diǎn)的學(xué)習(xí)，為課程中后期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)、提升學(xué)習(xí)效率。

五、教學(xué)項(xiàng)目建構(gòu)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程為期6周，每周課時(shí)為12小時(shí)，以板塊為單元進(jìn)行項(xiàng)目式的安排，共分為三大板塊，分別為：傳統(tǒng)玩具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，幼兒、老年人智能玩具設(shè)計(jì)，幼兒、老年人智能玩偶設(shè)計(jì)。

第一板塊為傳統(tǒng)玩具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)的產(chǎn)品是流傳了千年的益智玩具：魯班鎖（又稱孔明鎖、八卦鎖），其核心原理是通過多個(gè)部件的巧妙咬合，形成一個(gè)穩(wěn)固的整體，無需釘子和膠水。通過對魯班鎖的學(xué)習(xí)，可認(rèn)識榫卯結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對中華傳統(tǒng)文化根基的認(rèn)同、促進(jìn)非遺技藝傳承。

傳統(tǒng)益智玩具板塊的教學(xué)順序安排為先了解榫卯和魯班鎖的基本架構(gòu)，在通過借助AI工具、具體實(shí)例建模，并渲染最終方案，生成產(chǎn)品爆炸動畫。因傳統(tǒng)魯班鎖造型比較典型，學(xué)生也有建?；A(chǔ)，可通過一周時(shí)間進(jìn)行傳統(tǒng)魯班鎖AI輔助建模實(shí)踐，學(xué)習(xí)AI建模軟件操作，并通過爆炸動畫進(jìn)一步理解傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)。

魯班鎖的典型結(jié)構(gòu)類型有3種：六根鎖、九根鎖、球型鎖，以最基礎(chǔ)的六根鎖為例，核心部件主要為主框架、支撐條和關(guān)鍵榫卯，2根帶中央凹槽的長條，形成十字交叉基礎(chǔ)，4根帶有不對稱凹槽的短柱，通過旋轉(zhuǎn)卡入橫梁。關(guān)鍵榫卯凹槽深度和角度設(shè)計(jì)精準(zhǔn)，確保咬合后無松動。

圖 2六根鎖結(jié)構(gòu)尺寸

根據(jù)魯班鎖的拼裝順序和拆解技巧，爆炸動畫結(jié)構(gòu)展現(xiàn)時(shí)，需考慮魯班鎖的解鎖方式。魯班鎖里的鑰匙，一般有 3 種：抽根法、錯開法、旋轉(zhuǎn)法，學(xué)生也能利用不同的解鎖方式深入練習(xí)爆炸動畫制作。

在第二周時(shí)，可讓學(xué)生參考市面上文創(chuàng)拼裝類玩具，立足于自己的創(chuàng)意，借助AI工具，快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意外觀可視化，節(jié)省外觀設(shè)計(jì)時(shí)間，并給予出拼裝部件尺寸參考和建模步驟參考，梳理結(jié)構(gòu)順序，通過自身設(shè)計(jì)思路，對傳統(tǒng)魯班鎖進(jìn)行現(xiàn)代化的創(chuàng)新。

第二板塊為幼兒、老年人智能玩具設(shè)計(jì)，主要學(xué)習(xí)產(chǎn)品對象為老少皆宜的故事機(jī)，幼兒主要通過聽覺感知語言節(jié)奏，有規(guī)律的音樂主要起到安撫情緒、提供聽覺刺激的作用。對于視力不佳的老年人，故事機(jī)也是消遣娛樂的不錯選擇。

因此第三周要先通過故事機(jī)基礎(chǔ)功能的拆解了解小型電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)知識，產(chǎn)品雖然不大，但結(jié)構(gòu)件數(shù)量并不少。例如對于耐跌落要求，結(jié)構(gòu)件固定的方式多是以螺絲配合卡扣來實(shí)現(xiàn)。喇叭的結(jié)構(gòu)形式設(shè)置為前后音腔，保證機(jī)器出音的音質(zhì)。主體前后軀干通過頂部，底部螺絲，卡扣和柱子配內(nèi)六角孔來實(shí)現(xiàn)固定限位，內(nèi)部3個(gè)電路板也采用螺絲固定。因此在本周的教學(xué)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)螺絲及塑膠螺絲柱設(shè)計(jì)，止口、卡扣結(jié)構(gòu)，按鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池門、電池倉、自動卡門結(jié)構(gòu)等等。

第四周可讓學(xué)生在第三周故事機(jī)及相關(guān)小型電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)知識基礎(chǔ)之上，發(fā)散思維思考如何根據(jù)老年人、幼兒的需求添加功能，借助AI工具處理外觀，并妥善處理結(jié)構(gòu)和外觀設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

第三板塊為AI陪伴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于老年人和幼兒都有陪伴和看護(hù)需求，因此第三板塊主要學(xué)習(xí)產(chǎn)品拆解是AI陪伴智能玩偶。首先針對老年人和幼兒，AI智能陪伴玩偶的共同功能有健康事件監(jiān)測、固定陪伴角色、個(gè)性化交互、家屬控制中心、趣味性游戲等等。因此在第五周時(shí)，學(xué)生要了解磁吸、麥克風(fēng)、lcd屏幕、攝像頭、揚(yáng)聲器、步進(jìn)電視、充電板、觸摸傳感器等零件結(jié)構(gòu)。相信在第三周和第四周對小型電子產(chǎn)品的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上，學(xué)生對于部分零件結(jié)構(gòu)能夠更快上手。

對于第六周的考試安排，則可以以AI智能陪伴玩偶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為題，讓學(xué)生自選某一年齡段的幼兒或老年人，通過市場調(diào)研了解其需求，制定其功能，通過所掌握的AI技能快速創(chuàng)意可視化，在安排產(chǎn)品內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

六、結(jié)語

針對學(xué)情，考慮到傳統(tǒng)《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容與之并不適配，本論文將本校資源、學(xué)生缺失技能點(diǎn)、專業(yè)特色，有機(jī)融入到《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)中。以項(xiàng)目實(shí)施過程為主線貫穿整個(gè)教學(xué)過程，望通過數(shù)字技術(shù)引入、非遺傳承學(xué)習(xí)和適配就業(yè)范圍三個(gè)方面的教學(xué)重構(gòu)，構(gòu)建全新的教學(xué)體系。進(jìn)而，為第一屆產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)構(gòu)建了初始教學(xué)項(xiàng)目庫，后期課程也會根據(jù)學(xué)情和學(xué)科發(fā)展持續(xù)更新優(yōu)化課程項(xiàng)目。

文章來源：《新美域》http://00559.cn/w/qk/29468.html