CDIO模式的工業(yè)設(shè)計工程課程改革

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摘要：基于cdio模式的工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程學(xué)改革，將設(shè)計理論知識和設(shè)計實踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)方式，建立科學(xué)、合理的人機(jī)工程學(xué)課程考評機(jī)制，改變被動的教與學(xué)關(guān)系為積極主動的引導(dǎo)和啟發(fā)式關(guān)系。

關(guān)鍵詞：CDIO思想；創(chuàng)新實踐能力；工業(yè)設(shè)計；人機(jī)工程學(xué)；課程改革

CDIO是國際社會普遍認(rèn)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(gòu)思；Designing，設(shè)計；Implementing，實現(xiàn)；Operation，運行，簡稱CDIO[1]。CDIO是基于實踐能力培養(yǎng)的一種教育模式構(gòu)思，著重以工程項目開發(fā)與運行流程為載體，讓學(xué)生在掌握專業(yè)課程知識理論的基礎(chǔ)上，通過對問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決來學(xué)習(xí)應(yīng)用型工程知識和技術(shù)，從而激發(fā)實踐應(yīng)用能力和自學(xué)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具備綜合實踐能力的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。人機(jī)工程學(xué)是大部分設(shè)計類學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋了人機(jī)工學(xué)綜述、人體尺寸測量及數(shù)據(jù)應(yīng)用、人體心理與行為特征、感知與運動、交互信息界面、作業(yè)空間與行為、手動工具專題等內(nèi)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(shè)計中的意義，并能夠恰當(dāng)合理地應(yīng)用于設(shè)計中[2]。這是一門實踐性要求很高的專業(yè)課程，內(nèi)容和要求與CDIO的培養(yǎng)模式和思想理念相契合[3]。

一、存在問題

（一）教學(xué)

人機(jī)工程學(xué)課程內(nèi)容比較豐富，數(shù)據(jù)、尺度及理論內(nèi)容較多，教學(xué)大綱設(shè)置的學(xué)時勉強(qiáng)滿足理論內(nèi)容講授要求，實踐性課程內(nèi)容不足。一些測量內(nèi)容及實踐環(huán)節(jié)只能放在課下作業(yè)中進(jìn)行，導(dǎo)致學(xué)生平時作業(yè)及期末考試中的理論知識無法有針對性地應(yīng)用在專業(yè)設(shè)計實踐，出現(xiàn)理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)的問題。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(xiàn)方式，學(xué)生無法通過實踐課程加深理解，一些學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，設(shè)計作品草草了事[4]。

（二）考試

綜合設(shè)計能力包含很多方面，如設(shè)計創(chuàng)新能力、二維表達(dá)能力、三維建模能力、設(shè)計表現(xiàn)力、版式及審美能力、語言表達(dá)能力、分組協(xié)作能力、設(shè)計執(zhí)行能力、設(shè)計書面總結(jié)能力，等等，僅僅靠一份結(jié)課作業(yè)無法客觀和全面地評價學(xué)生，造成學(xué)生重分?jǐn)?shù)，輕能力。課程結(jié)束后，通過批閱學(xué)生上交的作業(yè)進(jìn)行成績評價，并歸檔封存。批閱后的作業(yè)無法返回學(xué)生手中，因此，學(xué)生沒有機(jī)會主動完善相關(guān)作業(yè)內(nèi)容，在沒有掛科的情況下，不會進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致課程考試對課程作業(yè)的導(dǎo)向性不明顯，考試的激勵作用相對較差[5]。

二、改革實踐

CDIO四個字母分別代表了產(chǎn)品設(shè)計流程中產(chǎn)品從構(gòu)思到落地的4個節(jié)點式步驟，在邏輯上呈現(xiàn)順序遞進(jìn)的鏈條式關(guān)系，其教育理念具有兩點啟示作用：規(guī)范了產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)中的步驟和流程，使學(xué)生的設(shè)計過程標(biāo)準(zhǔn)化和展示了理論教學(xué)和實踐教育之間的關(guān)系，即在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實踐驗證，確保設(shè)計教學(xué)的現(xiàn)實價值和意義?；诖?，人機(jī)工程學(xué)課程改革按照這4個節(jié)點設(shè)定了相應(yīng)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(jié)合。

（一）課程第一階段——構(gòu)思

將構(gòu)思引入課程導(dǎo)論部分的授課，合理定位教與學(xué)的關(guān)系，構(gòu)思多條思路進(jìn)行師生間互動。將學(xué)生的興趣點快速帶入課程教學(xué)，引導(dǎo)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(jī)工程學(xué)新內(nèi)容，增加了相關(guān)問題案例，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”，在沒有使用“腰靠”的情況下為什么會感覺到“腰酸背痛”。（生理問題）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)，感覺不適。案例二：公共衛(wèi)生間內(nèi)的沖水按鈕邊上一般都會貼著醒目的“便后沖水”提示，但是為什么不沖水的現(xiàn)象還是司空見慣。（心理問題）。啟發(fā)式答案（非唯一）：主要原因是人們覺得水箱按鈕不衛(wèi)生，從心理上對其產(chǎn)生排斥感，導(dǎo)致了不沖水的行為。一些城市公廁里的腳踩沖水開關(guān)是解決該問題的可行方案之一[6]。以布置課下作業(yè)的方式對學(xué)習(xí)內(nèi)容做導(dǎo)向性和啟發(fā)式引導(dǎo)，調(diào)動學(xué)生的探究和思考興趣。第一階段的課后作業(yè)是發(fā)現(xiàn)生活中的10個人機(jī)學(xué)問題，提出自己的觀點，分析相關(guān)問題，制作PPT報告，并作報告演講。教師根據(jù)學(xué)生報告作出成績評定。

（二）課程第二階段——設(shè)計

設(shè)計階段的教學(xué)內(nèi)容主要有人體測量與數(shù)據(jù)應(yīng)用、人體的感知與運動特征以及人的心理及行為等內(nèi)容，隨著課程的深入，大量的人體數(shù)據(jù)引入教學(xué)，單純地要求學(xué)生背數(shù)據(jù)、記尺度難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，學(xué)生死記硬背下的數(shù)據(jù)也無法應(yīng)用到實際設(shè)計?；谶@種情況，將人機(jī)尺度數(shù)據(jù)部分內(nèi)容融入具體設(shè)計需求，學(xué)生根據(jù)實際需要和設(shè)計需求靈活應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)。在人機(jī)課程的改革中，弱化數(shù)據(jù)而強(qiáng)調(diào)設(shè)計方法和人機(jī)因素在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。將相應(yīng)人機(jī)尺度數(shù)據(jù)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(xí)效率有顯著提高。該階段考核內(nèi)容是第一階段的升級和深化。學(xué)生運用所學(xué)設(shè)計原則和方法以及相應(yīng)的人機(jī)尺度數(shù)據(jù)，從作業(yè)一的10個問題中選擇其中之一進(jìn)行深入調(diào)研和思考，針對新的問題提出有效解決方案，形成論文或PPT報告。學(xué)生基于自己的觀察和思路完成設(shè)計構(gòu)思，教師嚴(yán)格把關(guān)和評價，有效培養(yǎng)和提升了設(shè)計思考能力。

（三）課程第三階段——實現(xiàn)

這一階段主要內(nèi)容是相關(guān)產(chǎn)品的專題設(shè)計，如人機(jī)座椅、手動工具及基于人機(jī)因素的其他產(chǎn)品設(shè)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(jù)作業(yè)二的報告結(jié)論進(jìn)行實際模型制作，通過簡易模型檢驗設(shè)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。通過制作簡易實體模型可以使學(xué)生清晰地了解多種材料的特性，以及個體設(shè)計方案的可行性，動手能力和設(shè)計實現(xiàn)能力得以提升。

（四）課程第四階段——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(nèi)容運行。具體形式有兩種：學(xué)生在作業(yè)三可行性簡易模型驗證的基礎(chǔ)上，對方案進(jìn)行深化和美化，對數(shù)字模型的建模和細(xì)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(shù)量的優(yōu)秀及良好成績，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(xì)度。這部分作業(yè)的作：下一輪教學(xué)環(huán)節(jié)中優(yōu)秀作業(yè)展示，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及相關(guān)設(shè)計展會的參展作品進(jìn)行推廣，國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計競賽參賽作品儲備[7]。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉蘋，賈海利，吳鳴，等.基于CDIO模式的產(chǎn)學(xué)合作設(shè)計-制作實踐探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（18）：255.

[2]丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)（第三版）[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006：1.

[3]高炳學(xué)，石小濱.基于CDIO模式的工業(yè)設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)計劃基本結(jié)構(gòu)研究[J].藝術(shù)與設(shè)計，2010，15（4）：142-144.

[4]陳亦仁，郭星，馬強(qiáng).CDIO模式下工業(yè)設(shè)計專業(yè)人機(jī)工程學(xué)教學(xué)改革的實踐性探索[J].河北工程大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2013，30（3）：113-116.

[5]岳涵，張雙翼.二維形態(tài)構(gòu)成課程考試體系改革[J].中國冶金教育，2016（1）：66-71.

[6]阮寶湘.工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：1.

[7]岳涵，劉永翔，邊鵬.引入競賽機(jī)制的工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)[J].中國冶金教育，2017（1）：9-12.

[8]陳凈蓮.“人機(jī)工程學(xué)”教學(xué)改革的思考與探索[J].中國林業(yè)教育，2009（27）：3-5.

作者:岳涵 徐靖涵 單位:遼寧科技大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院 遼寧科技大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院