CDIO模式的工業設計工程課程改革論文
摘要：基于CDIO模式的工業設計人機工程學改革，將設計理論知識和設計實踐環節緊密結合，優化教學方式，建立科學、合理的人機工程學課程考評機制，改變被動的教與學關系為積極主動的引導和啟發式關系。
關鍵詞：CDIO思想；創新實踐能力；工業設計；人機工程學；課程改革
CDIO是國際社會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，實現；Operation，運行，簡稱CDIO[1]。CDIO是基于實踐能力培養的一種教育模式構思，著重以工程項目開發與運行流程為載體，讓學生在掌握專業課程知識理論的基礎上，通過對問題的發現、分析和解決來學習應用型工程知識和技術，從而激發實踐應用能力和自學創新能力，培養具備綜合實踐能力的創新型工程技術人才。人機工程學是大部分設計類學科的專業基礎課程，涵蓋了人機工學綜述、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、交互信息界面、作業空間與行為、手動工具專題等內容。教學目的是使學生了解和掌握人的因素在產品設計中的意義，并能夠恰當合理地應用于設計中[2]。這是一門實踐性要求很高的專業課程，內容和要求與CDIO的培養模式和思想理念相契合[3]。
一、存在問題
（一）教學
人機工程學課程內容比較豐富，數據、尺度及理論內容較多，教學大綱設置的學時勉強滿足理論內容講授要求，實踐性課程內容不足。一些測量內容及實踐環節只能放在課下作業中進行，導致學生平時作業及期末考試中的理論知識無法有針對性地應用在專業設計實踐，出現理論與實踐嚴重脫節的問題。盡管教師不斷對教材理論進行歸納和提煉，但由于缺少鮮活的案例支撐和新穎的呈現方式，學生無法通過實踐課程加深理解，一些學生學習興趣不高，設計作品草草了事[4]。
（二）考試
綜合設計能力包含很多方面，如設計創新能力、二維表達能力、三維建模能力、設計表現力、版式及審美能力、語言表達能力、分組協作能力、設計執行能力、設計書面總結能力，等等，僅僅靠一份結課作業無法客觀和全面地評價學生，造成學生重分數，輕能力。課程結束后，通過批閱學生上交的作業進行成績評價，并歸檔封存。批閱后的作業無法返回學生手中，因此，學生沒有機會主動完善相關作業內容，在沒有掛科的情況下，不會進行重復學習，導致課程考試對課程作業的導向性不明顯，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品設計流程中產品從構思到落地的4個節點式步驟，在邏輯上呈現順序遞進的鏈條式關系，其教育理念具有兩點啟示作用：規范了產品設計教學中的步驟和流程，使學生的設計過程標準化和展示了理論教學和實踐教育之間的關系，即在理論教學的基礎上進行實踐驗證，確保設計教學的現實價值和意義。基于此，人機工程學課程改革按照這4個節點設定了相應的教學進度，改變了考試方式，將考試與階段性教學緊密結合。
（一）課程第一階段——構思
將構思引入課程導論部分的授課，合理定位教與學的關系，構思多條思路進行師生間互動。將學生的興趣點快速帶入課程教學，引導學生發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新內容，增加了相關問題案例，啟發學生討論和分析。案例一：家中的寬大沙發，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）啟發式答案（非唯一）：寬大的沙發一般座面的進深比較大，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，感覺不適。案例二：公共衛生間內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象還是司空見慣。（心理問題）。啟發式答案（非唯一）：主要原因是人們覺得水箱按鈕不衛生，從心理上對其產生排斥感，導致了不沖水的行為。一些城市公廁里的腳踩沖水開關是解決該問題的可行方案之一[6]。以布置課下作業的方式對學習內容做導向性和啟發式引導，調動學生的探究和思考興趣。第一階段的課后作業是發現生活中的10個人機學問題，提出自己的觀點，分析相關問題，制作PPT報告，并作報告演講。教師根據學生報告作出成績評定。
（二）課程第二階段——設計
設計階段的教學內容主要有人體測量與數據應用、人體的感知與運動特征以及人的心理及行為等內容，隨著課程的深入，大量的人體數據引入教學，單純地要求學生背數據、記尺度難以達到預期的教學效果，學生死記硬背下的數據也無法應用到實際設計。基于這種情況，將人機尺度數據部分內容融入具體設計需求，學生根據實際需要和設計需求靈活應用相關數據。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品設計中的應用。將相應人機尺度數據和心理學變量整理成冊，供學生查閱，學生的自學能力和學習效率有顯著提高。該階段考核內容是第一階段的升級和深化。學生運用所學設計原則和方法以及相應的人機尺度數據，從作業一的10個問題中選擇其中之一進行深入調研和思考，針對新的問題提出有效解決方案，形成論文或PPT報告。學生基于自己的觀察和思路完成設計構思，教師嚴格把關和評價，有效培養和提升了設計思考能力。
（三）課程第三階段——實現
這一階段主要內容是相關產品的專題設計，如人機座椅、手動工具及基于人機因素的其他產品設計等。本階段的作業與作業一、二在邏輯上是順序遞進關系。根據作業二的報告結論進行實際模型制作，通過簡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、木質板材、卡紙、鐵絲、石膏等。通過制作簡易實體模型可以使學生清晰地了解多種材料的特性，以及個體設計方案的可行性，動手能力和設計實現能力得以提升。
（四）課程第四階段——運行
這是課程教學和考核的最后階段，主要圍繞作業三的內容運行。具體形式有兩種：學生在作業三可行性簡易模型驗證的基礎上，對方案進行深化和美化，對數字模型的建模和細化，確定渲染效果方案，以及產品版式效果制作；教師對所有學生的作業檢查和評定，確定一定比例和數量的優秀及良好成績，進行定稿后的產品模型制作。主要是使用最新的快速成型和3D打印技術，保證了手板制作的精細度。這部分作業的作：下一輪教學環節中優秀作業展示，創新創業及相關設計展會的參展作品進行推廣，國內外相關設計競賽參賽作品儲備[7]。
參考文獻：
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