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摘要：為探索適應新工科要求的實驗室建設和實踐教學模式，解決工程實踐教學中普遍存在實踐教學內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)界要求差異較大，專業(yè)、課程之間交融性差、柔性不足等問題。文章以面向地方院校教學特色的學術方向、學科交叉、工程能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導向，突出“應用型”特色，構建了“產(chǎn)品認識—產(chǎn)品拆裝—產(chǎn)品開發(fā)—模型制作—樣品制造—組裝調(diào)試—上色—包裝”工程鏈式的工業(yè)設計專業(yè)實驗室，并對專業(yè)實驗室發(fā)展方向進行探討，為工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)提供借鑒，以期共同提高我國地方應用型高校工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關鍵詞：新工科；工業(yè)設計；工程能力；創(chuàng)新能力；工程鏈式實驗室

引言

“新工科”教育改革背景下，地方應用型高校承載著培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的綜合應用型人才的使命，“新工科”對實驗室的建設也被賦予新內(nèi)涵，新要求。多學科交叉和產(chǎn)學結合的實踐教學是培養(yǎng)學生工程能力的重要途徑。工業(yè)設計是一門注重應用實踐型學科[1]如何圍繞本校專業(yè)特色，改革實驗室陳舊格局，充分發(fā)揮實驗室在培養(yǎng)人才的作用，建設新的實驗室體系，提升工業(yè)設計學生的工程能力和與社會對接能力，實現(xiàn)新工科要求的應用型人才培養(yǎng)是地方應用型院校的重要研究課題。

一、工程鏈式的專業(yè)實驗室建設框架

高等工程教育的核心是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和工程能力，尤其是工業(yè)設計，產(chǎn)品的創(chuàng)新與創(chuàng)意是設計師生存關鍵，工業(yè)設計專業(yè)具有各學科知識交融性、知識無界性、變遷性的特點，學生畢業(yè)面臨就業(yè)行業(yè)的寬泛性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和工程能力是專業(yè)教育的根本點。而實踐教學是直接培養(yǎng)學生運用理論知識，通過實踐從而產(chǎn)生各種新觀念、新理論、新技術達到培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力目的，實驗室平臺建設是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的硬件保障。

（一）以地方院校教學特色和學術研究方向為核心高校的專業(yè)實驗室不僅服務于教學，也是教師從事研究的平臺，二者相輔相承，緊密結合，因此地方應用型院校專業(yè)實驗室的建設應根據(jù)其所處地域及當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況確立學科的自有特色和學術方向。長沙師范學院是一所具有學前教育百年歷史地方應用型院校，其工業(yè)設計專業(yè)是以設計學、機械工程、電子信息、物聯(lián)網(wǎng)、美學、文化、經(jīng)濟、管理等學科為支撐，以兒童玩具為載體，以現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈為平臺開展教學、科研和服務。根據(jù)專業(yè)的發(fā)展確立實驗室的學術方向為兒童玩具設計與開發(fā)和工業(yè)品設計，以此來進行重點建設實驗室。

（二）以設計+工學為基礎漸進式培養(yǎng)工程能力。能力是指能夠順利完成某種活動所必需的主觀條件，是直接影響活動效率，并使活動得以順利進行的心理特征。對于工業(yè)設計專業(yè)畢業(yè)生應具備的工程能力[2]，學界從各自角度進行了論證普遍認為是①工程基礎知識的能力；②解決一般性工程問題②能夠識別、表達、分析復雜的工業(yè)設計的實際問題，以獲得有效結論。③能夠設計針對復雜工業(yè)產(chǎn)品設計及產(chǎn)品開發(fā)設計的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元或設計流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素[3]。④能夠基于工業(yè)設計和機械設計相關背景知識進行合理分析，評價工業(yè)設計專業(yè)涉及的工程實踐。⑤具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在產(chǎn)品設計及產(chǎn)品開發(fā)設計實踐中理解并遵守工業(yè)設計職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。⑥能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色[3]。⑦具備一定的國際視野，能夠在業(yè)界同行及跨文化背景下進行溝通和交流。⑧具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。基于工業(yè)設計畢業(yè)生的培養(yǎng)目標，實踐教學平臺的基本功能是訓練學生的應用專業(yè)技術能力，“漸進式”培養(yǎng)工程能力。因此，專業(yè)實驗室以設計和工學相互滲透為基礎，突出“玩具產(chǎn)品”特色，圍繞“工程化”建設。

（三）以不同學科深度結合交融為導向。隨著人類互聯(lián)網(wǎng)技術、新產(chǎn)業(yè)、新工藝的發(fā)展和行業(yè)、學科之間的界限模糊，要求高校培養(yǎng)多元化知識結構的人才適應現(xiàn)代社會的要求。工業(yè)設計屬于知識密集型行業(yè)，它以創(chuàng)新為源動力[4]。整合創(chuàng)新、跨界合作已成為工業(yè)設計發(fā)展趨勢，“跨界設計、創(chuàng)新思維、人文基礎、跨文化視野”是新的產(chǎn)業(yè)形式對設計教育提出的挑戰(zhàn)[5]，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是工業(yè)設計國際化必要條件，因此，工業(yè)設計實驗室建設要共享電子信息、物聯(lián)網(wǎng)、包裝工程、藝術設計等多學科實踐教學資源，形成以工業(yè)設計為核心，共同搭建跨學科、跨專業(yè)的實踐教學平臺，打破學科和專于業(yè)界線，充分實現(xiàn)不同的學科的深度結合和交叉，開闊視眼，解決目前我國的工業(yè)設計專業(yè)的實踐教學學科交融性、自主創(chuàng)新性不足的弊端。

（四）以培養(yǎng)創(chuàng)新設計能力為目標。高校專業(yè)實驗室設置，很多情況下是按照滿足各學科、專業(yè)課程教學所需開設的實驗來建設實驗室的，這樣各實驗獨立成為孤島，沒有形成達到工程能力培養(yǎng)為目標的實驗教學體系，學生只是單純完成某一門課程的實驗，學生的工程意識，能力培養(yǎng)收效甚微。本著培養(yǎng)學生綜合工程能力和創(chuàng)新能力，實驗室應圍繞“產(chǎn)品認識—產(chǎn)品拆裝—產(chǎn)品開發(fā)—模型制作—樣品制造—組裝調(diào)試—上色—包裝”的工程鏈模式建設，煥發(fā)實驗室活力，以專題設計和校企合作項目為載體，達到培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力的目標。綜上，工業(yè)設計專業(yè)實驗室構建框架如圖1。

二、工業(yè)設計工程鏈式實驗室建設

根據(jù)學校在區(qū)域的定位、工業(yè)設計專業(yè)特色和專業(yè)發(fā)展，在中央和地方財政扶持下，我校工業(yè)設計專業(yè)實驗室設有產(chǎn)品認識類實驗室（工業(yè)產(chǎn)品展示廳、玩具拆裝實驗室）、設計開發(fā)類實驗室（工作室、模型制作實驗室）、原理創(chuàng)新類設計實驗室、學科交叉類實驗室、跨專業(yè)共享實驗室。打破原按專業(yè)、課程分類設置的實驗室，確立以產(chǎn)品開發(fā)設計、制造、測試、包裝的工程鏈式的實驗室（圖2），建立階梯漸進式實踐教學平臺，有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。

（一）產(chǎn)品認識類實驗室。產(chǎn)品認識實驗室使學生對所學專業(yè)有一個整體認識，增強學生對工業(yè)設計專業(yè)的歷史背景、專業(yè)的行業(yè)特點、發(fā)展現(xiàn)狀、對兒童玩具的概念、設計理念、結構，控制、制作工藝等整體知識的認識，有玩具展廳和玩具拆裝實驗室。玩具展廳陳列有國內(nèi)外不同年代不同種類的兒章玩具，有歷屆畢生生優(yōu)秀作品，低年級學生進行認識實驗，明確專業(yè)學習目標，培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣和學習積極性，為后續(xù)的專業(yè)教學奠定基礎。玩具拆裝實驗室備有遙控機動玩具類、交通玩具類、拼板玩具類、滑板車、積木等玩具供學生拆裝，達到認識不同類型的玩具產(chǎn)品的形態(tài)、結構、材料、產(chǎn)品總成與部件、構件之間的關系以及構件之間的連接方式，突出自主學習、自我探索的教育理念，培養(yǎng)學生獨立設計能力。

（三）原理創(chuàng)新類設計實驗室。創(chuàng)新設計實驗室設有機構陳列展柜和機構創(chuàng)新設計平臺，認識組成機構的構件的結構，構件之間的連接方式，并根據(jù)機構的組成原理，針對設計產(chǎn)品的功能要求，利用機構創(chuàng)新設計平臺，不同構件通過合理的運動副組裝成不同的機構，擬定多個設計方案，分析機構的優(yōu)劣勢，確定最終設計方案，培養(yǎng)學生設計的創(chuàng)新能力。

（三）設計開發(fā)類實驗室。產(chǎn)品設計工作室包含設計工作室和模型制作工作室。設計工作室團隊由不同年級的工業(yè)設計專業(yè)學生為主，并和藝術專業(yè)、電子信息專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、包裝工程專業(yè)學生組成團隊，這樣不同專業(yè)融匯，使設計與企業(yè)產(chǎn)業(yè)價值鏈的需求更為契合，激發(fā)出充滿智慧的創(chuàng)意[6]。設計工作室配備手繪和計算機輔助設計工具，利用項目驅(qū)動式進行實踐教學，以教師的科研項目、校企合作項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、學生畢業(yè)設計課題和虛擬課題為載體，學生分組進行市場調(diào)研提出設計構思和方案，利用手繪快速表達設計理念，展示產(chǎn)品的形態(tài)、色彩、材質(zhì)等屬性，通過師生企業(yè)三方論證后進入模型制作工作室運用油泥、石膏、泡沫塑、ABS等易塑型的材料將設計方案實物化。模型制作工作室，配有3D打印機、模型泡沫切割機、模型雕塑工具、組合小機床、油泥模型升降平臺、套裝等主要設備，根據(jù)模型的材料不同，模型制作工作室分為陶泥模型制作室、石膏模型制作室、油泥模型制作室、木工模型制作室、塑料模型制作室等。學生動手操作設備制作模型，直觀探索產(chǎn)品的功能和結構，不斷完善設計方案，然后利用計算機輔助設計、數(shù)字化設計等手段進行方案形態(tài)和結構的細節(jié)完善。學生在設計理念，產(chǎn)品功能、產(chǎn)品的形態(tài)、色彩等產(chǎn)品屬性時，不斷提升理論知識和發(fā)現(xiàn)新知識，提高學生的設計能力、相互協(xié)作和溝通能力能力，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)工程能力。

（四）學科交叉類實驗室。1．產(chǎn)品制造實驗室隨著工業(yè)設計價值的延伸，傳統(tǒng)的以外觀審美和新型功能結構為主要目的的設計觀將無法達到社會對設計行業(yè)提出的新要求，各種功能型、智能型材料和新興的特種工藝、特種設備成為現(xiàn)代設計的一大推動力[5]。產(chǎn)品制造實驗室配有數(shù)控加工中心（CNC）、桌面數(shù)控機床（桌面CNC）、數(shù)控車床、注塑機等設備，利用數(shù)控機床和加工中心可高效、便利加工各種不同材料的復雜的造型。產(chǎn)品制造實驗室也實現(xiàn)了面向制造和服務教學，設計引入先進技術、先進工藝向新材料，培養(yǎng)學生運用新技術、新裝備進行設計創(chuàng)新。2．跨專業(yè)共享實驗室智能兒童玩具實驗室整合了人機交互、電子信息、物聯(lián)網(wǎng)實驗室，實現(xiàn)跨專業(yè)共享，以兒童玩具為載體，利用微控制器、各種傳感器、硬件電路和主程序、驅(qū)動程序、服務程序?qū)獙崿F(xiàn)兒童玩具各項功能，實現(xiàn)信息技術使兒童玩具在視覺、動作、聲效和交互等方面的智能化，以大數(shù)據(jù)、人工智能等技術支撐創(chuàng)新設計。產(chǎn)品測試實驗室和產(chǎn)品包裝實驗室與包裝工程專業(yè)共享。兒童玩具在實現(xiàn)功能的前提下，必須考慮安全性、實用性和便捷性，將人—產(chǎn)品—環(huán)境作為一個統(tǒng)一和協(xié)系統(tǒng)進行設計研究，利用測試獲得的基本數(shù)據(jù)進行分析設計存在的缺陷，并尋求解決設計問題的方法。展板設計、兒童玩具包裝設計、營銷宣傳等在數(shù)字快印實驗室和印刷實驗室完成。

三、實驗室建設的實踐效果

隨著設施儀器設備不斷更新完善，依托工業(yè)設計工程鏈實驗室，在產(chǎn)學研取得了一定的成效。

（一）形成多學科多專業(yè)高度交叉融合的實踐教學模式。工業(yè)設計工程鏈式實驗室的建設打破了傳統(tǒng)的實驗室各自為政，僅局限于一個學科或一個專業(yè)或一門課程，學生進行實踐能力訓練，只見樹言木不見森林的孤立局面，實現(xiàn)以項目為載體，多學科多專業(yè)交融貫穿項目始終和資源共享，學生在實驗室體驗項目開發(fā)設計、生產(chǎn)、包裝、營銷等各個環(huán)節(jié)的實施流程，提升了知識的綜合應用能力、設計能力、實踐能力、工程能力和創(chuàng)新能力，使實踐在校企之間不再存在較大落差，人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。近三年來，學生參加國家級、省級競賽獲獎26項，畢業(yè)生在短時間內(nèi)對接受聘單位。

（二）豐富了教學資源，校企協(xié)同培養(yǎng)“應用型”人才。工業(yè)設計工程鏈式實驗室獲批省級雙創(chuàng)示范基地。專業(yè)實踐平臺和三一重工股份有限公司、湖南省文創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園、邵東邵東雙創(chuàng)中小企業(yè)等企業(yè)進行產(chǎn)學合作，學主、教師、企業(yè)技術人員利用工業(yè)設計專業(yè)實踐平臺，進行校企合作項目的開發(fā)設計和實現(xiàn)等，煥發(fā)了專業(yè)實踐平臺生機，極大可能地發(fā)揮實踐平臺的作用，提升了教師的科研能力，近年，工業(yè)設計專業(yè)教師生承擔12項省部和橫向科研項目，獲得發(fā)明專利20余項，促進了工業(yè)設計“應用型”人才培養(yǎng)。

（三）深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化。工業(yè)設計工程鏈式實驗室積極發(fā)揮地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐作用。每年學生參加各個級別學科競賽和各種形式的高校優(yōu)秀畢業(yè)設計展，部分優(yōu)秀設計作品已轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。如學生設計的小五金產(chǎn)品，為邵東某小型企業(yè)年新增產(chǎn)值500萬，促進學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

四、專業(yè)實驗室建設發(fā)展

工業(yè)設計的不斷發(fā)展，其學科的課程體系、實驗室建設與科學技術的發(fā)展相適應。我校工業(yè)設計工程鏈式實驗室從以下幾方面持續(xù)改進實驗室建設和運行管理工作機制：（1）建設具有先進設計理論的工業(yè)設計專業(yè)實驗設計師和實驗管理師，強化實驗技術隊伍。（2）完善開放式實驗教學模式，面向?qū)W生實驗時間、實驗空間、實驗內(nèi)容全開放模式。利用優(yōu)質(zhì)課程資源，開發(fā)綜合性的虛擬仿真實驗，實驗室配備儀器使用說明視頻，學生在教師、虛擬仿真實驗和操作視頻引導下強化自主實驗。（3）加強學生在進入實驗室之前的設備操作培訓和考核，對于機床類大型實驗設備操作，學生須持有經(jīng)培訓后獲得操作技能合格證，為實現(xiàn)真正開發(fā)式實驗室提供保障。（4）發(fā)展實驗室管理機制，開發(fā)實驗室和實驗室耗材的網(wǎng)絡管理平臺，建立完善的實驗儀器設備網(wǎng)上預約，建立實驗室耗材入庫出庫系統(tǒng)，促進設備的共享，提高設備利用率和耗材的充分利用，實現(xiàn)實驗教學資源和實驗教學管理網(wǎng)絡化、實驗設備信息化和不同學科共享化。（5）充分發(fā)揮實驗室作用，與更多的企業(yè)合作深入產(chǎn)學研，建設校內(nèi)實驗室和校內(nèi)外實踐基地，為學生開展創(chuàng)新設計和產(chǎn)品開發(fā)提供更好的實踐平臺。

五、結語

工業(yè)設計專業(yè)實驗室，深度交叉融合了不同學科，以現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、包裝、營銷等各個環(huán)節(jié)為主線建設工程鏈式專業(yè)實驗室，重突工業(yè)設計人才培養(yǎng)的“應用型”特征，堅持“教學+科研+服務”的指導思想，強化培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)、工程能力、創(chuàng)新實踐能力，顯著提升了教學質(zhì)量，為服務地方經(jīng)濟發(fā)揮了積極的作用。

作者:劉玉梅 王紀嬋 金玉潔 單位:長沙師范學院信息科學與工程學院