公理设计引入的产品创新设计课程教学模式研究

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[摘要] 为提高学生产品设计创新能力和发挥设计理念的能力，该文针对应用型本科院校工业设计专业必修课程《产品创新设计》的教学，引入公理设计理论，对传统的产品开发模式及高校授课模式进行改进，改进我们的思维习惯和教育传统。

[关键词] 公理设计 创新设计 功能域

0 引言

工业设计专业主要培养在设计领域，运用现代化的表现手段，从事工业产品造型的开发及相关视觉传达设计工作的高级技术应用性专门人才。科学的工业设计，其灵魂是设计创意，创新一直是工业设计专业最为注重培养的能力。创新设计课程作为培养高等教育学生创新能力的专业基础必修课，在工业设计专业培养模式上成为重要一环。

时至今日，很多设计依然是在试错的基础上靠经验来做的，这个问题并不限于某个国家或某个公司，它到处可见。全世界的大学都没有给予他们工程学的学生以通用化、规范化和系统化的设计知识。反之，设计曾经被认为是不能用科学办法处理的主题。也就是，设计是依靠直觉和天赋的推理而不是严密的科学研究。设计领域中最大的挑战之一就是去克服这种接受设计师一个艺术主题而不是一个艺术及科学主题的观念。

我国现在是一个制造大国，但却不是制造强国，问题就在设计！我们的制造业主要依靠引进技术制造，设计竞争能力差距很大，掌握正确的设计理论和方法无疑会加快设计能力的提升。由于长期靠引进技术制造，我们的工程师们（包括大学教育）比较熟悉在物理域中进行思维，但是对于设计竞争，更重要的是在功能域中思维，这主要是因为我们在工业设计专业学生的高等教育培养上存在如下问题：（1）课程的设置和课程内容的选取上主要以讲解产品设计程序与设计方法为主，辅以设计表达、设计训练等课程；（2）在案例教学上主要以传统的不断进行样品测试、市场投放测试来改进产品质量；（3）教学理念上把设计更多地归为感性层面。

20世纪70年代，美国麻省理工学院SUH教授提出公理设计（AD理论），力图建立直观的、带有普遍意义的产品开发应用指导理论，其最终目标是为设计建立一个基础，通过为设计师提供一个基于逻辑和理性思维过程及工具的理论基础来改进设计活动。他提出产品开发过程的关键在于功能需求集（function requirements，FRs）的满足。在功能域中给定了一组 FRs，设计的任务在于在物理域中构思适当的设计参数集（design parameters，DPs）来满足 FRs。通过需求集与具体技术参数集的映射，在设计过程中引入科学原理和严密的数学工具，直观反映产品开发的具体过程和设计方案，便于我们进行设计筛选、优化、评价，提升了设计的可靠性。

AD理论的提出对产品开发设计具有划时代的意义，它提供一个基于逻辑和理性思维过程及工具的理论基础来改进设计活动，为设计者、工程师指明设计思维应把重点从“物理域”转变到“功能域”，同时，设计不再依靠设计师主观的感性臆断，可以在设计的开始规划出正确的设计结果，而不是再浪费时间、成本来试错。

通过几年的教学摸索，借鉴德国“双元制”职业教育经验，结合本人对公理设计理论的研究探索，建立了一套以公理设计理论为课程知识主体，以“工作过程”导向的产品创新设计教学模式。 以工作过程为导向构建教学内容和教学方法的具体思路是：根据确定的职业岗位，先分析其典型工作过程与工作任务，得出完成工作任务对应的职业要求，按照职业要求设计专业知识模块和项目案例，分解工作任务，形成教学情境，从而实现按照职业成长规律与学习规律将职业能力从简单到复杂，从单一到综合进行整合，归纳出相应的行动领域，再转换为学习领域。具体的教学模式如下：

1 课程内容的重构

改变按课程体系编排课程内容的“平行”结构，建立按工作过程编排课程内容的“串行”结构：在引入公理设计理论的基础上建立产品开发过程平台（见图1），建立以工作对象方式方法进行教学内容的组织，侧重知识的运用。课程前期

* 福建工程学院教育科学规划项目基金：“基于工作过程导向的创新设计课程教学模式研究”（GB-K-11-05）。

6个学时用于讲解创新理论，然后确定本次课程的实践项目，广泛开展校企合作，积极组织学生参加设计竞赛，将具体的设计实务引入课堂教学；按照设计事务所工作模式开展实践项目，老师成为设计的管理与主导者，组织学生开展设计调查、初期设计构思、设计分析、设计展开、设计优化等；课程考核。

根据工业设计专业学生的就业情况调查，大多数毕业生在中型企业从事产品开发设计，其典型的工作过程如图2所示。

针对该工作过程进行分析，产品开发设计部门的具体岗位工作及职业能力如表1所示。

2 课堂组织形式的改革

改变常规的班级集体授课形式，对学生进行分组差异化指导教学。

课程之初将学生按兴趣进行自愿分组（分组参照工业设计公司的项目开发部的工作模式进行），选择自己感兴趣的专题产品进行具体的产品创新开发设计，老师针对每组的特点进行差别化辅导。在课程进行过程中，参照公司模式，针对一个岗位和一个岗位群，将其所要求的专业知识、操作技能和工作规范一一进行排列，按照上述具体岗位工作内容及职业能力表建立描述履行其职能的工作职责目录，并对职业岗位的工作职责进行分解，学生对应于特定的岗位完成布置的工作任务。

进行教学转化分析：将一系列的专项能力转化为教学单元（或模块），并将专项职业能力目标转化为教学目标，将相关的知识技能转化为具体的学习、训练内容。

3 教学情境的建立

参照国际知名的设计公司如IDEO设计公司、苹果设计公司的工作模式，针对每个工作过程的节点进行工作情境创建。在实际教学过程中，尽可能营造开放、有序的教学环境。一些必要教学环节，如市场调查、草绘方案过程可以采用课外进行的方式。教师应做好组织工作，深入各个小组，提供切实、有针对性的指导，了解各个小组的进度及成果，及时给予督促及评价。

4 总结与展望

对于应用型本科高等教育而言，德国的“双元制”职业教育模式具有很好的借鉴意义，应用型本科重在“应用”二字，要求以体现时代精神和社会发展要求的人才观、质量观和教育观为先导，以在新的高等教育形势下构建满足和适应经济与社会发展需要的新的学科方向、专业结构、课程体系，更新教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，全面提高教学水平，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才，其在教学体系建设上体现“应用”二字，核心环节是实践教学。显而易见，应用型本科高等教育侧重于应用技术人才的培养与应用技术的创新，这比单纯的职业教育具有更高的层次，但在教学过程中，强调校企合作，强调实践教学，在这方面两者具有相通之处。如果说校企合作是办学的模式，工学结合是人才培养模式，那么工作过程导向很可能是在工学结合和校企合作情况下一个具体的课程模式，应用这种模式培养的学生，无疑对未来的社会工作更具适应性。

采用工作过程导向型的教学模式为发挥学生的主观能动性及创造性提供了良好的平台，学生学习积极性有很大提高，通过实践性很强的课程，各方面能力都得到锻炼，将学生的理论知识很好地运用到实践当中来，可以帮助学生找出自身的不足及长处，增强了学生与社会工作的联系，为学生更好地参加社会工作提供了有益帮助。经过几年的努力，我校的工业设计专业得到较快发展，取得了一定的教学成果，学生在全国各类设计大赛上屡获奖项，这些成果与开展教学改革是分不开的。但是，由于教学（尤其是师资）及社会资源匮乏，很难为每位学生提供实际的课题来进行教学实践。对此，加强学校与企业合作的力度，大力开展双师型教师队伍的创建，应势在必行。

参考文献：

[1] 唐林.产品概念设计基本原理及方法[M].北京：国防工业出版社，2008.

[2] 马英， 叶安英，等.工作过程导向的高职机械制图教学探索[J].工程图学学报，2008（4）： 137-141.

[3] 姜大源.“行为”、“活动”与“行动”辨——“行动导向”教学管见[J].职教通讯：江苏技术师范学院学报，2003（1）：42-43.