教学研讨相结合

注重过程考核、教学研讨相结合——“信息产品设计Ⅱ”课程

柴春雷　孙凌云　汤永川
计算机科学与技术学院

一、课程简介

1.课程类别

专业课程

2.学科类别

工学—工业设计

3.课程目标和教学内容

课程目标:信息产品设计是以物理计算技术为基础、强调人—机—环境相和谐，强调产品的交互性，因此成为现代产品设计中技术构成学习和创新能力培养的重要内容。通过本课程的学习，学生将对产品设计中物理计算、交互技术等都建立深刻的认识，培养学生在现有技术基础上的创新思维以及在现有技术条件约束下的创新实现能力。特别是将培养学生理论与实践相结合的能力、动手能力、自学能力和团队合作能力。

教学内容:①概论:基于物理计算的产品设计方法（讲授）；②基础知识:电流、电路、元器件、微控制器（讲授＋研讨），编程和计算机之间的通信（讲授＋研讨）；③高级方法:物理交互和礼貌会话（讲授＋研讨），检测和产生运动（讲授＋研讨），感知和反馈（讲授＋研讨）；④设计实践:案例分析（讲授），设计和实现阶段（讲授＋研讨），期末展示和答辩（期末答辩）。

4.教学对象

工业设计三年级本科学生；设计创新班三年级本科生。

5.教学学时和教学场景

（1）教学学时:64学时。

（2）教学场景:多媒体教室、专业教室。

二、课程教学重点解决的问题

信息产品设计是目前工业设计的特色专业课程，重点解决学生对于信息技术产品化的理解和应用。目前国内对产品设计人才的培养大多以外观造型为主，缺乏工程和技术教育。这使得大部分的设计机构缺乏核心竞争力，同质化现象严重，设计师的价值难以体现。“信息产品设计Ⅱ”试图解决工业设计如何能保持造型艺术的特质，又能关注技术应用。

（1）解决学生对于信息技术、机电技术的理解。

（2）解决学生对Arduino平台的应用能力。

（3）解决学生在信息产品方面的动手能力的培养。

三、教学方法改革

1.教学实施策略与方法

采取小组化实践、小班化教学，培养学生从概念到样机的实现能力。引导学生彼此配合、激励，完成从概念创新到产品实现，实现产品创新的全过程。

（1）引导学生主动探索，加强对学习过程的指导，加强课堂内外的互动。在教学实践中，讲授和研讨的比例大概为1∶2，充分发挥学生的自我学习和实践能力。

（2）过程考核。将学生成绩分布在平时课堂，在每一个阶段，甚至每一次课，都按照学生汇报学习和实践情况，给予考核并给予成绩；引入企业导师参加中期和期末答辩，进行方案评估、设计实践和教学成果的产业化支持。

（3）小组化实践，培养学生团队精神。每班规模约30人；依据学生知识背景进行分组，每组3人。引导学生彼此配合、激励，完成从概念创新到产品实现，实现产品创新的全过程。

2.具体实施方法举例

以课程作品“时之沙”为例:

（1）学生分为小组进行概念的探讨，使用头脑风暴等方法发散思维，确定设计主题。

（2）进行设计定位，明确设计内容及发展方向。

产品名称:“时之沙”情感化交互计时灯具。

产品功能:沙漏计时、灯光照明、氛围营造。

产品特色:无线供电，使用方便快捷，摆脱“盘丝洞”；操作自然，符合传统沙漏计时的基本功能；美观时尚，为家居和办公环境增色不少。

（3）探索设计的交互方式，结合技术可行性，进行组内组外讨论。

将底座连接电源，置于桌面上，将沙漏放置在底座上，灯光将会由上而下缓缓流动，有如沙砾般不断随着时间流逝，直到充盈沙漏的底部可用于做一些短暂不精确的计时。当需要重新启动时，将沙漏机身倒置放在底座上即可。

（4）研究技术实现的方法，充分发挥各类资源，研究最优的解决方案，组织学长或工程人员提供一定技术支持。动手实践，完成技术方案。

利用Arduino编程，根据时间的变化，分组控制环形LED灯的亮暗变化，直到全部熄灭，循环结束，完成沙漏计时功能，如图1所示。

图1　Arduino平台技术实现

程序优化:由于需要控制的灯带较多，还存在正反两种情况，因此如果直接流水账一样写程序，程序将会冗长而低效，因此要使用较多的for循环和if判断以及自定义带参数的函数等方式来缩短程序。

（5）设计外观。根据技术实现的方法设计美观可行且利于今后产业化发展的外观，并结合技术内核将完整产品实现，如图2所示。

（6）最终产品实现，并通过文字、照片、视频等方式展示作品，如图3所示。整理完整报告上传网站。

图2产品外观设计

图3　产品实物图片

3.教学方法特点分析

（1）国内率先将Arduino平台引入工业设计的教学，培养学生的产品实现能力。在Arduino平台上，即使非电子类的学生，通过短暂的学习也可以基本掌握其使用方法，能熟练使用计算机编程的思维，操控各类电子元器件。控制方法灵活多变，让学生有机会尝试多种人机交互的方式，将产品完善并真正实现。在学习的过程中并不一味纸上谈兵，而是结合了众多实际动手的环节。每一次理论教学过后紧跟的实践内容，让学生更为深入地理解知识；动静结合的教学方法，也让学生的学习兴趣大大增加。

（2）培养和激发学生从概念创新到产品创新，完成产品创新的全过程。鼓励学生广泛阅读国内外各类相关资料，如书本、网页、视频……从而开拓思维，开发学生自主研究的能力，并与国内外领先技术相衔接，使学生的课堂作品能有较高的水准。并非单单教导学生学习技术，也从设计的源头、从概念的产生对学生进行引导，引导学生使用不同的方法表达概念，并选择最佳方案实现产品，达到技术与艺术的融合，实现概念到产品的转变。

（3）建设完成工业设计学科除模型设计和制作能力之外，又一新的理论和实践平台。相较于传统工业设计所要求的模型设计和制作的能力，信息产品设计这门课教给学生的知识更为新颖、实用，与现代工业设计的发展方向相契合，充分展示了交互设计在产品中应用的广泛性和重要性。还为学生提供了一条将设计概念转化为实际产品的可行之路。

四、课程考核方法和支撑手段

1.课程考核方法

（1）本课程重点采用以下三种授课方式:

讲授教学:理论和基本知识学习阶段将采用以教师讲授为主的教学方法，主要集中在1～4周；后期将与其他授课方式穿插进行。

研讨教学:学生以小组为单位，需按照要求利用课余时间自学相关基础知识，在课堂上报告并进行讨论，主要集中在4～7周和后半学期。

汇报教学:高级方法学习和设计实践阶段，学生以小组为单位进行实验、产品设计和样机开发；至少组织3次汇报环节。

（2）考试评分主要由三部分组成:

汇报教学为主要评分环节，合计占课程成绩的60%。建议成绩分布:第一次阶段汇报:10%；中期汇报:10%；第三次汇报:10%；期末展示和答辩:30%。其中，成绩均采用小组之间成绩互评的方式。

课程结束，学生应提交最终报告，占课程成绩的20%。包括:①阶段实验报告；②最终成果报告（包括:创意过程、实现过程、功能展示视频和图片、源代码、线路图、元器件清单、经验和教训）。最终报告占总成绩20%。

课堂参与研讨，占总成绩20%。

2.教学支撑手段

（1）实验设备采购。本课程注重实践，需要进行反复多次的实验过程，从而让每个学生都找到最为合适的实现手段。在此期间建立一个常用元器件库，供学生选择使用，以避免实验设备的重复购买，并拓展了学生的选择面。

（2）网站建设。本课程中许多内容都是国内外新兴知识，可参考的案例较少。在学习的过程中学生经常会碰到类似的问题。为了更好地利用资源，需建立一个课程网站，本门课程搭建了一个课程网站http://id.zjuide.com/。用分配给每个小组的账号密码登录进去后，学生可将实践过程和优秀案例上传网站，分享给所有的学生。当一些技术难点被攻克时，也将整理报告上传，作为今后实践的参考。设计是一个需要不断讨论不断完善的过程，不论学生还是老师都可以在网站中发表问题、表达看法、进行讨论，可以说是形成了线上与线下两个课堂。在学生、老师不断交流的过程中，才能产生更为优秀的设计成果。

五、教学效果和推广性分析

1.教学效果

本课程的教学方法改革自2010年秋冬学期开始试点。目前进行了3届学生实验，涉及约200名学生，改革效果良好。

如09级学生信息产品设计的课程作品参与了工业设计08级的毕业设计展览，得到了台湾科技大学的陈健雄教授的好评。

信息产品设计的课程作品还参与了2012年大设计周活动，并吸引了国内外众多设计大师。包括荣念曾（中国香港地区）、Patrick CHIA（新加坡）、颜庆全（新加坡）、陈建雄（中国台湾地区）、吴昌爕（韩国）、吴卓浩、白鸦等。

信息产品设计这门课在学生当中也得到了很好的反响。典型评价如下:

（1）在这门课中我第一次将自己所想的设计变成了现实。虽然一开始涉及自己不熟悉的技术领域感觉有些慌张，但没过多久就进入了状态。当设计最后实现的时候，我充满了成就感，忽然间觉得技术也并非都是那样枯燥无味的。

（2）很好玩，学习到的东西能很快应用到，并且得到有效的反馈。在这门课上，我们不单学习很多技术的知识，并且能将技术变成手段来辅助我们做出更好的设计。同时，学生互评也更加强化了同学们做设计的动力，所有的组都期望用最炫的技术做出最有意思的设计。

（3）信息产品设计这门课切实地做到了整合，让设计和技术得以共同前进。在这门课程中，我们利用技术来实现我们心中的设计，结合艺术美化了以往笨拙繁复的技术机构，这些融合都带给我们很多新的体验，认识到了整合设计的重要性，当然也很大地提升了我们的动手能力和实现能力！

2.推广性分析

整体来说，该方法比较适合于新兴前沿知识的教学，通过课内课外和线上线下学生之间、学生与老师之间的不断沟通，全面培养学生的创新能力和动手能力。

本课程教学方法的实施需要有以下条件:

（1）需要小班化教学。课程的学习和实践都需要学生以小组合作的形式进行，并且老师需要与每个小组都进行深入沟通，才能保证每位学生都能熟练掌握课程内容，让每个小组的最终设计作品能保质保量。除了组内的合作讨论之外，每个小组之间也要相互交流、互通有无，因此如果教学班人数过多将难以保证教学质量和最终效果。

（2）需要互联网技术的支撑。网站可以对学生的学习过程进行记录，同时提供了课后的交流平台，学生在实践过程中遇到的问题能够群策群力及时解决，大大增加了学习效率。同时，课程教师也可以通过网站及时了解学生的学习状况，为学生答疑解惑，根据实际情况进行教学规划。一届届学生的学习成果将成为之后学生最为详细的学习范例。

（3）需要学生积极主动、相互帮助。创新实践是一个学生自主学习的过程，课程教师在教会学生基础知识后，靠的是学生自身对于现有资源的应用和整合能力，教师将给予一定引导。设计面向的范围广泛，要求学生之间能主动相互探讨，充分利用每位学生的能力，互相帮助、共同进步。

六、课程教材及实验参考书

［1］Physical Computing-Sensing and Controlling the Physical World with Computers.Dan O'Sullivan，Tom Igoe.Premier Press.2004

［2］Tom Igoe.Making Things Talk-Practical Methods for Connecting Physical Objects.O'Reilly Media，2007