基于实物拆解的课程内容

经过最近一轮教学计划调整，中国农业大学工程学院工业设计专业材料与技术课程包括24小时的工业材料与加工技术和16小时的工业材料与加工技术实验。教学改革主要针对实验部分。为了解决上述问题，形成了基于物理分解的工业设计材料和工艺课程的实践教学方法，帮助学生将课堂知识转化为实践经验，并在后续学习中不断深化为工程实践能力。具体内容如下。

1.产品的选择。根据理论课程内容，产品按主要材料进行分类，包括金属、塑料、玻璃、陶瓷和木材，其中课程教学主要针对金属和塑料产品。选择产品时，主要考虑以下因素：一是造型简单活泼，操作模式清晰，结构清晰，体积适中，易于拆卸；其次，产品类别主要是学生常见的家用电器；最后，尽可能多地涉及常见的成型和表面处理方法。这不仅有助于教师掌握教学过程，合理安排时间，而且有助于建立材料与技术课程和其他课程之间的联系。例如，金属产品包括面包机、电烤箱、保温杯和微波炉，塑料产品包括电熨斗、咖啡机、榨汁机、耳温枪、吹风机和台灯。

2.实验过程。实验分组完成，每组3-4人，每班约30人，共8组，4组完成金属产品拆解，4组完成塑料产品拆解。具体要求如下：第一步，仔细观察产品，完成产品操作模式的详细分析，梳理用户与产品在使用过程中的互动模式。第二步是完成产品的拆解、测绘、三维建模、虚拟装配和渲染，以便对产品的结构有一个清晰的认识。在课程安排上，上述两个步骤通常在早期的“人机工程学”和“计算机辅助工业设计”课程中完成。第三步是将与产品外观相关的部件制成物理爆炸模型，并对每个部件进行编号。第四步，标记零件材料的类型，复习材料的常见加工工艺，观察实物，查阅资料，确认零件的具体加工工艺，复习加工工艺的相关知识点。第五步，分析各部件的表面处理方法，复习相关知识点。第六步，结合机械设计基础课程的知识，分析各部件之间的装配方法。第七步是全班展示交流，根据材料成型工艺和表面处理方法对零件进行分类，加强材料特性与造型可能性的关系。第八步，完成产品拆解实验报告。

3.经验总结。首先，上述实践教学环节的改革有效地解决了当前材料和工艺课程中存在的问题，使学生除了书本知识和视频材料外，对产品材料和工艺知识有更真实的体验。虽然这种教学方法更多地以知识点的形式完成，很难形成一个系统，但它基本上可以涵盖普通产品所涉及的材料和技术，并为未来的设计实践提供经验。其次，如上所述，在大多数学校难以开展相关实践教学的情况下，让学生逆向整理产品的材料和工艺知识，可以有效弥补课程实验环节的不足。最后，借助实验环节，将计算机辅助工业设计、人机工程学、机械设计基础等课程有机结合，建立低年级设计理论课程之间的联系。此外，经过一定的积累，课程实验可以整理成虚拟仿真教学资源，利用现代技术有效提高学生的学习兴趣，培养学生综合运用知识的能力，为后续课程实现工程实践能力的培养提供基础[4]。

随着CMF在设计实践领域的强调，工业设计材料和工艺课程的重要性再次凸显。经过不断探索，中国农业大学工程学院工业设计专业形成了基于物理分解的材料和工艺课程实践教学方法，帮助学生将知识转化为经验，弥补实践环节的不足，有效地将工业设计专业低年级理论课程联系起来，为培养学生的工程实践能力提供基础。