独立院校产品设计论文

[摘要]针对独立院校的人才培养定位，文章通过探索以实践能力为核心，以工程素养为本位的工程技术人才培养模式，提出制图能力不断线、计算机能力不断线、设计能力不断线和制造能力不断线的C4人才培养模式，构建实践训练平台，知识拓展平台及新型课程体系，全面培养具有良好工程素养的高层次工程技术人员。下面小编整理了一些《独立院校产品设计论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

独立院校产品设计论文 篇1：

独立院校艺术类大学英语教学策略

【摘要】独立院校艺术类大学英语教学存在的问题包括艺术和非艺术专业没有区分教学、专业性不强、教学方法单一、作业形式单一、英语教师的艺术素养不够等，笔者从有针对性教学、与专业英语结合教学、丰富教学方法、拓展作业形式、提升英语教师的艺术素养五个方面提出艺术类大学英语教学策略，以期对独立院校艺术类大学英语教学改革有所裨益。

【关键词】独立院校;艺术类大学英语;教学策略

【作者简介】陈英（1982.12-），女，汉族，福建泉州人，三亚学院外国语学院，讲师，硕士研究生，研究方向：教学法、大学英语教学改革。

独立院校是我国高等学校的重要组成部分，有自己的办学特色和明确的办学目标。大学英语教学在独立院校教学体系中发挥着基础和素质教育作用，是大学生接受高等教育重要的一部分，而艺术类专业的英语教学是大学英语教学的一个分支，有自己的专业和群体特点。因此，独立院校艺术类专业的大学英语教学，我们需要根据其区别于非艺术类专业的特点和不同需求，制订相应的教学策略，以期收到良好的教学效果且突出其艺术特点，为艺术生未来就业打好基础。

一、 独立院校艺术类大学英语教学存在的问题

1.艺术和非艺术专业没有区分教学。独立院校在进行大学英语教学时，基本上没有区分艺术和非艺术专业教学。独立院校艺术类专业和非艺术类专业有非常明显的专业区别，比如艺术类有音乐表演、舞蹈、产品设计、动画、服装设计、视觉传达等专业，而非艺术类专业完全不同于艺术类专业，不同类别的学生所学专业和英语基础不同，学生英语教学的接受程度也大相径庭。因此，大学英语不进行区分教学，会造成教学目标不明确、无法因材施教、教学效果不佳、学生英语学习兴趣无法培养等问题。

2.专业性不强。独立院校在进行艺术类专业的大学英语教学时，重心放在英语听、说、读、写、译的基础训练上，在一定程度上培养学生的跨文化能力，但并没有突出专业特点。以就业为导向，不同专业就业，除了具备基础英语能力和跨文化能力外，还需要跟专业挂钩，能够在一定程度上使用专业英语进行沟通和处理工作。因此，独立院校在进行艺术类专业的大学英语教学时，不进行专业英语的教学，会造成所学知识与就业岗位需求衔接不上和就业能力受影响等问题。

3.教学方法单一。独立院校在进行艺术类专业的大学英语教学时，往往会出现沿用同一个教学方法的问题，教学方法过于单一，比如课堂以教师为中心，以教师讲解为主，学生处于被动听课的状态。教师没有根据教学内容和艺术类专业学生的学习特点，运用不同的教学方法，导致课堂缺少有效互动，难以调动学生上课听课的兴趣，课堂效率不高。

4.作业形式单一。艺术类专业的大学英语教学，教师往往采用传统作业形式，比如做练习题、阅读英语文章等，这些传统的作业形式并不能满足艺术生的需求，学生课后完成作業的积极性不高，经常不做或者敷衍了事，起不到课后作业应有的作用。因此，丰富艺术生的课后作业形式非常必要。

5.英语教师的艺术素养不够。独立院校英语教师在教授艺术类大学英语时，面临的最大阻碍是艺术素养不够。英语教师能够胜任英语语言教学，但由于本身没有学习过艺术相关专业，对艺术类专业知识也知之甚少，导致英语教师在进行艺术类英语教学和艺术专业英语教学时，很难将英语和艺术专业知识相结合，最多也只是对艺术专业知识的表面理解，很难真正从艺术专业的更深层次地进行英语教学，这样可能导致艺术专业英语的教学与实际脱节，甚至误导艺术专业学生和被迫中断艺术专业英语教学。因此，艺术专业英语教学想要顺利进行并取得比较好的教学效果，英语教师的艺术素养的提升迫在眉睫。

二、独立院校艺术类大学英语教学策略

1.针对性教学。独立院校在进行大学英语教学时，要区分艺术和非艺术专业教学。针对艺术类专业学生的学习特点，有针对性地进行教学。艺术类学生普遍把学习重心放在专业性较强的所学专业上，英语学习的时间相对较少，英语基础普遍比较薄弱，英语学习兴趣普遍不高。因此，教师要适当调整教学目标，制订操作性强的教学大纲，有利于因材施教，培养学生英语学习兴趣，取得相对理想的教学效果。比如，艺术类大学英语教学目标可考虑以下几个方面：价值观方面、思维方式方面、专业方法方面、专业技术方面、职业能力方面、课程建设饱和度方面、课程深度方面、学业紧张度方面、思想政治方面等，根据这些方面的教学目标，可最大程度上引导学生踏实的学习精神和精益求精的学习能力，提高分析能力、推理能力以及评价能力，提升英语视听说能力，培养学生的交流能力和自主学习能力，增强跨文化交际意识和交际能力，提高综合文化素养。

2. 与专业英语结合教学。艺术类大学英语教学中除了常规的基础技能的训练外，还应该与专业英语结合教学。艺术类学生的专业性很强，在英语教学中与专业英语结合教学，是艺术类学生的语言学习需求。比如，在学生第二年的英语教学中，加入艺术专业英语，学生学习如何用英语表达熟知的专业知识，重视专业英语的听说训练，并在教学中不断操练，使学生能够达成艺术专业英语的基本听说能力目标。在养成基本的听说能力后，可适当扩展艺术类学生艺术专业英语的读写能力，比如学习艺术专业英语名称、用英语理解专业知识、用英语阅读专业相关的文献资料、用英语书写专业相关的文档资料等，这样的英语学习和教学，能够满足学生实际英语学习需求和职业需求，为艺术专业学生的未来从业做好学校与社会的衔接准备。

3. 丰富教学方法。艺术类大学英语教学中，应以学生为主体，摒弃“填鸭式”教学，根据教学内容的难易程度，设置不同的模拟实际语言交际场景，进行互动式学习，并利用多种多媒体手段和网络辅助教学，灵活组织课堂，使课堂教学不再“死气沉沉”，激活课堂，让学生主动参与课堂学习。一方面，教师可把全班学生分成若干个小组，每个小组包括一名组长和几名组员，每布置一项课堂任务或者课外作业，都以小组形式进行，并且各组之间能够形成竞争和合作的关系。这样一来，每次的课堂小组活动都异常活跃，各组摩拳擦掌，所有同学都尽可能地为自己的小组出谋划策，同时也尽可能地跟其他小组合作，以求达到最好的英语表达状态。另一方面，教师可设置不同的互动式教学方式，包括小组竞赛、小组问答、小组辩论、角色表演、模拟对话、师生问答等，同时利用多媒体和网络辅助教学，这些互动式教学方式和手段能使英语课堂内容更加具体化和更具灵活性。除了课堂教学，教师应鼓励学生把课外时间利用起来，开展丰富的课外自主学习活动，比如手机APP、自主学习平台、英语角、英语演讲竞赛、英语阅读竞赛、英语写作竞赛、英语话剧表演、英语辩论赛、英语歌曲比赛、才艺赛等学习活动，通过活动扩展英语课堂学习，是课堂听、说、读、写训练的有效延伸。课内教学和课外活动有机衔接，内容互补，有效丰富大学英语教学。

4.拓展作业形式。传统的作业形式明显已经不符合艺术生的学习特点和学习兴趣，满足不了艺术生的学习需求，拓展艺术生的课后作业形式势在必得。艺术生的课后作业设置可与其专业相结合，语言学习和专业学习相融合，能够最大限度地激发艺术生的英语学习和作业兴趣。比如，设置的口语作业可用英语介绍学生的艺术作品，艺术展品用英语卡片进行解说，写作主题结合艺术人物或者艺术作品，阅读和听说训练可联系艺术背景和故事等，这些作业形式结合了艺术专业特点和内容，具有一定挑战性且能激起艺术生的作业兴趣，可以有效训练艺术生的英语听、说、读、写、译能力和强化专业能力。

5.提升英语教师的艺术素养。独立院校英语教师教授艺术专业英语，想要融会贯通英语语言和艺术专业，必须提升英语教师的艺术素养，才能脱离“本本主义”，真正教授符合艺术专业学生需求的艺术专业英语。首先，英语教师应拓宽知识面。利用高校丰富的专业资源和网络资源，自主学习艺术相关专业知识，更新知识结构，并结合英语教学借鉴优秀的教学模式和方法，研究所教授的艺术专业英语涉及的哪些方面的专业知识，如何融会贯通，真正教好语言与艺术相结合的英语课。其次，英语教师应选修本校或者网络的艺术课程。自主学习能够在一定程度上提升英语教师的艺术素养，但还是有所局限，英语教师需参加一定的专业课进行自我提升，只有通过系统学习，才能够掌握专业精髓，才能更好地将英语与艺术专业相结合进行教学。最后，英语教师应与艺术专业教师合作进行教学。英语教师在进行自主学习和系统学习后，艺术专业知识得到了一定提升，但离实际社会实践还有一定的距离。为了达到更好的教学效果，英语教师应与实践经验丰富的艺术专业教师合作，在合作中学习专业知识和专业实践成果，理论联系实际，并就如何運用到实际课堂教学开展合作和讨论。只有这样，英语教师才能真正提升艺术素养，提高艺术类英语课堂的“含金量”。

三、结语

独立院校艺术类大学英语的教学具有鲜明特色，大学英语教师在教学中不仅要培养艺术专业学生的英语基础技能和跨文化能力，更要培养艺术专业学生专业英语的应用能力，这就要求英语教师要了解艺术生的学习特点，从艺术生的实际出发，因材施教，改善教学方法，拓展作业形式，并提升自身艺术素养，如此才能够胜任艺术类大学英语的教学，激发艺术生的英语学习兴趣和动力，为艺术生顺利从业打通语言关，提高就业能力，为社会培养复合型艺术人才贡献力量。

参考文献：

[1]蒋晓娟.艺术英语混合式教学研究[J].教育现代化，2019（12）.

[2]孙静.语块教学法在艺术类学生大学英语教学中的应用[J].校园英语，2019（10）.

[3]陈俊.构建艺术类院校大学英语教学与专业相结合的教学模式[J].吉林广播电视大学学报，2015（7）.

[4]贾婕婷.艺术生大学英语与专业相结合的教学模式探索[J].科教文汇，2013.

作者：陈英

独立院校产品设计论文 篇2：

以“C4”为核心的独立院校工程人才培养模式及应用研究

[摘要]针对独立院校的人才培养定位，文章通过探索以实践能力为核心，以工程素养为本位的工程技术人才培养模式，提出制图能力不断线、计算机能力不断线、设计能力不断线和制造能力不断线的C4人才培养模式，构建实践训练平台，知识拓展平台及新型课程体系，全面培养具有良好工程素养的高层次工程技术人员。培养模式通过四年的示范应用，学生的实践动手能力、就业率及企业反馈度得了明显提高。

[关键词]C4；实践能力；工程素养，人才培养模式

引言

随着我国高等教育规模的快速增长，由普通高等学校按照新的机制和新模式创办了一种新型的独立学院，其招生计划由所在地省级人民政府统一安排，按国家普通高校三类本科招生。独立学院办学定位各有不同，但实践能力作为核心培养目标是独立院校的一个基本特征。实践能力的获得和增强是大学生全面发展的重要体现。如浙江大学宁波理工学院将人才定位为：应用型、复合型、外向型创新人才。

随着现代制造业的快速发展，机械工业与信息技术、电子技术、计算机技术的紧密融合使制造业进入一个高速发展的新时期，新概念、新设计、新技术、新工艺及新材料层出不穷，构建满足信息时代条件下的机械设计制造及其自动化专业人才培养体系，使学生掌握先进制造业的相关知识和技能，以适应时代的发展要求。独立院校由于生源素质差异，学生的自主学习能力及学习主动性方面存在一定的差距，重点大学的重知识、厚基础、强能力的培养模式在独立院校难以取得好的效果，因此，通过深度校企合作、工学结合，加强教学条件建设，推进教学改革与人才培养模式创新，增强学校人才培养服务地方经济社会发展的能力成为独立院校人才培养的主要特征，目前独立院校在人才培养方面的问题主要表现为如下几个方面：

1.课程体系的针对性不强

因材施教是教育的基本规律，独立院校一般拥有母校教学资源，将其课程体系全盘复制，并以相同的教学内容来要求学生，其效果可想而知。

2.教学方法的差异性不突出

对于工科学生来说，以教师为中心的教学方法仍然在不少学校普遍使用，重点院校由于学生理解能力突出，自学能力较强，“满堂灌”的填鸭式教学方式能够在有限的时间内提供最大的知识量，学生在课后的学习中加以理解与巩固，往往会取得很好的学习效果。而独立院校学生的无论是理解能力，还是自制能力都无法满足这种教学方法。

3.创新性思维与实践能力的培养力度不够

创新性思维的培养是需要教师引导，同样实践能力的培养需要平台来保证，对于独立院校学生来说实践动手能力更为重要，因为创新性思维需要自身智力条件保证，因此提供可供学生实践的平台就显得更为必要。

基于上述问题，本文以浙江大学宁波理工学院机械设计制造及其自动化专业的人才培养模式为例，深入探讨适合独立院校的工程人才培养新途径。

一、C4人才培养模式的内涵及构成

浙江大学宁波理工学院机械设计制造及其自动化专业在建设之初就坚持高起点、高定位的理念，依托浙江大学的教学和科研资源。充分发挥浙江大学母体优势，高起点、高定位的开展专业建设和学科发展，注重人才培养与宁波制造业发展需求相结合，培养学生专业技能，提高学生动手实践能力。结合宁波制造业发展对人才需求和机制专业学科特点，经过长期探索，初步形成了制图技能（Graphic）、计算机技能（Computer）、设计能力（Design）和制造能力（Manufacture）四年不断（Continuous）线，即C4人才培养模式，如图1。

1.制图能力

工程图学作为工科大学生的专业基础课程，重点培养学生空间思维能力与图样表达能力，是工程师综合素质培养教育中最重要的素质之一。与机械类其他基础课程（微积分、工程材料、机械原理等）相比较，工程图学课程应该是一门实践性更强的工程设计课程，其内容包含更多的图形信息，因为课程用图样表示产品的结构，所以在教学体系中更应强调工程实践性。

2.计算机能力

广义的计算机绘图涉及范围很广，但是与机械行业息息相关的计算机绘图包括二维绘图和三维绘图。拥有较高的计算机绘图能力可以使工程人员如鱼得水。培养计算机绘图能力，最重要的是引导学生快速入门，教给学生自学的方法，教导学生要多学多练多想，并介绍计算机绘图的相关拓展知识，以便后续深入学习。

3.设计能力

设计能力涉及设计原理、方法和工具，所涉及的课程有机械原理、机械设计、逆向产品设计、理论力学、材料力学及材料热处理等课程，内容非常丰富，教学体系中设计能力的培养所需时间较长，需要在课程教学过程中强调其内在的联系。

4.制造能力

制造能力表现在学生对机械加工工艺的掌握程度、机床与数控加工编程的了解及生产实训中的动手能力，是实践与理论相结合的有力体现。因此，制造能力与学生的实践动手能力紧密相关。

以C4为核心，构建基础知识平台、实践训练平台及全新课程体系，培养体系分为四个模块：基础理论模块、设计训练模块、模具方向模块和数控方向模块，形成了理论教学+实践教学+生产实习的“TPE模式”、专业基础教学+专业方向教学的“平台+模块模式”，将“应用型、外向型、复合型”作为机制专业人才培养的总体方向，以此为基础，在优化学生专业知识、业务能力、综合素质等方面进行探索，并对课堂教学及实践教学内容、方法和手段做更多有益的尝试。在专业人才培养过程中，大力开展实践教学探索，已经形成了校内实验室、校外生产实习基地、第二课堂系列活动、认识实习、专业实习、毕业实习等一系列实践教学体系。通过理论教学与实践训练的互动，学生的专业素养和实践能力得到提升。

二、知识体系与能力拓扑关系建立

C4核心体现的是知识、素质和能力，四年的人才培养方案中如何将C4合理融入其中，使学生通过大学期间的学习达到创新性人才标准，需求知识结构的合理设置。知识体系与能力拓扑图的建设可以有效解答C4的融入问题。图2表示是本专业知识、素质、能力拓扑图。C4模式是能力拓扑图的组成部分，并不是全部，在浙江大学宁波理工学院机械设计制造及其自动化专业培养方案中人文素养、外语能力、创新能力、基本工艺操作能力同样得到训练。从系统论的角度来看，辨证性思维、创新性思路，实践动手能力是C4能力的保证。因此，知识与能力拓扑关系使学生认识到单门课程的重要性，以马克思主义基本原理、中国近现代史纲要、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系、思想道德修养与法律基础、形势与政策为特征的思想政治类课程脱离了不必要的说教，学生的学习积极性和主动性得到提高。外语能力与计算机能力相互促进，学生学习外语的兴趣大大加强。由于专业基础和专业知识的类课程分布于四年之中，由此C4能力的培养融入到学生的四年大学学习之中。

C4的核心是提升学生的能力，提高人才培养的质量，因此，实施过程中必须以能力、素质培养为核心，授课方式也从强调传授知识和技能转到重视学生的主动学习。培养创新型人才离不开科研的支撑。高校应始终坚持科研的育人性和教学的学术性，推进科教融合，提高学生的动手能力和创新本领，形成教学与科研互动机制，鼓励学生参与科研活动。注重知行统一，使学生从封闭的学校教育向开放的社会化学习体系转变，实行教学与科研活动、社会实践紧密结合，将C4技能融入到学生学习活动之中。

三、C4人才培养模式实施方案

针对C4能力，结合浙江大学宁波理工学院机械设计制造及其自动化专业的学生特点，确定以工程素养为基础，以实践能力为最终目的全方位人才培养实施方案，如图3所示。方案由六大模块（全国性竞赛、证书考试、师资保证、学生性协会、专业系统课程）构成。

1.全国性竞赛

浙江大学宁波理工学院鼓励学生参加全国性竞赛，并设有专项经费来保证实施。全国大学生机械创新设计大赛、全国CAD先进成图大赛、潍柴动力竞赛、浙江大学机械设计竞赛等项目使学生有机会展示自我，通过以赛促练提升学生的C4能力。

2.CAD等考试

数字制造业是现代工业的基本特点，机械设计制造及其自动化专业的学生要掌握的计算机能力包括二维设计能力、三维建模能力。在人才的培养中，以计算机辅助为线索，将AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG、Cimatron、Catia等CAD/CAM软件教学以及CAE软件华塑CAE、华铸CAE、Ansys教学与课程设计、毕业设计、第二课堂密切结合。通过四年不断线的学习使学生的计算机能得到提升。

3.师资保证

高水平的教师资源是C4能力的有力保证。浙江大学宁波理工学院建校仅十余年，以青年教师为主，机械设计制造及其自动化专业现有教师14名，其中教授3名，副教授6名，博士学历的教师占62.5%，成员年龄呈梯状分布，平均年龄40岁。大部分青年教师是从校门到校门的博士研究生，工作热情高，专业知识丰富，但教学经验欠缺，因此通过交流提升青年教师的教学水平是一个快速捷径。以老带新、依托浙江大学的教学指导，宁波理工学院机械设计制造及其自动化专业已建立起一支有经验的教学团队，良好的师资使C4培养模式的顺利实施得到保证。

4.专业性协会

学生协会能够有效促进学生的学习积极性，以设计为主旨，以机械制图为基本素质的机械图形协会使学生有更多的机会展示自我，同时，以专业教师为指导，学生学习制图技能的积极性得到提高，加入协会，参加全国性比赛成为优秀学生的新规划。

5.专业课程强化

设置了不同专业方向限选课程群，增加了选修课的范围，真正做到了因材施教。使学生在掌握扎实基础知识的同时又各有所长，各有所专。这种培养模式在毕业设计中充分显示了它的优越性。充分利用校外各种资源，加强实践性环节教学，利用校内实训基地，校外各类模具、机床设备展会等资源以及实习基地资源，开展实践性教学，并拓展实习基地的数量和范围，增加同学接触的产品种类和范围，扩大视野。

四、C4人才培养模式实施效果及示范应用

C4能力的获得和增强不但是工科大学生全面发展的重要体现，而且是提高创新能力的前提和基础。“眼高手低”几乎是一部分大学生的通病。对于以工科为主的学校而言，学生动手能力的培养特别重要。应深入实践，提高处理问题的智慧、思想和能力。通过组织学生参加挑战杯竞赛、CAD认证考试、创业计划、机械设计大赛、工程训练等方式来培养学生的工程实践能力。利用假期的时间，组织学生深入社会，深入企业参观实习，提高学生的工程实践能力。通过引导学生参与到科研中，锻炼其实践创新能力。这些能力的获得是C4人才培养模式的有力体见。浙江大学宁波理工学校从2008年开始C4能力实践与探索，经过四届学生的实践取得了良好的成果。

从机械设计制造及其自动化专业2008届开始实施，每届四个班共160人左右，按照上述实施方案开始运作，并示范推广到机械电子工程专业、包装工程专业、能源与环境专业，通过积极组织机械设计竞赛、创新设计与制图竞赛、模具设计竞赛等各类创新大赛，以赛促教，先后有210多人次获得各类奖项及证书。全国CAD及见习工程师参与人员达到500名，65%的同学获得各种职业技术证书，为以后找工作打下坚实基础。本专业学生就业分布如图4所示，宁波工业经济对人才的需求量很大，16.74%的学生服务于宁波的工业企业，每年都有本专业的学生进入吉利集团、海天集团、宁波欣达集团、宁波华翔集团等一批大中型企业。

浙江大学宁波理学院毕业生的竞争力可以由第三方机构“麦可思”的数据来说明。麦可思是专业的，唯一得到政府、学术界、商业机构和社会公众共同认可的，有良好公信力的第三方教育数据咨询和评估机构，麦可思对本专业毕业生调查，就业满意率如图5所示。可以看出自2008年C4人才培养模式开始实施以来，学生的就业竞争能力不断提高，对学校专业的满意率也呈现出不断增长的趋势。2010、2011年度就业满意率均高于浙江省高校水平。

C4人才培养模式的另一个成果表现在教研上，本专业教师先后承担中国高教学会“十一五”规划课题1项，国家教育规划课题子课题1项，宁波市软科学课题4项，宁波市教育科研规划课题3项，学院教研项目3项，学院精品课程4门。本专业教师结合自身的教学工作实践，主编出版《工程图学与CAD》、《逆向建模与产品创新设计》、《工程材料及成形技术基础》、《机械制图》、《机械制造技术基础》、《材料成型设备控制基础》、《材料成型控制工程基础》、《机械制造工程》、《液压和气压传动与控制》等教材15部，参编应用型本科系列规划教材4部，自编多部实验教材，出版《管道焊接过程智能控制及其应用》专著1部。发表教育教学研究论文20多篇，获得教学研究成果奖8项。

五、结论

教育是一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂。从大处来说，工程人才培养的质量关乎区域或国家工业经济的兴衰，从小处来讲，是自身价值的体现。因此，C4模式强调制图能力、计算机能力、设计能力和制造能力，是学生创新性思维的基石，是独立院校结合自身特点所作的人才培养模式的有益尝试，通过实践能力的提高、知识结构的完善，工程素养的形成，达到教育提升学生价值的终极目的。

编辑：李婷

作者：张学昌　张雷　吴红兵　贾志欣　张旭

独立院校产品设计论文 篇3：

Arduino单片机在产品交互原型设计课程中的实验教学实践

摘 要：本文简述了在信息技术及移动互联发展的背景下，艺术院校产品设计专业如何充分考虑艺术生的专业特点及专业知识结构，在产品交互设计课程教学中引入Arduino开源电子原型平台，开展课程设计、课题设计及教学方式的实践尝试。以使无编成、无电子技术知识基础的艺术院校的学生轻松掌握基本的电子技术原理与软件编程技巧；从而使其能根据自己的设计作品与概念，轻松使用智能硬件搭建起具有互动性和、体验感和内容设计互动的作品原型。

关键词：Arduino；传感器；可视化编程VVVV；交互原型；实验教学

0 概论

Arduino（圖1）是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型搭建平台，包含硬件（各种型号的arduino电路主板、电子元件和软件控制开发平台（Arduino IDE）。简单地说，其就是一块电路板，具有可供存储、编辑等处理的芯片和多个用于输出、输入信号的连接口——针脚（Pin）。Arduino的工作过程可以表述为：通过针脚连接不同的传感器捕捉外界信号通过针脚输入Arduino电路板；再通过之前上传到Arduino电路板的函数进行自动编辑；之后通过连接在针脚上的输出设备（有线或者无线的）把信号传递出去；从而控制如LED、麦克风、电机等电器元件，如图像信号、应用软件等数字信息。使用者可以在不需要了解过多电子技术知识与计算机编程语言知识的情况下，通过简单的练习，了解引脚连接的规律、函数的作用或可视化编程软件VVVV，便可以进行设计与产品开发原型制作。从某种程度来说，其更适用于艺术家、设计师利用其创作和设计互动类艺术作品、空间装置、工业产品等。

如图1所示，Arduino unn基础开发PCB板正反面，正面提供各种接入、输出和通讯端口。

Arduino于2005年诞生于意大利。作为教学实践，国外高校设计专业在教学中很早就引入了Arduino平台，作为学生设计作品呈现与评价的必要形式与方法。荷兰代尔夫特大学、德国施瓦本格民得专业设计学院（图2），早已在教学实践中系统地引入了Arduino交互平台，并将其用于交互设计教学中学生开展交互产品设计创作与最终作品表达的技术基础与手段。

1 产品交互原型设计课程

交互设计的设计规则中，原型设计是《设计方法学》的核心内容。该课程主要面向产品设计专业和信息交互专业方向3年级以上的本科教学，并作为专业实践课程而设置，共60～80课时；主要培养学生在产品设计课程中使用Arduino开源电子平台，真实模拟产品人机交互概念设计的能力；培养学生在智能产品设计领域，对于服务设计、用户体验设计、交互设计等的概念表现和产品功能与人机互动行为等的形象化、表达和评估等能力。这是目前国际上交互设计领域主流的设计方法与评估设计手段；并且，培养学生对未来产品的前瞻性设计方法的学习与掌握，是其核心的专业实践课程。

南京艺术学院工业设计学院根据产品设计和信息交互专业方向教学内容的要求，以及目前国内艺术院校设计学科的特点，重新规划了课程的结构和授课方式，以适应艺术类学生学习和掌握偏向电子技术与计算机语言的必要的专业技能和知识。

在翻阅了国内外相关Arduino内容的教材和资料后，笔者发现目前的教程及教材基本只针对Arduino的基础技术内容及开发方法进行了详细的讲解及技术解决方案的案例分析，并未对其应用及在艺术设计应用领域做有针对性的介绍。此外，大部分该类教材多为工科专业人员编写，所针对用户也大多是工科类电子工程、产品技术开发等背景的专业人员和专业爱好者。而艺术设计、工业设计类专业是学生大多不具备掌握这类工科专业基础资料的能力，很难理解其中的单片机、传感器等电子元件以及计算机语言、软件编写与逻辑等，因此对其并不适用。可见，设计出一套适合设计类专业用户的Arduino产品交互原型课程迫在眉睫。

南京艺术学院工业设计学院在充分考虑产品设计专业特点与艺术学科的基础情况，在研究专业学习必要的电子技术原理内容基础的过程中，总结出如下几个方面的课程内容形式与教学方法：

首先，尽量避免使用晦涩的专业词汇、公式、定义基本的电子部件和电子技术原理。教师授课时应尽量把晦涩的技术过程形象化描述，从而更为形象、直观地为学生呈现硬件的连接图而不是电路图（图3）。

其次，硬件的模块化分类方式，能够使学生更为形象化地理解各个电子元件之间的连接关系及其在完整的系统里的作用与功能。例如，在一个用Arduino單片机完整搭建的电路中，教师应明确哪些电器元件属于输入元件、哪些属于存储元件、哪些元件具有通讯功能、哪些属于输出元件；并在授课前充分考虑学生设计方案中可能会频繁使用到的元件及元件组合，从而对其定义、分类。例如，在智能家居设计方案中，课题小组可能会用到的元件，如光耦传感器、温度传感器、湿度传感器等，可将其归类为同一类型的输入模块，用于捕捉家庭环境中的环境数据；而对于某些用于使数据在不同设备中相互交换的元件，可以归类为通讯或者接口类模块，如蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、USB接口等。

计算机语言用于驱动和编辑连接好的电子元件，是用于发出指令的数据。可以形象地描述：硬件相互连接产生了躯体，而计算机语言编写的程序则是赋予躯体的灵魂。在程序编写部分，通常的课程和教材中会使用Arduino IDE（集成开发环境）完成，该环境需要具备C语言基础、工业设计专业；而艺术院校产品设计专业的学生基本不具备掌握这一计算机语言的前置专业基础。因此，在实践的教学中，笔者寻求一种可视化编程语言的解决方案，可视化编程软件VVVV可实现这一教学要求。该软件是一款简单原型设计和开发的图形化编程软件，可以作为大型数字媒体与物理硬件接口、实时动态图像、音频和视频等数据信息；可以同时进行与许多用户交互环境的处理；是非常适合艺术家与设计师的可视化编程解决方案（图4）。

2 教学方法

在考虑设计专业学生的学习方式、教学内容以及相关专业课程衔接的基础上。南京艺术学院工业设计学院借鉴自身传统的问题导入法的教学模式，在学习Arduino的技术基础内容前，导入相关的用户需求与设计定位问题，并迅速地按课题小组选定的作品内容与设计概念方案导入原型设计的知识学习。这一阶段须建立在之前预设的特定课题设计内容的基础上，以课题“智能家居为例”。课题组在分别探讨家居生活中的各种需求中，发现2～5岁的儿童在家庭安防中的问题：这一阶段，儿童可以独立行走，并开始对家庭环境中未知的事物产生好奇。如去捅插座孔、伸手够高于自身高度的物体、攀爬高处甚至是阳臺围栏与窗户；诸如此类的儿童安全隐患问题数不胜数。那么，什么样的设计解决方案可以避免此类危险，并在家庭环境内预设某些危险报警区域；当儿童进入时，可以预先警告父母或者对儿童采取阻吓措施呢。带着这些问题，课题组学生在学习Arduino的基本知识和各种传感器模块的功能后，其对超声波测距传感器的功能与设计情景中提出的问题产生了关联。

因此，该组可以有针对性地选择学习Arduino单片机与传感器，在输出设备的连接实验中，通过实验可以了解传感器不但可以测出具体的物体靠近的距离，而且可以把距离数据实时、动态地传递到Arduino单片机的内存中；之后，再输出变化的数值（变量），并通过某种设备转换变量为声音的大小、光的强弱甚至是色彩的变化等等；这个过程即是用变量控制输出设备的过程。课题组即可以基于此，迅速搭建其设计方案的产品交互原型。

3 课程实验、实践、设计

产品交互原型设计课程教学目的是使要学生掌握的Arduino开源电子原型平台，使其能够根据设计概念，连接硬件、编写程序，驱动硬件模块按照设计概念模拟产品的交互行为；最终在产品设计表达过程中，不仅掌握制作原型在外观造型、材料工艺、色彩搭配等方面的呈现，更重要的是产品的功能与人机交互行为上的高度仿真的知识与技能。因此，学生亲自动手实验是这门课的基础。实验以分组的形式进行，课题小组针对前期的设计内容选择相应的智能硬件模块（Arduino原型平台与输入输出模块）进行学习；从单一模块入手，循序渐进地学习多个模块组合使用与程序编写，发觉计算机、屏幕及键盘以外的世界；以使学生学习和掌握物体怎样能通过简单的传感器，监测周边的环境并应用于对数字世界的掌控。开源平台Arduino作为原型设计的主板，通过简单连接单個的传感器和机械装置，也可同时在可视化编程软件VVVV中进行编辑与控制，确保学生在掌握该主板基本知识的同时，了解可视化编程软件VVVV与Arduino相互配合的实践使用，从而避免使用需要C语言编程的Arduino IDE（集成开发环境）。具体的实验课题内容为：

第一，概述—Arduino是进入物理世界的接口。

第二，第一段代码“Hello World”。

第三，开源平台Arduino的开发模式、单独模式和作为无力界面与VVVV相连接的模式。

第四，“Firmata”连接VVVV，实现可视化编程。

第五，从反馈到循环，接收信号，编辑信号，再输出信号。

第六，RGB-LED，控制一个LED灯。

第七，关于传感器。一是电位器实验、设计实践；二是温度传感器实验、设计实践；三是加速度传感器实验、设计实践；四是RFID射频识别实验、设计实践；五是位移传感器实验、设计实践。

通过1～3章的学习，课题小组可以基本了解Arduino开源平台的基础知识与运转的机制；通过第4章的学习，了解和基本掌握解实现可视化编程控制和编辑开发Arduino功能的方式；通过第5章的学习，了解和基本掌握可视化编程必要的逻辑关系；第6章为前1～5章知识的综合实践练习，即通过可视化编程软件VVVV驱动并改变一个连接在Arduino开源平台上的RGB-LED灯（全色彩LED灯）的颜色；在第7章，各个课题组将有针对性地选择与自己课题相关的综合实验模块。由于章节限制，笔者在这里只节选一组实验模块作为实验实践案例。

实验案例：温度传感器实验、设计实践、设计案例介绍

背景描述：

我们可以通过温度传递非常多不同的信息。对于人体而言，我们可以推断出与之自然或健康的状态相关；对于人造物（产品）而言，可以理解为如反映其运行的状态等。通过温度传感器，我们可以把这种变化作为输入信号读入计算机。这类型的传感器通常会改变自己的阻值或者输出温度成比例的电压。

实验规则：

监控一个杯子的温度，同时通过一个彩色的LED灯显示。如果我们使用一个热源，如将一杯热咖啡放在离传感器很近的位置，则可以改变传感器的电阻值。这一改变可以使用Arduino主板捕捉并通过VVVV传输出去。在VVVV中，我们把温度转换为一个色彩值，并通过一个RGB-LED灯，使之可以看见。RGB-LED灯的色彩变化可以作为参照，提醒用户杯中的饮品是否达到了适宜饮用的温度（图5）。

如图5所示，一个简单的逻辑可以在Arduino的开发环境之中自然甚至完全地实施；但是，VVVV应用在原形搭建方面更为有用，因为其结果很快能够调整同时可以直接反馈并评价。温度传感器可以提供这样一种可能，温度可以直接转换成变量值，线性的变量值再次传输给色谱同时作为输出而应用。

实验材料：

温度传感器（LM35）、RGB-LED、Arduino主板、面包板、连接线和接口、3*10k?电阻

实验图与可视化编程（图6）：

如图6所示，左边为电路连接示意图。其并非标准的电路图纸，只适用于设计类专业教学使用。右边为可视化编程软件VVVV的编程界面，程序以图形的形式组成，可以很直观地进行编辑。

实验结果（图7）：

图7这个例子演示的是如何利用物理大小变化作为控制因素。当杯子还是热的、LED灯亮着红色时，他们可以同时传达给我们更多的信息。我们在享受饮品的同时，还可以期待多些……

4 设计案例

Tia（图8）是一款可以自动跟踪使用者书写习惯的台灯。当用户在做书写、阅读等动作时，Tia智能灯能够捕捉运动轨迹，且灯会移动到相应位置，自动调节光线的高低，以符合使用者的书写的习惯，避免了在光源的阴影下写作的情况；同时，它能根据环境光线的强弱自动调整书写光源强度，以达到最佳的书写和阅读使用的效果；此外，Tia还会自动感应使用者位置、声音和振动来判断，进行开启或关闭动作。

关键的原型搭建主要分为4个部分。第一，外观制造的工艺部分主要使用工程塑料的高压注塑以实现实体外观；第二，智能控制部分主要使用嵌入式芯片设计，嵌入Arduino单片机、光耦传感器、超声波传感器、视频识别等集成的硬件构架；第三，控制程序采用可视化编程软件VVVV编写，以实现对外部环境的感知和调节以及书写动作轨迹的捕捉；第四，机械部分采用四台伺服舵机四个维度的旋转达到光源方向与书写或阅读轨迹的同步的目的。

5 结语

“如果你想成为合格的程序员，你就永远成为不了优秀设计师。”科学技术日新月异的今天，工业设计的定义已发生了根本性的改变。2015年，国际工业设计协会（ICSID）发布了新的工业设計定义：“设计是一种战略性地解决问题的方法和流程，它能够应用于产品、系统、服务和体验，从而实现创新、商业成功和生活品质的提升。”该定义为科技飞速发展语境下的艺术设计与创新人才的培养提出了新的思路与契机。以提高艺术性、形象化思维的创造力为培养目标的艺术院校，在产品设计专业人才培养方式与专业知识构建中不可避免地受到时代的影响。如果一味地摒弃自生独特的艺术专业特征与创新思维方式与能力，以适应科技的发展对设计的需求，将导致艺术院校培养艺术创新设计人才的教育目的和艺术学科的本质的动摇。在艺术与科技相结合的大趋势下，如何从形象化思维的角度去了解技术、掌握基本的信息技术工具（如计算机语言），从而将其选择性地引入艺术设计教育及人才培养领域中，笔者已在文中用自己教学实践中的一些粗浅的案例进行了总结，希望起到抛砖引玉的作用。

注释：①Tia（提亚）-书写习惯追踪智能台灯，获2015第二届“紫金奖”文化创意设计大赛铜奖，设计：林胜狮，林尧，指导：刘彦。

参考文献：

[1] Jan Barth，Roman Stefan Grasy，Jochen Leinberger，Mark Lukas，Markus Lorenz Schilling . Prototyping Interfaces Interaktives Skizzieren Mit VVVV[M]. Hermann Schmidt Mainz，2013：156-161.

[2] 劉彦，位置反馈的交互体验设计方法与实践——以《南都六朝汇景图》为例[J].南京艺术学院学报：美术与设计，2016（3）：121-125.

[3] 刘彦.信息化语境下文创产品设计的新契机——文创产品交互体验设计浅谈[J].工业设计，2015（12）：088-089.

作者：刘彦 王倩 王可