面向工科學(xué)生的藝術(shù)與工程結(jié)合實(shí)踐課程探索

崔琦 楊榮 沈瑤 栗茂林 王娜

摘? 要 對(duì)標(biāo)新工科，加強(qiáng)藝術(shù)學(xué)科與工科的聯(lián)系，培養(yǎng)工科學(xué)生藝術(shù)與工程的整合思維與綜合應(yīng)用能力。分析國(guó)內(nèi)外大學(xué)藝術(shù)與工程結(jié)合的跨學(xué)科實(shí)踐課程現(xiàn)狀，總結(jié)建設(shè)面向工科學(xué)生的藝工結(jié)合實(shí)踐課程的課程目標(biāo)和基本思路，探討具體實(shí)施方法、指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)組建、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提出適合工科學(xué)生的教授藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)知識(shí)的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞 新工科;藝術(shù)與工程;實(shí)踐課程;通識(shí)課程;實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）24-0125-03

Exploration on Practical Courses of Integrated Art and Enginee-

ring for Engineering Undergraduate//CUI Qi， YANG Rong， SHEN

Yao， LI Maolin， WANG Na

Abstract According to emerging engineering， strengthen the links of

art and engineering， cultivate the ability of integration and applica-

tion for art and engineering. This paper analyzes the interdisciplinary

practical courses that integrate art and engineering in the domestic and abroad universities， summarizes object and basic idea of practi-cal course that integrate art and engineering， explores specific me-thods and the organization of teachers and construction of labs， and

teaching methods of teach knowledge of art for engineering under-graduate.

Key words emerging engineering; art and engineering; practical courses; general courses; lab

0? 引言

新工科戰(zhàn)略是國(guó)家主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革、發(fā)展新經(jīng)濟(jì)、應(yīng)對(duì)未來(lái)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)、推動(dòng)高等教育改革創(chuàng)新的迫切需要。新工科戰(zhàn)略要求建設(shè)新興領(lǐng)域工科專業(yè)，改造傳統(tǒng)工科專業(yè)，使不同工程學(xué)科交叉復(fù)合，工程學(xué)科與其他學(xué)科交叉融合。高校需要按照新工科戰(zhàn)略的需求，建立多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)模式，開設(shè)跨學(xué)科課程， 組建跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)、跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)，推進(jìn)跨學(xué)科合作學(xué)習(xí)[1-3]。其中，藝術(shù)學(xué)科與工科的結(jié)合是新工科人才培養(yǎng)中的一個(gè)分支。

2018年，習(xí)近平總書記在給中央美術(shù)學(xué)院老教授的回信中提出“要把美育課程與實(shí)踐納入高校人才培養(yǎng)方案”的具體要求。在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中，美育是我國(guó)從制造大國(guó)向創(chuàng)新大國(guó)、設(shè)計(jì)大國(guó)轉(zhuǎn)變的不可或缺的因素。隨著智能時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，產(chǎn)品不僅需要符合功能完整、結(jié)構(gòu)合理的基本要求，操作便捷、造型語(yǔ)義明確、材質(zhì)優(yōu)良、界面友好、智能化成為提升產(chǎn)品價(jià)值的重要指標(biāo)。尤其在智能產(chǎn)品、智能制造領(lǐng)域，人與機(jī)器、網(wǎng)絡(luò)的順暢交流需要藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)專業(yè)知識(shí)與工程技術(shù)相互結(jié)合?，F(xiàn)代企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)往往由具有工程技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)消費(fèi)等多專業(yè)領(lǐng)域的人員構(gòu)成。工程學(xué)科背景的設(shè)計(jì)人員如果具有一定的審美素養(yǎng)和藝術(shù)設(shè)計(jì)知識(shí)，有利于產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新及團(tuán)隊(duì)合作。藝術(shù)與工程的結(jié)合是順應(yīng)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)、 符合新工科戰(zhàn)略要求、落實(shí)高校美育教育的必然之舉。

1? 藝術(shù)與工程結(jié)合課程在國(guó)內(nèi)外綜合型大學(xué)的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)綜合型高校的通識(shí)類課程中均有藝術(shù)類課程，以培養(yǎng)審美情趣和鑒賞力為主要目標(biāo)，偏重理論，實(shí)踐環(huán)節(jié)少。通常美術(shù)欣賞類課程開設(shè)門數(shù)較多，陶藝、手繪、視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)等美術(shù)實(shí)踐類課程受學(xué)生歡迎，但開設(shè)門數(shù)很少[4]。與工科有一定聯(lián)系的金屬藝術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)等課程幾乎沒(méi)有面向全校開設(shè)通識(shí)課程。然而，審美素養(yǎng)的養(yǎng)成、設(shè)計(jì)原理的習(xí)得需要通過(guò)實(shí)踐過(guò)程逐漸熏陶、積累。尤其對(duì)于工科學(xué)生，普遍具有邏輯思維強(qiáng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的特點(diǎn)，需要通過(guò)實(shí)踐將感性、發(fā)散的藝術(shù)知識(shí)得以提煉、歸納、吸收、內(nèi)化。

國(guó)外高校通識(shí)課程通常也涵蓋人文藝術(shù)大類，以欣賞及理論為主。同時(shí)，國(guó)外高校有許多綜合性課程，多以實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)中心為平臺(tái)，如麻省理工學(xué)院的媒體實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)伯克利分校的發(fā)明實(shí)驗(yàn)室等，通過(guò)跨學(xué)科課程、跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作、校企協(xié)同等方式，有機(jī)融合工程與科學(xué)、社會(huì)學(xué)科、藝術(shù)學(xué)科，以學(xué)生為中心，問(wèn)題導(dǎo)向，鼓勵(lì)打破學(xué)科界限，強(qiáng)調(diào)思考、動(dòng)手與表達(dá)，注重培養(yǎng)不同學(xué)科學(xué)生的工程意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新能力 [5-7]。這種以實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)的綜合實(shí)踐項(xiàng)目的運(yùn)行模式有利于多學(xué)科交叉融合，值得借鑒。

2? 建設(shè)面向工科學(xué)生的藝工結(jié)合實(shí)踐課程的目標(biāo)

探索在工科背景的學(xué)生中開展藝術(shù)與工程結(jié)合的實(shí)踐課程，其目標(biāo)是響應(yīng)新工科對(duì)多學(xué)科融合的要求，加強(qiáng)藝術(shù)學(xué)科與工程學(xué)科的聯(lián)系，推動(dòng)藝術(shù)與工程的交叉，培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)與工程的整合思維和綜合應(yīng)用能力。具體分目標(biāo)如下。

2.1? 加強(qiáng)藝術(shù)學(xué)科與工程學(xué)科的交叉與聯(lián)系

通過(guò)設(shè)立結(jié)合藝術(shù)與工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使學(xué)生了解藝術(shù)設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用領(lǐng)域，藝術(shù)在哪些方面能夠與工程產(chǎn)生交叉融合。如圖1所示，根據(jù)學(xué)生不同專業(yè)背景，在功能設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、材料選用等環(huán)節(jié)加強(qiáng)項(xiàng)目與機(jī)械、電子、控制、材料等工程學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)系，提高工科學(xué)生興趣，將藝術(shù)設(shè)計(jì)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合得以應(yīng)用。

2.2? 培養(yǎng)藝術(shù)與工程知識(shí)的整合思維與綜合應(yīng)用能力

實(shí)踐課程的特點(diǎn)是在做中學(xué)，學(xué)生在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要將藝術(shù)與工程知識(shí)加以整合、通過(guò)判斷、取舍進(jìn)行應(yīng)用，在制作過(guò)程對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行批判、驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和完善。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)、制作、反思的實(shí)踐過(guò)程使理論知識(shí)得以實(shí)際應(yīng)用，加深對(duì)知識(shí)的理解，最終內(nèi)化到學(xué)習(xí)主體的知識(shí)體系中，使得藝術(shù)與工程知識(shí)的整合思維和綜合應(yīng)用能力得以提高。

3? 藝工結(jié)合的實(shí)踐課程探索

3.1? 課程基本思路

課程建設(shè)基本思路是構(gòu)建藝術(shù)與工程知識(shí)有機(jī)融合的綜合性實(shí)踐課程，通過(guò)機(jī)械、電子、控制、藝術(shù)設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，以及設(shè)計(jì)、制作、評(píng)價(jià)的完整過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程學(xué)科與藝術(shù)學(xué)科知識(shí)的整合思維、綜合應(yīng)用能力及工程實(shí)踐能力。

課程采用項(xiàng)目教學(xué)法，以燈具設(shè)計(jì)與制作為項(xiàng)目命題，將藝術(shù)與工程兩條主線融入課程實(shí)施過(guò)程中。燈具作為生活中常見的家居產(chǎn)品，不但需要實(shí)現(xiàn)特定的照明功能，還應(yīng)滿足審美功能，為家居生活提供較強(qiáng)的裝飾性。燈具分為光學(xué)部分、機(jī)械部分、電氣部分，通過(guò)燈體的外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但能夠融合藝術(shù)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工與電子裝調(diào)多學(xué)科知識(shí)，還能夠結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能家居產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作。燈具作為項(xiàng)目命題，既符合藝術(shù)與工程學(xué)科交叉的需求，又具有工程技術(shù)綜合性，能夠激發(fā)不同學(xué)科、專業(yè)學(xué)生的興趣。而且由于燈具的普遍性，在課程中學(xué)生既是設(shè)計(jì)者，又是使用者，使用燈具的直觀經(jīng)驗(yàn)和感受有利于學(xué)生著手開展項(xiàng)目，而不同的專業(yè)背景又成為進(jìn)一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

3.2? 課程具體實(shí)施

如圖2所示，課程實(shí)施分為創(chuàng)意設(shè)計(jì)、綜合制作、展示評(píng)價(jià)三大部分，基礎(chǔ)審美原理、形態(tài)設(shè)計(jì)方法等設(shè)計(jì)學(xué)知識(shí)與工程材料、機(jī)械加工工藝、電子制作、控制技術(shù)等工程技術(shù)貫穿整個(gè)課程實(shí)施環(huán)節(jié)。

學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式完成項(xiàng)目，在創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，首先設(shè)定產(chǎn)品功能，具體包括使用環(huán)境、光源參數(shù)、造型風(fēng)格、環(huán)保性能等。其次進(jìn)行具體的造型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣指標(biāo)設(shè)計(jì)，繪制相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙。此階段需要整合運(yùn)用藝術(shù)與工程相關(guān)知識(shí)，綜合考慮功能與形態(tài)、形態(tài)與結(jié)構(gòu)、材料美與加工工藝的相互支撐與制約。

在綜合制作階段，學(xué)生按照所選用的金屬、陶瓷、木材、塑料等工程材料，通過(guò)材料成型、機(jī)械加工、機(jī)械裝配等方法完成機(jī)械部分制作，之后進(jìn)行電氣部分連接，控制部分調(diào)試，最終通過(guò)機(jī)械測(cè)量和電子測(cè)試方法進(jìn)行功能檢測(cè)和造型指標(biāo)檢測(cè)。此階段能夠使學(xué)生鞏固產(chǎn)品造型與工程材料、加工工藝之間的聯(lián)系和影響，并通過(guò)實(shí)物作品的實(shí)現(xiàn)建立物體形態(tài)、體量、比例、質(zhì)感等方面的感性認(rèn)知，感受圖紙、三維模型等虛擬設(shè)計(jì)與實(shí)物的差異。

在展示評(píng)價(jià)階段，學(xué)生通過(guò)PPT、視頻多種方式對(duì)作品進(jìn)行展示，闡述設(shè)計(jì)理念、制作過(guò)程，并從功能、審美兩方面對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此階段能夠提高學(xué)生的設(shè)計(jì)表達(dá)與應(yīng)用能力。

課程實(shí)施過(guò)程中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)及團(tuán)隊(duì)合作的教學(xué)方法，教師作為引導(dǎo)者積極鼓勵(lì)學(xué)生思考與決策;學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中以主體身份參與教學(xué)活動(dòng)，在思考、設(shè)計(jì)、實(shí)施、反思以及團(tuán)隊(duì)的分工合作中得到個(gè)人能力的提升。知識(shí)技能、項(xiàng)目命題、學(xué)生在完成項(xiàng)目過(guò)程中的思考與行動(dòng)都成為學(xué)習(xí)的內(nèi)容[8-9]。通過(guò)創(chuàng)意設(shè)計(jì)、綜合制作、展示評(píng)價(jià)完整的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生形成藝術(shù)設(shè)計(jì)與工程知識(shí)的建構(gòu)，培養(yǎng)整合思維與應(yīng)用能力。

3.3? 指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

學(xué)科交叉的綜合性課程必須具備學(xué)科交叉的師資力量。首先，組建具備機(jī)械、電子、控制、藝術(shù)設(shè)計(jì)等專業(yè)背景教師和工程技術(shù)人員的跨專業(yè)師資團(tuán)隊(duì)，打破學(xué)科壁壘，探索適合學(xué)科交叉的綜合性實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方法。其次，邀請(qǐng)具有企業(yè)經(jīng)歷和豐富加工經(jīng)驗(yàn)的工人師傅參與學(xué)生的設(shè)計(jì)、制作環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)之初考慮加工制作的可行性，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合?？鐚W(xué)科、多層次的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)從課程設(shè)計(jì)和指導(dǎo)層面突出課程的綜合性與實(shí)踐性。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)既要符合藝術(shù)與工程結(jié)合的特點(diǎn)，又要避免重復(fù)建設(shè)、資源浪費(fèi)，故充分利用實(shí)踐教學(xué)中心機(jī)械、電子、測(cè)控實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備、場(chǎng)地等資源，靈活安排課程時(shí)間與地點(diǎn)，不同教學(xué)環(huán)節(jié)使用不同的實(shí)驗(yàn)室，提高實(shí)驗(yàn)室利用率。由于涉及不同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室，課程前期需設(shè)置安全培訓(xùn)，加強(qiáng)學(xué)生設(shè)備使用等安全規(guī)范。

4? 面向工科學(xué)生的造型設(shè)計(jì)

由于大多數(shù)工科學(xué)生沒(méi)有設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)相關(guān)技能培訓(xùn)，如何高效地傳授藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)知識(shí)并得以應(yīng)用是本課程探索的難點(diǎn)。通過(guò)課程實(shí)施總結(jié)出材料與形態(tài)相結(jié)合的方法，從工程角度結(jié)合藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)理論知識(shí)，能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)、工藝等工程知識(shí)與形態(tài)設(shè)計(jì)相互融合，穿插在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制作實(shí)施過(guò)程中，易于工科學(xué)生理解與掌握。

4.1? 材料與形態(tài)的關(guān)系

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系中的基礎(chǔ)課程，其要素包括形態(tài)、色彩和質(zhì)感。在一門面向工科學(xué)生的實(shí)踐課程中要向?qū)W生輸入形色質(zhì)的概念需嘗試對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化、重組，并通過(guò)與材料相結(jié)合，利于工科學(xué)生的理解和掌握。形態(tài)是產(chǎn)品的重要組成部分，形態(tài)與功能、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，形態(tài)體現(xiàn)功能，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形態(tài)，三者相互支撐和制約。形態(tài)的實(shí)現(xiàn)又離不開材料，材料是形態(tài)的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同材料有不同的物理、化學(xué)、力學(xué)性能，能夠滿足不同的功能需求;而材料具有特定的加工性能，對(duì)形態(tài)的實(shí)現(xiàn)又形成一定的制約[10]。色彩和質(zhì)感是通過(guò)材料及其加工方法實(shí)現(xiàn)的。故通過(guò)材料的選擇和加工以及對(duì)形態(tài)設(shè)計(jì)的支持與制約的角度引入形態(tài)設(shè)計(jì)的概念，有利于工科學(xué)生掌握。

4.2? 形態(tài)與材料加工

產(chǎn)品形態(tài)的基本要素是點(diǎn)、線、面、體。產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)起到視覺焦點(diǎn)和視覺引導(dǎo)的作用，通常由較小面積的線材、面材得以實(shí)現(xiàn)，也可以采用鑄造、注射成型等成型方法通過(guò)模具一次成型。產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的線能夠讓人產(chǎn)生較強(qiáng)的心理感受，直線帶給人硬朗、明確的感覺，曲線帶給人以柔和、優(yōu)雅、輕盈的感覺 [11]。常見的線形材料有金屬、塑料、木等制成的管材、棒料、絲材等，線材通過(guò)焊接、螺紋連接、鉚接等連接方法能夠塑造出多種形態(tài)。金屬通過(guò)折彎，塑料通過(guò)熱成形，木材通過(guò)熱彎等方法，可以使直的線材具有一定的曲度以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的面包括平面、曲面，平面給人以穩(wěn)定、簡(jiǎn)潔、硬朗的心理感受，曲面給人以飽滿、圓潤(rùn)、柔和的心理感受。金屬、塑料、木材等材料均可加工為平直的板材或規(guī)則的曲面，隨著三維掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的仿生曲面也可以輕松獲得。產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的體主要由面組合而成，既具有面的心理特征，也具有強(qiáng)烈的體積感和重量感。面與面的組合可以通過(guò)螺紋、鍵、銷釘、鉚接、焊接、壓合、膠合等多種裝配方式獲得。

5? 結(jié)語(yǔ)

開展面向工科學(xué)生的藝術(shù)與工程結(jié)合的實(shí)踐課程是對(duì)新工科戰(zhàn)略的解讀，是對(duì)落實(shí)高校美育教育的探索。通過(guò)綜合性項(xiàng)目命題的設(shè)定，增強(qiáng)藝術(shù)學(xué)科與機(jī)械、電子、測(cè)控、材料等工程學(xué)科的聯(lián)系，提高工科學(xué)生對(duì)藝術(shù)的興趣。通過(guò)形態(tài)與材料相互影響與制約的角度將藝術(shù)與工程相融合，貫穿于設(shè)計(jì)、制作、評(píng)價(jià)整個(gè)課程實(shí)施過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)與工程知識(shí)的整合思維與綜合應(yīng)用能力。燈具設(shè)計(jì)與制作課程綜合性強(qiáng)，實(shí)踐性強(qiáng)，內(nèi)容新穎，反映良好，在今后的課程實(shí)施中可拓展項(xiàng)目命題，精煉藝術(shù)學(xué)科知識(shí)，進(jìn)一步探索藝術(shù)與工程的交叉融合?！?/p>

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