工业设计专业校企合作手板模型课程的改革与实践

一、工业设计教学中开设手板模型课程的必要性研究

1. 工业设计教学中模型课程的教学现状

产品模型教学是工业设计教学体系当中的重要环节，通过产品模型制作，能够使学生获得空间造型知识，用空间形态方式表达设计构思，把设计创意更好地付诸实践。工业设计专业的学生学习产品模型课程的目的主要有三个方面：获得立体表达设计的知识，将模型制作作为设计实践的过程，将制作出来的样品作为展示、评价、验证设计的实物依据[1]。现行的产品模型教学课程能够很好地实现前两个目的，但由于采用手工制作，受加工精度、表面处理、加工工艺等因素的限制，学生制作出来的样品“作为展示、评价、验证设计的依据”仍显不足。

2. 以CAD/CAM 技术为支撑的手板模型

手板模型是指根据产品设计的外观图或结构图制作出来的产品样板或者产品模型。除了用来检测和评审外观、机构的合理性之外，也用于向市场提供样品，经市场反馈“满意”或修改意见后再开模进行批量生产。[2] 随着CAD/CAM技术与设备的发展，以及手板模型表面处理工艺配套设备的普遍使用，使手板模型制作的质量已经可以与真实产品相媲美。手板模型制作成为了产品走向市场的高效、快捷、经济的必要环节。

3. 工业设计专业开设手板模型课程的必然性

在工业设计专业教学中设置手板模型课程，能够使学生学习到目前工业设计行业模型制作的最新技术，更加全面地掌握产品模型制作知识。通过独立完成从概念设计到设计样品制作的完整过程，进一步培养了学生的动手能力，使他们今后更容易适应产品设计岗位的要求。对于一部分对手板模型制作感兴趣的同学，拓宽了就业渠道。同时，在工业设计专业教学中开设手板模型课程，是教学改革与行业发展同步的必然选择，也是高等职业技术院校培养高素质、高技能艺术设计人才的发展需要。

二、手板模型课程的开发实践

1. 校企联合组建授课团队

为了满足日益增长的手板模型人才需求，学校在工业设计专业大学三年级教学计划中增置了手板模型课程。学校教师与企业技术人员共同承担课程的教学工作，如图1 所示。学校教师在授课组织与理论知识方面见长，企业技术人员在设计制作方面有优势，这在课程的安排上均有体现。

2. 手板模型授课计划与安排

手板模型行业采用的制作技术主要有3D打印技术（RP）与数控加工技术（CNC）两种。数控加工技术在加工精度与材料成本方面更有优势，所以目前手板模型行业主要采用的是数控加工方式进行手板制作。

如今行业内的手板模型加工流程大致可以分为九道工序，分别为收取图档、前期分析、CNC 编程、CNC 加工、手工修正、抛光打磨、喷涂与丝印、手工组装、质检发货等[3]，如图2 所示。我们在教学中，将手板模型制作的九道工序根据实际要求进行改革，以适应学校实践课程的教学需要。

此外，手板模型加工工序会涉及到不同的专业知识，有些适合工业设计专业学生学习掌握，有些需要加深理解，有些适合一般性的了解。本课程将授课的十个环节内容根据工业设计专业学生的认知水平进行分层要求，如图3 所示。

图1-3

3. 手板模型授课过程展示

本节以一个移动硬盘盒手板模型的制作为例，通过对教学过程的介绍，展示手板模型课程的实施内容。

（1）理论授课与参观

学校教师首先进行手板模型课程的理论授课，授课内容包括手板模型的定义，与传统手工模型的区别，手板模型的应用及其加工流程等。主要是让学生理解制作手板模型在以后工作中的意义：一部分同学可能从事手板模型制作工作；其他同学也会在工作中接触到手板模型或与相关人员合作完成模型制作。在授课中，重点内容是让同学从理论上理解手板模型的加工流程以及各加工工序的前后关系，如图4 所示。

理论授课结束后，授课教师带领学生到位于学院实训中心的手板企业进行实地参观，如图5 所示。学生刚理解到的手板模型加工流程在这里以直观的方式呈现出来。学生可以看到每道加工工序的实施过程，并可与企业技师进行沟通。

（2）加工文件整理

课程要求学生选定一个产品进行手板模型的制作，并根据加工要求整理好文件。学生在任课老师的帮助下选定要做的产品，选择的依据是，既能够体现出CNC 加工的优势，而且工时与难度适当。手板模型加工文件的整理对手板模型技术人员和工业设计师而言，都是必须具备的能力。手板模型加工文件包括产品的三维文档源文件、产品效果图、产品各部分的颜色、材料与表面处理工艺（CMF）要求、所需丝网印的二维源文件等，如图6 所示为移动硬盘盒的CMF 注释图。通过这个环节，让学生更加注重产品的可加工性，在制作时更好地理解设计的出发点，从而认识设计与制作之间的关系。

（ 3）模型前期分析

产品加工文件整理到位以后，企业技师承担起模型前期分析的授课任务。学生分成小组，与企业技师沟通自己所要制作模型的技术要求，技师对照模型文件和加工原料的尺寸将模型电子文件拆分成若干部分，编排好组装要求。同时，企业技师将前期分析的原理与要求讲述给学生，使学生充分理解模型前期分析的目的与要求，如图7 所示。

（4）CNC 编程与加工

学生将拆分好的模型文件交由负责CNC 编程的技师进行操作，编辑出能够在数控加工设备（CNC）使用的代码，并由技师操作设备将各部件加工完毕。由于内容涉及到的数控加工操作，并非工业设计人员必须掌握的知识。在授课中，主要是由企业技师实际操作，并将操作步骤讲解给学生，如图8 所示。在这个阶段的学习中，要求学生全程跟踪并作完整的记录。通过这样的方式，让学生了解CNC 编程与机加工的关系以及加工工艺。

（ 5）手工修正与打磨

CNC 加工完成的部件表面不能马上进行组装喷漆，还需要手工修整处理并进行打磨，使加工部件之间能够顺利装配，表面粗糙度达到模型加工的技术要求。待表面处理完毕后，将相同颜色与表面处理要求的部件用胶水进行粘接。这部分主要是手工制作，整个制作过程是在企业技师的指导下，由学生独立完成的，如图9 所示。此过程要求学生能够熟练使用砂纸、锉刀、手电钻、磨光机等手工制作工具与小型器械，进行模型的表面处理。

（ 6）喷涂与丝印

在喷涂之前，首先要从Pantone 色卡上找到对应的颜色，再将油漆调到对应的颜色，对部件表面进行喷涂。喷涂与丝印工序，由企业技师与学生共同完成。在调漆、丝印等关键环节，技术难度较大，由企业技师为主制作完成，而其他环节，尽量在技师的指导下，由学生自主完成，如图10 所示。

（ 7）手工组装

这个阶段将喷涂与丝印完成的部件组装到一起后，重新对照审核加工技术要求。对于制作中忽略的要求或者加工瑕疵进行补救。核对无误后，便完成了手板模型的制作学习，如图11 所示。

（ 8）报告书制作

由于手板模型课程涉及到的工序较多，学习要点较多，不同阶段的授课辅导人员不同，最后的报告书制作便成了全面考察学生学习成果的重要形式。在报告书当中，要求学生全程记录自己的模型制作过程，并在关键部分进行技术总结，如图12 所示。

图4-12

结语

两年多的手板模型教学研究与实践，学校与企业合作，初步建立了手板模型的教学团队，在授课计划与课程安排上探索出了一些适合工业设计专业教学的经验，在手板模型行业人才培养方面也做了一些尝试。

手板模型课程的开设是工业设计专业教学改革与行业发展同步的必然选择，也是高等职业技术院校培养高素质、高技能艺术设计人才的发展需要。

在工业设计教学中开设手板模型课程，可使工业设计教学更好地与工业设计行业的发展对接，使学生掌握以CAD/CAM 为支撑的新型模型制作技术。对于适合的同学，还可以培训他们手板模型制作的专项技能。

在目前国内的工业设计教学中，部分院校盲目追求教学成绩，重设计创意，轻动手制作。手板模型课程可以从真实空间角度来进行设计创意与表达，能够展示、评价、验证所做创意，对于工业设计教学来说，产品模型课程的设置至关重要。

本文花费了大量篇幅叙述如何通过校企合作方式进行手板模型课程授课，详细展示了每个关键节点上的授课内容与注意事项。这样做的目的就是提供给教育同行一种实践课程的授课方式与方法，以便通过大家的努力，提高产品模型课程的教学水平与技术水平。

＊本文系江苏省教育厅高校哲学社会科学基金项目。《校企联合培养产品模型人才的实践研究》（编号2011SJB880117）研究成果

李 程 苏州工艺美术职业技术学院

廖水德 苏州力智伟业模型制造有限公司

注释：

[1] 兰玉琪：《图解产品设计模型制作》，中国建筑工业出版社，北京，2007，第8 页。

[2] 李程：“校企联合培养手板模型人才的实践研究”，《设计》，2012.10，第194 页

[3] 同[2]，第195 页。

参考文献：

[1] 兰玉琪：《图解产品设计模型制作》，中国建筑工业出版社，北京，2007。

[2] 李程：“校企联合培养手板模型人才的实践研究”，《设计》，2012.10。