創業背景下的基于仿生理念產品設計教學改革與實踐

一、本課題研究的建設目標：

仿生設計是人們在長期向大自然學習的過程中，經過積累經驗，選擇和改進其功能、形態，從而來創造更優良的人造物。尤其是當今的信息時代，人們對產品設計的要求和過去不同，既注意功能的優良特性，又追求形態的清新、淳樸，同時注重產品的返樸歸真和個性。提倡仿生設計，不但創造功能完備、結構精巧、用材合理、美妙絕倫的產品，同時賦予產品形態以生命的象征，讓設計回歸自然，增進人類與自然統一。

學習和利用生物系統的優異結構和奇妙的功能，已經成為技術革新和技術革命的一個新方向。許多事實說明，仿生學是發展新技術的金鑰匙。面臨當前產品設計的單調、缺乏創意的現狀，項目組將仿生理念引入到產品設計的教學中，解決學生的設方案創新度不高，設計思維方式滯后的問題，達到引導學生運用仿生設計思維進行產品造型的創新設計的目的。

1、通過課程的改革，培養學生基于仿生學的產品創新設計思維方式，并用仿生設計思維方式的規律指導產品設計創意，從思維角度開拓設計思路，對現有的產品設計體系加以完善和補充。

2、通過基于仿生理念產品設計案例的實踐，使學生掌握仿生設計的基本規律，把握如何把仿生學原理融合到設計創新思維，并運用到產品設計實際中。例如蜂巢由一個個排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成，這些結構與近代數學家精確計算出來的菱形鈍角109 ° 28 ’和銳角 70 ° 32 ’完全相同，是最節省材料的結構，且容量大、極堅固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料制成蜂巢式夾層結構板，強度大、重量輕、不易傳導聲和熱，是建筑及制造航天飛機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。

3、仿生設計思維模型的建立為學生創新意識不強，設計素材匱乏等現象又辟新徑，使學生開拓思路，激發靈感，加快創新設計進程。

二、本課題的建設方案：

1、詳細系統講解產品設計的流程與方法。從設計的計劃、溝通、構思、表現、生產、市場，流程中的每一個階段都有著各自的方法和理論指導，要明確在每個階段要完成那些任務。引導學生按照產品設計的要求有序的完成每個階段性目標。首先是計劃階段，學生與“客戶”進行充分溝通及市場前期考察來完成設計綱要；其次，進入構思階段，在這個階段，學生主要完成設計綱要的修正，并設計出概念圖及簡單建模；再次，經過推敲，完成外觀設計建模及渲染；最后，生產產品及市場測試，收集市場評價及反饋，以便于后續制訂市場營銷計劃。

2、其中“構思”這一環節包括了討論修正，概念圖和簡單建模三個部分。縱貫這三項工作的是設計者的設計思維，也就是在頭腦中對這個設計任務的詮釋和理解。為了更好的啟發學生的創意思維，從這一點延伸進去，對于仿生設計的類型和方法作深入的講解，再引導學生運用仿生設計思維形成一套較規范的思維模型，為構思階段提供更廣闊的思考空間和更多的參考。

3、鼓勵和引導學生運用仿生設計思維建立環環相扣的設計思維模型。首先通過調查研究得出感性和理性兩種基本思維方式模型，然后從生物界汲取設計靈感，進行創新思維的展開，形成初步的草圖方案，最后通過用戶需求與設計者的感知意象匹配模型，根據設計要求進行設計方案的篩選和再創新，使得設計方案趨于完善。

三、本課題研究進度安排：

第一階段：系統地對產品設計方法程序進行學習和梳理，通過理論聯系案例的形式讓學生了解產品設計的基本程序、每個設計步驟中具體的任務以及如何靈活地將各類設計思維方法應用到每一個環節。

第二階段：在設計程序的第二個節點即構思階段，系統的講解仿生設計的五個類型：形態仿生、結構仿生，色彩仿生，肌理仿生，功能仿生仿生，要求學生掌握五個仿生類別的研究方法。并以案例的形式講解運用仿生設計思維建立設計思維模型。

第三階段：在運用仿生設計思維設計某個產品的過程中，不可能照辦放生對象的所有特征，因此要經過一定的方式和手段進行抽象和簡化而成，使之與用戶的感性知識相匹配。因此， 我們需要進一步細化和完善它仿生設計的思維模型，即具體討論利用仿生設計思維來進行創新的技巧，主要包括為定點法、聯想法、組合法、超常法和模仿法。

第四階段：在草圖方案的基礎上完成產品設計的其他環節，例如建模，渲染，設計說明等。

第五階段：通過教學效果分析產品設計課程存在哪些問題，逐步完善課程體系，并總結課程經驗和心得，發表關于產品設計教學及仿生設計的學術論文。

四、本課題預期效果：

通過該課程的學習，在創新創業的大背景下，使學生明白“產品的設計應符合大自然對其的要求，使人在使用中產生親切感。”這種將語意運用到工業設計中，就稱之為“產品的語言”。積極的關注仿生發明中精巧的結構和奇特的材料，并且巧妙地應用這些結構和材料，結合創業市場的需求創造出人們需求的產品，同時也要細心的觀察自然，提煉自然的精妙，提出更多的構想，為科學家的探索提供更多的思路，從而創造更有價值的仿生成果，為人類創造更加精美更加豐富的產品。并運用仿生設計思維指導設計思維模型進行設計，從而產生更通俗易懂的“產品語言”，并通過產品傳達給使用者，使用戶能正確和安全、便捷的使用。

項目來源：吉林大學珠海學院高等教育教學改革項目，項目編號：ZLGC20150803

（作者單位：吉林大學珠海學院）