艺术类高职学生科技创新能力培养的探索

摘要:本文总结了扬州市科技局“玩具产品发声、发光的配套装置研究”的课题开展两年来,在培养艺术类玩具设计与制造学生的科技创新能力,激发当代大学生的学习兴趣方面,进行了有益的探索,提出了将玩具科技含量提高的设计融入高职院校实训、课程设计及毕业设计的建议,对于如何利用高职院校的人才优势促进玩具研究的发展提出了自己的见解。

关键词:玩具设计科技含量设计研发创意

扬州市科技局“玩具产品发声、发光的配套装置研究”,项目编号YZ2007048-5

高职院校学生的科技教育,有一半左右的时间要在实训、实践中进行。如何在实训、课程设计、毕业设计安装实践活动中立足于科技创新,是教学改革的重要方向,如何实现这一目标也是教学中的一个难题。而艺术类的学生学习科技,更要面临如何激发兴趣、如何有效地开展科技教学的难题。

难题一是高职学生从中学毕业进入高职学习科技创新的时间短,尤其是艺术类的学生,中学阶段物理学等课程缺乏系统学习,二是艺术类等专业的学生在校学习的专业课程与科技知识联系少,联系工业生产实践时间短,三是就业情况多样化导致学生难以在毕业设计中与工作相结合,加上科技发展迅速,学生在研究中的选题难以跟上时代的步伐。因此,如何激发学生的学习兴趣,是一个教师面临的首要问题,如何与创新教育结合同样是要解决的问题。

我们在2007年开展扬州市科技局“玩具产品发声、发光的配套装置研究”的课题研究后,在艺术类“玩具设计与制造”专业的学生中开展科技教育课程,摸索了一些经验。

激发学生学习科技的兴趣,将当代大学生从接触网络等虚拟科技环境拉到基本功的训练上,要从适合学生的专业特长的角度,注重创新能力的培养入手。

其次,指导学生选题,选择一个切合学生创新实际能力、能让学生有一个创新空间的课题方向尤为重要。即如何选择适合大多数学生的知识水平,又能让学生进行创新活动的制作内容,是一个值得认真探讨的问题。难度大的设计内容是需要的,但如果设计精度达到过高的要求,学生通常只能依样画瓢,短时间内不仅没有掌握,还有可能失去对科技制作和研究的兴趣。

我们在玩具专业的教学中体会到,如果将玩具的电子、机械设计引入课程设计或毕业设计,不仅趣味电子制作可以更加激发学生的制作兴趣,而且,由于玩具行业的发展迅速,新技术、新材料在玩具上不断在得到应用,学生参与玩具设计并进行市场调研,可以学习新的技术,同时玩具制作的精度要求相对较低,学生创新的火花较容易在设计和制造中实现。

1. 科技专业的学生与玩具专业学生合作开发玩具新品

艺术学院玩具设计与制造专业的学生主要的课程是面向玩具造型设计和具有地方特色的毛绒设计等,由于系科专业的分割,科技方面的教学较少,玩具设计科技含量不高。自从市科技局立项的“玩具产品发声、发光的配套装置研究”的课题开展以来,我校艺术学院与电子系毕业设计方面的合作表明,玩具设计的科技创新是有所作为的。部分成果如下。

1.1科技专业的学生选择新的设计方向。

近几年玩具的发声发光直接应用了新的科技成果,从集成芯片到LED光源,从控制方式到仿生电路,都集中展现了各种新的成果。引导学生参与到玩具的设计和制造中,给学生一个展现自己在大学学习的科技知识的平台。这里举几个研究实例。

1.1.1红外/声控报警电子狗

2008和2009届的毕业生均有学生设计红外/声控报警电子狗。由于08届是电子系学生第一次设计玩具,两个系合作的学生选择此课题后,在选择元器件、制作线路板、安装调试及外形设计等方面进行了大量的尝试,到毕业前答辩时,主要制作部分完成的是声控部分。如图1和图2。原理图中的红外控制没有安装。

而2009届再毕业设计时,红外控制就得到了解决。如图3。红外控制元件从遥控器、红外报警器得到了启发,有了多项选择方案,使遥控距离各有不同。例如,学生在设计中将用于自动干手器,自控水龙头,感应门铃,倒车告警电路等日常生活的红外报警器器件应用于玩具设计,其主要部件除了应用原理图中TX-05D(内部采用了低功耗器件和抗干扰电路,所以工作稳定可靠,性能优良)外,还从生活中的其他红外应用开关拆卸安装到玩具中进行调试比较。

1.1.2 LED在玩具中的应用

玩具中大量使用LED光源,是目前的一个趋势。

LED的设计包括LED直流—直流驱动器设计、LED交流—直流驱动器设计、LED照明产品和白光LED的合成与配光应用等。

2. 将市场上或玩具厂已有的玩具电路进行改造创新

具体可以有如下的训练。

2.1驳图训练

改造一个已有的玩具,首先是可以进行驳图训练。例如我们与扬州钟艺玩具有限公司合作,将他们投放市场的产品电子核心提供给学生,学生在教师指导下画出电路原理图,再讨论哪些方面可以改进,由此获得设计课题。

2.2组合训练

将书籍中的电路或多个玩具组合,获得设计课题。

学生制作好线路板,完成电路调试后,更换原先自动前进的玩具娃娃(原先不会后退),学生要做的创新工作如电动机部分的连接和工作调试,是学生能够实现的,且能够品尝创新快乐的项目。

3. 从工艺流程角度培养学生设计研发能力

一些电子制作,由于精度高,线路复杂,时间紧张,在组织学生设计和实训时,为了满足更多学生的成功率,通常要求学生照着电路要求往线路板上插并焊接元件即可,或者,就是按照原理图连接元件,不少同学调试也难以离开教师,学生难以从设计、制作线路板,直到完成制作的整个流程来体验电子制作的工艺。

玩具电路是适合高职学生电子工艺训练的课题之一。在两届学生的毕业设计中,参与玩具设计课题的学生,通过合作研讨,从电路板设计制作、元器件挑选到最后的调试,可以应用学生大一、大二、大三的基础知识独立设计完成。

4. 将学生制作的玩具电路引入数字电路和模拟电路的演示教学

学生制作的玩具电路引入数字电路和模拟电路的演示教学,使学生在打基础时就看到各种基本电路的应用实例,理解了所学知识,又看到高年级的研究成果,激发了创新的欲望。

例如RC延迟电路、时基集成电路NE555、lm386集成功率放大器、红外控制器、电子琴电路等。

5. 在课程设计或作业中发动学生开展玩具科技创意竞赛

在两届玩具设计与制造学生的玩具电子课程、玩具机电基础课程中,我们尝试将这些艺术类学生的课程设计以及部分作业与玩具科技的创意设计和实物设计结合,以竞赛的形式结合到教学中,起到了一定的成果。举部分实例如下。

5.1智能舞者的创意

07玩具设计与制造的学生冯彦凤在课程作业和课程设计中提出了“智能舞者”系列玩具的创意。其中玩具女孩身体的材料是塑料,体内有情感识别器、传感器等,眼睛通过LED及控制电路实现闪光等情感表达,四肢通过机械传动实现舞动等。

类似的其他同学有玩具动物系列的创意。

5.2声光抱枕的创意

07玩具设计与制造的学生秦伟设计了人形抱枕、玩具系列,能够根据需要放催眠曲等,同时能根据不同年龄的特点成为健身的辅助器械。

类似的,有些同学设计的声光结合的电脑摄像探头、MP3等系列,将毛绒玩具的科技内涵大幅度提高。

5.3玩具飞行器和水陆两用玩具

虽然是艺术类的玩具设计学生,由于提供开发想象力的空间,不少学生提出了水陆两用车、水陆空三用玩具、类似竹蜻蜓的小飞侠、飞行猪等系列。

虽然科技含量高了,单纯艺术类的学生不能完成实物,但创意带来的创新快乐,给同学们带来了极大地积极性,不少同学立志工作后将创意完成为实物。

5.4科技与地方文化相结合

在玩具设计中,开发地方特色的玩具是一个能获得创意的方向,将地方特色的玩具或艺术品加上科技元素也是一个可以激发学生创新能力的方向。

例如我校06玩具设计与制造专业的学生王严,在毕业设计中提出,将扬州的地方戏扬剧等制成芯片,通过控制电路结合到他的扬州地方特色的毛绒玩具系列中。该生正在自己创办的公司中努力将自己的创新和创意实现,实现艺术设计的科技附加值提高。

6. 高职学生开展玩具科技创新设计面临的问题

在实践中我们也遇到了许多难题,在高职学生中较大规模地、长久地组织学生开展玩具科技设计,面临着许多问题。其中一部分总结如下。

首先是玩具的科技设计,跨专业、跨系科,不仅牵涉到艺术与电子专业,高层次的设计还包括语音、机械、模具、自动化专业等。如何协调不同系科、不同专业的师生,共同研讨并设计是一个未解决的问题。解决的办法可以是在一个系科中建立玩具科技教研室,或者在学院成立玩具科技设计研究所,具体实践不是容易的事。

其次是课程的建设中,大多数工科专业不太可能设立玩具设计的课程,而艺术类的玩具设计专业往往没有安排太多的科技课时数,艺术类入学的学生高考时是以艺术为主要的学习方向,也不太可能学习太深的科技知识。这样,开展高职的玩具科技设计,缺乏学生广泛参与的基础,也就难以长久、难以扩大范围,难以涌现更多的成果。解决的一个办法可以是每年以系科或学校以及更高层次组织学生进行玩具创意及设计竞赛等奖励活动,让学生学习的科技基础知识和科技设计能力得到发挥。

还有学生的创意组织科技攻关,从而获得专利或者与企业合作将设计成果投放市场,也是需要努力的方向。

综上所述,通过本课题的研究和带动作用,虽然取得的成果还有限,但为今后的进一步推动玩具设计提供科技含量,寻找到了问题症结所在,找到了进一步开展设计的方向。

参考文献

[1]Newton C.Braga毕树生译仿生电子制作科学出版社2007.04

[2]卢飞跃廖春蓝刘柱栋常用电子玩具电路实例精选 化学工业出版社2007.09

[3]杨恒 LED照明驱动电路设计与实例精选 中国电力出版社 2008.01

(朱海星:扬州科技学院电子工程系,副主任,副教授,学士学位。研究方向:物理教育、玩具电子等方向的研究。汪浩:扬州科技学院电子工程系。江 杉:扬州科技学院艺术学院)

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