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实验简介

民航大飞机客舱用户体验设计虚拟仿真实验对应工业设计专业《人机工程学》、《产品形态设计》、《造型材料与工艺》等专业核心课程,包含8学时、12个知识点和53个步骤,分三个实验环节:“飞机客舱人机设计实验环节(4学时)”、“飞机客舱内饰造型设计实验环节(2学时)”、“飞机客舱内饰CMF设计实验环节(2学时)。面向各高校工业设计及产品设计、环境设计、视觉传达设计、艺术设计等相关专业的本科生,以用户体验为特征的探究性实验,达到总体的实验目的。


1)明确“以人为中心”的设计理念;

2)了解民航大飞机客舱用户体验设计的全流程;

3)系统掌握人机、形态、色彩、质感的综合应用设计方法;

4)培养面向复杂设计问题的解决能力。

作为一门探究性实验,本实验也面向大学生创新项目和毕业设计开放,面向社会扩大实验教学服务的辐射面。

教学团队
实验背景

大飞机被称为“工业上的皇冠”,是国之重器,关乎国家政治、经济、科技、教育、国防等多领域的积极影响;对当今大学生的立德树人教育、为国之重器贡献力量的志向情操与责任感的培养,具有非常重要的意义。

民航大飞机是目前远程快速运输旅客的主要载运工具,2017年高达四十四亿的海量全球客流,我国即将成为全球最大的航空客流源与客运市场,这些都为我国民航大飞机事业发展提供了广阔深远的空间。

客舱是与乘客飞行密切相关的旅途环境,是乘客体验感受飞行旅途舒适性的首要空间,数以十亿计的巨大年客流量凸显了客舱的受众面极大、主观诉求极广,带来客舱设计的变化余度大、复杂性高,突出表明客舱内饰设计迫切需要以人为中心的设计理念,以显著提升乘客飞行旅途过程中在人的物理、生理、心理上的体验感受,充分适应乘客的体验需求。而工业设计的理念就是以人为本的设计,人是设计的出发点和根本归宿。因此,自主知识产权的民航大飞机工程亟待发展我国自己的工业设计应用,亟待培养大批高层次的工业设计专业人才,亟待建设完善高质量的工业设计人才培养体系。

民航大飞机客舱用户体验设计流程从“以人为中心”的客舱人机体验设计,上升到客舱内饰形态造型效果体验设计,再进展到客舱内饰色彩纹理材质等综合效果体验设计,对应的专业知识就是工业设计专业《人机工程学》、《产品形态设计》和《造型材料与工艺》等核心课程的主要内容。

目前国内高校均没有民航大飞机客舱用户体验设计实验平台,这对培养工业设计专业学生的设计工程实践能力、设计创新能力及系统综合设计能力带来严重的影响。主要原因是:

(1)庞大的飞机客舱实物设计实验现场难以在学校实地复原。

(2)设计方案多样、迭代更新频繁,即使是局部的实物模型制作也需消耗大量的实验材料,导致成本高昂。

(3)异地的商飞公司距离远,学生往返不便,住宿及交通安全不易保证,人力物力耗费极大。

(4)传统实物实验一般只体现重复认知性的,无法满足因“体验要素多,主观要素广,设计变化度大,多样化程度高”等特点需要探究性实验的要求。

因此,依托南京航空航天大学所属的工业和信息化部工业设计重点专业、国家级机械工程实验教学示范中心、江苏省工业设计教学实践中心,基于与中国商飞上海飞机设计研究院合作的“CR929客舱人机设计虚拟仿真预研”项目,本项目将“互联网+虚拟设计”现代技术融入实验教学中,通过虚拟仿真实验教学平台实现民航大飞机客舱的用户体验设计过程,解决了场地、成本问题,同时有效激发学生兴趣,培养学生自主探究与创新能力,提高学生系统综合设计能力,还可面向兄弟院校和社会扩大实验教学服务的辐射面。

设计原则

1) 科学与艺术的融合性

以人机工程学提供的科学数据为依据,以用户体验需求为导向,驱动形态、色彩、材质等要素及整体效果的艺术造型设计。其一,反映人机关系的人机工程数据的科学性,与形态、色彩、材质等及其整体造型设计效果的艺术性融合;其二,基于科学性技术的先进教学手段,与形态、色彩、材质等及其整体造型设计效果的艺术性融合。因而学生通过先进的科学手段,利用人机工程的科学成果作为本实验的体验设计依据,完成人机设计、造型设计及CMF设计环节,培养学生工程与艺术交叉融合的综合能力。

2)  教学过程的互动性

教学过程中采用“交叉互动式”教学方法,其一,实验过程中,学生在线设计与线上线下设计知识等资料互动。工业设计属于交叉学科,其学科知识涵盖艺术、工程以及市场等诸多领域,培养卓越工业设计工程师必须要使学生掌握各领域的基础知识,必须要使学生具备设计与工程的衔接的能力,这也是工业设计工程师与其它工程师能进行团队协作的基础。其二,实验过程中,学生与教师、商飞工程师的在线互动。在实验教学过程中加强与校内外教学互助单位的协作,强调人机可用性和工程实现性。

3)  以人为中心的体验探究性

实验形成“物理感受-生理感受-心理感受”的层次递进体验设计,教学过程中采用“沉浸式”体验探索教学方法。人对设施尺寸的人机关系需求,反映人“物理层面”的人机尺寸及“生理层面”的操作感受。人对设施形态的形态美需求,反映人“生理层面”的形态尺度视觉感受,上升到“心理层面”的综合感受;以视觉为先导,对飞机客舱内饰部件的色彩、表面质感及客舱照明的视觉感受上升至知觉感受,升华至用户体验的心理层面,让乘客对乘坐空间引起情感共鸣,产生轻松、舒适、愉快、安全的综合心理感受。

沉浸式教学的方法模式,可以以最直观的方式让学生明晰人在飞机客舱中的体量对比,并在人的动态行为的过程中了解飞机客舱空间序列和功能分布。通过多感官的沉浸营造空间氛围,让学生更为直观地感受并认知飞机客舱空间,理解人、空间、设施的关系。探究式的实验教学过程并不是强调唯一正确的参数和结果,学生在实验过程中,针对不同的应用,分布不同的场景,设计不同体验风格从而得出不同的设计结果,同时,进一步在设计研究的基础上,进行分析总结。

4)  创新设计的系统集成性

本实验教学以虚拟仿真实验系统为纽带,将人机工程学、产品形态设计、造型材料与工艺等实践课程,前后贯通,综合应用于飞机客舱空间环境设计当中,提升各个专业课程之间的关联性、系统性,符合人机要求的客舱设施布局创新、舱内设施形态创新、舱内整体环境创新集成于一体的系统性集成创新,有利于培养学生集成设计创新能力。

课程目标

本实验根据工业设计专业培养方案和飞机客舱用户体验设计的技术特点,按照体系化设想,基于《人机工程学》、《产品形态设计》、《造型材料与工艺》三门专业核心课程的关键知识点,梳理出三个典型的民航大飞机客舱用户体验设计实验环节(如图1所示),以CR929大飞机客舱为虚拟仿真实验对象,开展以用户体验为特征的探究性虚拟仿真教学实验,达到以下实验目的:

(1)通过飞机客舱人机设计实验环节,帮助学生在掌握人机工学基本原理的基础上,以飞机客舱为应用场景,综合运用人机工学设计方法开展人机环境、工作空间的人性化设计实践,以满足乘客在客舱内活动时的高效、安全和舒适性需求。从学生视角出发,体现了用户体验在“物理”、“生理”层面上满足人对设施尺寸的人机需求,反映人“物理层面”的人机尺寸及“生理层面”的操作感受。

(2)通过飞机客舱内饰造型设计实验环节,巩固学生理解造型设计的基本原则与方法;促进学生掌握造型实体与空间的把控能力;促进学生协调造型与人机关系;促使学生掌握造型与工程实现的衔接关系;增强学生对于不同人群和情境体验设计的能力;提高学生的综合设计创新实践能力。从学生视角出发,体现了用户体验在“生理”、“心理”层面上满足人对设施形态的审美需求,反映人“生理层面”的形态尺度视觉感受,上升到“心理层面”的综合感受,从视觉感受内化到心理体验的过程。

(3)通过飞机客舱内饰CMF(产品设计的颜色Color、材质Material与工艺Finishing基础认知)设计实验环节,巩固色彩构成课程中色相、纯度、明度、色彩对比与调和理论等的基本知识,能够主动运用常用造型材料表面处理工艺来达成不同的质感,提升综合设计应用能力。从学生视角出发,以视觉为先导,对飞机客舱内饰的色彩、表面质感及灯光照明效果等,从视觉感受的生理体验上升至知觉感受的心理体验,即乘客在乘坐飞机时,对乘坐空间产生情感共鸣,产生轻松、舒适、愉快、安全的综合心理感受。

从学生视角出发,通过本项目以用户体验为特征的探究性实验,达到了总体的实验目的:

1)树立“以人为中心”的设计理念;

2)了解民航大飞机客舱用户体验设计全流程

3)系统掌握人机、形态、色彩、质感的综合应用设计方法

4)培养面向复杂设计问题的高阶思维能力,培养为国之重器设计的远大志向和情怀。

实验要求

本实验要求学生贯彻以人为中心设计理念,从人的物理尺寸、生理特点、心理需求出发,进行客舱用户体验设计。学生根据人体测量数据设计客舱内设施总体布局的基本尺寸参数,以满足大部分乘客的舒适性需求;以乘客停留时间最长的座位作为工作空间,进行坐姿作业岗位设计;综合考虑人体的静态和动态尺寸,进行相关设施的作业空间设计。

产品造型风格的造型因素主要包含六个方面:(a)形态要素(b)零件的连接关系(c)细节处理(d)材料(e)色彩处理(f)质地。以上六方面因素中,前三种决定了产品的空间几何式样,后三种决定了产品的表面式样。

系统设计的潜在目的是以有高度秩序的设计来整顿混乱的人造环境,使杂乱无章的环境变的比较有关联和系统。通过设计在产品外观上体现共有的“家族” 识别因素,使不同的产品之间产生统一与协调的效果。

本实验通过对客舱不同设施的造型设计和CMF(色彩、材料、质感)设计达到客舱整体造型风格的一致性和协调性的系统设计目标。学生根据机舱环境内部的总体布局,功能结构,设计标准等进行环境整体性的造型设计和各局部部件的造型设计,以符合不同人群不同情境的定位要求。要求使用者对客舱环境的体验能区别于市面上其他产品机型,达到一定的设计创新。

成绩评定

本实验评分分为两个部分:实验机评和实验互评。

实验机评:

(一) 飞机客舱人机设计实验环节考核标准:

本实验环节要求学生根据人机工程学课程相关知识查阅参考资料在线完成人机尺寸设计任务,旨在考查学生对实验项目涉及知识点的掌握情况和设计实践中对相关知识应用的能力。本实验环节一共有6个设计任务,总分100分,其中座椅设计任务满分25分,其余5个设计任务满分均为15分。具体评分方式如下:1. 设计参数一次性设置成功且为最优值得满分;2. 设计参数经过多次尝试设置成功且为最优值得满分的80%;3. 设计参数值在合理范围但不是最优值得满分的60%;4. 设计参数不成功则不得分。

注:1. 对于设计参数只要求在合理范围的任务(包括座椅高度参数和显示屏位置参数),如设计结果在合理范围则视为最优;2. 输入参数并确认为一次尝试。

(二) 飞机客舱内饰造型设计实验环节考核标准

本实验项目考核主要由学生在线完成实验:

实验过程中嵌入产品设计设计流程,需要学生在线结合所学知识并查阅相关资料方可完成,旨在考察学生对该实验项目对应设计的掌握情况和设计表现的能力,不同的设计获得实验结果也不同。实验环节过程性考核标准:舱体造型设计一共分为5个部分,每个部分有5个风格设计,总共分为25个选项,分别进行设计,评分方式为:1.一次性设置成功,无错误设计(优);2.有1个错误设计(良);3.有2-3个错误设计(中);4.有4-5个错误设计(差);5.有5个以上错误设计(不及格)。

如果学生觉得自己的设计方案无误,就可以点击确认并打分系统将根据设定好的设计标准,自动对该客机商务舱造型设计方案给出优、良、中、差、不及格五个评价,如果评价结果为不及格,系统将会退回到未确认方案之前的步骤,并提示学生需返回之前的选择设计步骤,调整方案,直至系统给出“差”以上的评价,本实验环节才算结束,学生才可以进入下一个环节。

实验结束后,学生需按要求完成并上传实验报告,报告中应包含对实验结果的分析和提出的改进措施,以考察学生对实验相关知识的掌握情况。学生需在线提交实验报告,由后台老师进行批改并在系统里反馈成绩。

(三) 飞机客舱内饰CMF设计实验环节考核标准:

实验准备:阅读实验指南

灯光参数设计:1)参数设计兼顾照明及心理体验,设计效果较好 ;2)参数设计兼顾照明及心理体验,设计效果一般;3)参数设计只考虑照明或只考虑心理体验;4)参数随意设置 

内饰件材质设计:1)材质设计兼顾理化特性及心理体验,设计效果较好 ;2)材质设计兼顾理化特性及心理体验,设计效果一般 ;3)材质设计只考虑理化特性或只考虑心理体验;4)随意设置材质

内饰件色彩设计:1)色彩设计兼顾灯光色度及心理体验,设计效果较好 ;2)色彩设计兼顾灯光色度及心理体验,设计效果一般 ;3)色彩随意设置  

整体设计效果:1)灯光、材质及色彩三者兼顾,空间整体感觉协调统一,设计效果较好;2)灯光、材质及色彩三者兼顾,空间整体感一般,设计效果一般;3)灯光、材质及色彩三者只考虑其中的2项;4)灯光、材质及色彩三者只考虑其中的1项。

实验机评成绩为三个环节机评成绩(都换算成百分制)的平均分计算。

实验互评:

对实验最终效果图从“创新性”、“色彩调和”“美感体验”“材料质感”“造型风格”五个方面进行网络互评,每个方面以五星评价并换算成百分制。

实验总评:

实验总分=实验机评成绩*60%+实验互评成绩*40%,并用雷达图表示。


教学成果

教学成果展示

主持人教学研究情况:

现担任教育部高等学校工业设计专业教学指导分委员会委员,机电学院工业设计专业负责人,主要承担《产品创新创意设计》、《人机工程学》、《工业造型设计》、《工程图学》等课程。

 

    主持的教学研究课题:

1)工业和信息化部工业设计重点专业建设,2011~2013

2)江苏省工业设计实践教学中心建设项目,2013~2015

3)工科类工业设计专业人才培养模式的研究与实践,省教改项目,2002~2005

4)工业设计专业教学体系的内涵建设,校教改项目,2014~2016

5)创意驱动和多学科融合的大学生创新创业能力培养研究,校教改项目,2017~2019

 

发表的教学研究论文:

1)浅议教学软件的标准化,《中国远程教育》,2002

2)工业设计方法及CAD应用,科学出版社,2002

3)产品设计教学中应重视材料的运用,《南京航空航天大学学报》(社科版),2010

 

获得教学表彰/奖励:

12001工程图学课程的改革与全方位教材体系的建设,江苏省教学成果一等奖、国家级教学成果二等奖,主要完成人

22005立足基础面向学科深入专业现代图学教学体系的创新建设,江苏省教学成果一等奖、国家级教学成果二等奖,主要完成人

32017面向制造业转型发展的大学生机械创新设计能力培养体系改革与实践 江苏省教学成果二等奖,主要完成人

42012年江苏省优秀本科毕业设计团队,指导教师

52016年、2018年全国大学生机械创新设计大赛一等奖,指导教师




教学团队
  • 老师介绍:教授。南京航空航天大学机电学院工业设计专业负责人。2013-2017、2018-2022教育部高等学校工业设计专业教学指导分委员会委员,中国机械工业教育协会工业设计学科教学委员会委员。曾承担国家自然科学基金、国防预研、江苏省计算机集成制造系统示范工程等项目,承担江苏省高等教育工程立项资助、江苏省教育厅“十一五”“十二五”规划等项目。先后获得国家级成果二等奖2项,省部级成果一等奖4项、二等奖1项。
  • 周海海

    周海海

    副教授

    老师介绍:副教授。现任中国机械工程学会工业设计分会会员。从事新产品开发与设计,设计管理等方面的研究。
  • 黄念一

    黄念一

    工程师

    老师介绍:任工业设计系实验室主任,从事工业设计工程、数字化设计等方面研究,参编5部教材(工信部规划教材1部),多次获省、校级教学成果奖和教学优秀奖,主持3个校级实验项目和4个校级教改项目,发表论文1篇,发明专利1项,多次组织学生参加设计竞赛并获奖,承担《数字化产品设计》、《工业造型设计》、《工业设计史》、《3DMAX和Photoshop软件介绍》等课程的讲授。项目策划协调、环节设计、运行维护、在线教学服务。
  • 吴讯

    吴讯

    讲师

    老师介绍:讲师,江苏省工业设计学会会员,中国航空学会会员、中国机械工程学会工业设计分会会员。现任南京航空航天大学工业设计系教学主任,负责系教学运行管理工作,承担产品设计方法、产品设计与工程等多门专业课程教学,主持与各类企事业单位合作的横向课题40余项。 研究方向:产品设计开发、设计管理、用户研究等。
  • 老师介绍:南京航空航天大学工业设计系讲师,主要承担人机交互、动画设计、开源硬件编程、3D交互技术等课程的教学工作
  • 老师介绍:讲师,江苏省工业设计学会会员,从事设计方法学、产品创新设计等方面的研究。担任工业设计本科的专业基础课程和专业课程的教学工作。
  • 董湛

    董湛

    讲师

    老师介绍:南京航空航天大学机电学院工业设计专系教师 南京航空航天大学机电学院工业设计专系教师
  • 陈黎

    陈黎

    讲师

    老师介绍:讲师。中国机械工程学会工业设计分会会员。从事工业设计方法学、用户体验研究、艺术设计思维等方面的研究。担任工业设计本科的专业基础课程和专业课程的教学工作。
  • 庄多多

    庄多多

    高级工程师

    老师介绍:中国商飞公司上海飞机设计研究院舱室集成部客货舱集成室主任。负责C919和CR929客货舱继承设计项目。
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好的
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