了解产品设计开发流程是设计类学生认知专业的第一步，而掌握该流程是学生进入行业的基本功，可以说该流程在具有高度实践性和应用性的高校设计类专业中贯穿本科教学始终，并且起到入口和出口的重要作用。然而，在传统教学过程中学生学习效果不佳，主要存在以下难点：

（1） 被动体验差：学生对于讲授、观察等单纯的被动知识接受方式兴趣低，没有亲身体验难于理解，最终一知半解，甚至由于迷茫对专业失去兴趣。

（2） 现场体验难：由于受制于企业管理和教学时间安排，带学生去一线现场进行教学体验活动困难重重。

（3） 体验耗时长：完整体验单个环节的耗时长，并且往往产品设计开发流程中的各个环节地点并不集中，需要多地奔波。

（4） 外出风险高：外出去企业现场进行教学活动存在一定的设备误伤和其他意外风险，并且由于目前教学活动面临偏激的社会舆论，各个层面对外出教学活动态度保守。

本教学实验以培养“接轨型”设计专业人才为目标，利用虚拟仿真技术还原产品从设计到落地的全流程，满足包括《专业导论》、《产品开发设计》、《综合课题设计与研究》等课程的实践需求，通过学生自主学习和移动体验，突破实践和空间限制，从而极大的提高教学效率和学生学习体验。本实验的目的主要体现在以下方面：

（1） 响应“制造强国”等国家战略，对接产业集群省级特色，培养接轨市场需求的设计类专业人才。

在国家层面，工信部、发改委、教育部等十三部门印发《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022年）》，改善制造业短板领域设计问题，提出制造业设计人才培育工程，支撑制造强国建设。在省级层面，浙江已发展成为仅次于广东的工业设计产业大省，永康五金、义乌商品等产业特色集群的高质量发展都以产品设计创新为抓手。

然而在这些巨大的设计需求缺口下，企业却往往反映招人难，应届生毕业后很难在短时间内与市场需求接轨，甚至有企业直言不带实习生，因为实习生学习成本太高，这种现象说明高校设计类专业急需培养能够接轨市场需求的设计类专业人才。本实验平台的建立依据产业真实设计开发流程，帮助设计类学生“预热”市场需求和实际流程，缩短人才与市场的磨合期。

（2） 全流程体验，提高学生学习获得感和专业认同度，优化传统教学模式。

由于中国教育体系的特殊性，多数学生在选择大学专业时对专业的认知有限，进入专业学习后难免有阶段性的迷茫期，这期间多依赖于“大学专业第一课”专业导论课程进行弥补。然而在传统的授课方式中，学生对于被动型的知识接受模式兴趣低、学习效率差，甚至部分同学会由于专业迷茫而丧失学习兴趣。

本教学实验围绕专业导论课程的授课目标，选取一件典型产品案例，从市场调研、概念设计至生产制造等环节的全流程进行第一人称模拟，使学生能够通过虚拟仿真的方式参与体验流程中每个环节的内容并进行决策，通过体验化、游戏化的方式让学生认识专业、了解专业，提高学习获得感和专业认同度，建立专业自信，为后续学习奠定认知基础。

（3） “市场+设计+制造+运营+N”一链式、跨领域拓展学生认知，助推创新创业。

培养高素质复合型设计人才是政策和市场的需求、高校教学的目标，但是在实际学习中，例如市场营销学等跨领域的专业课程往往因为授课内容与设计专业联系薄弱，使得其对于大多数设计专业学生门槛较高。

本教学实验引入在产品设计开发流程中密切相关的跨领域知识，这样更容易被学生理解和接受，继而引发后续学习动机，“市场+设计+制造+运营+N”的一链式、跨领域知识拓展更适合作为培养复合型设计人才的第一步。并且全流程的综合知识也是许多产品研发类创业的基础，让有想法的学生在创业前了解产品从无到有的过程，无疑可以给予创新创业认知保障和助推。

（1）实验所属课程所占课时：     16课时

（2）该实验项目所占课时：       2课时

本教学实验利用虚拟仿真技术还原产品从设计到落地的全流程，包括立项调研、产品设计、准备生产、生产验证、上市发布5大阶段，其中以产品设计阶段为主要内容，通过第一人称视角体验各阶段知识点内容，进行相关节点决策，并通过各阶段决策验证体现流程中知识点的作用和意义，同时设置入门、进阶、高阶等不同难度对应不同阶段学生的学习体验需求。

由于本实验的核心要素为产品设计开发的流程体验，重点在于流程，因此在实验中力求将整个流程还原至真实产品设计开发的流程，包含评审、验证、发布等环节，强化流程仿真度，同时创新性的设置不同难度对应不同角色，模拟在真实设计开发流程中不同角色所面临的流程和挑战不同。另一方面，在结合实验课时时长的限制后，将流程中相对费时且在现实中容易体验的技能训练环节简化，例如草图、建模、渲染等环节，从而让学习体验聚焦流程。

（1）   立项调研阶段（3个知识点）：确定产品开发任务，通过调研明确产品定位以及竞品、规格、成本预算、时间周期等。

（2）   产品设计阶段（6个知识点）：在前期研究基础上，构思创新设计方案，模拟产品效果，评估并确定设计方案，同时考虑生产阶段因素。

（3）   准备生产阶段（2个知识点）：根据设计方案制作样机并进行设计迭代和方案验证，模具、采购、工艺等多维度评估。

（4）   生产验证阶段（2个知识点）：进行小批量试产，发现及解决产品问题后进入正式生产阶段。

（5）   上市发布阶段（2个知识点）：明确销售渠道并执行推广策划方案，新产品发布。

知识点数量：（15个）

（1）    市场调研分析的要点和方法，包含市场需求、竞品分析等

（2）    用户研究分析的要点和方法，包含核心用户、用户画像等

（3）    产品设计定位及规格、成本预算、时间周期等相关要素

（4）    概念构思的要点和方法，包含头脑风暴、故事板等

（5）    形态、色彩、材质、人机、结构、工艺等设计要素

（6）    设计草图的快速表现

（7）    评估及改进初步设计方案

（8）    设计方案三维建模及渲染效果模拟

（9）    评估并确定设计方案

（10）  样机制作的方法及“设计—打样—评估”的设计迭代验证过程

（11）  模具、采购、工艺、物流多维度评估

（12）  小批量试生产，验证设计、模具、材料、工艺情况

（13）  移交开发文件正式生产

（14）  产品销售渠道及各渠道推广策划方案

（15）  新产品发布的方式

本实验使用学校配备的高速网络出口、高性能服务器、大容量储存、网络防火墙、虚拟仿真实验管理平台等设备设施，用于保障本教学实验项目的运行。学生可使用学校计算机、个人计算机等设备，在网络环境下完成实验。

本实验系统中共包含五大内容模块和三大管理运营模块，以游戏化+沉浸式仿真交互学习体验为核心，结合虚拟现实、沉浸式技术、多媒体技术等技术应用，通过身份控制、决策判断、报告生成模块实现对内容数据的流程规划、内容组织、逻辑判断、信息反馈等管理运营功能，最终服务于学生体验产品设计开全流程，获得良好的学习体验感和获得感，同时便于教师管理学习数据，优化实验系统和教学模式。

本实验所需硬件设备为计算机一台，推荐配置：处理器：Intel 2.2GHz 内存：2GB  硬盘剩余空间：20G 显卡：NVIDIA GTX650以上 至少2G显存。

本实验针对产品设计开全流程进行虚拟仿真，实验预设参数包括：

（1）     难度设定（初阶、中阶、高阶）

（2）    项目背景、角色、任务、预算、时间信息（随产品案例变化）

（3）    调研报告中用户人群比例、人群消费能力、消费趋势信息数据（随产品案例变化）

（4）    竞品信息、图片资料及优缺点（随产品案例变化）

（5）    用户偏好包括形态、色彩、材质（随产品案例变化）

（6）    用户习惯、认知水平与产品的关联信息以及遇到的问题（随产品案例变化）

（7）    用户人群占比、产品消费价格区间、消费趋势、用户偏好、使用习惯、使用痛点、解决方法（随产品案例变化）

（8）    设计草图及三维建模渲染方案（随产品案例变化）

（9）    样机制作及生产参数（随产品案例变化）

（10）  内部及用户反馈结果（随产品案例变化）

（11）  销售渠道及广告营销方式

下面以产品设计专业必修课《专业导论》中讲授产品设计开发流程的内容为例，说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果。

（1）   使用目的

本实验针对传统授课方式中存在的被动体验差、现场体验难、体验耗时长、外出风险高等缺点，在教学方法中依托虚拟仿真技术重点体现“还原体验、决策探究、实践学习、交互反馈、跨域入门”等特点，坚持“虚实结合、以虚补实”的原则，让学生能够在课堂知识的基础上，通过选择适合自己的初阶水平，以体验化、游戏化的方式认识专业涉及内容、了解专业重要性，提高学习获得感和专业认同度，建立专业自信，为后续学习奠定认知基础。同时实验可以突破时间和空间限制，从而极大的提高教学效率，也便于教师管理学习数据，为进一步优化实验系统和教学模式提供支撑。

（2）   实施过程

整体上本实验关联教学活动实施过程分为课堂讲授、线上实验、线下讨论三个环节。在课堂讲授环节中，以《专业导论》课程中的专业介绍和产品设计开发流程为主，为线上实验铺垫基础理论知识。完成课堂讲授环节后，由学生自主进行线上实验环节，在选择初阶难度后，完成立项调研、产品设计、准备生产、生产验证、上市发布等内容后得到实验报告。待线上实验完成，学生回到线下在课堂中师生进行对于实验过程的讨论、答疑，以及反馈体验感受。利用虚拟仿真实验激发学生学习兴趣，进而在后续课程内容中对专业知识进行深入学习，同时教师可根据实验学习反馈，优化教学过程。

（3）   实施效果

本实验教学实施后能够与线下讲授形成互补，解决现场体验的困难，使学生能够通过虚拟仿真教学实验体验产品设计开发流程中的各个阶段内容。在实验过程中，学生不仅可以了解到流程中应有进行哪些设计开发活动，而且可以通过提示信息进行活动决策，然后通过各阶段的结果反馈以及实验报告来验证决策的正确性，从而探索性的强化知识理解。经过实验训练，学生能够较之前具有更加完整的专业认知，建立较好的专业自信，明确深入学习目标和未来职业规划，并且尝试了解跨领域专业知识，长远来看有利于专业教学发展。

（1）实验方法描述

本实验以常见的童车产品（初阶、中阶）和智慧医疗终端产品（高阶）为产品设计开发流程案例，在虚拟仿真系统中进行难度选择后，通过体验立项调研、产品设计、准备生产、生产验证、上市发布5个阶段中的设计开发活动，并通过提示信息进行活动决策，根据各阶段的结果反馈以及实验报告验证决策的正确性，最终完成实验任务，直观的感受和理解对产品设计开发流程。

  

（2）学生交互性操作步骤说明：

步骤1：选择学习要求选择难度等级（初阶、中阶、高阶）

内容：《专业导论》课程/大一学生选择初阶开始，《产品开发设计》课程/大三学生可选择中阶开始，《综合课题设计与研究》课程/大四同学可选择高阶开始，步骤顺序根据难度等级预设呈现。

界面：难度选择按钮、插图、说明*3

 

步骤2：阅读设计项目介绍，明确项目背景、角色、任务、预算、周期等信息

内容：设计项目介绍和学生扮演角色根据难度选择由系统发布。仅在此步界面中显示菜单、返回、导航条等操作的引导性说明提示。

界面：项目介绍*1

 

步骤3：根据任务进行市场调研，查阅相关权威调研报告和资料

内容：引导回到工作区域并进行操作，查看前期信息整理的市场调研内容，总结得出市场形势、主要消费人群、产业现状以及各类童车特点。

界面：回到工作区域引导页*1；前期信息整理，点击引导*1；市场调研内容*6

步骤4：进行竞品分析

内容：通过竞品分析总结得出功能、材料、色彩等信息以及其优缺点。

界面：调研信息分析，点击引导*1；市场定位*2

步骤5：进行网络问卷调查

内容：引导准备网络问卷后，发布问卷，模拟问卷周期时间后得到问卷调查结果，总结出用户对于产品的普遍偏好（场景、材料、外观、附加因素）。

界面：问卷准备，点击引导*1；问卷内容*2；问卷结果，点击引导*1；问卷图表*2

 

步骤6：进行用户研究，模拟现场用户访谈

内容：引导准备访谈提纲后进行用户访谈，至少收集到5名有效用户的反馈。根据现场调查结果得到用户习惯、认知水平与产品的关联信息以及遇到的问题。

界面：准备访谈提纲，点击引导*1；提纲问题选择*1；用户访谈，点击引导*1；自由寻找用户对话，对话弹窗*8

 

步骤7：邀请8名用户进行焦点小组（中阶）

内容：在焦点小组中发现了部分用户是如何解决自己遇到的产品相关问题

界面：召集用户引导*1；准备小组会议提纲*1；会议用户发言*8；内容总结*1

步骤8：数据分析方法——体验地图（高阶）

内容：展示体验地图方法的介绍和场景

界面：体验地图引导*1；内容展示*1；内容总结*1

步骤9：调研总结会议

内容：通过调研总结形成目标用户人群的调研结果。

界面：调研总结会议，点击引导*1；用户调研结果*1

 

步骤10：确定产品定位

内容：引导开展产品设计定位讨论，最终得到包含设计对象、目标人群、使用场景、设计点、价格、成本等定位。

界面：设计定位，点击引导*1；产品设计定位*1

步骤11：进行概念构思环节，头脑风暴

内容：引导进行头脑风暴环节，查看头脑风暴结果。

界面：头脑风暴，点击引导*1，引导点*4；查看结果按钮*1

步骤12：选定想法方向

内容：团队经过讨论从脑暴中选定1个想法，引导回到工作区域开始绘制草图。

界面：头脑风暴结果*1；确定想法弹窗*1；选定标记*1

步骤13：草图阶段——形态

内容：展示三个不同的草图方案，并根据产品定位选择了一个草图方案。

界面：草图展示*3；草图绘制下一步弹窗*1

 

步骤14：草图阶段——色彩

内容：展示四种不同的配色方案，并引导根据产品定位选择一个配色方案。

界面：配色选择页*1（色卡*3）

步骤15：草图阶段——材质

内容：展示三个不同的材质案例，并根据产品定位选择一个材质方案。

界面：材质选择页*1（材质参考图*3）

 

步骤16：初步评估设计方案

内容：引导进入会议室后，开展初步方案评估会议，根据产品定位系统对步骤14-15的选择进行评分，不合符产品定位的选择扣1分，满分10分。最终展示方案评估总结。

界面：开展方案评估会议，引导*1；评估总结页*1；评估结束，下一步引导*1

步骤17：完成产品三维模型

内容：引导进行产品三维建模，展示产品三维建模场景。

界面：建模渲染，点击引导*1；建模视频*1;下一步渲染，点击引导*1

步骤18：完成产品效果渲染

内容：引导进行产品效果渲染，展示产品效果渲染场景。

界面：渲染图片/渲染视频*1；完成渲染，点击引导*1

步骤19：样机制作环节

内容：引导进入模型房与模型师进行制作样机沟通，沟通完成后会得知在会议室等待样机完成。

界面：离开工作区域，操作引导*1；模型房，模型师沟通页面*1；样机完成弹窗*1

 

步骤20：综合评估环节

内容：引导学生进行方案展示，经过团队讨论，展示综合评估情节和场景，评估通过，但显示“在实际流程中，经常会因材料工艺等各种问题而出现重复‘设计——打样——评估’这种迭代过程的情况”

界面：设计方案展示，点击引导*1；方案展示页*3；评估结果页*1

步骤21：生成实验报告，并填写体验总结和建议

内容：展示整体实验评价，根据流程中的选择情况计算星级评价，会有6个细项和金银铜三种评价等级，同时请学生根据体验情况完成总结和建议，系统自动标记姓名和时间，提交后可下载PDF格式报告。

界面：评价页*1；总结建议页*1；返回页*1

（1）是否记录每步实验结果：√是

（2）实验结果与结论要求：√实验报告

（3）其他描述：

实验报告包含两大内容：

1）实验数据，包括项目任务完成评级及细分项等，均由系统根据过程自动生成。

2）200字左右的体验总结和建议，包括对流程体验过程的感受，是否对认知专业有帮助以及对实验有何帮助，由学生手动输入。

学生应在规定时间内（2学时）完成相应难度的产品设计开发流程体验，在实验中应注意以下考核内容：

（1）掌握产品设计开发流程的内容及顺序

（2）了解作为产品设计师在流程中发挥什么样的作用

（3）了解和掌握常用的市场调研和用户研究方法

（4）了解和掌握常用的设计方法、表现手段

（5）了解和掌握形态、色彩、材质、结构、工艺、包装运输等因素对设计方案有何影响

（6）了解常用的打样方法和生产过程

（7）了解产品定位与推广营销的关系

本实验不以传统测验等形式为考核评价标准，而是强调“体验式”“探究式”“启发式”学习，将量化等级评估打散在学生体验流程中的每次决策中，当学生完成流程体验即完成了实验评估，同时根据实验报告内容和后续线下课堂讨论进行课程的综合考核评价。

（1）专业与年级要求

专业：产品设计专业、工业设计专业、视觉传达专业

年级：一至四年级

（2）基本知识和能力要求等

初阶难度：无要求

中阶难度：完成初阶难度，有产品基础设计、设计基础表现、电脑辅助设计的基本知识和能力。

高阶难度：完成中阶难度并具备中阶基础，有材料与工艺、模型制作、交互设计、设计管理学的基本知识和能力。

（1）本校上线时间 ：2020年12月     

系统有效链接网址：http://47.92.92.231:8024/

（2）已服务过的本校学生人数：316      

（3）是否面向社会提供服务：√是 □否

（4）社会开放时间 ：2022年12月

（1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务）：不低于20M带宽

（2）说明能够支持的同时在线人数（需提供在线排队提示服务）：支持100人以上同时并发访问和请求

（1）计算机操作系统和版本要求：学习端建议使用Windows 7(64位)及其以上版本操作系统
（2）其他计算终端操作系统和版本要求：无
（3）支持移动端：○是 √否

（1）非操作系统软件要求（支持2种及以上主流浏览器）：√谷歌浏览器 √IE浏览器 ○360浏览器 √火狐浏览器 ○其他

（2）需要特定插件  √是 ○否

 插件名称：（插件全称）Unity Web Player
插件容量：0.5M

 下载链接：http://fastsoft.onlinedown.net/down/UnityWebPlayer.zip

（1）计算机硬件配置要求

推荐配置：处理器：Intel 2.2GHz 内存：2GB  硬盘剩余空间：20G 显卡：NVIDIA GTX650以上 至少2G显存。

（2）其他计算终端硬件配置要求：无

（1）计算机特殊外置硬件要求：无

（2）其他计算终端特殊外置硬件要求：无

项目系统完成国家信息安全等级保护 

本实验系统中共包含五大内容模块和三大管理运营模块，以游戏化+沉浸式仿真交互学习体验为核心，结合虚拟现实、沉浸式技术、多媒体技术等技术应用，通过身份控制、决策判断、报告生成模块实现对内容数据的流程规划、内容组织、逻辑判断、信息反馈等管理运营功能，最终服务于学生体验产品设计开全流程，获得良好的学习体验感和获得感，同时便于教师管理学习数据，优化实验系统和教学模式。
























本实验教学项目采用Unity3D交互技术结合三维仿真技术还原产品设计开发流程，使用Adobe Illustrator和Photoshop进行UI和贴图制作，通过3DsMax和Maya来完成模型的建立与组装以及动画的呈现，利用Unity物理引擎实现流程中场景的实现。平台系统根据学生当前完成实验步骤的状态，实时切换交互场景，并根据学生决策进行信息反馈。

本项目基于国省市政策方针，根据学校战略和专业特色从项目顶层设计和实验教学方法两方面进行了特色创新。

实验顶层设计：

（1）面向国家战略和省级特色，培养“接轨型”人才，拓展跨领域视野。基于政策导向和市场需求，能够接轨产业需求且具有跨领域视野的复合创新设计人才是高校设计类专业培养的主要目标。本实验在整体设计思路上正是以“接轨产业、跨域入门”为方向，以产品设计开发流程为载体，提高学生整体性专业认知，让教师教学更“接地气”。

（2）以“虚”利，解“实”难，以游戏化学习体验感为核心提高获得感。由于资源、时间、空间、成本、风险等实际条件限制，学生想要真实的体验产品设计开发流程非常困难，而本实验设计的初衷正是想借助虚拟现实技术带来的便利解决这些实际困难。同时，在设计实验方案时考虑到学生群体的偏好，确定了“闯关式”、“模拟经营化”、“角色扮演类”的游戏化学习方式，让学生不仅有兴趣学、学的有成就感，而且真实体验感十足。

（3）“跨年级、跨专业、跨领域”，最大程度辐射更多受众群体。由于产品设计开发流程知识可以辐射到多层次、多方向的受众群体，在实验设计时加入了难度等级和角色的维度，使得不同的受众群体可以根据自身情况选择性学习体验。例如一年级产品设计专业学生可以通过初阶难度增加专业认知，四年产品设计专业学生可以通过高阶难度熟悉就业工作内容，而市场营销专业学生可以了解产品开发过程。

实验教学方法：

（1）借助“游戏化”的学习体验，变被动学习为主动探究。在学生通过虚拟仿真体验产品设计开发流程时，不像传统课堂中老师说一步做一步，而是像打游戏一样根据发现的信息做出选择，一步一步反复探索，从而加深理解记忆，提高学习兴趣和成就感，这些实验手段是传统教学中无法实现的。

（2）“理论——体验——讨论”的混合学习模式，优化传统教学模式。学生通过课堂理论讲授后，在虚拟仿真系统中进行体验学习，达到线下和线上学习互相补充的效果。学生完成实验后，在课堂讨论中交流体会建立良好学习氛围，同时针对实验系统反馈建议，优化教学模式。

（3）“因阶施教”、“因趣施教”，定制化学习拒绝千篇一律。首先，学生可以选择适合自身水平的难度进行学习体验，学习进度快的同学可以自由探索高阶难度，提高学习效率。其次，在实验过程中学生可以体验自身更感兴趣的环节或领域，从而引发后续学习。

（4）不以传统测验等形式为考核评价标准，而是强调“体验式”“探究式”“启发式”学习。将量化等级评估打散在学生体验流程中的每次决策中，当学生完成流程体验即完成了实验评估。

（1）持续建设与更新：

本实验教学项目依托省级实验教学平台，计划在5年内进一步以设计专业领域知识为主细化、丰富流程建设，并进一步向社会开放应用。

2020-2021年，重点丰富实验流程中各难度等级及各步骤的参数，增加实验支线任务，增加实验的不确定性和可能性，从而在提高趣味性的同时还原更加真实的体验感。

2022-2023年，由于不同产品类别的设计开发流程有一定区别，计划增加可选择的产品案例种类和数量，完善新增案例的流程细节，使得系统能够提供更加全面直观的流程体验。

2024-2025年，在继续完善细节、丰富种类的基础上，根据社会应用需求情况建立对口流程，开放单独的社会使用入口，同时完善运营机制以保持平台良性运作。

（2）面向高校的教学推广应用计划：

本实验项目计划在两年内面向省内高校设计类专业学生免费开放，同时为有需求的高校或教师提供实验指导。在三年内向全国范围内（尤其是西部地区）实现平台开放和资源共享，共同提高教学质量，优化实验教学项目。

（3）面向社会的推广与持续服务计划：

本实验项目在2024年面向社会资源共享，建立良性的运营机制，与有需求的企业协作，向在职设计专业人才提供教学实验服务，并通过企业需求拓展案例库，健康有序的进行社会服务。

软件著作权登记情况 √已登记 

软件名称：产品设计开发全流程体验虚拟仿真教学实验
是否与项目名称一致 √是
著作权人：浙江工商大学
权利范围：全部权利
登记号：2021SR1581281

无

本学校已按照申报要求对申报的虚拟仿真实验教学项目在校内进行公示，并审核实验教学项目的内容符合申报要求和注意事项、符合相关法律法规和教学纪律要求等。经评审评价，现择优申报。

本虚拟仿真实验教学项目如果被认定为“浙江省虚拟仿真实验教学项目”，学校将严格贯彻省教育厅的要求，承诺将监督和保障该实验教学项目面向高校和社会开放，并提供教学服务不少于5年，支持和监督教学服务团队对实验教学项目进行持续改进完善和服务。