高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程（PRO/E）教學(xué)改革淺析

楊劍萍

【摘要】隨著德國提出工業(yè)4.0的概念，美國提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，日本提出“第四次工業(yè)革命”，我國提出了“中國制造2025”，本質(zhì)內(nèi)容都是一致的，圍繞著一個核心“智能制造”。我國十三五規(guī)劃強(qiáng)調(diào)樹立和貫徹落實“創(chuàng)新，協(xié)調(diào)，綠色，開放，共享”的五大發(fā)展理念，為產(chǎn)品設(shè)計以“創(chuàng)新”為核心全面發(fā)展指明了方向。產(chǎn)品的創(chuàng)新首先需要有創(chuàng)新型的人才，這也對高職高校的人才培養(yǎng)提出更高的要求。本文以高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程為例，借助PR0/E軟件工具導(dǎo)入產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行的流程，方法，建模的思路.首先分析傳統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀和問題，具體對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)對象、教材、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計等進(jìn)行分析；其次結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行創(chuàng)新案例介紹了如何使創(chuàng)新教育走入課堂。

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行 設(shè)計創(chuàng)新 教學(xué)改革 PR0/E

【中圖分類號】G712；TB472-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）27-0061-02

引言：在工業(yè)4.0的浪潮中，中國已經(jīng)成為位于全球前列的工業(yè)產(chǎn)品制造業(yè)國，我國十三五規(guī)劃指出要大力發(fā)展制造業(yè)，提高制造業(yè)創(chuàng)新能力和基礎(chǔ)能力。規(guī)劃明確要以產(chǎn)業(yè)升級和提高效率為導(dǎo)向，發(fā)展工業(yè)設(shè)計和創(chuàng)意等產(chǎn)業(yè)，這為工業(yè)設(shè)計、創(chuàng)意經(jīng)濟(jì)、科技與文化融合提供了強(qiáng)有力政策支持。創(chuàng)新設(shè)計對工業(yè)設(shè)計人才的素質(zhì)提出更高的要求，產(chǎn)同時對產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課堂教學(xué)提出了更高的要求，課堂教學(xué)方式，內(nèi)容要與時俱進(jìn)，不僅要使學(xué)生掌握扎實的基礎(chǔ)知識，更要讓學(xué)生在課堂中就能實際設(shè)計產(chǎn)品，學(xué)會將知識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新產(chǎn)品的技能。

產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程主要是借助軟件工具，分階段強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計執(zhí)行能力，第一階段學(xué)習(xí)產(chǎn)品造型設(shè)計的實現(xiàn)方法與技巧；第二階段學(xué)習(xí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法及技巧，綜合提高產(chǎn)品從外觀、結(jié)構(gòu)乃至功能的設(shè)計執(zhí)行能力，課程貫穿學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范流程。教學(xué)過程以案例分析講解及實施為主，具體內(nèi)容包括：造型設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計流程等。

本文以PRO/E軟件為工具結(jié)合產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計案例介紹產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程的教學(xué)改革方案。Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。是從事模具設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計等專業(yè)方向的有力工具。本文以產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程基于PRO/E工具的教學(xué)為例，介紹如何通過教學(xué)改革，使素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育進(jìn)入課堂。

一、教學(xué)現(xiàn)狀和問題分析

目前產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行PRO/E課程的課堂教學(xué)主要是講解基礎(chǔ)命令的操作，很難讓學(xué)生拓展思維空間和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)出的人才大部分成為軟件的操作工。存在學(xué)習(xí)內(nèi)容與工作要求脫節(jié)、實踐動手能力與創(chuàng)新能力弱等問題，與企業(yè)的需求往往存在較大的差距。

1.教學(xué)對象分析

教學(xué)對象為產(chǎn)品設(shè)計二年級的學(xué)生，手繪能力比較強(qiáng)，已掌握機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計知識，對產(chǎn)品設(shè)計的方法有一定了解。高職類的學(xué)生對理論知識不是很感興趣，更愿意從實際操作當(dāng)中體會學(xué)習(xí)，從問題中學(xué)習(xí)。同時個體之間存在獨立思考能力的差別，部分學(xué)生有較強(qiáng)的畏難情緒，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力較弱。針對教學(xué)對象的情況，產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行主要以實際操作為主，分階段執(zhí)行教學(xué)計劃。

2.教學(xué)目標(biāo)分析

傳統(tǒng)的PRO/E軟件應(yīng)用課程的教學(xué)目標(biāo)主要是通過學(xué)習(xí)軟件命令，使得學(xué)生能掌握一門軟件工具，能完成一般機(jī)械零件的設(shè)計，成為企業(yè)中的繪圖工程師。

通過深入產(chǎn)品設(shè)計公司，電子類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，汽車企業(yè)等調(diào)研和企業(yè)人員訪談，了解了企業(yè)所需的設(shè)計人才涉及的技術(shù)崗位主要有產(chǎn)品設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師、模具設(shè)計師、機(jī)械工程師。

產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程的目標(biāo)是以實際產(chǎn)品設(shè)計為導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計的方法，通過實際案例練習(xí)和執(zhí)行操作，具備產(chǎn)品自頂而下的建模方法和實際操作能力。課程學(xué)習(xí)后能夠熟悉產(chǎn)品設(shè)計的方法和建模思路，并用三維軟件PRO/E進(jìn)行設(shè)計，用三維軟件PRO/E表達(dá)設(shè)計概念，具備對一般產(chǎn)品造型的能力和產(chǎn)品的零件拆解能力，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的機(jī)械設(shè)計及工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新能力，同時為學(xué)習(xí)其他三維建模軟件奠定一定的基礎(chǔ)。同時培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的職業(yè)設(shè)計能力。

3.教材內(nèi)容分析

產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程PRO/E軟件應(yīng)用現(xiàn)有的教材一般分為以下兩種類型：

（1）基礎(chǔ)命令講解為主線的教材，一種為先逐個講解PRO/E常用的命令工具，之后進(jìn)行單一的實例操作。這種教材的優(yōu)點在于系統(tǒng)而完整地講解PRO/E的各個常用知識點，猶如一本工具書，有利于學(xué)生進(jìn)行選擇性的自主學(xué)習(xí)。但這種教學(xué)方式也存在缺點，這種教條化的命令，機(jī)械化的學(xué)習(xí)很難引起學(xué)生的興趣，學(xué)了容易忘，成就感低，面對繁煩復(fù)雜的命令，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒而不愿意進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

（2）實例講解為主線的教材，通常以實例的軟件操作講解為主，按步驟教學(xué)生建模操作，基本上實例上用到的命令學(xué)生就學(xué)到，沒有用到的知識點就漏過去了，而且學(xué)生就像借助拐杖的盲人，一步一步的完成建模，走到終點目標(biāo)。這種教材的優(yōu)點是容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，每一個案例操作完成都可以看到產(chǎn)品，有實際的成果，感受到成就感。同時這種教學(xué)方式的缺點是學(xué)生不一定理解產(chǎn)品執(zhí)行軟件背后的建模思路，對軟件的使用和繪圖技巧，不能有全面的認(rèn)識和有條理學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性會偏弱，更多是照搬教材的步驟，知其然而不知其所以然，另外案例教學(xué)一般用到的命令是單次的，不利于學(xué)生初學(xué)者熟練掌握命令操作，容易學(xué)過就忘。

基于以上現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程PRO/E軟件課堂中出現(xiàn)的教材教學(xué)問題，任課教師應(yīng)該在理解產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程目標(biāo)并對教學(xué)對象做充分分析的基礎(chǔ)上，按照學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，完成教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的設(shè)計，課程內(nèi)容采用分階段的學(xué)習(xí)方式，穿插實際案例練習(xí)重新設(shè)計教學(xué)方式與內(nèi)容，探求一條更適于學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握知識、提高應(yīng)用能力的教學(xué)新思路。

二、教學(xué)改革方案

1.高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程特點

高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程教學(xué)基于現(xiàn)代高等教育思想，根據(jù)技能型人才培養(yǎng)要求側(cè)重于實踐操作的教學(xué)方式，是針對高職學(xué)生對理論學(xué)習(xí)興趣偏弱的特點，對以理論為主的授課方式的改革。設(shè)計執(zhí)行課程注重靈活的實踐教學(xué)，結(jié)合相應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識教學(xué)，以學(xué)生的實際建模產(chǎn)品衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。產(chǎn)品執(zhí)行課程以學(xué)生將來從事的專業(yè)對學(xué)生能力的要求為基礎(chǔ)，以解決實際產(chǎn)品設(shè)計的問題點為出發(fā)點設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容，目標(biāo)是讓課堂上教學(xué)的內(nèi)容和專業(yè)實踐需要的相適應(yīng)，讓學(xué)生能夠?qū)W為所用。

高職產(chǎn)品執(zhí)行課程的核心特點在于其實際操作性和應(yīng)用性。教師在課堂中以專業(yè)實際產(chǎn)品應(yīng)用為例，實際產(chǎn)品的案例要跟學(xué)生的各階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)相匹配，讓學(xué)生在每個階段有針對性的學(xué)習(xí)軟件建模，通過實際操作學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，并通過實際產(chǎn)品設(shè)計問題的解決培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程改革方案

為了達(dá)到高職產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行PRO/E軟件課程的目標(biāo)，讓學(xué)生不僅掌握軟件的操作技能，更重要的是學(xué)會產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行的流程和方法，能夠用軟件進(jìn)行建模和設(shè)計。為此要對現(xiàn)有課程模式進(jìn)行改革，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，采用漸進(jìn)式教學(xué)法，把產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行分三階段進(jìn)行，在每個階段的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中，應(yīng)該充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，案例的設(shè)計要符合每個階段學(xué)生能力的特點，實現(xiàn)學(xué)生和教師，學(xué)生之間的自由互動學(xué)習(xí)，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性和創(chuàng)造性。

第一階段是基礎(chǔ)入門階段，學(xué)習(xí)簡單產(chǎn)品設(shè)計的流程和方法，主要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握產(chǎn)品執(zhí)行建模的思路分析方法和PRO/E軟件的基本命令，教師要通過各種方法讓學(xué)生自主去練習(xí)操作PRO/E軟件的基本操作。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以通過展示以往學(xué)生的優(yōu)秀建模產(chǎn)品，在基礎(chǔ)階段中，要求學(xué)生能對簡單的產(chǎn)品進(jìn)行建模思路分析，并使用簡單入門命令，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等基礎(chǔ)操作建模。

此部分重點是建模思路，草繪約束，命令特征關(guān)系的理解，結(jié)合簡單建模實例強(qiáng)化入門命令的使用，如實例練習(xí)家具系列，杯子系列，包裝瓶系列產(chǎn)品等能用基本命令完成的建模，并設(shè)置相應(yīng)的實物作業(yè)使學(xué)生能觀察生活中實際的產(chǎn)品用軟件建模，做到學(xué)以致用，實際操練。

作業(yè)要求教師設(shè)計簡單實際的案例，引導(dǎo)學(xué)生分析建模思路，明確要求用到的基礎(chǔ)命令和尺寸要求，讓學(xué)生實際按要求操作，以達(dá)到鞏固之前學(xué)過的基礎(chǔ)命令。

第二階段是提升進(jìn)階階段，提升進(jìn)階階段是基于基礎(chǔ)階段鞏固基礎(chǔ)上，提升階段教師重點講解PRO/E曲線，曲面建模和編輯，引入自頂而下的建模概念，掌握主控文檔和子零件之間的父子特征關(guān)系，讓同學(xué)們從實際產(chǎn)品操練中體會用自頂而下建模的優(yōu)勢，確保子零件間配合的一致性和提高建模的效率。同時讓同學(xué)們觀察實際產(chǎn)品零件拆解的分型面和外觀造型可制造性要求比如拔模方向和角度等。

此階段的重點是復(fù)雜造型的建模思路，熟練掌握曲面建模命令和編輯命令，能有機(jī)的結(jié)合曲面和實體建模命令去構(gòu)建復(fù)雜的產(chǎn)品造型，同時案例選擇要符合此階段的建模命令特點讓學(xué)生實際操作以加強(qiáng)對設(shè)計執(zhí)行的理解，比如廚房電器，家居電器，小電子產(chǎn)品，智能電子產(chǎn)品等，讓學(xué)生能夠參照實物分析產(chǎn)品的造型特征，建模思路，零件拆解分型和外觀拔模特征要求，再用PRO/E軟件自頂而下建模還原產(chǎn)品造型設(shè)計。

作業(yè)要求教師用實際的產(chǎn)品做案例，相對第一階段簡單建模，要求造型復(fù)雜要用到曲面造型命令，并且案例是有子零件拆解。讓學(xué)生用自頂而下的建模方式，分析造型建模思路，自由靈活選用曲面建模命令，要求建模和實物相符，包括尺寸，造型和子零件的拆解，難點是理解和掌握可執(zhí)行性對設(shè)計的要求。

第三階段是綜合應(yīng)用和創(chuàng)新階段，經(jīng)過前面兩個階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握了產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行的流程和方法，對PRO/E軟件命令也比較熟練。教師在這階段可以引入案例實踐教學(xué)方法，讓同學(xué)們拆解實際產(chǎn)品，了解產(chǎn)品內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)知識，教師分析產(chǎn)品的建模思路，介紹常用的建模命令，重點提示建模技巧和可能遇到的“坑”，特別強(qiáng)調(diào)不斷練習(xí)操作的重要性，從中找到最優(yōu)化的建模思路和方法。

綜合應(yīng)用和創(chuàng)新階段的重點是讓學(xué)生能融會貫通產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行的方法和PRO/E操作的命令靈活應(yīng)用，同時結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，能對產(chǎn)品有創(chuàng)新性的設(shè)計。產(chǎn)品的案例選擇上偏重于綜合設(shè)計能力提升，讓同學(xué)們能觀察學(xué)習(xí)內(nèi)部的細(xì)化設(shè)計，從可生產(chǎn)的角度理解產(chǎn)品設(shè)計，比如常見的U盤，鼠標(biāo)，電話機(jī)，音箱等電子產(chǎn)品，讓學(xué)生體會專業(yè)基礎(chǔ)知識理論知識在實際案例中的應(yīng)用，并且能夠執(zhí)行還原實際產(chǎn)品設(shè)計。

作業(yè)要求教師利用實際的產(chǎn)品，要求學(xué)生做產(chǎn)品拆解報告，重點觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計和組裝設(shè)計。讓學(xué)生在熟悉拆解產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，能提出創(chuàng)新的設(shè)計方案，并且用第一，二階段的設(shè)計執(zhí)行方法表達(dá)設(shè)計概念，零件拆解和內(nèi)部的細(xì)化設(shè)計。要求產(chǎn)品設(shè)計有創(chuàng)新點，并且充分考慮到可制造，可生產(chǎn)組裝對設(shè)計的要求。最后通過教師的設(shè)計評審和檢查，用3D打印出實物，讓同學(xué)們能真實感受到自己設(shè)計的產(chǎn)品，獲得成就感的同時也能對實物再次進(jìn)行檢查，加深對產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程目標(biāo)，內(nèi)容的理解。

在產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行的教學(xué)改革中不但包括教學(xué)內(nèi)容的改革，同時也要求教師對教學(xué)方式和手段進(jìn)行改革?；A(chǔ)階段教師在教學(xué)上以指導(dǎo)為主，案例教程結(jié)合多媒體視頻，讓學(xué)生有直觀的認(rèn)識和學(xué)習(xí)。在第二階段提升進(jìn)階階段，除了教師指導(dǎo)具體案例操作外，教師要側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生參與討論分析問題的能力，可以展開課堂討論，讓學(xué)生和教師一起點評，分析作業(yè)，針對問題進(jìn)行歸類，總結(jié)分析產(chǎn)品的建模的問題和解決方案。第三個階段綜合應(yīng)用和創(chuàng)新，經(jīng)過前面兩個階段的練習(xí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生自己自主思考學(xué)習(xí)的能力，根據(jù)實際的產(chǎn)品案例，不斷探索建模思路和完成零件拆解及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計。

產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程的教授過程就是不斷讓學(xué)生參與互動的過程，從“聽，看，練”到“拆-想-練”轉(zhuǎn)變的過程，從機(jī)械的學(xué)習(xí)命令和案例到從實際實物中觀察學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變的過程，讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)。但是課堂教學(xué)時間畢竟是有限的，必須有相配套的課后實踐教學(xué)才能確保達(dá)到良好的教課效果，教師要依托學(xué)校的教學(xué)平臺，開發(fā)在線課堂，利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生能通過網(wǎng)絡(luò)平臺在課后自主學(xué)習(xí)，教師也可以在線指導(dǎo)和分析，點評作業(yè)，使得有限的課內(nèi)教學(xué)得以延續(xù)和拓展。

三、結(jié)語

通過教學(xué)改革后，產(chǎn)品設(shè)計執(zhí)行課程采用分階段加案例練習(xí)的方式，要求學(xué)生觀察實際產(chǎn)品，拆解實際產(chǎn)品，再還原設(shè)計的一系列過程，中間穿插了產(chǎn)品設(shè)計流程，方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)知識的理論點。讓學(xué)生能從實際產(chǎn)品中驗證理論知識，又把理論知識應(yīng)用到創(chuàng)新設(shè)計的良性循環(huán)中，提高了高職學(xué)生的實際操作動手能力，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]田美霞，馮文婕.高職CAD類課程教改與產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新[J].職業(yè)時空，2012（1）

[2]丁歡.基于應(yīng)用型課程的Rhino產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)改革淺析[J].美術(shù)教育研究，2015（14）

[3]任衣偉.“數(shù)字設(shè)計化工具”課程的教學(xué)設(shè)計初探——以“Rhino”課程為例[J].中國電力教育，2010（3）