計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)課程組教學(xué)模式研究

劉佳

摘要：文章通過對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）課程組中基礎(chǔ)類軟件教學(xué)與CAID關(guān)聯(lián)性問題探討，構(gòu)建7CAID課程組的教學(xué)模式。在課題式教學(xué)理念的引導(dǎo)下，通過探討與設(shè)計(jì)類課程的連貫性問題，明確了對(duì)設(shè)計(jì)類課程教學(xué)的輔助作用與其積極因素，制定7CAID教學(xué)實(shí)施準(zhǔn)則。并且通過教學(xué)改革過程中的成果對(duì)比，論證了以課題為基礎(chǔ)的探索式教學(xué)模式對(duì)學(xué)生表達(dá)能力培養(yǎng)是有所幫助的。有助于提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì) 課程組教學(xué)模式 課題式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2017）04-0106-02

引言

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（Computer Aided Industrial Design，簡(jiǎn)稱CAID），是目前高校工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中非常重要的一門課程。根據(jù)美國的調(diào)查研究顯示，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)在教育中具有非常重要的意義。替代了制繪圖紙?jiān)O(shè)計(jì)教學(xué)，能夠快速準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)模型，并且可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造一體化，同時(shí)可以及時(shí)反饋，方便交流。CAID課程組教學(xué)模式，以循序漸進(jìn)、反復(fù)練習(xí)的方式，有利于一步步地培養(yǎng)，提高工業(yè)設(shè)計(jì)本科生的設(shè)計(jì)創(chuàng)意表達(dá)能力。

一、構(gòu)建CAID課程組

（一）設(shè)立軟件類基礎(chǔ)課程組分支

依據(jù)我?！?014版培養(yǎng)計(jì)劃》的核心指導(dǎo)思想和辦學(xué)理念，我校學(xué)生就業(yè)目標(biāo)指向一線設(shè)計(jì)師，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的要求非常高，因此，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)軟件設(shè)計(jì)表達(dá)教學(xué)課程的設(shè)置相應(yīng)比重略高一些。分為三個(gè)課程組分支：（1）二維圖形圖像表達(dá)軟件教學(xué)課程組分支，如位圖軟件PhotoShop和矢量圖軟件Coreldraw或Illustrator（2）三維建模效果表達(dá)學(xué)習(xí)課程組分支，如工業(yè)級(jí)的三維建模軟件Rhino或alias，具有3D打印出口，可以直接完成3D打印出圖；以及3Dmax和常用的優(yōu)良渲染插件Keyshot（3）學(xué)習(xí)工程制圖軟件課程組分支，與3D打印以及快速成型（CNC）對(duì)接，完成產(chǎn)品樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如Pro/ENGINEER或Solidworks。以上的軟件教學(xué)注重單一側(cè)面的基本使用技能與應(yīng)用能力的培養(yǎng)。一個(gè)課程組分支內(nèi)學(xué)習(xí)1-2個(gè)必要的軟件即可，以免產(chǎn)生多而不精的負(fù)面效果。

（二）CAID課程改革

教學(xué)改革之前，我校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的CAID課程教學(xué)主要側(cè)重于對(duì)某設(shè)計(jì)軟件功能的學(xué)習(xí)。與以上基礎(chǔ)類軟件課程教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，教學(xué)目的也是限于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可視化。導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思維過程表達(dá)不夠充分，以至于設(shè)計(jì)方案常常出現(xiàn)難以被理解的現(xiàn)狀。針對(duì)教學(xué)中產(chǎn)生的問題，在教學(xué)重點(diǎn)上，進(jìn)行調(diào)整，重點(diǎn)開始傾向于設(shè)計(jì)表達(dá)方式研究，并與教師科研項(xiàng)目靠攏。綜合培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)表達(dá)能力。在教學(xué)內(nèi)容上，加強(qiáng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)作為手段進(jìn)行思維訓(xùn)練。

（三）構(gòu)建CAID課程組教學(xué)模式

CAID課程組分為兩個(gè)層面，第—層面，基礎(chǔ)類課程，獨(dú)立開設(shè)基本軟件的學(xué)習(xí)課程。第二層面，綜合應(yīng)用各種不同類型的軟件為設(shè)計(jì)服務(wù)，不再依靠單一的軟件建模，更多的是培養(yǎng)—種思維方法與綜合技能的提高。

二、CAID課程組與設(shè)計(jì)類課程連貫性教學(xué)

（一）CAID與設(shè)計(jì)類課程的相輔相成

產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程組有《產(chǎn)品設(shè)計(jì)Ⅰ》《產(chǎn)品設(shè)計(jì)Ⅱ》《典型工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)》《工業(yè)設(shè)計(jì)方法學(xué)》和《人機(jī)界面設(shè)計(jì)》等。在以課題為依據(jù)的教學(xué)模式運(yùn)行的條件下，CAID與以上每一門課之間都存在聯(lián)系。對(duì)以上課程的運(yùn)行起到輔助作用。

以CAID與《人機(jī)界面設(shè)計(jì)》為例，為了更清晰地表現(xiàn)UI設(shè)計(jì)的內(nèi)容，需要完成功能邏輯，內(nèi)容框架和高保真原型（界面視覺效果）三項(xiàng)內(nèi)容表達(dá)，由Coreldraw或Illustrator完成思維導(dǎo)圖和內(nèi)容框架；高保真原型（界面視覺效果），由位圖軟件PhotoShop完成視覺效果的表現(xiàn)；其中需要完成操作過程情景描述的話，可以用三維建模軟件Rhino和Keyshot完成模擬動(dòng)態(tài)操作情景表現(xiàn)。合理選擇應(yīng)用軟件表現(xiàn)的依據(jù)是來源于《人機(jī)界面設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)內(nèi)容。而表達(dá)問題是CAID教學(xué)的重點(diǎn)，界面設(shè)計(jì)內(nèi)容是UI設(shè)計(jì)教學(xué)的重點(diǎn)。兩者的教學(xué)內(nèi)容之間存在著緊密的聯(lián)系。

（二）CAID課程組與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的連貫性教學(xué)問題分析

CAID課程組是一門服務(wù)于設(shè)計(jì)類課程的設(shè)計(jì)軟件表達(dá)課程，它的基礎(chǔ)部分先于設(shè)計(jì)類課程開設(shè)，能力提高部分后于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的開設(shè)，先于設(shè)計(jì)類綜合課程開設(shè)，培養(yǎng)如何清晰透徹地展示設(shè)計(jì)創(chuàng)意。并且在教學(xué)內(nèi)容上有意向?qū)I(yè)方向和課題方向靠攏，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，與研究課題相結(jié)合。至于CAID所考察的創(chuàng)意則不過多地拘泥于設(shè)計(jì)原理與方法，基于學(xué)生源生創(chuàng)意的流露。而后于基礎(chǔ)軟件類課程開設(shè)，在軟件熟練的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用創(chuàng)意軟件，展示設(shè)計(jì)內(nèi)容。

《產(chǎn)品設(shè)計(jì)》是主要的設(shè)計(jì)類課程，要求學(xué)生獨(dú)立完成某一主題下的設(shè)計(jì)創(chuàng)意。其中貫穿了許多設(shè)計(jì)創(chuàng)意表達(dá)的問題，如何更好地表達(dá)設(shè)計(jì)創(chuàng)意亮點(diǎn)和內(nèi)容，要求清新準(zhǔn)確，更重要的是使其他人能看懂理解。很有必要加強(qiáng)與設(shè)計(jì)類課程連貫性問題的處理。同時(shí)，與立項(xiàng)課題相結(jié)合，避免大而空的問題發(fā)生。在運(yùn)行的同時(shí)，是以CAID課程組為依托，得到設(shè)計(jì)理念和方案的合理展示。

三、CAID教學(xué)內(nèi)容具體實(shí)施準(zhǔn)則

（一）教學(xué)理念

學(xué)生所選擇確定設(shè)計(jì)題目，一般來自于教師的科研項(xiàng)目。其優(yōu)點(diǎn)可以通過科研來促進(jìn)教學(xué)的進(jìn)展，保證教學(xué)的質(zhì)量。在建立設(shè)計(jì)題目的時(shí)，注重題目在課程組中的連貫性，能夠貫穿形成一條主線?；A(chǔ)類軟件的應(yīng)用教學(xué)，學(xué)生選擇了開瓶工具設(shè)計(jì)，在CAID中，學(xué)生可以延續(xù)課題，注重實(shí)用情景和分解結(jié)構(gòu)的表達(dá)。同時(shí)在相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程中，創(chuàng)意思維過程論證，提出人機(jī)特征和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的理念，在最終形式上相互依托課程組的教學(xué)培養(yǎng)內(nèi)容，完善成果。具體的原則有4點(diǎn)：

（1）建立設(shè)計(jì)表達(dá)邏輯思維框架，endprint

（2）確立表現(xiàn)的內(nèi)容和方式手段，

（3）以課題式的方式構(gòu)建課程間的聯(lián)系，

（4）明確課堂教學(xué)的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

（二）教學(xué)內(nèi)容模塊化

從13級(jí)學(xué)生的CAID課堂開始進(jìn)行了試點(diǎn)，根據(jù)以上的教學(xué)理念，教學(xué)重點(diǎn)由效果圖、三視圖和細(xì)節(jié)圖表達(dá)轉(zhuǎn)向注重設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)，在模塊化教學(xué)模式下，活學(xué)活用設(shè)計(jì)軟件。為產(chǎn)品設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系內(nèi)涵的提升做了一定的輔助工作。

具體到課堂教學(xué)中，采用模塊化教學(xué)。并且在教學(xué)過程中注重過程培養(yǎng)。

教學(xué)內(nèi)容上調(diào)整成為4個(gè)教學(xué)模塊，設(shè)計(jì)表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建，思維導(dǎo)圖表達(dá)模塊；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析模塊，包括調(diào)查分析，設(shè)計(jì)分析，數(shù)據(jù)整理與展示；設(shè)計(jì)效果表達(dá)模塊，包括外形設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，交互設(shè)計(jì)表達(dá)等；動(dòng)畫展示模塊。

在14級(jí)學(xué)生的CAID課堂，深化了教學(xué)改革的力度，對(duì)考核的標(biāo)準(zhǔn)有所提高，但是，設(shè)計(jì)的整體效果有了明顯的提高，得分率也略高于13級(jí)學(xué)生。主要原因在于《Rhino及其應(yīng)用》的課堂，更注重軟件表達(dá)的基礎(chǔ)訓(xùn)練。接下來的一個(gè)學(xué)期，通過《產(chǎn)品設(shè)計(jì)Ⅰ》的自主式設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練，帶動(dòng)了軟件表現(xiàn)技能的提升，到了本學(xué)期，第三輪設(shè)計(jì)實(shí)踐，大部分同學(xué)的設(shè)計(jì)表達(dá)到達(dá)了教學(xué)的要求，并且效果良好。

（三）探索式教學(xué)模式

在教學(xué)方式上，采取探索式教學(xué)法。在科研方向的指引下，學(xué)生確立自己的設(shè)計(jì)題目，針對(duì)生活中的問題，提出自己的設(shè)計(jì)思路。這一部分內(nèi)容所占的考核比重很少，側(cè)重點(diǎn)也是在與邏輯過程的表現(xiàn)手法。模仿與創(chuàng)新并重的教學(xué)手法。通過模仿，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。并在此積累之上，創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)更容易進(jìn)行。

在學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用盡可能可以利用的手段，完成設(shè)計(jì)表達(dá)，并且可以通過動(dòng)畫演示形式和3D打印的展示模型“全息”展示自己的作品。

（四）教學(xué)成果

經(jīng)過多年的教學(xué)改革實(shí)踐，教學(xué)效果有了明顯的提升。

對(duì)比13級(jí)學(xué)生作品，（如圖1）所示與14級(jí)學(xué)生作品（如圖2）所示。選擇了前15%的兩個(gè)年級(jí)學(xué)生的作品，并且課題表達(dá)內(nèi)容相近。在表現(xiàn)內(nèi)容的豐富程度上有所提高，特別是14級(jí)的學(xué)生作品在結(jié)構(gòu)上，比較清晰地展示了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。顯然14級(jí)的作品設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)突出，表現(xiàn)的手法和方式圍繞結(jié)構(gòu)創(chuàng)新表達(dá)的內(nèi)容更清晰度一些。更容易理解產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)與設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。更具表1的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)來看，從建模與效果，設(shè)計(jì)內(nèi)容細(xì)節(jié)與最終效果展示來說，（圖1）的作品老人垃圾桶的整體效果優(yōu)于（圖2）的作品環(huán)保分類垃圾桶

結(jié)論

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)在課程組內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)類課程的正常教學(xué)起到了輔助作用，形成了依托模式。并且是基礎(chǔ)軟件教學(xué)訓(xùn)練的提升。通過教學(xué)課程組模式改革探索，解決課程體系中課程內(nèi)與課程間的教學(xué)連貫性問題。并且明確地提出了教學(xué)的模塊化模式與教學(xué)重點(diǎn)的明確。課題式和探索式教學(xué)模式引入CAID課堂教學(xué)中來，聯(lián)系了與設(shè)計(jì)類課程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，改善了教學(xué)效果。從整體上，提升了課程組建設(shè)的效果。學(xué)生參加各類全國大賽，取得了優(yōu)異的成績(jī)，獲取各類專利多項(xiàng)。endprint