新技術的發展與產品模型制作課程

——項目化教學模式探索與實踐

多數高校的工業設計專業都設置了《產品模型設計制作》的課程，模型制作是產品設計工作中的關鍵組成部分，通過模型可以將預想的設計方案用具體的形式表現出來，并進一步檢驗設計創意的可行性，在設計過程中具有重要的意義。

1 產品模型制作課程的教學現狀

1.1 課程目標

課程的教學目標必須符合人才培養目標，高等院校的定位是“高級應用型人才”，要求具有很強的實踐能力。設計是走在時代前沿的專業，作為培養設計師的源頭，需要適時調整培養目標，掌握新技術新材料，把握設計的新動向。對于審美要求必須與人們的人文思想融通，模型制作的效果要求材料與加工工藝的選擇都與社會相結合。

1.2 課程內容銜接性

通過前期的探索，學生對概念、表現元素都已經很清晰，后續的工作是根據預定的計劃尋找合適的材料，根據設計的尺寸進行材料的切割、粘合、完整。在設計專業的課程體系中，色彩構成、立體構成、雕塑、表現技法、產品造型材料與工藝、工程制圖等課程作為專業基礎課程具有重要的鋪墊作用，部分院校已經成功的將立體構成與模型制作課程、造型設計課程進行銜接。因此，模型制作課程與其他課程的銜接要有順序性。

1.3 授課形式

模型制作課程的教學環節大概包括：課堂講授（特定材料特性、成型工藝）、示范操作（成型過程，設備使用方法）、教學指導、課堂實踐和課程總結等。教學方法上盡量采用啟發式、示范式、互動式教學，通過本課程各個教學環節的教學，重點培養學生的自學能力、動手能力、敏銳的觀察能力、分析問題解決問題的能力和設計創造能力，使學生掌握模型制作的基本材料、原理、方法、技巧，運用有效技法塑造模型形態。但是大多數院校課程的教學更多的注重了形式的表達而忽略了創新。

1.4 配置條件

場地配置：對分配好的場地空間，應將其按照材料儲藏室、手工作業場地、自動化儀器設備作業場地展覽陳列室等。

儀器設備：應根據工業產品實物模型制作所需要的原材料,配備相應的手工加工工具。

人員配置：應聘請熟悉工程材料與加工工藝,能熟練操作各種工具機加工儀器,并對工業產品實物模型有一定研究及制作經驗的人員來對實踐中心進行管理,并承擔實踐課程。

2 新技術的發展和使用

2.1 3D打印技術的應用

3D打印技術也會被稱為“快速成型技術”，指的是根據計算機數據逐層地自動打印物品，疊加式制造工序通過自下而上的連續分層去制作物品。隨著3D打印技術的愈發成熟，相關應用大大改變了傳統的產品制作工序，提高了生產效率，將優質產品更快的推向市場，使許多設計師和工程師都樂于采用這項技術。

2.2 快速成型技術的優劣

現代的機械化相對于對于傳統的模型制作方法具有一定的優勢，人們越來越期待可以實現在數小時之內將一個計算機輔助設計繪圖轉化一個真實的立體物品，3D打印技術讓設計流程將會更快、更高效，更降低成本。

傳統的手工制作模型在設計的工程技術實現和商業價值評估方面存在一定欠缺，快速成型建立了從虛擬到現實產品之間的快速跨越。但是在設計初期，手工制作的草模具有十分重要的作用，可以在短時間內檢驗設計創意存在的不足，通過親身感受（通過觸摸、體驗）深入直觀地探討產品的造型，可以不斷的嘗試和推敲，為后面使用3D軟件準確建出高質量模型打下一個好的基礎。而三維打印機做不到的反復推敲，且材料的成本較高。

3 《產品模型制作》課程的項目化教學模式基本思路

3.1 項目化教學的意義

“給你55分鐘，你可以造一座橋嗎?”教育專家弗雷德·海因里希教授在“德國及歐美國家素質教育報告演示會”上，曾以這樣一則實例介紹項目教學法。首先，由學生或教師在現實中選取一個“造一座橋”的項目，學生分組對項目進行討論，并寫出各自的計劃書；接著正式實施項目——利用一種被稱為“造就一代工程師偉業”的“慧魚”模型拼裝橋梁；然后，演示項目結果，由學生闡述構造的機理；最后，由教師對學生的作品進行評估。通過以上步驟，可以充分發掘學生的創造潛能，并促使其在提高動手能力和推銷自己等方面努力實踐。

項目教學法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，它是“行為導向”教學法的一種，將課程的教學內容設計成具體技能的訓練項目，根據項目組織實施教學與考核，使專業人才培養的能力目標得以實現。

3.2 產品模型制作課程的項目化教學內容設定

現有產品模型制作課程分為以下的章節：石膏模型、發泡塑料、ABS與有機玻璃、泥及油泥、木材等材料的模型制作，一般先講理論，然后演示操作，最后設置作業及學生自己操作，教師的指導和總結。由于時代的發展，快速成型技術的廣泛應用，建議加入二維雕刻機、快速成型機的使用方法，由基礎內容改為項目化，在項目的引入過程中將理論知識講授，需要教師更多的引導學生，重點是崗位職業能力目標的要求。

項目導入的流程：

（1）挑選成功項目作為案例，在項目導入時選擇有代表性的產品作為模型制作的主題，將其導入教學內容，從而達到將理論與實際項目結合起來。（2）分析項目的內容，材料特性、工藝技術與設計風格以及難易程度，導入教學內容，教師可啟發與引導學生參與項目的設計、制作與討論，從而使學生獲得最新的技術、設計思想與風格。（3）以學生為主體，在設計上分成模塊目標與項目導入，模塊目標分為能力目標和知識目標。能力目標的作用首先是提高學生觀察能力和設計表現力；其次是提高學生對產品形態的塑造能力和感受能力，掌握模型制作程序與提高動手制作的能力和技巧；最后培養學生嚴謹的邏輯思維能力。（4）導入項目確定后，將以前的作業習題改為訓練任務，以前的考試考核改為能力目標測驗，學生利用產品設計課程中所學的知識及完成的設計方案，畫出導入項目的結構三視圖，把它定為模擬項目。學生應熟悉模擬項目的比例、尺寸、結構，在模型制作過程中從產品模型形態塑造、制作技巧、整體效果等方面引導他們進行創造性思維訓練，進而開發學生的創作和設計意識。

3.3 項目化教學的優勢

3.3.1 目的明確

教師所選擇教學項目，使用工作中常用的材料，學生在學習和實踐中更具有針對性和實效性。比如，設計早期的草模為草圖設計的進一步推敲和完善所用、油泥模型更清楚表達細節特征和型面的轉折關系，進一步完善初期的創意設計，且成本較低（通常采用1：4）、石膏材料作為模型內芯的應用、快速成型技術作為展示模型和手板樣機模型（為設計驗證所用，通常采用CNC洗削出來的，為1：1成本較高，進一步對數據的驗證）。其在項目中獲得的知識更貼近于工作一線的實際需求。其次，項目教學能夠較好地鍛煉學生對所學知識的綜合運用能力。

3.3.2 層次分明

根據實際產品和原有產品模型分析成型工藝、材料、制作流程和工藝。明確學生思考分析的過程：產品的分模線設計、成型方式、采用的材料與工藝。項目給學生提供了根據自己的興趣選擇內容和展示能力的機會，學生能夠自主、自由地進行學習，從而有效地促進學生創造能力的發展。

3.3.3 技術優化

由于項目來自企業的真實產品且是常見的電子產品，因此具有職業性和適應性的特點。

雕刻成型機只能在平面進行雕刻，而三維成型機材料成本高，制作時間長，而且只能制作較小的模型，表面也較粗糙。所以模型制作課程還是具有發展潛力的，課程的建設和教學還應結合時代的發展。

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