基于人機交互的計算機輔助設計課程教學模式研究

摘 要：針對計算機輔助設計教學模式中存在的相關問題，依托人機交互設計的相關理論，以課堂教學、課堂練習和課后復習三個方面作為研究重點，對教室的空間布局、多媒體教學軟件和課件的制作與應用、授課方式的改進等幾個方面進行重點闡述，對計算機輔助設計教學模式進行改革，最終提出教學模式改革的具體方法。

關鍵詞：人機交互；計算機輔助設計；教學模式

項目來源：鄭州航空工業管理學院教育教學科學研究基金（132400410573）

1 概述

計算機輔助設計亦稱電腦美術設計，是指設計師運用電腦的設備和軟件來取代原始的繪畫工具和設計工具而進行的創意設計活動，是集技術、藝術及相關行業的統稱。

人機交互是一門研究系統與用戶之間的交互關系的學科。系統可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。人機交互作為一門新興的邊緣學科，近十幾年來在我國得到了長足的發展，關于人機交互的研究和應用也越來越普遍，建立起良好的人機交互關系的產品或系統不僅能夠提高工作效率，還能降低人體的疲勞程度，保護人體的身體健康。

2 計算機輔助設計的重要性

計算機輔助設計作為藝術設計等相關專業的必修課程，對學生的后續專業課的學習及工作是十分重要的。從以往的教學中可以看出，學生對于學習這門課程還是抱有極大的興趣，或出于他們認為這是將來從事設計職業必須掌握的技術，或想藉此“工具”來彌補自己本來繪圖基礎的不足，計算機輔助設計成為當今設計工具的主流已是不爭的事實，甚至近年來還出現了“數字國畫”、“數字水彩畫” 可以達到以假亂真的程度。可見，在當今藝術領域，計算機輔助設計軟件已經成為設計師、插畫師、動漫設計師、畫家等實現創意思維的一種理想工具。

3 計算機輔助設計課程存在的問題

計算機輔助設計在設計業界具有重要的地位，但在目前的教學中卻不能收到很好的效果，并不是教師不認真教，相反還要比一般的繪畫教學“辛苦”。任課教師努力地教，學生辛苦地學，可是教師的教學效果和學生的學習效率卻很低，造成這一結果的原因很多，其中最重要的原因之一就是針對計算機輔助設計這一特殊課程的教學模式存在重大的問題，教師與學生、學生與電腦、教師學生與教室之間缺少良好的人機交互關系，使得教師與學生之間不能建立起充分的互動，造成了教學質量的低下。具體分析有以下幾個方面的原因：

3.1 教室的選擇

計算機輔助設計課程有別于其他的一般課程，本門課程主要是以實際操作為主，訓練的是學生們實際使用軟件的能力，很多院校將此課程安排在多媒體教室，在多媒體教室授課，學生只能聽老師講，不能能夠實際進行操作訓練，造成的不良后果是學生對教師的課堂演示普遍都能夠理解和接受，但是等到上機時對演示內容沒任何印象 ，上機過程教師的時間被反復解說課堂內容占據。造成這個后果的原因主要是理論與實踐缺乏連續性，影響了最終的教學效果。

3.2 授課的方式

計算機輔助設計課程屬于計算機工具軟件的教學 ，主要以掌握軟件的使用為主，要求學生們在學習完這門課程后，能夠把學到的知識熟練的運用到實際的設計中，而目前普遍采用“灌輸式”的教學方式不利于學生們實現學習該課程的既定目標。所謂的“灌輸式”教學方式就是傳統的教學模式，以教師講，學生聽為主，這樣的教學方式存在很大的弊端，學生在學習過程中知道了怎么做，但不知道為何要這樣做，只是機械的掌握了命令的使用方法，但不懂得怎么如何用該軟件進行設計，“灌輸式”的教學方式難以激發學生的學習熱情，降低了學生的學習效率 ，會造成學生厭倦甚至抵制情緒的產生。“不激發學生的學習熱情而想要硬塞的老師，不過是在錘打冰冷的鐵”，美國學者賀拉斯曼的這句名言鞭撻了灌輸式的教學方式。

3.3 多媒體課件的制作

計算機輔助設計課程主要是以實際操作為主的課程，課件主要是引導作用，明確課程所講授的重要知識點，告知學生每次課所售主要內容，針對于此類課程，多媒體課件在制作上應該具有一定的針對性，但目前多媒體課件的制作上普遍存在著比較大的問題，或者內容量過大，缺乏重點，或者多媒體制作過于花哨，分散學生的注意力。

3.4 課時的安排

目前大多數的院校在計算機輔助設計課程的教學編排上一般都是把理論講授與實踐練習分開進行進行，理論課上課的地點一般在多媒體教室，實踐課上課則是在機房完成，理論學時一般在40—50H之間，實踐學時一般在20—30H之間。理論課學時安排有兩種形式，一種是每次課安排兩個學時，另一種是每次課安排四個學時。如果一次課安排兩個學時，教授的內容會比較少，缺乏連續性，無法講授與理論相關的實際案例；如果一次課安排四個學時，可以在一次教學中完成理論和與之相關的實踐的教學，但讓學生連續聽四個課時，會容易產生疲勞和厭倦的情緒，同時接受的效果也會受到影響。

3.5 課后的復習

計算機設計軟件都包含有非常多的工具和命令的使用，課堂的容量是非常大的，在有限的時間里讓學生把所有講過的工具和命令都立刻消化，是不現實的，為了實現課上與課后知識的連續性，課后學生能夠通過有效的復習方式繼續消化課上的內容是必要的，那么課后的復習方式就顯得很重要的，但是目前來看很少有教師能夠有效解決這個問題，這也是軟件教學中凸顯的重要問題，亟待解決。

4 基于人機交互的計算機輔助設計課程教學改革方案

4.1 優良人機交互關系的教室的建設

針對計算機輔助設計課程的特殊性，建設專門的多媒體教室。教室容量以60-80人為宜，每個學生配一臺電腦，教師配一臺主機，可以控制學生電腦，授課時切換到教學模式，學生不能自主控制電腦的操作，投影儀顯示主機授課界面，學生以觀看投影儀授課內容為主。多媒體教室應根據人機學空間設計要求進行布置，每排座位之間具有一定的高度差，保證前排座位對后排沒有阻擋。每兩列為一個單位，每兩列電腦之間留有一通道，保證一個人可以自由通過，以利于在實踐指導過程中，教師可以順利通過。由于計算機軟件課程對教室空間的明暗度有較高的要求，教室應該具有很強的避光設計，保證教室每個位置的學生能夠清晰看到投影儀投射到幕布上的軟件操作界面。此課程講授過程中任課教師要通過軟件的操作進行授課，所以多媒體講臺應該根據人機工程學要求進行設計，保證授課過程中任課教師不易產生疲勞，同時多媒體講臺和教師對幕布沒有遮擋。

4.2 利于重點知識有效傳遞的多媒體課件的制作

多媒體課件制作的好壞，直接影響著課堂上的教學效果和課后的復習效果。多媒體課件的制作主要包括課件形式和課件內容兩個方面。在課件形式上，主要包括色彩、照明（深度）、動畫等感知提示。學生接受課件信息的主要渠道是視覺提示，因此課件的設計應該符合學生的視覺心理。色彩的對比、線條的粗細、字符的大小都應該按照人機工程學要求進行設計。界面布局要突出重點，對象不宜過多，顏色不宜過于豐富，避免無益信息對學生注意力的干擾。在課件內容上，由于此課程主要是以軟件的實際操作界面授課為主，課件內容對學生主要起到提示性作用，所以課件應以提綱形式出現，將本次課所講主要內容顯示在課件上，合理編排，條理清楚。同時，課件還是課后學生復習的主要工具，所以對于重點內容可以進行視頻教學系統的建設，通過鏈接可以進入到視頻教學系統之中，對于課后布置的作業也是如此。

4.3 良好互動關系的授課方式的建立

很多院校對于此類課程，授課方式都是以“灌輸式”教學方式為主，學生在上課時看老師的操作往往顧此失彼，并且一個很簡單的例子就要通過好幾個步驟才能完成，學生往往學了上步忘了下步，一個案例的演練多數學生是跟不上老師的“手法”，所以老師便要“疲以奔命”地一遍又一遍的重復操作和輔導。如果學生回去以后沒有再練習、不能做到“舉一反三”，便是只會做老師教給的案例，不能真正掌握工具的應用。

針對于此，教師應該主動改善授課方式。首先應該改“灌輸式”教學為“啟發式”教學，增強學生的自主學習能力和學習興趣，通過提問題來增強學生的注意力和思考能力；其次通過結合實際的簡單案例，進行命令的講解，避免命令教學中枯燥乏味現象的出現，在命令講解過程中應避免每個命令都進行解釋，應對重點命令進行重點講解，其余命令由學生自主學習完成；第三，合理布置課時，筆者認為每次課以4學時為宜，在每次課時中合理分配理論教學課時與實踐應用課時，教師授課與學生訓練有效結合，一個知識點授課結束后，學生立刻進行實踐訓練，增強學習效率；最后，結合每次課的知識點，完成一個簡單課上練習，對于此練習授課教師進行步驟演示，演示結束后，學生立刻進行實際訓練。

4.4 課前預習和課后練習的多媒體教學軟件的制作

計算機輔助設計軟件包含很多的工具與命令，工具繁多，有些命令難以理解，僅僅通過課上的教與學，是不能夠很好完成軟件的學習的。如果學生不能針對每次課內容進行很好的課前預習和課后復習，那么上課時就很難達到理想的聽課效果。若想實現教師與學生良好的互動關系，提高學生的學習效率，必須建設良好的多媒體教學系統，保證學生能夠很好的進行課前預習和課后練習，所以任課教師應該針對課程教學內容制作視頻教學系統，學生可以根據教學視頻進行課前預習，同時也可以在課后對教師的授課內容進行復習，對于課后的練習題教師可以通過教學視頻系統進行必要的提示與講解。

4.5 具有友好用戶界面的教學軟件的應用

在課堂教學過程中，若保證教師與學生之間良好的互動關系，教學軟件的應用是必不可少的。通過此教學軟件，可以實現教師對學生電腦的控制，在授課時將學生電腦切換到教學模式，在學生實踐時，切換到練習模式。同時教師通過該軟件可以實時觀察學生的練習情況，學生也可以通過該軟件的平臺對教師實時進行提問和溝通，包括通過該軟件進行作業的提交。此類軟件市場已有銷售，可以購買，也可以根據教學需要，自主進行開發。教學軟件的應用是保證教師與學生良好人際關系建立的必要條件。

計算機輔助設計課程是設計類專業學生必修的一門重要課程，將人機交互的專業知識和理念引入到教學模式的改革中來，這是一種全新的嘗試，具有良好人機交互關系的教學模式的建立將會使教師與學生之間建立起充分的互動，這對提高學生掌握軟件的操作能力具有特別重要的意義，也會對藝術設計相關專業教育的培養模式產生積極的推動作用，希望對構建我國高等院校計算機輔助設計課程教學模式改革產生一定的影響和參考意義。

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作者簡介

畢海龍（1979—），男，河南鄭州人，鄭州航空工業管理學院講師，主要從事產品設計及計算機輔助設計等研究方向。