高職產品設計執行課程（PRO/E）教學改革淺析

楊劍萍

【摘要】隨著德國提出工業4.0的概念，美國提出“工業互聯網”，日本提出“第四次工業革命”，我國提出了“中國制造2025”，本質內容都是一致的，圍繞著一個核心“智能制造”。我國十三五規劃強調樹立和貫徹落實“創新，協調，綠色，開放，共享”的五大發展理念，為產品設計以“創新”為核心全面發展指明了方向。產品的創新首先需要有創新型的人才，這也對高職高校的人才培養提出更高的要求。本文以高職產品設計執行課程為例，借助PR0/E軟件工具導入產品設計執行的流程，方法，建模的思路.首先分析傳統教學的現狀和問題，具體對課程的教學目標、教學對象、教材、教學內容設計等進行分析；其次結合產品設計執行創新案例介紹了如何使創新教育走入課堂。

【關鍵詞】產品設計執行 設計創新 教學改革 PR0/E

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

引言：在工業4.0的浪潮中，中國已經成為位于全球前列的工業產品制造業國，我國十三五規劃指出要大力發展制造業，提高制造業創新能力和基礎能力。規劃明確要以產業升級和提高效率為導向，發展工業設計和創意等產業，這為工業設計、創意經濟、科技與文化融合提供了強有力政策支持。創新設計對工業設計人才的素質提出更高的要求，產同時對產品設計執行課堂教學提出了更高的要求，課堂教學方式，內容要與時俱進，不僅要使學生掌握扎實的基礎知識，更要讓學生在課堂中就能實際設計產品，學會將知識轉化為創新產品的技能。

產品設計執行課程主要是借助軟件工具，分階段強化學生的設計執行能力，第一階段學習產品造型設計的實現方法與技巧；第二階段學習產品結構的實現方法及技巧，綜合提高產品從外觀、結構乃至功能的設計執行能力，課程貫穿學習產品設計規范流程。教學過程以案例分析講解及實施為主，具體內容包括：造型設計，結構設計，產品設計流程等。

本文以PRO/E軟件為工具結合產品創新設計案例介紹產品設計執行課程的教學改革方案。Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數化著稱，是參數化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。是從事模具設計、產品設計、結構設計、機械設計等專業方向的有力工具。本文以產品設計執行課程基于PRO/E工具的教學為例，介紹如何通過教學改革，使素質教育和創新教育進入課堂。

一、教學現狀和問題分析

目前產品設計執行PRO/E課程的課堂教學主要是講解基礎命令的操作，很難讓學生拓展思維空間和培養創造性思維，培養出的人才大部分成為軟件的操作工。存在學習內容與工作要求脫節、實踐動手能力與創新能力弱等問題，與企業的需求往往存在較大的差距。

1.教學對象分析

教學對象為產品設計二年級的學生，手繪能力比較強，已掌握機械制圖、機械設計知識，對產品設計的方法有一定了解。高職類的學生對理論知識不是很感興趣，更愿意從實際操作當中體會學習，從問題中學習。同時個體之間存在獨立思考能力的差別，部分學生有較強的畏難情緒，發現問題、分析問題、解決問題能力較弱。針對教學對象的情況，產品設計執行主要以實際操作為主，分階段執行教學計劃。

2.教學目標分析

傳統的PRO/E軟件應用課程的教學目標主要是通過學習軟件命令，使得學生能掌握一門軟件工具，能完成一般機械零件的設計，成為企業中的繪圖工程師。

通過深入產品設計公司，電子類產品生產企業，汽車企業等調研和企業人員訪談，了解了企業所需的設計人才涉及的技術崗位主要有產品設計師、結構設計師、模具設計師、機械工程師。

產品設計執行課程的目標是以實際產品設計為導向引導學生的學習產品設計的方法，通過實際案例練習和執行操作，具備產品自頂而下的建模方法和實際操作能力。課程學習后能夠熟悉產品設計的方法和建模思路，并用三維軟件PRO/E進行設計，用三維軟件PRO/E表達設計概念，具備對一般產品造型的能力和產品的零件拆解能力，培養學生具有一定的機械設計及工業產品設計創新能力，同時為學習其他三維建模軟件奠定一定的基礎。同時培養嚴謹、細致的職業設計能力。

3.教材內容分析

產品設計執行課程PRO/E軟件應用現有的教材一般分為以下兩種類型：

（1）基礎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，之后進行單一的實例操作。這種教材的優點在于系統而完整地講解PRO/E的各個常用知識點，猶如一本工具書，有利于學生進行選擇性的自主學習。但這種教學方式也存在缺點，這種教條化的命令，機械化的學習很難引起學生的興趣，學了容易忘，成就感低，面對繁煩復雜的命令，學生容易產生畏難情緒而不愿意進一步學習。

（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，按步驟教學生建模操作，基本上實例上用到的命令學生就學到，沒有用到的知識點就漏過去了，而且學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。這種教材的優點是容易激發學生的學習興趣，每一個案例操作完成都可以看到產品，有實際的成果，感受到成就感。同時這種教學方式的缺點是學生不一定理解產品執行軟件背后的建模思路，對軟件的使用和繪圖技巧，不能有全面的認識和有條理學習。學生學習的自主性會偏弱，更多是照搬教材的步驟，知其然而不知其所以然，另外案例教學一般用到的命令是單次的，不利于學生初學者熟練掌握命令操作，容易學過就忘。

基于以上現有的產品設計執行課程PRO/E軟件課堂中出現的教材教學問題，任課教師應該在理解產品設計執行課程目標并對教學對象做充分分析的基礎上，按照學生學習的認知規律，完成教學內容和教學方式的設計，課程內容采用分階段的學習方式，穿插實際案例練習重新設計教學方式與內容，探求一條更適于學生循序漸進地掌握知識、提高應用能力的教學新思路。

二、教學改革方案

1.高職產品設計執行課程特點

高職產品設計執行課程教學基于現代高等教育思想，根據技能型人才培養要求側重于實踐操作的教學方式，是針對高職學生對理論學習興趣偏弱的特點，對以理論為主的授課方式的改革。設計執行課程注重靈活的實踐教學，結合相應的基礎理論知識教學，以學生的實際建模產品衡量學生的學習能力。產品執行課程以學生將來從事的專業對學生能力的要求為基礎，以解決實際產品設計的問題點為出發點設計課堂教學內容，目標是讓課堂上教學的內容和專業實踐需要的相適應，讓學生能夠學為所用。

高職產品執行課程的核心特點在于其實際操作性和應用性。教師在課堂中以專業實際產品應用為例，實際產品的案例要跟學生的各階段的學習目標相匹配，讓學生在每個階段有針對性的學習軟件建模，通過實際操作學習激發學生對專業學習的興趣，并通過實際產品設計問題的解決培養學生的創造性思維。

2.高職產品設計執行課程改革方案

為了達到高職產品設計執行PRO/E軟件課程的目標，讓學生不僅掌握軟件的操作技能，更重要的是學會產品設計執行的流程和方法，能夠用軟件進行建模和設計。為此要對現有課程模式進行改革，教學內容設計上，采用漸進式教學法，把產品設計執行分三階段進行，在每個階段的教學內容設計中，應該充分體現以學生為主體，教師為主導，案例的設計要符合每個階段學生能力的特點，實現學生和教師，學生之間的自由互動學習，不斷激發學生的學習興趣和充分發揮學生自主學習的能動性和創造性。

第一階段是基礎入門階段，學習簡單產品設計的流程和方法，主要目標是讓學生掌握產品執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生自主去練習操作PRO/E軟件的基本操作。激發學生的學習興趣，可以通過展示以往學生的優秀建模產品，在基礎階段中，要求學生能對簡單的產品進行建模思路分析，并使用簡單入門命令，如拉伸、旋轉、掃描等基礎操作建模。

此部分重點是建模思路，草繪約束，命令特征關系的理解，結合簡單建模實例強化入門命令的使用，如實例練習家具系列，杯子系列，包裝瓶系列產品等能用基本命令完成的建模，并設置相應的實物作業使學生能觀察生活中實際的產品用軟件建模，做到學以致用，實際操練。

作業要求教師設計簡單實際的案例，引導學生分析建模思路，明確要求用到的基礎命令和尺寸要求，讓學生實際按要求操作，以達到鞏固之前學過的基礎命令。

第二階段是提升進階階段，提升進階階段是基于基礎階段鞏固基礎上，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系，讓同學們從實際產品操練中體會用自頂而下建模的優勢，確保子零件間配合的一致性和提高建模的效率。同時讓同學們觀察實際產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，能有機的結合曲面和實體建模命令去構建復雜的產品造型，同時案例選擇要符合此階段的建模命令特點讓學生實際操作以加強對設計執行的理解，比如廚房電器，家居電器，小電子產品，智能電子產品等，讓學生能夠參照實物分析產品的造型特征，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品造型設計。

作業要求教師用實際的產品做案例，相對第一階段簡單建模，要求造型復雜要用到曲面造型命令，并且案例是有子零件拆解。讓學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行性對設計的要求。

第三階段是綜合應用和創新階段，經過前面兩個階段的學習，學生基本掌握了產品設計執行的流程和方法，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方法，讓同學們拆解實際產品，了解產品內部零件的結構細化設計，掌握結構設計的基礎知識，教師分析產品的建模思路，介紹常用的建模命令，重點提示建模技巧和可能遇到的“坑”，特別強調不斷練習操作的重要性，從中找到最優化的建模思路和方法。

綜合應用和創新階段的重點是讓學生能融會貫通產品設計執行的方法和PRO/E操作的命令靈活應用，同時結合專業基礎課程的學習，能對產品有創新性的設計。產品的案例選擇上偏重于綜合設計能力提升，讓同學們能觀察學習內部的細化設計，從可生產的角度理解產品設計，比如常見的U盤，鼠標，電話機，音箱等電子產品，讓學生體會專業基礎知識理論知識在實際案例中的應用，并且能夠執行還原實際產品設計。

作業要求教師利用實際的產品，要求學生做產品拆解報告，重點觀察內部的結構細化設計和組裝設計。讓學生在熟悉拆解產品的基礎上，能提出創新的設計方案，并且用第一，二階段的設計執行方法表達設計概念，零件拆解和內部的細化設計。要求產品設計有創新點，并且充分考慮到可制造，可生產組裝對設計的要求。最后通過教師的設計評審和檢查，用3D打印出實物，讓同學們能真實感受到自己設計的產品，獲得成就感的同時也能對實物再次進行檢查，加深對產品設計執行課程目標，內容的理解。

在產品設計執行的教學改革中不但包括教學內容的改革，同時也要求教師對教學方式和手段進行改革。基礎階段教師在教學上以指導為主，案例教程結合多媒體視頻，讓學生有直觀的認識和學習。在第二階段提升進階階段，除了教師指導具體案例操作外，教師要側重于引導學生參與討論分析問題的能力，可以展開課堂討論，讓學生和教師一起點評，分析作業，針對問題進行歸類，總結分析產品的建模的問題和解決方案。第三個階段綜合應用和創新，經過前面兩個階段的練習，教師要引導學生自己自主思考學習的能力，根據實際的產品案例，不斷探索建模思路和完成零件拆解及內部的結構細化設計。

產品設計執行課程的教授過程就是不斷讓學生參與互動的過程，從“聽，看，練”到“拆-想-練”轉變的過程，從機械的學習命令和案例到從實際實物中觀察學習轉變的過程，讓學生從被動學習轉向主動學習。但是課堂教學時間畢竟是有限的，必須有相配套的課后實踐教學才能確保達到良好的教課效果，教師要依托學校的教學平臺，開發在線課堂，利用網絡學習資源，讓學生能通過網絡平臺在課后自主學習，教師也可以在線指導和分析，點評作業，使得有限的課內教學得以延續和拓展。

三、結語

通過教學改革后，產品設計執行課程采用分階段加案例練習的方式，要求學生觀察實際產品，拆解實際產品，再還原設計的一系列過程，中間穿插了產品設計流程，方法和結構設計基礎知識的理論點。讓學生能從實際產品中驗證理論知識，又把理論知識應用到創新設計的良性循環中，提高了高職學生的實際操作動手能力，同時培養了學生的創新性思維。

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