產品設計3D軟件教學中學生整體思維培養研究

【摘 要】本文論述在產品設計3D軟件教學中培養學生在建模方面的整體思維能力，針對3D軟件教學中命令介紹太全面和講解太平均、建模過程太詳細導致學生無思考需求、整體分析太缺乏導致學生自學能力差等問題，提出從對軟件的整體把握、對模型的整體分析、對設計的過程完整等方面培養學生的整體思維培養。

【關鍵詞】產品設計 3D軟件教學 整體思維

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）03C-0161-03

在產品設計中，主流的三維產品建模的軟件有Rhinoceros、3ds MAX、Maya、Alias、Pro/E、UG、Solidworks、Catia、Jwelcad、3Design等，這些軟件給產品設計帶來極大的方便，大大提高建模效率。因此，在產品設計教學中，3D建模成了產品設計類學生必須掌握的基本技能，并作為衡量其設計能力的一項重要指標。如何讓學生能快速、有效地掌握軟件的基本技能，并能以此進行自主、深入學習，提高整體思維，是課堂教學的主要目標之一。本文從3D軟件教學中出現的問題出發，分析如何培養學生在建模方面的整體思維能力。

一、3D軟件教學中整體思維缺乏的表現

（一）命令介紹太全面，命令講解太平均。一是命令介紹太全面，初學學生接受難度大。在常規的3D軟件教學中，通常分為兩步：一是軟件命令講解；二是和實例演示。在教學中常陷入對命令講解過于全面的誤區，認為只有把軟件命令盡可能完整掌握才能學好建模，致使大量冗余的軟件命令學習增加了學生負擔，影響學生的學習熱情和效率。二是命令講解太平均化，沒有重點。在命令講解時，經常出現對軟件命令講解平鋪直敘、均衡用力，致使學生在上課過程中因抓不住重點而效率低下。其實，只要明白我們不是做軟件開發，軟件上不會用到的命令就沒有必要掌握，我們只需運用相關命令完成自己的設計創意表達即可，而那些很少運用的命令就不要講，或者盡量延后講，等學生把這個軟件基本掌握后再進行延伸；同時，就某一具體的任務而言，這些命令難易程度和有用性是不同的，因此，在軟件教學中必須將命令分解成重要、次重要、一般了解等幾個層次，針對不同層次的命令，在講解時所投入的精力也不一樣。

（二）建模過程太詳細，學生無思考需求。實例建模講解時，建模過程講解太詳細，致使學生沒有思考需求，這是現代許多教材和教師上課的一個通病。案例建模步驟的過于詳細的描述，學生按照書上的步驟操作，就能輕易完成模型的創建，完全不用自己思考，這就忽略了對學生自己思維的培養，如果換一個模型，學生還是不知道如何下手。更為嚴重的是，學生也愿意以步驟講解詳細與否來評論教材的好壞和教師授課能力的高低，這就形成一個惡性循環。

（三）整體分析太缺乏，學生自學能力差。在課堂教學中，由于太過重視步驟的羅列，缺乏對模型的整體分析的訓練，直接導致學生的知識遷移能力較差，對別人分析好的模型可以創建出來，但碰到一個全新的模型，則不知從何下手。這主要由于缺乏模型整體分析訓練，使學生對模型的建模思路、方法和所涉及的命令等沒有一個完整的認知，不能建立一個屬于學生自己的建模思維，因此一直都離不開老師的引導，課后自主提升能力也就無從談起；相反，如果培養出學生自己對模型的整體分析能力，就不需要完全按照教材或老師的講解步驟建模。

二、3D軟件教學中整體思維培養的策略

在3D產品建模教學中，學生的整體思維培養尤為重要。這既體現為對軟件本身的宏觀把握，也體現對模型個體的整體的分析，同時還體現為對設計過程的整體規劃。

（一）從對軟件的整體把握方面培養。具體如下：

1.把握軟件界面結構，進行命令規劃。3D軟件界面是經軟件開發者將命令可視化后，所呈現出的一種比較形象的視覺語言，通過圖標形象語義可以了解一些命令的基本含義，但是要想對軟件全面把握，則需要對軟件界面的整體結構進行合理的解析與歸納。

以rhino為例，在界面分析時，首先應把握建模的基本思路，即線—面—體，在課堂教學中，將軟件的建模核心命令歸納為：線的生成—線的編輯，面的生成—面的編輯，體的生成—體的編輯，再輔以對象的基本操作，如對象的復制、旋轉、縮放、排列、變動以及布爾運算等基本操作，這樣就完成了對Rhino軟件界面布局的基本掌握，這種清晰的命令分布講解不但能使學生在建模過程中快速準確地找到自己所需要的命令，還能消除軟件學習的恐懼，增強學習自信。

2.針對同一產品模型，進行多種嘗試。針對某一模型的創建，任何一個軟件都不是只有唯一的方法。通過多種方法實現對同一模型的創建，可以讓學生更快、更全面地掌握軟件。再則，每種建模方法所需條件不同，成模效果也有差異，在建模過程中通過對比，選擇效果最好、條件更容易實現的方法是提高建模效率的好方法。

以Jewel CAD為例，創建如圖2的模型，可以有線面連接、導軌曲面等多種途徑，途徑不一樣需要的前提條件也不相同。就某個具體模型而言，有的條件容易滿足，有的條件不容易滿足，因此在教學中引導學生進行不同方法嘗試可以讓學生全面掌握軟件要領，使之在建模的時有更多選擇。

圖2 線面連接、導軌曲面

3.以一個軟件為基礎，進行功能拓展。市面上相同類型的產品建模軟件很多，而學生在軟件學習中也多將自己低劣的建模能力歸于軟件本身的差異，不斷地進行各種嘗試，想通過接觸各種軟件來融合各軟件優勢的想法也是無可厚非，但這種做法的后果是他們對各個軟件都淺嘗輒止，無一精通，這無益于學生提高建模能力。其實，要融會貫通各種三維建模軟件，可以有更有效的方法，即以一個軟件為基礎，進行各種插件擴展。

以rhino為例，該軟件用Nurbs曲線建模，雖然這種高級曲線建模備受專業人員青睞，但以3Dmax為代表的多邊形建模也有自己的長處，想融合兩者的優勢，正確的做法不是兩種軟件都學，而是以rhino為主軟件，再添加相應的插件，如多邊形建模插件T-Splines。相同的道理，珠寶首飾插件TechGems，RhinoGold，Rhinojewel，Matrix 6 for Rhino；建筑插件EasySite；鞋業插件RhinoShoe；牙科插件DentalShaper for Rhino；攝影量測插件Rhinophoto；逆向工程插件RhinoResurf等，這都是在掌握rhino的基礎上進行的功能擴展，這種方法使軟件學習更有系統性。

（二）從對模型的整體分析方面培養。產品三維建模是一個整體工程，因此在建模時腦子里必須有一個整體的概念。在建模之前，必須在腦海里進行模型整體規劃，分析模型的結構特點，規劃模型創建的順序流程，避免在動手之后思緒混亂，沒有章法。換句話說，在動手建模之前，模型就已經在腦海里完成了創建。同樣以rhino為例，建立如圖3所示的榨汁機模型。

圖3 模型分析

第一步：模型分解。在建模前對模型進行整體分析，并分解為底座、瓶身、把手、內膽、瓶蓋等幾個部分。

第二步：難點聚焦。分析這幾個部件的特點和模型成型方式，發現大部分部件都容易創建，唯一的難點在底座，而底座的難點在空間線的準確建立。

第三步：難點解析。空間線的創建可以考慮用兩個平面線來創建；具體所設計到的命令就是就是：rhino中線的修改＼【從兩個視圖的曲線】來獲此空間曲線，這要求綜合兩個視圖，力求準確。

第四步：條件實現。根據所選的命令，查詢命令的實現條件，如需要什么樣的點、線才能運用該命令實現模型的創建，并創建符合條件的點、線、面。

第五步：模型的創建。模型分析常用逆向分析，而模型創建就正向操作即可，一步步完成模型創建。

（三）從對設計的過程完整方面培養。任何模型的創建都是為了實現自己設計創意的表達，因此，在進行3D軟件學習的后半段，應培訓學生運用3D軟件實現個人創意的模型表達。在3D軟件學習之初，主要圍繞軟件的熟悉和命令的使用進行，并且所練習的模型也是對現成模型的模仿重建，因此遇到的阻力和現實難度較小；但如果從草圖設計開始就完全是自己創意的表達，則建模過程也是學生創意思維完善的過程，創意構思中沒有完善的結構和創意都會在模型創建的過程中得到修改和彌補，這樣設計全過程的訓練不但能培養學生自由表達自己創意的能力，讓他們在草圖構思時就作通盤考慮，還能培養他們在創意之初，就對產品的結構、材質、色彩、工藝等設計要素的全方位規劃能力。 （下轉第177頁）

（上接第162頁）

再則，在課堂上還必須培養學生自主解決問題的能力。讓學生在模型創建中碰到問題首先想到的不是請教老師和他人，而是通過多種途徑自己解決；即使最后請教老師，教師的講解也不應該是直接告訴他們怎么做，而是要運用啟發式教育，通過旁敲側擊步步引導，讓學生自己想出辦法，這樣才能印象深刻，達到最佳學習效果。

總之，產品設計3D軟件教學中學生出現對軟件把握不系統、入門困難的現象，最根本的原因是缺乏整體思維的培養。對軟件講解沒有整體思維，學生所了解的軟件命令是一盤散沙，毫無章法；對模型分析沒有整體思維，學生碰到復雜模型就會一頭霧水，無處著手。因此，培養學生的整體思維能力應該成為產品設計3D軟件教學中極其重要的一環，這對提高學生的學習積極性和模型創建能力都大有裨益。

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【基金項目】2017年度廣西高等教育本科教學改革工程項目（2017JGA308）；2015年度廣西高校科學技術研究項目（KY2015LX470）

【作者簡介】張賢富（1982— ），四川人，男，碩士，梧州學院講師，浙江大學博士研究生，研究方向：數字化藝術與設計，首飾設計與制作。

（責編 蘇 洋）