工業產品設計與創客實踐技能競賽項目訓練要點的實踐與探討

黃韜弘

[摘? ? ? ? ? ?要]? 技能大賽是檢驗一所職業學校技能型人才培養水平和教育教學質量的“試金石”，其中工業產品設計與創客實踐技能比賽是近年來推出的職業學校競賽項目，全國職業院校技能大賽與職業教育發展緊密相連，對扭轉社會對職業學校的偏見，技能大賽是非常重要的平臺與載體。為提高職業學校工業產品設計技能大賽的成績，結合工業產品設計技能比賽的試題，分析技能比賽的特點，提出工業產品設計訓練的一些要點。

[關? ? 鍵? ?詞]? 工業產品設計與創客實踐;inventor;技能比賽;訓練要點

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）33-0157-03

工業產品設計（CAD）技術是近年來推出的職業學校技能競賽項目，所使用的軟件是Autodesk公司推出的軟件Inventor系列。該軟件從2010年至今每年更新，從Inventor2010版本到如今的2020版本，每年的國賽、省賽、市賽也跟隨升級。

到目前為止，該項目也舉辦了多年的國賽。筆者所在的廣東省，每年都會為此舉辦市賽、省賽、國賽選拔賽，每年會選拔出3～4名選手代表廣東省參加國賽。筆者從2010年開始接觸該軟件，并組織學生參加比賽，至今已經代表廣東省參加了四次國賽。獲得省一等獎8人次，二等獎6人次，國賽二等獎4人次，三等獎2人次。其中輔導的學生在2019年落幕的中等職業院校技能比賽中獲得該項目的廣東省第一、二、六名。

目前，該項目由于開展條件較低（只需一臺電腦），并能鍛煉學生作圖、三維空間等能力，逐漸受到各學校的重視并相繼開展了該項目。本文探討的主要內容是通過歷年來國賽的試題分析，如何才能高效地開展技能比賽訓練工作，探索如何將技能競賽中的收獲用到日常教學中。

一、Autodesk Inventor軟件簡介及優勢

Inventor是美國AutoDesk公司推出的一款面向產品設計和工程的專業級三維CAD軟件Autodesk Inventor Professional（AIP），目前已推出最新版本AIP2020。同時還推出了移動版本，在App Stor有售。是制造業數字樣機解決方案中的重要組成部分。它包括從產品設計、工程設計、工程分析到市場推廣的全過程，使企業降低了生產成本，縮短了生產周期，提升了市場競爭力，帶來了良好的經濟效益。

該軟件主要適合機械和近機械類專業、計算機專業的學生學習這個軟件，主要是由這個軟件本身的特點、中職學生的特點和市場的需求所決定的。該軟件界面簡單、人機交互功能強，具有很強的實踐性，已經在社會上的許多諸如中小家電企業中得到了廣泛應用，而筆者所在的珠三角有很多中小家電企業，企業對這類人才有很強的需求。而中職學生本身的特點是學習基礎不好，學習耐心較弱，像Inventor這樣的軟件有很多功能都很簡單，容易上手，因此適合中職學生學習。而另一方面，學習任何一種軟件入門簡單，但是做到精通絕非易事。Inventor也不例外。它功能強大，指令和參數設置很多，真正掌握起來也是有一定難度的。結合以上對該軟件特點的研究與分析，針對學生的現狀，怎樣把該軟件的這些知識點進行梳理，再用怎樣的形式教授給學生才能取得最佳的教學效果，使學生真正學到東西，是筆者在教學及訓練過程中需要不斷探索與研究的主要問題。

二、工業產品設計技術競賽試題分析

（一）軟件使用情況分析

通過分析2010年至2019年全國及廣東省職業學校工業產品設計學生技能大賽試題，筆者發現，在四個小時之內要完成零件建模、裝配、創意設計、產品效果圖渲染、產品裝配動畫及今年的展示動畫，時間上非常緊張，可以說，大部分學生是無法完成題目要求的。廣東省賽要求做2～4個產品，2017、2018年國賽均需要完成3個模塊5道題。因此，要求在軟件的應用上要做到非常熟練。從題目涉及的inventor軟件知識點來看，實體建模、曲面的使用、特征的放置、部件裝配、資源中心、工程圖、爆炸圖、渲染圖、裝配視頻等各方面都有涉及，同時，還要求掌握理解和靈活運用“自下而上”及“自上而下”兩種建模方法，熟練掌握“多實體”建模技術。因此，學生對Inventor軟件這些功能的掌握必須全面、熟練和精通。

（二）競賽試題類型分析

從2013年國賽及2018年國賽樣題來看，近幾年的工業產品設計技術技能競賽試題分為兩大部分：基礎設計部分、設計創新部分。基礎設計部分參賽選手需在比賽現場根據給出的設計圖完成現有產品模型建立與設計表達。需提交的文件包括產品的零件、部件、工程圖及效果圖等。部件包括裝配模型、表達視圖模型;工程圖包括產品的六視圖、爆炸圖、零件圖。設計創新部分包括參賽選手需在比賽現場根據給定的設計要求，完成產品的設計創新、模型建立與設計表達。設計要求包括產品的尺寸、功能等方面的要求;設計表達包括產品的工程圖（六視圖、爆炸圖等）及說明文檔。比賽240分鐘。分值如表1所示。

從試題類型看，要求學生不但具有扎實的軟件建模基礎，還要有較強的設計創新能力。題型一為讀工程圖還原產品，題型二為產品還原并在此基礎上進行產品改進，題型三為創客實踐、創意設計題目。如2018年全國工業產品設計與創客實踐技能競賽題庫之一的“臺燈”，除了按給出的圖紙及要求完成臺燈的建模與表達以外，還要求對臺燈設計進行改進。題目這樣寫道：該臺燈包含尺寸較大的底座，需在工作臺上占用一定的空間。市場調查發現，用戶希望去掉臺燈底座，通過尺寸較小、可與工作臺連接在一起的固定座將臺燈放置在工作臺面邊緣;或將這一尺寸較小的固定座安裝在工作臺的墻壁表面，從而節約臺面空間。除了文字描述，還有如此具體的要求。如底座固定座面積不超過80mm×80mm，固定座能夠在10mm～60mm的工作臺固定在一起等。這類題目其實已經將軟件的使用技巧放在其次，軟件只是一個工具，而將競賽的細節及Inventor進行的創意設計提到了新的要求。

（三）獲獎技巧分析

要在工業產品設計技能比賽中獲得好成績，首先要求我們的學生選手熟練掌握Inventor軟件的使用，對操作速度及繪圖的準確度要求極高，要做到一見圖紙就能在頭腦中產生立體模型，除了產品的外觀還需知道產品的內部構造，一產生模型就能確定建模的方法，這是基本能力。要把握好創意的含義，設計的產品要能用、好看、符合實際情況，不能盲目地創意而不考慮產品的實際用途，這是部分學生競賽時容易犯的錯誤。

省賽、國賽近幾年有加大創意分值的趨勢，這對學生的創意提出了更高的要求，同時也就對學生提出了需要平時多注意觀察，多結合生活實際，從人體工程學、色彩等也提出了一定的要求。除此之外，國賽從最初的兩題發展到目前的三模塊5小題來看，速度也是訓練的另一關鍵點。競賽訓練時，教練需要從這些部分對選手進行輔導訓練。

三、工業產品設計與創客實踐技能比賽訓練要點

（一）基礎知識訓練

根據工業產品設計技術競賽的實際要求，掌握好Inventor軟件的使用是關鍵的第一步，而只掌握軟件的使用遠遠還不夠，但也沒有必要將工業產品設計大賽必備的知識點和工業產品設計專業的相關基礎課程等同起來，這樣既不必要也浪費時間。比賽訓練的關鍵應該在軟件的實際操作和設計兩塊進行。可以采用機械零件實體建模和拆裝簡單產品并建模進行訓練。對學生進行基礎訓練。在這個階段，教師還要提醒學生注意產品的色彩搭配，養成良好的審美觀，避免單一的訓練機械零件。在這一階段，對于沒有讀圖基礎的學生來說，還要補上讀圖這一基礎課。同時，為了讓學生養成一個良好的繪圖習慣提出諸如繪制草圖盡可能的簡單，在繪制草圖時就要想到三維時的特征，如果可以用三維特征輕松完成的操作，絕不在草圖中完成。草圖中盡量不要出現修剪、鏡像、陣列、圓角、倒角、多圖形組合等操作。

（二）技能提升訓練

在學生已經能夠進行簡單產品設計以后，可以針對一些復雜產品如電插排、電風扇、電話、電水壺、鼠標等產品進行練習。繪制這些產品，就必須學習曲面的造型、零件的裝配、產品的展示動畫制作及渲染。同時，在提高技術的同時，機械零件三維模型的訓練還需繼續，并對選手提出更高要求，不能僅僅是“會做”，必須對每做一個零件計時，以提高看圖及操作軟件的速度。速度及質量是競賽成績的關鍵點，自始至終都不能松懈。訓練時，還要將零件的裝配、工程圖、表達視圖、裝配動畫等進行專項訓練，要求學生在完成這些內容時以最快的速度完成，精確到分鐘。

產品的渲染是一大關鍵點，很多時候給評委留下第一印象的就是渲染圖了。因此，在這一部分訓練時，除了要求學生多觀察實際產品以外，教練還需要對色彩、產品形態、人體工程學等方面有所了解，并總結教授給學生，讓學生也能較為靈活地使用。如提出：渲染圖中主體大小適中注意不可有曝光過度問題，擺放位置和大小要合理，選用背景色時要注意，背景和前景要能明顯區分等這類詳細的要求。

在這一階段，為了提高學生建模的速度，還需要對學生強調快捷鍵的使用，要求學生設置適合自己的快捷鍵。要求盡量使用快捷鍵，少用鼠標點擊功能鍵，加快鼠標移動速度。提高作圖、看圖的能力。新版本的Inventor中，還可以使用右鍵滑動手勢執行命令，在實際過程中，也有學生使用這種方法。訓練過程中，還要根據學生的性格特點引導學生使用適合自己的方法。

（三）綜合模擬訓練

通過前兩個訓練階段，學生已經全部掌握了工業產品設計技能比賽的技術部分，接下來就需要綜合模擬訓練了。筆者認為，這部分應該重點放在學生的“速度”上。近幾年的題目來看，四小時完成多個作品，除了對技術、創意、產品構造等要求外，最重要的就是競賽完成度的問題了。不少學生有很好的創意，技術也不錯，但是因為速度太慢，在比賽過程中只完成了一小部分試題而導致進得了省賽、國賽也拿不到獎的情況。因此，這一階段除了要鍛煉選手產品的制作、創意以外，還要強調繪制產品的速度。

在訓練和比賽過程中，選手的心理素質也起到重要的作用。因此，師生間要經常溝通與交流，了解思想動態，通過正確的訓練來提高選手的心理素質。因此，教練要鼓勵學生大膽創意、刻苦訓練的同時，多主動與兄弟院校交流，主動外出參加交流模擬，及時總結、提高學生的臨場應變能力，減少失誤。對于賽場可能出現的情況，如系統死機、斷電、裁判走動等可能發生的情況，盡量在測試中模擬出現，如拉電閘，在學生比賽時在學生后面觀察等訓練學生臨場應變能力。

四、結語

以上就是從軟件使用、競賽考題、訓練方法等幾方面對工業產品設計與創客實踐技能競賽的幾點思考。優選選手、打牢基礎、兼顧創新、強調速度以及作品完成度是工業產品設計（CAD）競賽獲得好成績的法寶。希望在“中國制造2025”的大環境下，為新興的工業產品設計行業培養出更多更優質的設計人才。

參考文獻：

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編輯 馮永霞