計算機輔助工業設計教學的問題及優化措施

黃坤

關鍵詞：計算機;輔助;工業設計;存在問題;措施

計算機輔助工業設計是利用現代信息技術，將工業設計數字化、信息化，最終達到提高設計效率和質量的目的，信息化時代下計算機輔助工業設計是一種非常先進的設計理念。CAD 技術是計算機輔助工業設計的核心，CAD 技術與其他生產加工制作等技術相互結合已經成為當前設計比較常用的設計手段，而且計算機輔助工業設計在發展的過程中越來越專業化、智能化與集成化。在計算機輔助工業設計這種思路出現之后，現代工業產業設計方法也隨之革新。草圖設計的方式需要浪費大量的時間，且計算工程量非常大，對設計人員來說負擔比較大。但是計算機輔助工業設計可以利用CAD 繪圖軟件完成繪圖，極大地提高了設計效率。在此背景下社會對計算機輔助工業設計的人才需求比較大，高校需要培養更多的具有計算機技術的工業設計人員。

1 計算機輔助工業設計教學的存在問題

1.1 教學內容不豐富

當前計算機輔助工業設計需要設計師掌握一維、二維、三維、四維乃至五維的綜合設計能力，但是高校計算機輔助工業設計課程組的教學內容只包括其中幾個方面，對學生來說即使根據教學內容完成學習也無法全面地掌握計算機輔助工業設計的技巧。在教學的過程中，教學內容不夠全面，很多高校都以CAD 軟件教學為主，主要培養學生在二維方面的計算機輔助工業設計能力，少部分專業同時對二維和三維設計軟件進行教學，整體來說計算機輔助工業設計教學內容割裂現象嚴重的根本原因是教學內容不夠豐富。

1.2 教學方式落后

高校在教學計算機輔助工業設計課程過程中主要采用傳授法對相關知識點進行教學。在《兒童產品設計》教學中，教師首先列舉簡單圖形，讓學生跟隨學習點線等操作指令如何使用，然后再讓學生根據所學計算機輔助工業設計技巧自己完成課堂的設計任務，最后學生經過練習即可掌握不同設計方法的應用技巧。這種教學方法無法讓學生對計算機輔助工業設計產生濃厚的興趣，學生的思維也會受到了一定的限制，總體來說學生在這種教學模式下學習不到太多實用技巧的根本原因是教學方式落后。

1.3 教學設施陳舊

高校計算機輔助工業設計課程對教學環境具有較高的要求，但是大部分高校并沒有專業的工業設計機房，而所有專業通用的機房無法滿足工業設計的需求，很多設備長期沒有維護，導致無法正常開機或者經常死機，而且還有很多電腦沒有配備專業的輔助工業設計軟件，導致學生學習計算機輔助工業設計過程中受到較大阻礙。除此之外，還有些電腦配置較為落后，學生使用工業設計軟件過程中經常會出現卡頓現象，嚴重降低了學生對計算機輔助工業設計課程的興趣，其根本原因是教學設施陳舊。

2 計算機輔助工業設計教學的優化措施

2.1 豐富教學內容

高校應該對現有的《兒童產品設計》教學內容進行豐富。如果高校計算機輔助工業設計教學內容只局限于CAD 軟件的指令和操作教學，則教學內容中需要將三維工業設計軟件教學加入其中，例如3Dmax 的指令和操作教學。除此之外，高校還應該對教學內容之間的關系進行分析，厘清計算機輔助工業設計教學的順序，讓學生分別從軟件命令與操作、形態分析與理解、造型手法與方式等角度由淺入深地完成軟件學習。3Dmax 軟件教學如圖1 所示。

2.1.1 增加軟件命令與操作教學內容

《兒童產品設計》課程組教師應該將軟件命令與操作作為重點教學內容，讓學生了解各種2D、3D 軟件的操作方法，這些設計軟件在使用過程中主要分為點、線、面三個方面的命令，因此高校計算機輔助工業設計課程組教學模式中必須重視軟件命令與操作該層次的教學工作。教師需要在課程組教學中演示不同軟件命令的操作方法，然后學生需要在教師的演示下不斷學習并加以重復練習，牢記不同命令與操作的快捷鍵，最后學生能夠熟練應用點、線、面三個方面的軟件命令和操作，即可完成對2D、3D等方面的工業設計[1]。PS 軟件教學如圖2 所示。

2.1.2 增加形態分析與理解教學內容

高校計算機輔助《兒童產品設計》課程組教師在教學形態分析與理解方面的內容時，對3D 模型的形態進行分析，通過分面分析形態的起伏，然后根據其構成和走勢構建3D 模型，培養學生的形態分析能力與理解能力，保證工業3D 模型設計的意圖和建模步驟可以清晰地展現出來。產品分面圖設計是每個課程組學生都必須掌握的能力，學生可以根據模型的特征線和形面等特點提取3D 模型的骨架，而形態特征不明顯時則需要按照幾何信息完成分面工作，分面能力決定了學生建模水平的高低[2]。3D 建模圖如圖3 所示。

2.1.3 增加造型手法與方式教學內容

在進行《兒童產品設計》課程中的造型手法與方式時，學生需要具備通過3D 建模軟件將設計意圖表達出來的能力，三維造型和建模工具可以讓學生對3D 建模過程中造型的手法和方式有所了解，課程組模式中課程體系必須涵蓋造型手法與方式層面的教學內容。在造型手法教學中，教師可以按照課程組教學模式選擇合適的案例進行教學。首先讓學生對改造型手法的原理和分塊方式進行詳細了解，然后讓學生利用計算機輔助完成該造型手法的設計，最后學生即可掌握計算機輔助工業設計的能力[3]。

2.2 創新教學方式

高校應該對原有教學方式進行改革，集中式教學只能保證大部分學生掌握計算機輔助工業設計軟件的基礎操作方法，而無法提高所有學生的實踐設計能力。在《兒童產品設計》教學中，以教師為主體開展教學，無法增強學生的學習興趣，只有以學生為主體的教學模式才能讓學生主動學習，這樣學生將課堂內外所學的設計知識整合后即可提高自己的設計水平。為了提高高校計算機輔助工業設計課程組教學模式的可行性，教師需按照學生的能力和興趣進行分組，改善整個教學環境和氛圍，推動教學內容的模塊化，讓所有學生計算機輔助工業設計實踐能力得到提高。除此之外，高校計算機輔助工業設計課程教師還可以先根據理論知識和教材內容設計不同階段的課程任務，然后讓學生帶著任務學習，加強教學模式創新，讓學生嘗試使用計算機輔助工業設計軟件解決學習中遇到的問題，最后再對學生計算機輔助工業設計成果進行評價，重視教學成果展現評估，這樣才能更好地創新教學方式。

2.2.1 增強教學聯系

計算機輔助工業設計中兒童產品設計軟件存在多種類型，其中每種設計軟件的使用情景都是不同的。而有些設計師在工業設計中先使用二維設計軟件生成效果圖，然后再使用三維設計軟件進行具體的操作過程[4]。學生需要充分認識到計算機輔助工業設計課程組與課程之間的聯系，這樣才能在兒童產品設計的過程中，在二維設計軟件和三維設計軟件等不同類型的計算機輔助工業設計課程學習中均投入一定的時間和精力，確保自己掌握軟件命令與操作、形態分析與理解、造型手法與方式各層次的軟件操作技巧。

在計算機輔助工業設計中，《兒童產品設計》課程需要提高學生的設計思維能力，學生必須具備設計軟件表達設計創意的能力。因此，課程組在教學過程中會將產品設計教學與課題研究相結合，產品設計教學課程與課程組的連貫性必須得到加強才能滿足教學要求。可以合理安排二維設計軟件和三維設計軟件等不同類型的計算機輔助工業設計課程的教學時間，確保學生對軟件命令與操作、形態分析與理解、造型手法與方式等各層次軟件操作技巧記憶深刻，這樣才能及時鞏固學生所學的知識點，進而充分發揮計算機輔助工業設計課程組教學的優勢。

2.2.2 明確教學理念

《兒童產品設計》課程的教學理念為提高學生設計邏輯思維能力、提高學生設計表現能力、加強課程組與課題之間的聯系和連貫性、明確工業設計課程的教學重點等。教師必須認識到“授人以魚不如授人以漁”，《兒童產品設計》教學的目的并不是為了讓學生掌握兒童產品的設計思維和方法，而是讓學生通過兒童產品設計學習掌握二維和三維計算機輔助工業設計軟件的應用方法。高校計算機輔助工業設計課程過去只對學生的軟件指令和操作能力進行培養，但是現在應該以設計思維能力和表達能力進行培養，保證學生可以正確解讀不同的兒童產品設計方案，為了保證課程改革順利進行，可以先對教師進行教育以改變其教學思維。

2.2.3 推動教學內容模塊化

高校可以將《兒童產品設計》課程教學分為設計表達教學、思維表達教學、設計分析教學、效果表達教學、外觀設計教學、動畫效果圖展示教學等模塊，按照學生的薄弱之處開展針對性教學[5]。在《兒童產品設計》課程中，教師對教學內容模塊化之后按照課時分配教學內容，兒童產品設計案例總計耗費10 課時，教師在設計表達教學、思維表達教學、設計分析教學、效果表達教學中總計耗費8 課時，每個教學內容模塊耗費2 課時。以上教學內容比較重要，對學生以后的學習和發展具有舉一反三的作用，因此教師在教學時必須投入較多的時間和精力。而外觀設計教學、動畫效果圖展示共耗費兩課時，以上教學內容主要是對教學成果的展示，教師可以根據教學成果對計算機輔助工業設計課程組教學模塊中存在的問題進行分析，有利于對后續教學體系進行整改，這樣才能持續提高計算機輔助工業設計課程組的教學效果。

2.2.4 加強教學模式創新

高校應該在課程組教學模式之上對計算機輔助工業設計課程教學的持續創新，將探索式教學模式與課程組教學模式相融合，提高學生的自主學習能力和舉一反三能力。教師可以按照任務驅動法為學生布置兒童產品設計各個課程組的學習任務，讓學生分組解決設計表達、思維表達、設計分析、效果表達、外觀設計等課時中教師提出的問題，掌握兒童產品設計所需要的二維和三維計算機輔助工業設計軟件，讓學生能夠有效串聯不同工具的操作使用，讓學生能夠直接選擇最佳的應用軟件，以提高學生兒童產品設計的思維邏輯能力，防止學生選擇錯誤的二維和三維計算機輔助工業設計軟件，最終浪費大量的時間和精力。除此之外，教師在《兒童產品設計》課程中還采用比賽和項目驅動法，讓學生將學習任務和比賽項目結合到一起，讓學生在參與比賽的過程中完成兒童產品設計，而在比賽中學生能夠學習到更加前沿的設計動態，有利于發散學生的設計思維，比賽項目驅動教學法能夠有效彌補計算機輔助工業設計教材的不足。教師可以為學生選擇力所能及的比賽和項目，不能揠苗助長，否則會打消學生對計算機輔助工業設計課程的學習積極性。合理根據學生計算機輔助工業設計軟件掌握程度選擇合適的項目才能夠達到創新教學模式的目的。

2.2.5 重視教學成果展現評估

高校計算機輔助工業設計課程組教學之后應該將各組兒童產品設計成果進行展現，并分別從創意切入點、創新、表達、設計細節、設計結果表達等方面對教學成果進行評估，不斷對課程組教學實踐進行改革。

2.3 完善教學設施

高校應該投入一定的時間和金錢定期對機房設備進行升級或者直接建立計算機輔助工業設計課程組專用機房，保證機房內設備可以正常使用，并且學生在學習過程中可以熟練操作各種工業設計軟件，為《兒童產品設計》課程的教學奠定基礎。機房設備質量是完善教學條件的基礎，保證計算機設備符合工業設計要求才能不斷提高學生的設計能力。除此之外，高校還可以準備紙質圖書等相關學習資料，為學生自主學習提供教學條件。目前計算機輔助工業設計技術的發展速度比較快，基于該技術研發的軟件和產品也比較多，教師必須從互聯網途徑盡可能多地準備教學素材、完善教學設施，這樣才能提高計算機輔助工業設計課程的教學效果。對學生來說，需要學習最新的軟件和產品設計思路才能在畢業后找到對口工作，因此學生可以直接利用各類教育資源共享平臺或者計算機輔助工業設計產品分享網站，提高自己的思維擴展能力，以提高自身計算機輔助工業設計綜合水平。

高校可以將計算機輔助工業設計分成三個教學課程組，教學二維位圖軟件和矢量圖軟件、三維建模軟件、工程制圖軟件等內容，學生的兒童產品設計學習進度應該與課程組教學內容相互匹配。教師必須根據課程組教學內容將教材內容整理成三類，這樣才能幫助學生梳理計算機輔助工業設計課程的脈絡。高校計算機輔助工業設計課程組教學模式可以分為基礎教學和進階教學兩個階段，基礎教學主要培養學生對各種工業設計軟件的操作能力，進階教學主要培養學生利用不同工業設計軟件解決兒童產品設計問題的能力。教師必須在教學前制定教學計劃，為基礎教學和進階教學分配合適的教學時間。

3 結論

綜上所述，近年來計算機輔助工業設計越來越受到重視，高校必須在校內期間對學生的工業設計能力進行全面培養，否則無法保證學生進入社會之后具備基礎的工業設計能力。因此，高校可以采用課程組教學模式開展計算機輔助工業設計教學，同時豐富教學內容、完善教學條件，提升學生的學習興趣和效率。