計算機輔助設計課程混合式與原創方案實現的教學路徑探索

郝娉婷 石想想

摘? 要：計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）是高等教育設計類專業的技術應用型課程，是創新設計表達的根蒂。該文基于CAD課程的技術應用特質和創意實現目的，采用混合式和原創方案實現雙結合的教學模式，通過多次課程實踐探索出該模式的知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化的系列教學實踐路徑，以提升教學質量。計算機輔助設計類課程最終走出多重困境，迎來互動性、實操性、探索性和創新性的正面教學景象。

關鍵詞：計算機輔助設計；CAD；教學路徑；混合式教學；技術應用；原創方案實現

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）28-0106-04

Abstract： Computer Aided Design （CAD） is a technical application course for design majors in higher education， and is the foundation of innovative design expression. Based on the technical application characteristics of CAD courses and the purpose of creativity realization， the mixed teachingand implementation of original schemeis adopted. The teaching practice path of the dualmode is explored， including the micro videoization of key knowledge， the visualization of original schemes， the specialization of classroom counseling， and the turning original schemes into achievements， so as to improve the teaching effect. Computer aided design courses finally come out of multiple difficulties and usher in a positive teaching scene of interactivity， practicality， exploration and innovation.

Keywords： computer aided design; CAD; Teaching path; mixed teaching; technology application; implementation of original scheme

進入信息時代，計算機輔助設計（Computer Aided Design， CAD）取代了設計手繪效果圖，奠定了行業方案交流的新業態和新模式。計算機輔助設計是當今設計師表達創意方案的基本途徑，是開展方案評定與優化、設計競標等工作的前提。CAD技能在設計類專業學生的學習及職業生涯中均尤為重要。CAD類課程教學內容主要是二維軟件（Photoshop、Illustrator等）和三維軟件（Rhino、3D-Max、Keyshot、C-4d和Maya等）的實操訓練，為學生能夠表達設計方案打下基礎。該類課程有兩大特質：其一，技術應用性強，注重實操；其二，以輔助創意表達為根本目的。

混合式教學是新冠感染疫情反復常態化和E-learning背景下的教學趨勢，可以很好地培養學生自主學習的習慣，優化師生互動空間。CAD類課程的實操性、應用性特質適合混合式教學模式，又因其輔助創意表達的根本目的，需植入創新思想，是以納入原創方式實現的教學模式。通過對CAD類課程的混合式和原創方案實現的教學模式多次實踐，探索出該類課程的知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化系列教學路徑，以期為提高CAD類課程教學質量提供實踐參考。

一? 計算機輔助設計課程困境與決策應對

高校設計類專業學生畢業后仍存在CAD基礎技能薄弱、未能高效準確輔助創意表達等情況，究其緣由除了課程銜接設置不當、課時受限等教師個體難以把控的因素外，還存在技術本位主義、創新思想植入匱乏、教學模式不當等教師可以把控和調整的問題。

（一）? 技術本位主義

技術本位主義是CAD課程教學面臨的第一困境，主要表現為技能與應用分離。該類課程常被理解為純技能課。教學過程中教師通常采用案例演示法，選取提前準備好的案例對象（如，汽車、電子產品、圖標、IP形象和海報等），使用教學內容軟件（如，Rhino、PS、AI等）現場操作演示計算機軟件如何通過平面視圖生成三維模型或者通過添加圖層和特殊效果等系列操作模擬出三維和二維產品效果。學生根據演示步驟和最終效果圖，在既定的引導下模仿和重復操作案例，從而鍛煉軟件操作技能。在師生協同努力下，學生能夠熟練操作各種命令，擅長依照教材和視頻臨摹案例，課程考核也以最終視覺效果為主，即技能本身為主。結課后，學生無法將所學技能應用到全新的設計方案上，因而無法實現輔助設計表達的初衷，技能與應用分道揚鑣，最終本末倒置。事實上，CAD類課程應出發于技術落腳的應用，在學生能夠操作軟件展開臨摹后，立即強化技術應用訓練，輔助原創方案表達。

（二）? 創新思想植入匱乏

技術本位訓練和考核體系引發出CAD類課程的另一問題，即創新思想植入匱乏。學生在純技能訓練中只關注臨摹作品是否到位，如何跟隨和模仿軟件操作的每一步，甚至會記憶課堂中的演示案例步驟，最后達到效果即可。例如，Rhino軟件教學中，涉及“旋轉成型”命令時教師以高腳杯為例，通過勾畫外輪廓和確定旋轉軸的方式旋轉出高腳杯三維模型。學生只管模仿步驟，容易形成“旋轉成型”只能生成360度的圓形物體的印象，事實上，該命令分左右鍵可以旋轉成圓形或者特定軌跡的任意形態。學生會不自覺地陷入單純臨摹以達到最終效果的困境，忘記或者缺乏動力去探索每個命令的使用技巧、條件限制、不同命令的異同等。長此以往形成機械操作慣性，難以走出舒適圈探索全新的沒有步驟引導下的設計方案該如何表達。部分教師認為創新思想屬于設計思維課程所要解決的問題，而CAD課程更偏向技術能力的培養與鍛煉。誠然，計算機輔助設計課程以技術為基礎。不過，創新思想的植入可以激發學生學習軟件的動力，增加學習樂趣，也能夠使學生從學習相關軟件初期便明白技術只是基礎和手段，需將該課程所學應用到其他課程或自己原創方案實現中。

（三）教學模式不當

在2020年新冠感染疫情席卷全球之前，CAD課程仍以線下二元教學模式為主。CAD課程的“教”與“學”通常包含教師操作演示和學生練習兩大環節。其中，講授部分需要教師在計算機上運行相關設計軟件，操作演示計算機軟件如何制圖、如何輔助設計。由于設計軟件界面復雜、圖標小、案例演示中操作步驟多，此部分線下講解和演示的效果通常難達到預期。學生時常面臨聽懂但操作卡頓、看不清投屏、不能找到隱藏圖標命令等現象，影響知識吸收質量的同時也降低了學習興趣。CAD課程進入到學生練習軟件階段后又適合線下教學。學生在練習操作環節通常遇到各種問題，即使同一個命令的操作，不同學生犯錯方式也不同，因此很難借助網絡學習手段及時解決他們遇到的特殊問題。實操練習階段需要教師及時解答問題和高效輔導，因此該階段應采取線下教學。

（四）? 混合式與原創方案實現的雙抉擇

線上教學能夠克服計算機輔助設計類課程的講授和操作演示環節中遇到的各種問題。學生能近距離面對屏幕看清界面和操作步驟，并自行根據接受進度反復回看或重點步驟停頓學習。學生強化練習階段又需要教師線下及時糾正指導，該過程難以被線上教學取代。“線上+線下”混合式教學是疫情反復常態化和E-learning背景下的教學趨勢，且CAD課程的“教”與“學”環節正與“線上+線下”混合式教學模式相契合，因此混合式教學是CAD類課程的絕佳選擇。

植入創新思想可解決CAD課程中的技術本位主義問題。實踐表明，該類課程不適合直接傳授創新思維內容，采用實現學生個人原創方案的方式效果尤佳。學生在課程中運用所學技能實現個人原創方案能夠讓學生明白該類課程不僅要熟練操作軟件各種命令，更需要理解各類命令的特征，并將其運用在創新設計表達中，從而走出機械模仿操作、依賴思想過甚、缺乏學習動力、不擅長技術應用和無法輔助創新設計等系列困境。

基于CAD課程的技術應用特質和創意實現目的，以及目前CAD教學中常見的教師可控的三大問題，采用混合式和原創方案實現雙結合的教學模式能夠很好地契合計算機輔助設計課程的特征，回歸本源，并解決相應問題。

二? 計算機輔助設計的混合式與原創方案實現的教學路徑

CAD課程的混合式和原創方案實現相結合的雙軌教學模式需采用精準的教學路徑以實現良好的教學預期。經過反復教學實踐探索，摸索出CAD類課程的混合式和原創方案實現的教學路徑，主要包括：知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化等，如圖1所示。

（一）? 知識重點微視頻化

《中國教育現代化2035》提出要注重終身學習，線上教學是促進終身學習的有利模式。CAD課程的線上教學部分除了合理利用已有的MOOC和SPOC網絡教程外，教師還應根據所教學生的層次特點，分析重難點，將難以吸收的重難點逐一列出，抽絲剝繭，將復雜的系統性問題瓦解為若干小問題，制成單個微視頻，以一重點一視頻的微視頻線上教學呼應高效線上學習的目的。教師將錄制好的重點知識微視頻共享至指定平臺。學生除了同步跟隨教師線上講授步驟學習軟件基本知識和軟件命令外，還可根據自身薄弱環節有針對性地主動選擇微視頻展開學習。知識重點微視頻化的線上教學對CAD課程有三大利好：其一，有利于提高線上學習效率，夯實基礎，學生直接瞄準自己的問題點選擇相應的微視頻，不用反復從系統的長視頻中尋找自己所需要的知識點。其二，學生自主選擇的學習方式有利于鍛煉其主觀能動性和提高學習積極性。其三，有利于教師構建符合自己學生的線上教學資源庫，提高講授效率。

（二）? 原創方案視覺化

將設計方案視覺化呈現是計算機輔助設計的根本目的。CAD課程的課堂作業中應設置輔助學生原創方案視覺呈現的環節，讓學生列出自己的創新點，運用前期講授所學的計算機軟件操作技能輔助原創方案視覺化表達，主要以原創方案實施模式帶動學生CAD的應用能力。執行中，教師可以設定原創方案環節，學生手繪出原創設計草圖或者效果圖，再使用軟件模擬出該方案。該過程中，學生脫離機械模仿，必須主動思考課程中學習的哪些命令可能實現自己的方案效果，通過不斷嘗試達到熟練理解和應用軟件的能力。CAD課程中的學生原創方案視覺化還有其他益處：一是通過輔助學生原創方案視覺化強化學生對特定重要命令的深刻理解，從而舉一反三，夯實技能。二是通過原創方案視覺化實現所帶來的成就感和自豪感激發學生對CAD的學習熱情。三是以原創方案視覺化實施為紐帶，促進線上教學和線下教學的深度融合。四是原創方案視覺化呈現的過程以創新思想為前提并體現CAD課程的技術應用特質，從而革除該課程常見的技術本位主義、因襲模仿、缺乏創新思想等系列弊端。

（三）? 課堂輔導專屬化

計算機輔助設計的混合式和原創方案實現的線下教學內容主要為學生運用所學技能輔助實現自己的原創方案。該階段每名學生因作業皆為自身原創，其運用CAD技能視覺化呈現的過程無參照無現成視頻引導。學生為了實現自己的原創方案，會積極思考并發問，因此線下課堂非常依賴于教師的專屬化輔導。布魯納學習理論指出，當教學內容與學生求知欲相聯系時，學生會將被動學習轉變為主動求知。線下課堂中，學生揣摩實施自己原創遇到的問題，形成自主自發的PBL學習模式，從而激發學生對CAD應用的內驅力。主動求知欲下獲得的專屬化輔導使學生的問題迎刃而解，學生能夠深刻理解CAD中特定命令的應用技巧，且經久難忘，大幅度提高線下輔導質量。CAD課程課堂輔導專屬化路徑優勢有二：其一，激發學生學習內驅力。其二，促進知識教學和實踐教學的深度融合。

（四）? 原創方案成果化

教師除了傳道授業解惑的基本職責，還應展開合理的課程成果規劃，盡可能指導學生取得更多學習成果。豐厚的教學成果有利于培養教學過程中師生雙方的自信和興趣，使教學工作良性循環。計算機輔助設計課程的原創方案實施具有很強的創新性，因此其成果化適宜兩種形式：一是參加專業競賽；二是申報相關專利。目前，較多高校CAD課程及設計專業課中均植入了設計競賽環節，反響良好，該方式值得繼續傳承發揚。CAD課程成果化中極少涉及專利撰寫，該方式較新穎且在筆者多次教學實踐中取得良好效果。適當強度的動機有利于提升工作和學習效率，原創方案的成果化不宜強制宜鼓勵，師生為取得一定的教學成果，在原創方案呈現的過程中會竭盡全力，希望其不僅是一種作業形式，同時成為公認的成果，從而最大限度提升教學效率并擴大教學影響力。因此，CAD課程以原創方案成果化路徑激發師生協同創新、高效賦能。

三? 計算機輔助設計的混合式與原創方案實施路徑的效果與反思

經多次實踐探索，計算機輔助設計課程的混合式和原創方案實現的知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化系列實踐路徑有效提升了教學質量，反饋良好，也存在上升空間。

（一）? 教學效果

第一，教學過程方面，師生互動加強，課堂學習探索氛圍濃厚。混合式加原創方案實施的教學模式打破了教師單向灌輸，學生被動接收知識的二元教學方式，也滿足了學生對學習互動性和實踐性的需求。CAD課程以輔助學生原創方案實現為紐帶，實現了線上+線下教學的雙向互動，學生在原創方案呈現過程中積極思考、發問、探索，教師不僅講授知識，也需要有針對性地解決和回答學生遇到的問題。師生高效互動的教學方式有利于推動傳統教學模式的結構性變革。

第二，教學結果方面，成果顯著增加。CAD課程教學中教師命題作業，學生展開原創方案設計并利用所學CAD技能實現方案視覺化呈現，形成個人作品。在教師鼓勵和引導下，學生積極投入原創方案成果化工作，將個人作品投送至相關設計競賽，或申請國家外觀專利和實用新型專利。經過計算機輔助圖形設計和計算機輔助工業設計兩門次課程推動，30人次參加各類設計競賽，學生獲獎8人次，團體獎項1次，獲批實用新型和外觀專利6人次。CAD課程原創方案視覺化、成果化路徑表層推動教學取得成果，深層激發學生學習內驅力。

第三，教學綜合質量方面，回歸了CAD教學的應用性和實踐性本源，提升了學生對計算機的實際應用能力和學習興趣。CAD課程的混合式和原創方案實現的教學模式，經過知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化系列遞進實踐路徑，培養了學生對計算機軟件的實操能力和輔助設計的應用能力，并將技術應用和創新緊密結合，為后期其他專業課程的展開奠定基礎，打破了技術應用性課程和其他創新設計課程的壁壘，符合設計學科人才培養和教學需求。

（二）? 教學反思

計算機輔助設計的混合式和原創方案實現中也存在一些挑戰和可進步空間。

首先，從教師層面看，初次執行線上微視頻教學和線下課堂專屬化輔導存在較大挑戰。一個知識重點微視頻觀看僅需數分鐘，但錄制過程中會出現網絡卡頓、意外雜音干擾、口誤等各種問題，需要反復錄制和后期制作。教師實際需要花費數小時才能展示出一個視聽體驗良好的微視頻。此外，線下教學中，教師要理解每名學生的原創方案并隨時輔助學生實現該方案。這種專屬化問題解答和輔導的難度較大，對教師要求較高。其次，從學生層面看，CAD課程的混合式和原創方案實現的雙軌教學模式對學生能力也提出了挑戰和新要求。學生需要面臨原創方案精準視覺化呈現的壓力和挑戰，走出單一模仿的困境，將應用上升為應用+創新。線上線下過程均有原創方案實施這股內驅力鞭策，學生必須全程高效賦能投入技能學習、技術應用、創新表達中。CAD類課程教改在師生協同創新驅動下，已基本達到預期，但仍有繼續進步空間，期待更好的教學反響、更豐碩的教學成果。

四? 結束語

計算機輔助設計課程將混合式和原創方案實現的雙模式應用到計算機輔助設計教學中，摸索出該模式知識重點微視頻化、原創方案視覺化、課堂輔導專屬化和原創方案成果化的遞進實踐路徑，使師生共同走出技術本位主義、缺乏創新、教學模式不當等多重困境，進入互動性、實操性、探索性和創新性的良性循環教學景象。

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基金項目：廣東省教育科學“十三五”規劃項目“廣東省工業設計市場現狀與教育應對策略研究”（2018GXJK162）；深圳技術大學教學研究和改革項目“基于混合式和源設計方案實施的計算機輔助設計教學探索”（20191027）

第一作者簡介：郝娉婷（1987-），女，漢族，湖北隨州人，博士，助理教授，碩士研究生導師。研究方向為產品創新設計、用戶體驗、設計理論。

*通信作者：石想想（1992-），女，漢族，遼寧鐵嶺人，碩士，實驗師。研究方向為交互設計。