计算机辅助工业设计课程组教学模式研究

    刘佳

    摘要：文章通过对计算机辅助工业设计（CAID）课程组中基础类软件教学与CAID关联性问题探讨，构建7CAID课程组的教学模式。在课题式教学理念的引导下，通过探讨与设计类课程的连贯性问题，明确了对设计类课程教学的辅助作用与其积极因素，制定7CAID教学实施准则。并且通过教学改革过程中的成果对比，论证了以课题为基础的探索式教学模式对学生表达能力培养是有所帮助的。有助于提高课堂教学质量。

    关键词：计算机辅助工业设计 课程组教学模式 课题式教学

    中图分类号：G42 文献标识码：A

    文章编号：1003-0069（2017）04-0106-02

    引言

    计算机辅助工业设计（Computer Aided Industrial Design，简称CAID），是目前高校工业设计教学中非常重要的一门课程。根据美国的调查研究显示，计算机辅助工业设计在教育中具有非常重要的意义。替代了制绘图纸设计教学，能够快速准确地表达设计思路和设计模型，并且可以实现设计与制造一体化，同时可以及时反馈，方便交流。CAID课程组教学模式，以循序渐进、反复练习的方式，有利于一步步地培养，提高工业设计本科生的设计创意表达能力。

    一、构建CAID课程组

    （一）设立软件类基础课程组分支

    依据我校《2014版培养计划》的核心指导思想和办学理念，我校学生就业目标指向一线设计师，对设计实践能力的要求非常高，因此，工业设计专业对软件设计表达教学课程的设置相应比重略高一些。分为三个课程组分支：（1）二维图形图像表达软件教学课程组分支，如位图软件PhotoShop和矢量图软件Coreldraw或Illustrator（2）三维建模效果表达学习课程组分支，如工业级的三维建模软件Rhino或alias，具有3D打印出口，可以直接完成3D打印出图；以及3Dmax和常用的优良渲染插件Keyshot（3）学习工程制图软件课程组分支，与3D打印以及快速成型（CNC）对接，完成产品样机的结构设计如Pro/ENGINEER或Solidworks。以上的软件教学注重单一侧面的基本使用技能与应用能力的培养。一个课程组分支内学习1-2个必要的软件即可，以免产生多而不精的负面效果。

    （二）CAID课程改革

    教学改革之前，我校工业设计专业的CAID课程教学主要侧重于对某设计软件功能的学习。与以上基础类软件课程教学内容重复，教学目的也是限于实现产品的可视化。导致产品设计的思维过程表达不够充分，以至于设计方案常常出现难以被理解的现状。针对教学中产生的问题，在教学重点上，进行调整，重点开始倾向于设计表达方式研究，并与教师科研项目靠拢。综合培养学生的设计表达能力。在教学内容上，加强运用计算机作为手段进行思维训练。

    （三）构建CAID课程组教学模式

    CAID课程组分为两个层面，第—层面，基础类课程，独立开设基本软件的学习课程。第二层面，综合应用各种不同类型的软件为设计服务，不再依靠单一的软件建模，更多的是培养—种思维方法与综合技能的提高。

    二、CAID课程组与设计类课程连贯性教学

    （一）CAID与设计类课程的相辅相成

    产品设计课程组有《产品设计Ⅰ》《产品设计Ⅱ》《典型工业产品设计》《工业设计方法学》和《人机界面设计》等。在以课题为依据的教学模式运行的条件下，CAID与以上每一门课之间都存在联系。对以上课程的运行起到辅助作用。

    以CAID与《人机界面设计》为例，为了更清晰地表现UI设计的内容，需要完成功能逻辑，内容框架和高保真原型（界面视觉效果）三项内容表达，由Coreldraw或Illustrator完成思维导图和内容框架；高保真原型（界面视觉效果），由位图软件PhotoShop完成视觉效果的表现；其中需要完成操作过程情景描述的话，可以用三维建模软件Rhino和Keyshot完成模拟动态操作情景表现。合理选择应用软件表现的依据是来源于《人机界面设计》课程的教学内容。而表达问題是CAID教学的重点，界面设计内容是UI设计教学的重点。两者的教学内容之间存在着紧密的联系。

    （二）CAID课程组与产品设计的连贯性教学问题分析

    CAID课程组是一门服务于设计类课程的设计软件表达课程，它的基础部分先于设计类课程开设，能力提高部分后于设计基础课程的开设，先于设计类综合课程开设，培养如何清晰透彻地展示设计创意。并且在教学内容上有意向专业方向和课题方向靠拢，结合实践教学平台，与研究课题相结合。至于CAID所考察的创意则不过多地拘泥于设计原理与方法，基于学生源生创意的流露。而后于基础软件类课程开设，在软件熟练的基础上，综合运用创意软件，展示设计内容。

    《产品设计》是主要的设计类课程，要求学生独立完成某一主题下的设计创意。其中贯穿了许多设计创意表达的问题，如何更好地表达设计创意亮点和内容，要求清新准确，更重要的是使其他人能看懂理解。很有必要加强与设计类课程连贯性问题的处理。同时，与立项课题相结合，避免大而空的问题发生。在运行的同时，是以CAID课程组为依托，得到设计理念和方案的合理展示。

    三、CAID教学内容具体实施准则

    （一）教学理念

    学生所选择确定设计题目，一般来自于教师的科研项目。其优点可以通过科研来促进教学的进展，保证教学的质量。在建立设计题目的时，注重题目在课程组中的连贯性，能够贯穿形成一条主线。基础类软件的应用教学，学生选择了开瓶工具设计，在CAID中，学生可以延续课题，注重实用情景和分解结构的表达。同时在相应的产品设计课程中，创意思维过程论证，提出人机特征和结构创新的理念，在最终形式上相互依托课程组的教学培养内容，完善成果。具体的原则有4点：

    （1）建立设计表达逻辑思维框架，

    （2）确立表现的内容和方式手段，

    （3）以课题式的方式构建课程间的联系，

    （4）明确课堂教学的重点和关键。

    （二）教学内容模块化

    从13级学生的CAID课堂开始进行了试点，根据以上的教学理念，教学重点由效果图、三视图和细节图表达转向注重设计创新思维模式的培养，在模块化教学模式下，活学活用设计软件。为产品设计类课程教学体系内涵的提升做了一定的辅助工作。

    具体到课堂教学中，采用模块化教学。并且在教学过程中注重过程培养。

    教学内容上调整成为4个教学模块，设计表达系统构建，思维导图表达模块；设计数据分析模块，包括调查分析，设计分析，数据整理与展示；设计效果表达模块，包括外形设计，结构设计，交互设计表达等；动画展示模块。

    在14级学生的CAID课堂，深化了教学改革的力度，对考核的标准有所提高，但是，设计的整体效果有了明显的提高，得分率也略高于13级学生。主要原因在于《Rhino及其應用》的课堂，更注重软件表达的基础训练。接下来的一个学期，通过《产品设计Ⅰ》的自主式设计实践训练，带动了软件表现技能的提升，到了本学期，第三轮设计实践，大部分同学的设计表达到达了教学的要求，并且效果良好。

    （三）探索式教学模式

    在教学方式上，采取探索式教学法。在科研方向的指引下，学生确立自己的设计题目，针对生活中的问题，提出自己的设计思路。这一部分内容所占的考核比重很少，侧重点也是在与逻辑过程的表现手法。模仿与创新并重的教学手法。通过模仿，培养学生举一反三的能力。并在此积累之上，创新训练教学更容易进行。

    在学生创新设计阶段，鼓励学生应用尽可能可以利用的手段，完成设计表达，并且可以通过动画演示形式和3D打印的展示模型“全息”展示自己的作品。

    （四）教学成果

    经过多年的教学改革实践，教学效果有了明显的提升。

    对比13级学生作品，（如图1）所示与14级学生作品（如图2）所示。选择了前15%的两个年级学生的作品，并且课题表达内容相近。在表现内容的丰富程度上有所提高，特别是14级的学生作品在结构上，比较清晰地展示了结构创新设计。显然14级的作品设计创新点突出，表现的手法和方式围绕结构创新表达的内容更清晰度一些。更容易理解产品的优点与设计亮点。更具表1的评判标准来看，从建模与效果，设计内容细节与最终效果展示来说，（图1）的作品老人垃圾桶的整体效果优于（图2）的作品环保分类垃圾桶

    结论

    计算机辅助工业设计在课程组内为产品设计类课程的正常教学起到了辅助作用，形成了依托模式。并且是基础软件教学训练的提升。通过教学课程组模式改革探索，解决课程体系中课程内与课程间的教学连贯性问题。并且明确地提出了教学的模块化模式与教学重点的明确。课题式和探索式教学模式引入CAID课堂教学中来，联系了与设计类课程的协调统一，提高了课堂教学质量，改善了教学效果。从整体上，提升了课程组建设的效果。学生参加各类全国大赛，取得了优异的成绩，获取各类专利多项。