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工业产品设计与创客实践技能竞赛项目训练要点的实践与探讨

范文

黄韬弘

[摘? ? ? ? ? ?要]? 技能大賽是检验一所职业学校技能型人才培养水平和教育教学质量的“试金石”，其中工业产品设计与创客实践技能比赛是近年来推出的职业学校竞赛项目，全国职业院校技能大赛与职业教育发展紧密相连，对扭转社会对职业学校的偏见，技能大赛是非常重要的平台与载体。为提高职业学校工业产品设计技能大赛的成绩，结合工业产品设计技能比赛的试题，分析技能比赛的特点，提出工业产品设计训练的一些要点。

[关? ? 键? ?词]? 工业产品设计与创客实践;inventor;技能比赛;训练要点

[中图分类号]? G712? ? ? ? ? ? ?[文献标志码]? A? ? ? ? ? ? ? [文章编号]? 2096-0603（2019）33-0157-03

工业产品设计（CAD）技术是近年来推出的职业学校技能竞赛项目，所使用的软件是Autodesk公司推出的软件Inventor系列。该软件从2010年至今每年更新，从Inventor2010版本到如今的2020版本，每年的国赛、省赛、市赛也跟随升级。

到目前为止，该项目也举办了多年的国赛。笔者所在的广东省，每年都会为此举办市赛、省赛、国赛选拔赛，每年会选拔出3～4名选手代表广东省参加国赛。笔者从2010年开始接触该软件，并组织学生参加比赛，至今已经代表广东省参加了四次国赛。获得省一等奖8人次，二等奖6人次，国赛二等奖4人次，三等奖2人次。其中辅导的学生在2019年落幕的中等职业院校技能比赛中获得该项目的广东省第一、二、六名。

目前，该项目由于开展条件较低（只需一台电脑），并能锻炼学生作图、三维空间等能力，逐渐受到各学校的重视并相继开展了该项目。本文探讨的主要内容是通过历年来国赛的试题分析，如何才能高效地开展技能比赛训练工作，探索如何将技能竞赛中的收获用到日常教学中。

一、Autodesk Inventor软件简介及优势

Inventor是美国AutoDesk公司推出的一款面向产品设计和工程的专业级三维CAD软件Autodesk Inventor Professional（AIP），目前已推出最新版本AIP2020。同时还推出了移动版本，在App Stor有售。是制造业数字样机解决方案中的重要组成部分。它包括从产品设计、工程设计、工程分析到市场推广的全过程，使企业降低了生产成本，缩短了生产周期，提升了市场竞争力，带来了良好的经济效益。

该软件主要适合机械和近机械类专业、计算机专业的学生学习这个软件，主要是由这个软件本身的特点、中职学生的特点和市场的需求所决定的。该软件界面简单、人机交互功能强，具有很强的实践性，已经在社会上的许多诸如中小家电企业中得到了广泛应用，而笔者所在的珠三角有很多中小家电企业，企业对这类人才有很强的需求。而中职学生本身的特点是学习基础不好，学习耐心较弱，像Inventor这样的软件有很多功能都很简单，容易上手，因此适合中职学生学习。而另一方面，学习任何一种软件入门简单，但是做到精通绝非易事。Inventor也不例外。它功能强大，指令和参数设置很多，真正掌握起来也是有一定难度的。结合以上对该软件特点的研究与分析，针对学生的现状，怎样把该软件的这些知识点进行梳理，再用怎样的形式教授给学生才能取得最佳的教学效果，使学生真正学到东西，是笔者在教学及训练过程中需要不断探索与研究的主要问题。

二、工业产品设计技术竞赛试题分析

（一）软件使用情况分析

通过分析2010年至2019年全国及广东省职业学校工业产品设计学生技能大赛试题，笔者发现，在四个小时之内要完成零件建模、装配、创意设计、产品效果图渲染、产品装配动画及今年的展示动画，时间上非常紧张，可以说，大部分学生是无法完成题目要求的。广东省赛要求做2～4个产品，2017、2018年国赛均需要完成3个模块5道题。因此，要求在软件的应用上要做到非常熟练。从题目涉及的inventor软件知识点来看，实体建模、曲面的使用、特征的放置、部件装配、资源中心、工程图、爆炸图、渲染图、装配视频等各方面都有涉及，同时，还要求掌握理解和灵活运用“自下而上”及“自上而下”两种建模方法，熟练掌握“多实体”建模技术。因此，学生对Inventor软件这些功能的掌握必须全面、熟练和精通。

（二）竞赛试题类型分析

从2013年国赛及2018年国赛样题来看，近几年的工业产品设计技术技能竞赛试题分为两大部分：基础设计部分、设计创新部分。基础设计部分参赛选手需在比赛现场根据给出的设计图完成现有产品模型建立与设计表达。需提交的文件包括产品的零件、部件、工程图及效果图等。部件包括装配模型、表达视图模型;工程图包括产品的六视图、爆炸图、零件图。设计创新部分包括参赛选手需在比赛现场根据给定的设计要求，完成产品的设计创新、模型建立与设计表达。设计要求包括产品的尺寸、功能等方面的要求;设计表达包括产品的工程图（六视图、爆炸图等）及说明文档。比赛240分钟。分值如表1所示。

从试题类型看，要求学生不但具有扎实的软件建模基础，还要有较强的设计创新能力。题型一为读工程图还原产品，题型二为产品还原并在此基础上进行产品改进，题型三为创客实践、创意设计题目。如2018年全国工业产品设计与创客实践技能竞赛题库之一的“台灯”，除了按给出的图纸及要求完成台灯的建模与表达以外，还要求对台灯设计进行改进。题目这样写道：该台灯包含尺寸较大的底座，需在工作台上占用一定的空间。市场调查发现，用户希望去掉台灯底座，通过尺寸较小、可与工作台连接在一起的固定座将台灯放置在工作台面边缘;或将这一尺寸较小的固定座安装在工作台的墙壁表面，从而节约台面空间。除了文字描述，还有如此具体的要求。如底座固定座面积不超过80mm×80mm，固定座能够在10mm～60mm的工作台固定在一起等。这类题目其实已经将软件的使用技巧放在其次，软件只是一个工具，而将竞赛的细节及Inventor进行的创意设计提到了新的要求。

（三）获奖技巧分析

要在工业产品设计技能比赛中获得好成绩，首先要求我们的学生选手熟练掌握Inventor软件的使用，对操作速度及绘图的准确度要求极高，要做到一见图纸就能在头脑中产生立体模型，除了产品的外观还需知道产品的内部构造，一产生模型就能确定建模的方法，这是基本能力。要把握好创意的含义，设计的产品要能用、好看、符合实际情况，不能盲目地创意而不考虑产品的实际用途，这是部分学生竞赛时容易犯的错误。

省赛、国赛近几年有加大创意分值的趋势，这对学生的创意提出了更高的要求，同时也就对学生提出了需要平时多注意观察，多结合生活实际，从人体工程学、色彩等也提出了一定的要求。除此之外，国赛从最初的两题发展到目前的三模块5小题来看，速度也是训练的另一关键点。竞赛训练时，教练需要从这些部分对选手进行辅导训练。

三、工业产品设计与创客实践技能比赛训练要点

（一）基础知识训练

根据工业产品设计技术竞赛的实际要求，掌握好Inventor软件的使用是关键的第一步，而只掌握软件的使用远远还不够，但也没有必要将工业产品设计大赛必备的知识点和工业产品设计专业的相关基础课程等同起来，这样既不必要也浪费时间。比赛训练的关键应该在软件的实际操作和设计两块进行。可以采用机械零件实体建模和拆装简单产品并建模进行训练。对学生进行基础训练。在这个阶段，教师还要提醒学生注意产品的色彩搭配，养成良好的审美观，避免单一的训练机械零件。在这一阶段，对于没有读图基础的学生来说，还要补上读图这一基础课。同时，为了让学生养成一个良好的绘图习惯提出诸如绘制草图尽可能的简单，在绘制草图时就要想到三维时的特征，如果可以用三维特征轻松完成的操作，绝不在草图中完成。草图中尽量不要出现修剪、镜像、阵列、圆角、倒角、多图形组合等操作。

（二）技能提升训练

在学生已经能够进行简单产品设计以后，可以针对一些复杂产品如电插排、电风扇、电话、电水壶、鼠标等产品进行练习。绘制这些产品，就必须学习曲面的造型、零件的装配、产品的展示动画制作及渲染。同时，在提高技术的同时，机械零件三维模型的训练还需继续，并对选手提出更高要求，不能仅仅是“会做”，必须对每做一个零件计时，以提高看图及操作软件的速度。速度及质量是竞赛成绩的关键点，自始至终都不能松懈。训练时，还要将零件的装配、工程图、表达视图、装配动画等进行专项训练，要求学生在完成这些内容时以最快的速度完成，精确到分钟。

产品的渲染是一大关键点，很多时候给评委留下第一印象的就是渲染图了。因此，在这一部分训练时，除了要求学生多观察实际产品以外，教练还需要对色彩、产品形态、人体工程学等方面有所了解，并总结教授给学生，让学生也能较为灵活地使用。如提出：渲染图中主体大小适中注意不可有曝光过度问题，摆放位置和大小要合理，选用背景色时要注意，背景和前景要能明显区分等这类详细的要求。

在这一阶段，为了提高学生建模的速度，还需要对学生强调快捷键的使用，要求学生设置适合自己的快捷键。要求尽量使用快捷键，少用鼠标点击功能键，加快鼠标移动速度。提高作图、看图的能力。新版本的Inventor中，还可以使用右键滑动手势执行命令，在实际过程中，也有学生使用这种方法。训练过程中，还要根据学生的性格特点引导学生使用适合自己的方法。

（三）综合模拟训练

通过前两个训练阶段，学生已经全部掌握了工业产品设计技能比赛的技术部分，接下来就需要综合模拟训练了。笔者认为，这部分应该重点放在学生的“速度”上。近几年的题目来看，四小时完成多个作品，除了对技術、创意、产品构造等要求外，最重要的就是竞赛完成度的问题了。不少学生有很好的创意，技术也不错，但是因为速度太慢，在比赛过程中只完成了一小部分试题而导致进得了省赛、国赛也拿不到奖的情况。因此，这一阶段除了要锻炼选手产品的制作、创意以外，还要强调绘制产品的速度。

在训练和比赛过程中，选手的心理素质也起到重要的作用。因此，师生间要经常沟通与交流，了解思想动态，通过正确的训练来提高选手的心理素质。因此，教练要鼓励学生大胆创意、刻苦训练的同时，多主动与兄弟院校交流，主动外出参加交流模拟，及时总结、提高学生的临场应变能力，减少失误。对于赛场可能出现的情况，如系统死机、断电、裁判走动等可能发生的情况，尽量在测试中模拟出现，如拉电闸，在学生比赛时在学生后面观察等训练学生临场应变能力。

四、结语

以上就是从软件使用、竞赛考题、训练方法等几方面对工业产品设计与创客实践技能竞赛的几点思考。优选选手、打牢基础、兼顾创新、强调速度以及作品完成度是工业产品设计（CAD）竞赛获得好成绩的法宝。希望在“中国制造2025”的大环境下，为新兴的工业产品设计行业培养出更多更优质的设计人才。

参考文献：

[1]陈伯雄.inventor R8应用教程：机械设计实践[M].北京：清华大学出版社，2004：17-28.

[2]赵卫东.工业产品设计（inventor2012进阶教程）[M].上海：同济大学出版社，2012.

[3]刘滟.基于Inventor的工业产品设计技术技能竞赛实训方案初探[J].职教通讯，2012（3）.

[4]王颖.对Inventor教学的探索与研究[J].教学研究，2012（6）.

[5]夏彩峥.浅谈中职院校技能竞赛的准备工作[J].现代农村科技，2012（13）.

编辑冯永霞

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