計算機輔助工業設計課程的進程教學方法

摘 要：筆者根據認知科學中認知技能獲取的理論，將計算機輔助工業設計課程教學劃分為認知階段教學、聯想階段教學和自主階段教學三個教學進程，并針對每個教學進程階段實施相應的教學方法。力求通過對教學進程的階段劃分，結合學生的具體情況，更好地采用串行與并行相結合的進程教學模式，對學生因材施教，達到良好的教學效果。

關鍵詞：計算機輔助工業設計 進程教學模式 教學方法

1 計算機輔助工業設計課程在工業設計學科中的地位

從某種意義上說，設計師的具體工作便是將市場的語言(商業企劃)轉換成可視覺化的具體形象。構想視覺化是設計師核心的任務之一。［1］隨著計算機輔助工業設計（Computer Aided Industrial Design）技術日趨成熟，設計師在進行這種視覺化的工作上有了重大的轉變。計算機作為一種設計工具可以幫助設計師做出與最終產品類似質感與色澤的產品表現圖，并且可以自由地與環境做情境的組合，讓人們從不同的視角去觀測與評價虛擬的數字產品，使其更直觀地了解工業設計師的設計提案。不僅如此，參數化的CAID系統還可以幫助設計師進行零件干涉檢查、有限元分析、機構動態仿真等具體工作，大大縮短了產品的設計周期。強大的CAID系統改變了設計師傳統的工作模式，計算機已經成為當今設計師必不可少的設計工具。計算機輔助工業設計的技能自然也成為了設計師的必備技能之一。設計教育界充分認識到這一點，紛紛將計算機輔助工業設計的教學列入到設計專業學生的培養計劃中。我們相信，隨著社會對數字化設計的需求日趨迫切，計算機輔助工業設計課程在學科中的地位也會不斷提高。總之，計算機輔助工業設計課程在工業設計學科中占有十分重要的地位。

2 引入課程的時機

雖然我們深知計算機輔助工業設計課程在學科中的重要地位，但是也要充分認識到計算機作為一種設計工具的局限性。截至目前，計算機輔助工業設計仍然無法取代“創意”、“美感”與“概念”的產生與判斷，尚不能在設計中淋漓盡致地表現設計師的思維過程。眾所周知，設計是一項創造性的工作，在一定程度上需要“感性”因素。但是計算機技術卻是理性科技的重要代表，不可避免地缺少“感性”的創造能力。可惜一部分學生并沒有意識到這一點，他們過早地接觸了計算機并有意無意地依賴計算機完成設計，進而忽視了具有創造性的手繪能力的培養。這種現象在那些手繪能力較差的理工類學生中尤為突出。學過設計的人都知道，設計師在進行設計時，應該是先在大腦里有一個創意，再通過手繪畫圖將思考的東西記錄下來。而不是在畫圖時用筆、手去探索一些東西。后者對藝術家是好的，但是對于一個設計師是沒有價值的。手繪畫圖在設計中的作用就是不斷地確定、拋棄、提煉和修改。設計師對圖的改進和修整實際上是他們對腦海中的產品進行調整。赫茨伯格已令人信服地說明：手繪能用眼——腦來過濾，記住信息。不用大腦“看”，對將來是沒有價值的。只有看到這些所畫的，才會喚起我們的記憶。［2］所以，在設計教學中必須加強學生的手繪表現能力，讓學生學會用手繪進行設計以及觀察和記錄交流。建議學生在設計尚未成熟的早期不要過早地依賴計算機，否則會導致對手繪技巧的忽視，而這一技巧對設計思維的養成是至關重要的。

3 課程的進程教學方法

在某種程度上，熟練地操作計算機進行設計和熟練地騎自行車沒有什么不同，只是前者需要有豐富的設計知識罷了。計算機輔助工業設計既然是一種技能行為，我們可以引入安德森提出的獲取認知技能的3個階段理論來探討計算機輔助工業設計的教學方法。安德森認為技能學習的過程要經歷認知階段學習、聯想階段學習、自主階段學習三個階段。［3］按照這個理論框架，我們可以將教學的過程劃分為認知階段教學、聯想階段教學和自主階段教學三個教學進程，并根據每個教學進程的特點采用適當的教學方法。

3.1 認知階段教學

剛剛進入課程學習的學生除少部分曾經自學過一些相關設計軟件外，絕大多數學生都未接觸過。他們一般都不清楚設計軟件狀態和自己操作設計軟件時的角色，這時的學生大多對設計軟件的認知還是一張白紙。在此教學進程中，有些教師為了節省教學課時，花了大量的時間去系統地講述各種命令的操作，迫使學生在不了解軟件操作方式的情況下機械地記憶大量的操作命令，寫很多的課堂筆記。在這樣的教學方式下，學生只是理論上學習了命令的操作方法及用途，他們并沒有及時消化吸收，尤其學到的命令一多，各種不同的命令都交織在一起，影響了學生的學習效果和興趣，反而達不到預期的教學效果。

根據學習的認知規律，在學生剛接觸設計軟件的時候，還是應以教授簡單的操作任務為基本內容。盡量在教學初期教授最簡單的操作命令，讓學生在初學階段只要記住每個命令中最常用的一種操作和盡量少的設置參數就可以了，并且還要及時讓學生通過操作鞏固記憶。這樣可以促進他們的學習興趣，達到好的效果。例如，在教授放樣命令時，可以只講解最簡單的放樣命令，參數設置采用默認值，那些高級的放樣命令和復雜的參數設置可以在后期的教學中根據建模需要慢慢地介紹給學生。技能教學應該是一種循序漸進的過程，教師不應在基礎教學中拔苗助長。需要指出的是，在此教學階段，只讓學生學會操作是遠遠不夠的。重要的還是要在其初學階段幫助他們養成規范的計算機輔助設計習慣，杜絕不良設計習慣。例如，在用計算機做設計前，首先要建立工作目錄，并在工作目錄下有條不紊地及時存儲和備份。在教學的初期，這種養成教育是很重要的，應該受到足夠的重視。

3.2 聯想階段教學

當學生基本能夠完成各種基本的操作過程后，教學進程就可以進入聯想教學階段。在此階段，學生在進行軟件操作時已經不需要去尋找操作命令，并且能夠比較熟練地運用基本的命令進行設計。此時，在教學中可以按照學科特點給學生定制一些典型的練習作業，有意圖地讓學生將許多獨立的操作命令合成一個任務。例如，讓工業設計的學生建立一個機械零件，讓環境藝術設計的學生建立一個簡易家具，該練習實體的建構過程應包含一系列建模命令，并且鼓勵學生盡量用最簡潔的方法去建構模型。教學過程要力圖將學生大腦里各種有關的知識點聯系在一起，并且著重培養學生建模的思維過程，也就是教會學生怎樣把一個設計概念轉換成計算機操作的過程。因為軟件的更新速度很快并且種類繁多，很有可能學生學會了這套軟件，工作后發現所在公司使用的卻是另一套軟件。但是只要學生掌握了建模和運用軟件設計的思路，將來碰到相關的新軟件，一般都不會花費太多的時間去學習或培訓。此時軟件作為設計工具的特性就充分地體現出來了。

3.3 自主階段教學

學生的操作會隨著教學進程的推進越來越熟練，操作速度也會越來越快。此時我們的教學隨即也要進入自主階段。此階段學生的操作技能已經達到了一定的水平，教學的重點已經不能停留在簡單的教學模式上了，哪怕此時學生還有許多高級技巧沒有學會。此階段應該給學生盡量大的空間去用計算機實現自己的設計意圖。也許此時的計算機輔助工業設計課程的老師應該變成一名教授設計的老師。不同的是，學生應該占據課堂的主要位置。他們可以自由地成立小組，自由地去做設計，去用計算機完成自己的設計意圖。學生完成設計的過程也是自己不斷自學的過程。因為只有在應用中，才能發現很多在課堂上學不到的知識在等著他們去學習。例如，設計最終效果圖的生成，諸如PRO/E、UG等參數化軟件的渲染功能很難達到學生預期渲染場景的效果。此時學生為了達到預期的渲染效果就會去嘗試自己學習3DMax和LightScape等渲染效果較好的設計軟件。這種學習的促進作用是不可估量的。教師的角色隨即又可以轉換為輔導員，作用就是及時把握學習方向，幫助學生解決技術上的各種問題。當然，這對于教師自身的知識面要求很高。教學的過程也應是教師向學生學習的過程，此時的互動教學便有了新的含義。

以上的進程教學模式在應用中可以根據不同學生的自身特點分別進行串行和并行教學。針對未有過學習軟件經驗的學生進行串行教學，對于以前自學過該課程相關軟件的學生當然不能將其機械地帶入串行教學模式中來。這樣不僅浪費了學生的時間，更會影響學生學習的積極性。在教學中可以采用并行教學模式。這部分學生可以根據自己的愛好，允許他們在教學的前兩個階段選學一種其他設計軟件。到了自主階段教學進程，這些學生可以回到整體教學模式上來，此時我們會發現他們已給整個班帶來了新的創造力，并在其所在的小組中發揮著重要的作用。

結論

根據認知科學獲取認知技能的理論進行教學過程的劃分是科學的。教師在每個進程進行適當的教學探索，符合學生的認知技能學習的規律。并且進程教學模式的提出有利于補充傳統的單一的串行教學模式，在3個教學進程中，可根據每個學生的自身特點采用串行與并行相結合的進程教學模式，對學生因材施教，重點培養，使教授的知識更加有效地融入到學生的知識結構中去，起到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]浩漢設計，李雪如.搞設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2002:33.

[2]布賴恩·勞森.設計師必讀[M].南京：江蘇科學技術出版社，2007:58.

[3]李樂山.人機界面設計[M].北京：科學出版社，2004:81.