高職CAD類課程教改與產品設計創新

田美霞，馮文婕

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

中國已經成為位于全球前列的工業產品制造業市場，但很多企業存在過于模仿與引進、圖省事、走捷徑的現象，設計的粗陋使中國制造的產品成了低質低價的代名詞，只有重視產品設計創新才能令“中國制造”提升產品的顯性價值。

產品設計創新對課堂教學提出了更高的要求，課堂教學內容要與企業接軌，不僅要使學生掌握扎實的基礎知識，更要讓學生學會將寬厚的基礎知識轉化為創新能力的本領。

PRO/E軟件是美國PTC公司推出的參數化建模軟件，是一套由設計到生產的機械自動化軟件，已成為機械、電子、家電和航天等行業最流行的計算機輔助產品設計軟件之一，是從事模具設計、產品設計、結構設計、機械設計等專業方向的有力工具，是主流CAD軟件之一。本文以PRO/E課程的教學為例，介紹如何通過教學改革，使素質教育和創新教育進入課堂。

一、教學現狀

目前，PRO/E課程的課堂教學不能為學生的思維拓展空間，很難培養學生的創造性思維，培養出的人才呈“千人一面”的狀態，存在學習內容與工作要求脫節、學生職業意識和相互協作意識薄弱、實踐動手能力與創新能力弱等問題，與企業的需求往往存在較大的差距。為培養企業所需的掌握PRO/E軟件應用的計算機輔助設計人才，必須加強PRO/E課程教學改革與內涵建設。

二、教學改革

通過深入機械、模具、汽車等企業調研和企業人員訪談，了解了企業所需的PRO/E人才涉及的技術崗位主要有產品設計師、結構設計師、模具設計師、機械工程師、數控編程員，并對這5類工作崗位對應的能力要求進行了歸納、整合、提取，以獲得工作崗位對應的行動領域和學習領域，解決學習內容與工作要求脫節的情況。

1.教學目標

PRO/E軟件應用課程的教學目標：通過學習，使學生能基本達到在無老師的指導下，獨立運用PRO/E軟件完成中等復雜程度零件的設計，培養學生具有一定的機械設計及工業產品設計創新能力，同時為學習其他三維建模軟件奠定一定的基礎。

2.教學對象分析

教學對象為數控技術專業二年級的學生，已掌握機械制圖、機械設計知識，會使用AUTOCAD制圖。教學對象存在如下特點：學生個體之間存在軟件應用能力有差別、制圖基礎有差別；學生獨立思考能力不強，部分學生有較強的依賴性；學生發現問題、分析問題、解決問題能力較弱；學生對本課程比較有興趣，有較強的學習動力；學生有一定的創意；學生樂于嘗試，樂于挑戰。

3.教材分析

PRO/E軟件應用現有的教材一般分為以下兩種類型：

（1）在一些理論講解的教材中，一般是講完一系列命令后，再進行實際操作，這些命令會使學生覺得很枯燥，沒有真實感，而且難以記憶，而結合實例進行分析講解比較少。

（2）在一些實例講解的教材中，軟件的使用和繪圖技巧，不夠全面和有條理。學生在學習過程中，往往按照教材實例一個一個指令學，依樣畫瓢似地囫圇吞下這些硬灌進來的內容，往往遇到一個指令不會，學生就放棄繼續學習，停滯不前，缺乏興趣。這種教材編寫模式抑制了學生學習的自主性，壓制了學生學習的創造性。

教師應在充分讀懂和讀活PRO/E教材的基礎上，按照學生的認知規律，完成教學活動的設計。課程內容設計采用“項目驅動”的理實一體化教學模式，遵循學習過程中學生認知的心理順序和典型職業工作順序，主要分為草圖繪制、三維建模、產品裝配、機構運動仿真、工程圖制作、模具設計6大模塊。

4.教學內容設計

興趣是學生自主學習的原動力，但是對于大部分學生來說，興趣是需要培養的。首先教師要通過各種方法教會學生PRO/E軟件的基本操作。當學生掌握軟件的基本操作后，若不經過鞏固、提升、實踐創新的階段，學生的主觀能動性和積極性將不能調動，而原本掌握的基本操作也將會被遺忘，更別談利用PRO/E軟件來解決面向未來職業，面向實踐生活的各種實踐性問題。

在教學活動的設計中，應充分體現以學生為主體，教師為主導；在整個教學活動中使教師與學生互動，學生與學生互動，不斷激發學生豐富的想像力，充分發揮創造性思維。每個模塊的教學內容設置體系應體現教學過程的四個階段。

第一階段：基礎階段，教師展示跟項目相關的以往學生的優秀作品或產品設計模型激發學生學習的興趣，然后由教師主要采用案例教學方法，演示該項目所包含的基本操作和技巧，再要求學生照葫蘆畫瓢，照著教師的演示過程再作一次，使學生進一步熟悉各種命令的用法，幫助學生樹立自信心體會成就感。

第二階段：鞏固階段，先由教師給出設計模型，并引導分析繪圖步驟，明確要求學生用給定的幾個命令來完成，幫助學生鞏固之前學過的命令。

第三階段：提升階段，主要開展“任務型”教學，包括任務提出、任務實施與檢查、評估與討論3個環節。任務提出環節中教師介紹任務的設計模型、考核指標、限定時間。任務實施與檢查環節包括實施任務的計劃編制和匯報、實施任務、任務實施情況檢查。學生是實施者而教師是監控者、幫助者和引導者。評估與討論環節包括展示和匯報設計模型，師生共同評價完成任務情況，教師根據學生完成任務的情況，對考核中出現的普遍問題和難點問題進行講解，對學生未掌握的技巧進行補充，及時調整教學方式。該階段目的在于提高學生的操作熟練程度，培養學生分析和解決問題的能力。

第四階段：創新階段，主要開展合作型學習課堂教學。包括任務誘導、任務呈現、任務實施、任務評價與總結四個環節。

任務誘導環節：設計源自生活，最好是對生活進行有效的實踐。首先由教師給出設計背景，其次由教師來確定常規小組或臨時小組來完成任務。

任務呈現環節：由教師設定教學目標和考核指標，在考核指標中突出產品設計創新的考核要求，小組成員根據教師給出的要求，查閱各種文獻資料，討論并確定設計任務目標和具體要求并匯報。在該環節中，設計任務必須首先滿足教師設定的教學目標和要求；其次滿足學生個性化的設計要求，從而激發學生設計的積極性和主觀能動性，培養學生創造性思維；體現產品設計創新理念，產品設計中常用的方法有功能上創新、外觀創新、材料創新和使用方式創新。最后讓各小組匯報要設計的任務，由學生或教師來評估設計任務的可行性和難點，激勵學生克服困難，迎難而上。

任務實施環節：組內成員分工、任務實施、任務檢查。其中，學生活動包括完成個人任務、面對面互動、幫助與評價和小組任務總結與反思。教師活動包括在學生開展合作學習的過程中要給予及時和必要的幫助、指導和調控。

任務評價與總結：各小組任務匯報，通過學生或教師根據考核指標給予評價和總結。

三、創新設計案例

下面以迷你冰箱設計為例來介紹產品設計創新的教學活動過程。

1.任務誘導

教師給出以下設計背景并安排分組，采用臨時小組的形式，每組3人，全班39人，共計13組。

設計背景：隨著人們生活水平的提高和對高品質生活的需求，家電產品的發展進入一個新的階段。冰箱是我國家電行業的傳統產品，我國已成為世界冰箱制造大國。隨著大量的汽車日益走進普通老百姓的家庭，便捷式迷你冰箱成為冰箱生產企業和設計師日益關注的問題。通過市場調研發現，缺乏設計創新的家電產品在市場上會被消費者冷落，家電產品設計需要個性，需要創新，需要貼近目標顧客；國內市場上，迷你冰箱種類少，造型設計粗陋，缺乏個性和藝術性，便捷式迷你冰箱設計理念還與國外有一定的差距。

2.任務呈現

教師給出任務目標和要求：要求學生針對中高端消費市場而開發的迷你冰箱，以“便攜、尊享、品味”作為該系列產品的設計定位，要求其獨具匠心的設計和外形使得它不僅僅是一件有用的電器，還是一個居家裝飾品，在細節中要求穿插對中國元素的運用。

明確考核要求：工作態度20%＋工藝合理性20%＋完整性15%＋美觀性15%＋創新性30%。

各小組推薦1名學生為設計組組長，各小組根據教師設定的要求，從消費者對產品的功能需求、色彩需求、觸覺需求進行了市場調研，同時查閱各種文獻資料，商定了設計任務目標，撰寫設計任務書，并采用PPT形式向其它小組和教師匯報設計方案和設計說明書。

3.任務實施

各小組按照設計任務書，開展分工合作，選擇自頂向下設計或由下到上設計的設計方法。每個學生都必須根據分工要求完成個人任務，遇到困難及時溝通交流，在互動中產生碰撞的火花，激發思維的靈感。教師要參與學生的學，引導和幫助有困難的小組和學生，同時監督各小組設計任務的開展進度。通過這個環節培養了小組合作配合，商定目標并堅定執行的能力、團隊意識；培養了學生認真負責的工作態度、嚴謹細致的工作作風；培養了學生自學能力、創新和動手能力、分析問題和解決問題的能力。

4.任務評價與總結

首先各小組派代表遞交產品設計說明書并展示作品，向教師和其他小組匯報設計任務完成情況和設計心得體會。最后，教師對作品點評，介紹企業在進行產品創新的同時，要充分考慮到諸如生產成本、消費者的經濟承受力、加工工藝是否成熟和合理等因素。通過這個環節，增加學生的成就感，由被動學習轉為主動學習，激發學生對該課程學習產生濃厚的興趣。

四、結 論

通過教學改革后，產品設計創新走入課程，激發了學生的創造性思維，學生也涌現出前所未有的學習積極性和熱情，讓學生從解決現實問題著手，選擇合適的設計方法，并運用到實踐操作中去，使學生更加清楚地認識到創造性思維的重要性，培養了學生認識、分析、解決問題的能力，使學生具備現代化產品設計的專業素質。

［1］孫翰英，龐紅.基于工作過程的課程開發研究［J］.中國成人教育，2008，（4）.

［2］姚慶玲.論“任務驅動”教學法在“計算機文化基礎”教學中的應用［J］.科教文匯，2009，（8）.