工業設計專業計算機三維設計課程教學改革探索
——以PRO-E軟件教學為例

王樂瓊

（安徽工業大學 藝術與設計學院，安徽 馬鞍山 243002）

學科教研與教改

工業設計專業計算機三維設計課程教學改革探索
——以PRO-E軟件教學為例

王樂瓊

（安徽工業大學 藝術與設計學院，安徽 馬鞍山 243002）

計算機三維設計是工業設計專業的必修課程，和產品設計表現技法一樣，都是學生需要掌握的重要專業技能.本文結合筆者所在高校，分析了工業設計專業計算機三維設計課程教學現狀，以PRO-E軟件為例，從教學方法、實訓體系、加強過程考核等方面提出了相應的改革思路及設想，以期更好地發揮計算機三維設計軟件在設計創意實踐中的積極作用.

工業設計；計算機三維設計；PRO-E；教學改革

近年來，工業設計教育在全國各類綜合性大學蓬勃發展，這與國家制造產業提出的“從中國制造走向中國智造”舉措密不可分.計算機三維設計作為工業設計專業一門必修課程，同時也是工業設計專業學生專業實踐技能訓練的重要保障途徑.因此，構建合理的計算機三維設計課程體系是確保工業設計專業學生掌握計算機設計技能的重要基礎.但是，筆者在擔任Pro/E教學任務的過程中發現工業設計專業計算機三維設計傳統教學模式還是存在一定的問題，在認真思考后提出了一些教學改革思路，希望對工業設計專業計算機三維設計類課程體系的構建與實施提供一些幫助.

1 Pro/E課程教學中存在的問題

計算機三維設計作為計算機輔助設計系統里的一門骨干課程，起到了對設計創意的實現起到了深入完善的作用.同時也很好地構建了設計師與消費者溝通的橋梁.相比手繪表現技法，計算機三維設計具有非常大的優越性.通過三維設計，設計師能更好地虛擬產品的造型、結構演示及其方案完善、評價，同時也能更加直觀地對設計方案進行修改.但筆者這些年在擔任Pro/E教學任務的過程中發現計算機三維設計教學有些問題和矛盾不容忽視.

1.1 教學方法單一

在計算機三維設計課程教學中，很多老師仍然在沿用傳統灌輸填鴨式的教學模式.基本上都是按照教材章節的順序，每節課講解幾個操作命令，然后指導學生按照教師的操作步驟進行上機操作，最后完成教師布置的相關圖例練習.這種教學模式優點在于學生能很好地按照老師的要求掌握相關命令的操作，缺點是Pro/E軟件作為一門三維實體建模軟件，不同于一般實體軟件（如犀牛等），綜合性較強，內容較多，命令也較繁瑣，學生對于相關知識的認識只停留在表面，無法掌握某一命令的精髓，遇到綜合性較強的實例操作時，往往不知道該選擇何種命令來完成操作.這種傳統的教學模式缺乏靈活性和創新性，容易造成知識斷層,理論知識與實踐經驗無法相互融合.

1.2 創新培養不足

教師在教學環節中，過多地強調Pro/E軟件的命令與具體操作技巧，不注重學生創新思維的開發與培養.Pro/E軟件建模設計方法沒有在具體的設計實踐中得到充分有效的應用，造成了計算機三維設計課程與設計創意思維培養開發的專業培養目標相脫節.學生設計出來的作品生硬、呆板，缺乏個性和內涵，創新思維分析過程和剖析探討過程更是無從談起.

1.3 實訓模式制約

和大多數學校一樣，筆者所在學校Pro/E教學課程結束后，都會安排相對集中的一段時間進行課程實訓操作，以達到熟悉命令、強化能力的目的.但目前課程實訓模式相對簡單，大多數情況下由兩種形式構成，其一，由老師根據教學內容提供一套圖紙（二維尺寸圖），學生根據圖紙給出的參數進行三維實體建模，并完成后期裝配操作.其二，由教師給定實體零件的模型，由學生進行尺寸測量（或估算）并完成三維實體建模.這兩種模式都具有共性，它們的優點在于，一是學生的軟件操作能力得到了加強；二是學生增強了二維轉三維實體的空間能力，同時學生對于尺寸把握的能力也得到了進一步強化.但這兩種模式也存在相應的不足之處，學生仍停留在淺層次的由二維到三維的“模仿”階段，學生設計能力和創新實訓能力弱化，沒有得到預期的效果.學生在這一實訓模式下處于被動的地位，如何扭轉這一局面，讓學生由被動變為主動，最大程度發揮Pro/E軟件的實際應用價值仍是值得思考的.

2 Pro/E課程教學改革舉措

2.1 創新教學方法

在教學方法創新方面，Pro/E是一款偏重技能操作的軟件，但也不能忽視設計思維的培養.因此，在教學過程中，筆者對教學方法進行了改進.在Pro/E軟件教學中引入案例教學法的同時幫助學生建立明確的初、中、高級建模思路，以循序漸進的方式將Pro/E理論分解融入案例的實踐環節，以達到培養學生獨立思考能力和實際建模的能力.在教學的初級階段，主要以二維尺寸圖的繪制為主，通過對草繪環境設置、圖元繪制、尺寸標注、幾何約束、圖元編輯等知識講述，要求學生掌握二維參數化草圖繪制及標注的特點，以及尺寸、參數的修改，為后期的專業系統學習三維實體造型打下良好的基礎.在中級階段，以教授產品三維實體建構的思維方法為主，主要介紹Pro/E三維實體零件及特征編輯.通過對拉伸旋轉、孔、筋、拔模、抽殼、倒角、倒圓角、掃描、混合、掃描混合等知識講述，幫助學生掌握如何在Pro/E中進行三維實體零件建模的能力.在高級階段，以教授復雜特征的編輯為主，通過對復雜曲線編輯以及曲面操作等命令的講述，要求學生根據自身掌握的技能，進行創意產品實體的構建.這種分層式的教學方法，不僅使學生Pro/E理論知識更加系統，同時也很好地將技術與理論相結合，學生的操作能力大幅提高，為日后學生的專業實訓打下堅實的基礎.

2.2 構建實訓體系

實訓課程作為計算機三維設計重要的一個環節，課時基本上占到整個課時一半.因此實訓課程模式的改革勢在必行，必須讓實訓內容更具有針對性.以筆者所在學校為例，工業設計是依附于機械專業的基礎上發展起來的，同時機械產品創新開發是學科的主要方向.因此在設置Pro/E實訓課程中，既要結合機械設計課程，同時又要突出產品設計創新性的特點.實訓項目一般以手動工具裝置設計為主,實訓內容為24學時（分布6周）.要求學生在規定的時間內完成方案的確定、零件的設計、裝配、零件圖與工程圖的繪制、機構運動仿真、設計說明書的編寫等.學生不僅要保證設計的創新性，同時要保證設計結構的合理性.

在整個實訓課程中，學生占據設計主導的地位，教師的職責則是把握好指導的尺度，面對不同的學生，采取不同的指導策略，以啟發式的指導方式為主.學生為了完成整個實訓課程會積極主動的探索方案，學生之間彼此交流方案的結構、形式等.同時，由于Pro/E軟件具有其他三維建模軟件所不具備的一項特殊功能，即在建模過程中，任一尺寸的改動，后面操作可以自動生成，同時也會引起相關部份的特征的修改,很大程度上減少結構出錯的概率.因此學生在實訓的過程中能充分的領悟到Pro/E軟件的設計精髓.通過這種實訓體系的構建，更大程度發揮了學生自主能動性，深刻理解了Pro/E軟件的內涵,也能更好地發揮設計創新能力.

2.3 加強過程考核

Pro/E課程改革除了教學方法和實訓體系以外，考核過程也是較為重要的.筆者目前所在的學校針對Pro/E課程考核，嘗試采取的以“4+4+2”的模式.其中的第一個“4”（占40%）代表學生期末考試成績，第二個“4”（占40%）代表學生平時作業成績，“2”（占20%）代表學生平時考勤.在這個“4+4+2”的模式下，平時成績和期末考試的成績同樣重要.在整個Pro/E課程中，平時作業一般不少于10次，而平時成績的測定，則依據其中5次具有代表性的綜合練習，以此來調動學生自主學習的積極性.期末考試的考核形式則是教師給定一個設計主題，如多功能代步工具設計等，學生依據自己平時所學的專業知識，進行相關創新設計，并利用Pro/E三維設計軟件進行模型構建、裝配、渲染等，以達到用工具實現創意的過程，充分考核學生的綜合能力.

3 結論

由此可見，計算機三維設計這門課程雖然是一門工具，但該課程的教學必須從工業設計專業培養目標出發，著重培養學生思考解決問題的能力.Pro/E軟件只是設計類專業一種輔助手段，無論其優勢多么強大，渲染效果多么逼真，都始終無法設計師原有的設計思維.在計算機三維設計這門課程中，雖然筆者做了一些教學改革與實踐，但還是缺少進一步的效果評價，在今后的教學過程中，筆者將不斷總結，不斷改良該課程體系，并努力申報各級別精品課程，建立行之有效的評價機制，以此來確保課程的教學質量與效果.

〔1〕陳亮，王孌.工業設計教學用三維輔助軟件探討題名[J].軟件導刊，2010（10）.

〔2〕王莉莉.計算機輔助工業設計課程教學探討[J].美與時代，2008(8).

〔3〕曹志鵬.關于計算機輔助工業設計教學的思考之軟件群體系[J].祖國，2012(20).

〔4〕劉淼.論計算機輔助工業設計教學中師生教與學新型關系的建構[J].煤炭高等教育，2014(9).

〔5〕任衣偉.“數字設計化工具”課程的教學設計初探——以“Rhino”課程為例[J].中國電力教育，2010(3).

G642.0

A

1673-260X（2017）08-0200-02

2017-05-16

省級課題：2016年安徽省高校重點教育設計類項目“工業設計專業計算機三維設計課程教學研究”(4CX16106G)