王樂瓊

（安徽工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002）

學(xué)科教研與教改

工業(yè)設(shè)計專業(yè)計算機三維設(shè)計課程教學(xué)改革探索
——以PRO-E軟件教學(xué)為例

王樂瓊

（安徽工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002）

計算機三維設(shè)計是工業(yè)設(shè)計專業(yè)的必修課程，和產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)技法一樣，都是學(xué)生需要掌握的重要專業(yè)技能.本文結(jié)合筆者所在高校，分析了工業(yè)設(shè)計專業(yè)計算機三維設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀，以PRO-E軟件為例，從教學(xué)方法、實訓(xùn)體系、加強過程考核等方面提出了相應(yīng)的改革思路及設(shè)想，以期更好地發(fā)揮計算機三維設(shè)計軟件在設(shè)計創(chuàng)意實踐中的積極作用.

工業(yè)設(shè)計；計算機三維設(shè)計；PRO-E；教學(xué)改革

近年來，工業(yè)設(shè)計教育在全國各類綜合性大學(xué)蓬勃發(fā)展，這與國家制造產(chǎn)業(yè)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(shè)計作為工業(yè)設(shè)計專業(yè)一門必修課程，同時也是工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生專業(yè)實踐技能訓(xùn)練的重要保障途徑.因此，構(gòu)建合理的計算機三維設(shè)計課程體系是確保工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生掌握計算機設(shè)計技能的重要基礎(chǔ).但是，筆者在擔(dān)任Pro/E教學(xué)任務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計專業(yè)計算機三維設(shè)計傳統(tǒng)教學(xué)模式還是存在一定的問題，在認(rèn)真思考后提出了一些教學(xué)改革思路，希望對工業(yè)設(shè)計專業(yè)計算機三維設(shè)計類課程體系的構(gòu)建與實施提供一些幫助.

1 Pro/E課程教學(xué)中存在的問題

計算機三維設(shè)計作為計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)里的一門骨干課程，起到了對設(shè)計創(chuàng)意的實現(xiàn)起到了深入完善的作用.同時也很好地構(gòu)建了設(shè)計師與消費者溝通的橋梁.相比手繪表現(xiàn)技法，計算機三維設(shè)計具有非常大的優(yōu)越性.通過三維設(shè)計，設(shè)計師能更好地虛擬產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)演示及其方案完善、評價，同時也能更加直觀地對設(shè)計方案進行修改.但筆者這些年在擔(dān)任Pro/E教學(xué)任務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)計算機三維設(shè)計教學(xué)有些問題和矛盾不容忽視.

1.1 教學(xué)方法單一

在計算機三維設(shè)計課程教學(xué)中，很多老師仍然在沿用傳統(tǒng)灌輸填鴨式的教學(xué)模式.基本上都是按照教材章節(jié)的順序，每節(jié)課講解幾個操作命令，然后指導(dǎo)學(xué)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(guān)圖例練習(xí).這種教學(xué)模式優(yōu)點在于學(xué)生能很好地按照老師的要求掌握相關(guān)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(nèi)容較多，命令也較繁瑣，學(xué)生對于相關(guān)知識的認(rèn)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(tǒng)的教學(xué)模式缺乏靈活性和創(chuàng)新性，容易造成知識斷層,理論知識與實踐經(jīng)驗無法相互融合.

1.2 創(chuàng)新培養(yǎng)不足

教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中，過多地強調(diào)Pro/E軟件的命令與具體操作技巧，不注重學(xué)生創(chuàng)新思維的開發(fā)與培養(yǎng).Pro/E軟件建模設(shè)計方法沒有在具體的設(shè)計實踐中得到充分有效的應(yīng)用，造成了計算機三維設(shè)計課程與設(shè)計創(chuàng)意思維培養(yǎng)開發(fā)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相脫節(jié).學(xué)生設(shè)計出來的作品生硬、呆板，缺乏個性和內(nèi)涵，創(chuàng)新思維分析過程和剖析探討過程更是無從談起.

1.3 實訓(xùn)模式制約

和大多數(shù)學(xué)校一樣，筆者所在學(xué)校Pro/E教學(xué)課程結(jié)束后，都會安排相對集中的一段時間進行課程實訓(xùn)操作，以達到熟悉命令、強化能力的目的.但目前課程實訓(xùn)模式相對簡單，大多數(shù)情況下由兩種形式構(gòu)成，其一，由老師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提供一套圖紙（二維尺寸圖），學(xué)生根據(jù)圖紙給出的參數(shù)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(xué)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(yōu)點在于，一是學(xué)生的軟件操作能力得到了加強；二是學(xué)生增強了二維轉(zhuǎn)三維實體的空間能力，同時學(xué)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(yīng)的不足之處，學(xué)生仍停留在淺層次的由二維到三維的“模仿”階段，學(xué)生設(shè)計能力和創(chuàng)新實訓(xùn)能力弱化，沒有得到預(yù)期的效果.學(xué)生在這一實訓(xùn)模式下處于被動的地位，如何扭轉(zhuǎn)這一局面，讓學(xué)生由被動變?yōu)橹鲃樱畲蟪潭劝l(fā)揮Pro/E軟件的實際應(yīng)用價值仍是值得思考的.

2 Pro/E課程教學(xué)改革舉措

2.1 創(chuàng)新教學(xué)方法

在教學(xué)方法創(chuàng)新方面，Pro/E是一款偏重技能操作的軟件，但也不能忽視設(shè)計思維的培養(yǎng).因此，在教學(xué)過程中，筆者對教學(xué)方法進行了改進.在Pro/E軟件教學(xué)中引入案例教學(xué)法的同時幫助學(xué)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(huán)節(jié)，以達到培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和實際建模的能力.在教學(xué)的初級階段，主要以二維尺寸圖的繪制為主，通過對草繪環(huán)境設(shè)置、圖元繪制、尺寸標(biāo)注、幾何約束、圖元編輯等知識講述，要求學(xué)生掌握二維參數(shù)化草圖繪制及標(biāo)注的特點，以及尺寸、參數(shù)的修改，為后期的專業(yè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)三維實體造型打下良好的基礎(chǔ).在中級階段，以教授產(chǎn)品三維實體建構(gòu)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(zhuǎn)、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(xué)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(fù)雜特征的編輯為主，通過對復(fù)雜曲線編輯以及曲面操作等命令的講述，要求學(xué)生根據(jù)自身掌握的技能，進行創(chuàng)意產(chǎn)品實體的構(gòu)建.這種分層式的教學(xué)方法，不僅使學(xué)生Pro/E理論知識更加系統(tǒng)，同時也很好地將技術(shù)與理論相結(jié)合，學(xué)生的操作能力大幅提高，為日后學(xué)生的專業(yè)實訓(xùn)打下堅實的基礎(chǔ).

2.2 構(gòu)建實訓(xùn)體系

實訓(xùn)課程作為計算機三維設(shè)計重要的一個環(huán)節(jié)，課時基本上占到整個課時一半.因此實訓(xùn)課程模式的改革勢在必行，必須讓實訓(xùn)內(nèi)容更具有針對性.以筆者所在學(xué)校為例，工業(yè)設(shè)計是依附于機械專業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，同時機械產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)是學(xué)科的主要方向.因此在設(shè)置Pro/E實訓(xùn)課程中，既要結(jié)合機械設(shè)計課程，同時又要突出產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新性的特點.實訓(xùn)項目一般以手動工具裝置設(shè)計為主,實訓(xùn)內(nèi)容為24學(xué)時（分布6周）.要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成方案的確定、零件的設(shè)計、裝配、零件圖與工程圖的繪制、機構(gòu)運動仿真、設(shè)計說明書的編寫等.學(xué)生不僅要保證設(shè)計的創(chuàng)新性，同時要保證設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性.

在整個實訓(xùn)課程中，學(xué)生占據(jù)設(shè)計主導(dǎo)的地位，教師的職責(zé)則是把握好指導(dǎo)的尺度，面對不同的學(xué)生，采取不同的指導(dǎo)策略，以啟發(fā)式的指導(dǎo)方式為主.學(xué)生為了完成整個實訓(xùn)課程會積極主動的探索方案，學(xué)生之間彼此交流方案的結(jié)構(gòu)、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(guān)部份的特征的修改,很大程度上減少結(jié)構(gòu)出錯的概率.因此學(xué)生在實訓(xùn)的過程中能充分的領(lǐng)悟到Pro/E軟件的設(shè)計精髓.通過這種實訓(xùn)體系的構(gòu)建，更大程度發(fā)揮了學(xué)生自主能動性，深刻理解了Pro/E軟件的內(nèi)涵,也能更好地發(fā)揮設(shè)計創(chuàng)新能力.

2.3 加強過程考核

Pro/E課程改革除了教學(xué)方法和實訓(xùn)體系以外，考核過程也是較為重要的.筆者目前所在的學(xué)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(xué)生期末考試成績，第二個“4”（占40%）代表學(xué)生平時作業(yè)成績，“2”（占20%）代表學(xué)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(yè)一般不少于10次，而平時成績的測定，則依據(jù)其中5次具有代表性的綜合練習(xí)，以此來調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性.期末考試的考核形式則是教師給定一個設(shè)計主題，如多功能代步工具設(shè)計等，學(xué)生依據(jù)自己平時所學(xué)的專業(yè)知識，進行相關(guān)創(chuàng)新設(shè)計，并利用Pro/E三維設(shè)計軟件進行模型構(gòu)建、裝配、渲染等，以達到用工具實現(xiàn)創(chuàng)意的過程，充分考核學(xué)生的綜合能力.

3 結(jié)論

由此可見，計算機三維設(shè)計這門課程雖然是一門工具，但該課程的教學(xué)必須從工業(yè)設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，著重培養(yǎng)學(xué)生思考解決問題的能力.Pro/E軟件只是設(shè)計類專業(yè)一種輔助手段，無論其優(yōu)勢多么強大，渲染效果多么逼真，都始終無法設(shè)計師原有的設(shè)計思維.在計算機三維設(shè)計這門課程中，雖然筆者做了一些教學(xué)改革與實踐，但還是缺少進一步的效果評價，在今后的教學(xué)過程中，筆者將不斷總結(jié)，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(xué)質(zhì)量與效果.

〔1〕陳亮，王孌.工業(yè)設(shè)計教學(xué)用三維輔助軟件探討題名[J].軟件導(dǎo)刊，2010（10）.

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

〔3〕曹志鵬.關(guān)于計算機輔助工業(yè)設(shè)計教學(xué)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(yè)設(shè)計教學(xué)中師生教與學(xué)新型關(guān)系的建構(gòu)[J].煤炭高等教育，2014(9).

〔5〕任衣偉.“數(shù)字設(shè)計化工具”課程的教學(xué)設(shè)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(shè)計類項目“工業(yè)設(shè)計專業(yè)計算機三維設(shè)計課程教學(xué)研究”(4CX16106G)