高職CAD類課程教改與產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新

田美霞，馮文婕

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院，浙江 杭州 310018）

中國已經(jīng)成為位于全球前列的工業(yè)產(chǎn)品制造業(yè)市場，但很多企業(yè)存在過于模仿與引進、圖省事、走捷徑的現(xiàn)象，設(shè)計的粗陋使中國制造的產(chǎn)品成了低質(zhì)低價的代名詞，只有重視產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新才能令“中國制造”提升產(chǎn)品的顯性價值。

產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新對課堂教學提出了更高的要求，課堂教學內(nèi)容要與企業(yè)接軌，不僅要使學生掌握扎實的基礎(chǔ)知識，更要讓學生學會將寬厚的基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力的本領(lǐng)。

PRO/E軟件是美國PTC公司推出的參數(shù)化建模軟件，是一套由設(shè)計到生產(chǎn)的機械自動化軟件，已成為機械、電子、家電和航天等行業(yè)最流行的計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計軟件之一，是從事模具設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械設(shè)計等專業(yè)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(zhì)教育和創(chuàng)新教育進入課堂。

一、教學現(xiàn)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(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)出的人才呈“千人一面”的狀態(tài)，存在學習內(nèi)容與工作要求脫節(jié)、學生職業(yè)意識和相互協(xié)作意識薄弱、實踐動手能力與創(chuàng)新能力弱等問題，與企業(yè)的需求往往存在較大的差距。為培養(yǎng)企業(yè)所需的掌握PRO/E軟件應用的計算機輔助設(shè)計人才，必須加強PRO/E課程教學改革與內(nèi)涵建設(shè)。

二、教學改革

通過深入機械、模具、汽車等企業(yè)調(diào)研和企業(yè)人員訪談，了解了企業(yè)所需的PRO/E人才涉及的技術(shù)崗位主要有產(chǎn)品設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師、模具設(shè)計師、機械工程師、數(shù)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(lǐng)域和學習領(lǐng)域，解決學習內(nèi)容與工作要求脫節(jié)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(shè)計，培養(yǎng)學生具有一定的機械設(shè)計及工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新能力，同時為學習其他三維建模軟件奠定一定的基礎(chǔ)。

2.教學對象分析

教學對象為數(shù)控技術(shù)專業(yè)二年級的學生，已掌握機械制圖、機械設(shè)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(chǔ)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(fā)現(xiàn)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(chuàng)意；學生樂于嘗試，樂于挑戰(zhàn)。

3.教材分析

PRO/E軟件應用現(xiàn)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(jié)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(nèi)容，往往遇到一個指令不會，學生就放棄繼續(xù)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(chuàng)造性。

教師應在充分讀懂和讀活PRO/E教材的基礎(chǔ)上，按照學生的認知規(guī)律，完成教學活動的設(shè)計。課程內(nèi)容設(shè)計采用“項目驅(qū)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(yè)工作順序，主要分為草圖繪制、三維建模、產(chǎn)品裝配、機構(gòu)運動仿真、工程圖制作、模具設(shè)計6大模塊。

4.教學內(nèi)容設(shè)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(yǎng)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(jīng)過鞏固、提升、實踐創(chuàng)新的階段，學生的主觀能動性和積極性將不能調(diào)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(yè)，面向?qū)嵺`生活的各種實踐性問題。

在教學活動的設(shè)計中，應充分體現(xiàn)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(fā)學生豐富的想像力，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維。每個模塊的教學內(nèi)容設(shè)置體系應體現(xiàn)教學過程的四個階段。

第一階段：基礎(chǔ)階段，教師展示跟項目相關(guān)的以往學生的優(yōu)秀作品或產(chǎn)品設(shè)計模型激發(fā)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(shè)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(wù)型”教學，包括任務(wù)提出、任務(wù)實施與檢查、評估與討論3個環(huán)節(jié)。任務(wù)提出環(huán)節(jié)中教師介紹任務(wù)的設(shè)計模型、考核指標、限定時間。任務(wù)實施與檢查環(huán)節(jié)包括實施任務(wù)的計劃編制和匯報、實施任務(wù)、任務(wù)實施情況檢查。學生是實施者而教師是監(jiān)控者、幫助者和引導者。評估與討論環(huán)節(jié)包括展示和匯報設(shè)計模型，師生共同評價完成任務(wù)情況，教師根據(jù)學生完成任務(wù)的情況，對考核中出現(xiàn)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(diào)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(yǎng)學生分析和解決問題的能力。

第四階段：創(chuàng)新階段，主要開展合作型學習課堂教學。包括任務(wù)誘導、任務(wù)呈現(xiàn)、任務(wù)實施、任務(wù)評價與總結(jié)四個環(huán)節(jié)。

任務(wù)誘導環(huán)節(jié)：設(shè)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(shè)計背景，其次由教師來確定常規(guī)小組或臨時小組來完成任務(wù)。

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

任務(wù)實施環(huán)節(jié)：組內(nèi)成員分工、任務(wù)實施、任務(wù)檢查。其中，學生活動包括完成個人任務(wù)、面對面互動、幫助與評價和小組任務(wù)總結(jié)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(diào)控。

任務(wù)評價與總結(jié)：各小組任務(wù)匯報，通過學生或教師根據(jù)考核指標給予評價和總結(jié)。

三、創(chuàng)新設(shè)計案例

下面以迷你冰箱設(shè)計為例來介紹產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新的教學活動過程。

1.任務(wù)誘導

教師給出以下設(shè)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(shè)計背景：隨著人們生活水平的提高和對高品質(zhì)生活的需求，家電產(chǎn)品的發(fā)展進入一個新的階段。冰箱是我國家電行業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)和設(shè)計師日益關(guān)注的問題。通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，缺乏設(shè)計創(chuàng)新的家電產(chǎn)品在市場上會被消費者冷落，家電產(chǎn)品設(shè)計需要個性，需要創(chuàng)新，需要貼近目標顧客；國內(nèi)市場上，迷你冰箱種類少，造型設(shè)計粗陋，缺乏個性和藝術(shù)性，便捷式迷你冰箱設(shè)計理念還與國外有一定的差距。

2.任務(wù)呈現(xiàn)

教師給出任務(wù)目標和要求：要求學生針對中高端消費市場而開發(fā)的迷你冰箱，以“便攜、尊享、品味”作為該系列產(chǎn)品的設(shè)計定位，要求其獨具匠心的設(shè)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(jié)中要求穿插對中國元素的運用。

明確考核要求：工作態(tài)度20%＋工藝合理性20%＋完整性15%＋美觀性15%＋創(chuàng)新性30%。

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

3.任務(wù)實施

各小組按照設(shè)計任務(wù)書，開展分工合作，選擇自頂向下設(shè)計或由下到上設(shè)計的設(shè)計方法。每個學生都必須根據(jù)分工要求完成個人任務(wù)，遇到困難及時溝通交流，在互動中產(chǎn)生碰撞的火花，激發(fā)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(jiān)督各小組設(shè)計任務(wù)的開展進度。通過這個環(huán)節(jié)培養(yǎng)了小組合作配合，商定目標并堅定執(zhí)行的能力、團隊意識；培養(yǎng)了學生認真負責的工作態(tài)度、嚴謹細致的工作作風；培養(yǎng)了學生自學能力、創(chuàng)新和動手能力、分析問題和解決問題的能力。

4.任務(wù)評價與總結(jié)

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

四、結(jié) 論

通過教學改革后，產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新走入課程，激發(fā)了學生的創(chuàng)造性思維，學生也涌現(xiàn)出前所未有的學習積極性和熱情，讓學生從解決現(xiàn)實問題著手，選擇合適的設(shè)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(chuàng)造性思維的重要性，培養(yǎng)了學生認識、分析、解決問題的能力，使學生具備現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計的專業(yè)素質(zhì)。

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

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