CAID課程體系中的工程軟件教學(xué)改革研究

李 兵 （南京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 210000）

CAID課程體系中的工程軟件教學(xué)改革研究

李 兵 （南京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 210000）

在明晰CAID課程體系教學(xué)層次與指導(dǎo)思想的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)在工程軟件教學(xué)改革進(jìn)程中積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以期提高CAID課程的整體教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而為社會培養(yǎng)出綜合性、實(shí)用型、職業(yè)化的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)人才。

工業(yè)設(shè)計(jì)；CAID；課程體系；工程軟件；教學(xué)改革

CAID，即計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（Computer Aided Industrial Design）英文首寫字母的縮寫，是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合形成的系統(tǒng)支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的各種創(chuàng)造性活動，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)以及人機(jī)等的量化描述，從而設(shè)計(jì)出更加實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀、宜人與創(chuàng)新的產(chǎn)品，滿足不同層次人們的需求。CAID課程則是目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生必須掌握的核心課程之一，其教學(xué)體系應(yīng)包括以下三個層次：以二維為主的基本訓(xùn)練，學(xué)習(xí)PhotoShop、CorelDRAW、Illustrator等平面軟件；以三維為主的綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練，學(xué)習(xí)Rhinoceros、SketchUp、Alias StudioTools、3D Studio Max等建模軟件；以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)SolidWorks、Pro/Engineer、Unigraphics等工程軟件。

一、工程軟件教學(xué)改革進(jìn)程概述

本校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)成立于1999年，自2013年起由原來的兩個班（藝術(shù)類招生）擴(kuò)招至三個班，其中一個班為理工科招生、另兩個班仍為藝術(shù)類招生。針對藝術(shù)類本科生的關(guān)于“創(chuàng)新設(shè)計(jì)層次”中的工程軟件教學(xué)，我們一直在漫漫探索與不斷改革。2012年及以前，兩個班均講授Pro/Engineer，32學(xué)時，但是結(jié)合在校學(xué)生以及畢業(yè)生的反饋，效果不是很好。2013年，進(jìn)行了一定的嘗試，一個班講授Pro/Engineer、另一個班講授SolidWorks，學(xué)時仍是32。通過對比并結(jié)合反饋發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對SolidWorks軟件的接受與上手程度明顯好于Pro/Engineer軟件，但由于課時有限，學(xué)生對軟件掌握的深度不夠。于是，2014年兩個班均講授SolidWorks，且學(xué)時增加至48。授課結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生的問卷反饋以及設(shè)計(jì)實(shí)例完成情況，教學(xué)效果較好。于是，至今一直采用SolidWorks作為“創(chuàng)新設(shè)計(jì)層次”中的教學(xué)軟件。

二、教學(xué)指導(dǎo)思想

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，顧名思義，計(jì)算機(jī)軟件是用來輔助工業(yè)設(shè)計(jì)的，無法替代設(shè)計(jì)師的思維。CAID課程體系中的工程軟件只是設(shè)計(jì)創(chuàng)意呈現(xiàn)以及便于實(shí)現(xiàn)CAM的一種輔助手段，像我們使用的筆與尺一樣，作為一種工具，應(yīng)怎么方便怎么用，目的是為了做好設(shè)計(jì)。因而，該課程教學(xué)訓(xùn)練的應(yīng)是學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維，教會學(xué)生思考怎么去設(shè)計(jì)，如何借助工程軟件將其設(shè)計(jì)想法“三維”呈現(xiàn)。同時，注重工程軟件中三維設(shè)計(jì)原理的講授，讓學(xué)生做到知其然并知其所以然。

三、教學(xué)方法總結(jié)

對工程軟件中的SolidWorks教學(xué)主要分成兩個階段：第一階段為基礎(chǔ)知識夯實(shí)，結(jié)合課本練習(xí)對草圖、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基本特征、放樣、掃描、裝配體、工程圖、渲染、動畫等知識點(diǎn)進(jìn)行講解；第二階段重點(diǎn)為曲面實(shí)例練習(xí)，對吸塵器、MP3、臺燈、可樂瓶、高爾夫球具、毛球修剪器、點(diǎn)心盤、蜜蜂等經(jīng)典實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)方法解析與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此教學(xué)過程中，主要采用了以下的教學(xué)方法：

1.案例教學(xué)為主、課本練習(xí)為輔，提高課堂學(xué)習(xí)效率

軟件類課程的講解，如果單純講解具體的操作與命令，是非常單調(diào)且枯燥的。但是，當(dāng)配上具體的設(shè)計(jì)案例后，學(xué)習(xí)的過程便不再枯燥。學(xué)生在創(chuàng)建設(shè)計(jì)案例的同時，便潛移默化地理解與掌握了相應(yīng)的操作與命令。設(shè)計(jì)案例式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，極大提高了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。在SolidWorks軟件教學(xué)的首次課上，在講解其三維設(shè)計(jì)原理后，便以“計(jì)數(shù)器”作為設(shè)計(jì)案例，“亦步亦趨”，闡述其設(shè)計(jì)與創(chuàng)建的方法與過程。

2.與設(shè)計(jì)競賽、項(xiàng)目相結(jié)合，學(xué)以致用

CAID課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，只有通過大量的設(shè)計(jì)實(shí)踐才能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。因此，在SolidWorks軟件的教學(xué)過程中，鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生參加了相關(guān)設(shè)計(jì)競賽與項(xiàng)目，如永安國際竹家具設(shè)計(jì)大賽、中國玩具和嬰童用品創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽、電動工具設(shè)計(jì)項(xiàng)目等。通過參與設(shè)計(jì)競賽和項(xiàng)目，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用，極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)SolidWorks軟件的積極性。

3.注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練

一名合格的工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)具備鑒別自己的設(shè)計(jì)作品能否加工成產(chǎn)品的能力，因而需要掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識。在SolidWorks軟件的教學(xué)過程中，不僅應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生在“零件”環(huán)境下的造型建模能力，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在“裝配體”環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，讓學(xué)生掌握對產(chǎn)品零部件間的配合關(guān)系進(jìn)行干涉檢查以及對其制造可行性進(jìn)行參數(shù)分析的方法。

4.校企協(xié)同，聘請企業(yè)設(shè)計(jì)師來校授課

在SolidWorks軟件的教學(xué)過程中，為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓其提前與社會接軌，應(yīng)聘請相關(guān)企業(yè)研發(fā)部門的一線設(shè)計(jì)師走進(jìn)課堂。以企業(yè)具體項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)流程為例，講解SolidWorks軟件在其中參與和輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用全過程，讓學(xué)生充分理解他們正在學(xué)習(xí)的該工程軟件在今后職業(yè)實(shí)踐中的作用與價值。

5.加強(qiáng)曲面建模能力的培養(yǎng)

曲面建模與設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)特別注重學(xué)生曲面建模能力的鍛煉與培養(yǎng)，使其熟練掌握使用SolidWorks對各種曲面零件的建模方法、技巧和構(gòu)思精髓。通過前期的基礎(chǔ)夯實(shí)與后期的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，在課程教學(xué)結(jié)束時，學(xué)生應(yīng)可獨(dú)立運(yùn)用SolidWorks軟件，構(gòu)建具有復(fù)雜曲面的“蜜蜂”模型。

四、結(jié)語

工業(yè)設(shè)計(jì)最終是要面向制造走向市場的，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)然也不例外。除了上文總結(jié)出的教學(xué)方法外，作為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教師，筆者建議并呼吁在CAID課程體系中應(yīng)加強(qiáng)像SolidWorks等工程軟件的教學(xué)比重，切實(shí)提高CAID課程的整體教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而為社會培養(yǎng)出“綜合性、實(shí)用型、職業(yè)化”的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)人才。

[1]潘云鶴，孫守遷，包恩偉.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報，1999，11（3）：248-252.

[2]林敬亭.基于CAID的機(jī)床產(chǎn)品族造型設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2013，30（6）：97-100.

[3]閆成新，劉衍聰.以創(chuàng)新設(shè)計(jì)為核心的“計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)”課程體系建設(shè)[J].工程圖學(xué)學(xué)報，2010，（4）：142-145.

[4]吳兆奇.基于實(shí)踐性與靈活性的計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究[J].藝術(shù)科技，2013，（10）：26-28.

[5]北京兆迪科技有限公司.SolidWorks曲面設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].北京：中國水利水電出版社，2014，前言.

江蘇高校哲學(xué)社會科學(xué)研究資助項(xiàng)目（2015SJB081）

李兵（1986-），男，江蘇淮安人，講師，工學(xué)博士，主要從事工業(yè)設(shè)計(jì)及其教學(xué)研究。