產(chǎn)品設(shè)計(jì)3D軟件教學(xué)中學(xué)生整體思維培養(yǎng)研究

【摘 要】本文論述在產(chǎn)品設(shè)計(jì)3D軟件教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生在建模方面的整體思維能力，針對(duì)3D軟件教學(xué)中命令介紹太全面和講解太平均、建模過程太詳細(xì)導(dǎo)致學(xué)生無思考需求、整體分析太缺乏導(dǎo)致學(xué)生自學(xué)能力差等問題，提出從對(duì)軟件的整體把握、對(duì)模型的整體分析、對(duì)設(shè)計(jì)的過程完整等方面培養(yǎng)學(xué)生的整體思維培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計(jì) 3D軟件教學(xué) 整體思維

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）03C-0161-03

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，主流的三維產(chǎn)品建模的軟件有Rhinoceros、3ds MAX、Maya、Alias、Pro/E、UG、Solidworks、Catia、Jwelcad、3Design等，這些軟件給產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來極大的方便，大大提高建模效率。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中，3D建模成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)類學(xué)生必須掌握的基本技能，并作為衡量其設(shè)計(jì)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。如何讓學(xué)生能快速、有效地掌握軟件的基本技能，并能以此進(jìn)行自主、深入學(xué)習(xí)，提高整體思維，是課堂教學(xué)的主要目標(biāo)之一。本文從3D軟件教學(xué)中出現(xiàn)的問題出發(fā)，分析如何培養(yǎng)學(xué)生在建模方面的整體思維能力。

一、3D軟件教學(xué)中整體思維缺乏的表現(xiàn)

（一）命令介紹太全面，命令講解太平均。一是命令介紹太全面，初學(xué)學(xué)生接受難度大。在常規(guī)的3D軟件教學(xué)中，通常分為兩步：一是軟件命令講解；二是和實(shí)例演示。在教學(xué)中常陷入對(duì)命令講解過于全面的誤區(qū)，認(rèn)為只有把軟件命令盡可能完整掌握才能學(xué)好建模，致使大量冗余的軟件命令學(xué)習(xí)增加了學(xué)生負(fù)擔(dān)，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和效率。二是命令講解太平均化，沒有重點(diǎn)。在命令講解時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)軟件命令講解平鋪直敘、均衡用力，致使學(xué)生在上課過程中因抓不住重點(diǎn)而效率低下。其實(shí)，只要明白我們不是做軟件開發(fā)，軟件上不會(huì)用到的命令就沒有必要掌握，我們只需運(yùn)用相關(guān)命令完成自己的設(shè)計(jì)創(chuàng)意表達(dá)即可，而那些很少運(yùn)用的命令就不要講，或者盡量延后講，等學(xué)生把這個(gè)軟件基本掌握后再進(jìn)行延伸；同時(shí)，就某一具體的任務(wù)而言，這些命令難易程度和有用性是不同的，因此，在軟件教學(xué)中必須將命令分解成重要、次重要、一般了解等幾個(gè)層次，針對(duì)不同層次的命令，在講解時(shí)所投入的精力也不一樣。

（二）建模過程太詳細(xì)，學(xué)生無思考需求。實(shí)例建模講解時(shí)，建模過程講解太詳細(xì)，致使學(xué)生沒有思考需求，這是現(xiàn)代許多教材和教師上課的一個(gè)通病。案例建模步驟的過于詳細(xì)的描述，學(xué)生按照書上的步驟操作，就能輕易完成模型的創(chuàng)建，完全不用自己思考，這就忽略了對(duì)學(xué)生自己思維的培養(yǎng)，如果換一個(gè)模型，學(xué)生還是不知道如何下手。更為嚴(yán)重的是，學(xué)生也愿意以步驟講解詳細(xì)與否來評(píng)論教材的好壞和教師授課能力的高低，這就形成一個(gè)惡性循環(huán)。

（三）整體分析太缺乏，學(xué)生自學(xué)能力差。在課堂教學(xué)中，由于太過重視步驟的羅列，缺乏對(duì)模型的整體分析的訓(xùn)練，直接導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)遷移能力較差，對(duì)別人分析好的模型可以創(chuàng)建出來，但碰到一個(gè)全新的模型，則不知從何下手。這主要由于缺乏模型整體分析訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)模型的建模思路、方法和所涉及的命令等沒有一個(gè)完整的認(rèn)知，不能建立一個(gè)屬于學(xué)生自己的建模思維，因此一直都離不開老師的引導(dǎo)，課后自主提升能力也就無從談起；相反，如果培養(yǎng)出學(xué)生自己對(duì)模型的整體分析能力，就不需要完全按照教材或老師的講解步驟建模。

二、3D軟件教學(xué)中整體思維培養(yǎng)的策略

在3D產(chǎn)品建模教學(xué)中，學(xué)生的整體思維培養(yǎng)尤為重要。這既體現(xiàn)為對(duì)軟件本身的宏觀把握，也體現(xiàn)對(duì)模型個(gè)體的整體的分析，同時(shí)還體現(xiàn)為對(duì)設(shè)計(jì)過程的整體規(guī)劃。

（一）從對(duì)軟件的整體把握方面培養(yǎng)。具體如下：

1.把握軟件界面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行命令規(guī)劃。3D軟件界面是經(jīng)軟件開發(fā)者將命令可視化后，所呈現(xiàn)出的一種比較形象的視覺語言，通過圖標(biāo)形象語義可以了解一些命令的基本含義，但是要想對(duì)軟件全面把握，則需要對(duì)軟件界面的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的解析與歸納。

以rhino為例，在界面分析時(shí)，首先應(yīng)把握建模的基本思路，即線—面—體，在課堂教學(xué)中，將軟件的建模核心命令歸納為：線的生成—線的編輯，面的生成—面的編輯，體的生成—體的編輯，再輔以對(duì)象的基本操作，如對(duì)象的復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、縮放、排列、變動(dòng)以及布爾運(yùn)算等基本操作，這樣就完成了對(duì)Rhino軟件界面布局的基本掌握，這種清晰的命令分布講解不但能使學(xué)生在建模過程中快速準(zhǔn)確地找到自己所需要的命令，還能消除軟件學(xué)習(xí)的恐懼，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信。

2.針對(duì)同一產(chǎn)品模型，進(jìn)行多種嘗試。針對(duì)某一模型的創(chuàng)建，任何一個(gè)軟件都不是只有唯一的方法。通過多種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)同一模型的創(chuàng)建，可以讓學(xué)生更快、更全面地掌握軟件。再則，每種建模方法所需條件不同，成模效果也有差異，在建模過程中通過對(duì)比，選擇效果最好、條件更容易實(shí)現(xiàn)的方法是提高建模效率的好方法。

以Jewel CAD為例，創(chuàng)建如圖2的模型，可以有線面連接、導(dǎo)軌曲面等多種途徑，途徑不一樣需要的前提條件也不相同。就某個(gè)具體模型而言，有的條件容易滿足，有的條件不容易滿足，因此在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行不同方法嘗試可以讓學(xué)生全面掌握軟件要領(lǐng)，使之在建模的時(shí)有更多選擇。

圖2 線面連接、導(dǎo)軌曲面

3.以一個(gè)軟件為基礎(chǔ)，進(jìn)行功能拓展。市面上相同類型的產(chǎn)品建模軟件很多，而學(xué)生在軟件學(xué)習(xí)中也多將自己低劣的建模能力歸于軟件本身的差異，不斷地進(jìn)行各種嘗試，想通過接觸各種軟件來融合各軟件優(yōu)勢(shì)的想法也是無可厚非，但這種做法的后果是他們對(duì)各個(gè)軟件都淺嘗輒止，無一精通，這無益于學(xué)生提高建模能力。其實(shí)，要融會(huì)貫通各種三維建模軟件，可以有更有效的方法，即以一個(gè)軟件為基礎(chǔ)，進(jìn)行各種插件擴(kuò)展。

以rhino為例，該軟件用Nurbs曲線建模，雖然這種高級(jí)曲線建模備受專業(yè)人員青睞，但以3Dmax為代表的多邊形建模也有自己的長(zhǎng)處，想融合兩者的優(yōu)勢(shì)，正確的做法不是兩種軟件都學(xué)，而是以rhino為主軟件，再添加相應(yīng)的插件，如多邊形建模插件T-Splines。相同的道理，珠寶首飾插件TechGems，RhinoGold，Rhinojewel，Matrix 6 for Rhino；建筑插件EasySite；鞋業(yè)插件RhinoShoe；牙科插件DentalShaper for Rhino；攝影量測(cè)插件Rhinophoto；逆向工程插件RhinoResurf等，這都是在掌握rhino的基礎(chǔ)上進(jìn)行的功能擴(kuò)展，這種方法使軟件學(xué)習(xí)更有系統(tǒng)性。

（二）從對(duì)模型的整體分析方面培養(yǎng)。產(chǎn)品三維建模是一個(gè)整體工程，因此在建模時(shí)腦子里必須有一個(gè)整體的概念。在建模之前，必須在腦海里進(jìn)行模型整體規(guī)劃，分析模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃模型創(chuàng)建的順序流程，避免在動(dòng)手之后思緒混亂，沒有章法。換句話說，在動(dòng)手建模之前，模型就已經(jīng)在腦海里完成了創(chuàng)建。同樣以rhino為例，建立如圖3所示的榨汁機(jī)模型。

圖3 模型分析

第一步：模型分解。在建模前對(duì)模型進(jìn)行整體分析，并分解為底座、瓶身、把手、內(nèi)膽、瓶蓋等幾個(gè)部分。

第二步：難點(diǎn)聚焦。分析這幾個(gè)部件的特點(diǎn)和模型成型方式，發(fā)現(xiàn)大部分部件都容易創(chuàng)建，唯一的難點(diǎn)在底座，而底座的難點(diǎn)在空間線的準(zhǔn)確建立。

第三步：難點(diǎn)解析?？臻g線的創(chuàng)建可以考慮用兩個(gè)平面線來創(chuàng)建；具體所設(shè)計(jì)到的命令就是就是：rhino中線的修改＼【從兩個(gè)視圖的曲線】來獲此空間曲線，這要求綜合兩個(gè)視圖，力求準(zhǔn)確。

第四步：條件實(shí)現(xiàn)。根據(jù)所選的命令，查詢命令的實(shí)現(xiàn)條件，如需要什么樣的點(diǎn)、線才能運(yùn)用該命令實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建，并創(chuàng)建符合條件的點(diǎn)、線、面。

第五步：模型的創(chuàng)建。模型分析常用逆向分析，而模型創(chuàng)建就正向操作即可，一步步完成模型創(chuàng)建。

（三）從對(duì)設(shè)計(jì)的過程完整方面培養(yǎng)。任何模型的創(chuàng)建都是為了實(shí)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)創(chuàng)意的表達(dá)，因此，在進(jìn)行3D軟件學(xué)習(xí)的后半段，應(yīng)培訓(xùn)學(xué)生運(yùn)用3D軟件實(shí)現(xiàn)個(gè)人創(chuàng)意的模型表達(dá)。在3D軟件學(xué)習(xí)之初，主要圍繞軟件的熟悉和命令的使用進(jìn)行，并且所練習(xí)的模型也是對(duì)現(xiàn)成模型的模仿重建，因此遇到的阻力和現(xiàn)實(shí)難度較??；但如果從草圖設(shè)計(jì)開始就完全是自己創(chuàng)意的表達(dá)，則建模過程也是學(xué)生創(chuàng)意思維完善的過程，創(chuàng)意構(gòu)思中沒有完善的結(jié)構(gòu)和創(chuàng)意都會(huì)在模型創(chuàng)建的過程中得到修改和彌補(bǔ)，這樣設(shè)計(jì)全過程的訓(xùn)練不但能培養(yǎng)學(xué)生自由表達(dá)自己創(chuàng)意的能力，讓他們?cè)诓輬D構(gòu)思時(shí)就作通盤考慮，還能培養(yǎng)他們?cè)趧?chuàng)意之初，就對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、色彩、工藝等設(shè)計(jì)要素的全方位規(guī)劃能力。 （下轉(zhuǎn)第177頁）

（上接第162頁）

再則，在課堂上還必須培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。讓學(xué)生在模型創(chuàng)建中碰到問題首先想到的不是請(qǐng)教老師和他人，而是通過多種途徑自己解決；即使最后請(qǐng)教老師，教師的講解也不應(yīng)該是直接告訴他們?cè)趺醋?，而是要運(yùn)用啟發(fā)式教育，通過旁敲側(cè)擊步步引導(dǎo)，讓學(xué)生自己想出辦法，這樣才能印象深刻，達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。

總之，產(chǎn)品設(shè)計(jì)3D軟件教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)對(duì)軟件把握不系統(tǒng)、入門困難的現(xiàn)象，最根本的原因是缺乏整體思維的培養(yǎng)。對(duì)軟件講解沒有整體思維，學(xué)生所了解的軟件命令是一盤散沙，毫無章法；對(duì)模型分析沒有整體思維，學(xué)生碰到復(fù)雜模型就會(huì)一頭霧水，無處著手。因此，培養(yǎng)學(xué)生的整體思維能力應(yīng)該成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)3D軟件教學(xué)中極其重要的一環(huán)，這對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和模型創(chuàng)建能力都大有裨益。

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【基金項(xiàng)目】2017年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2017JGA308）；2015年度廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KY2015LX470）

【作者簡(jiǎn)介】張賢富（1982— ），四川人，男，碩士，梧州學(xué)院講師，浙江大學(xué)博士研究生，研究方向：數(shù)字化藝術(shù)與設(shè)計(jì)，首飾設(shè)計(jì)與制作。

（責(zé)編 蘇 洋）