依托信息化教學(xué)平臺(tái)，融合幾何美學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

謝飛揚(yáng)

摘要：結(jié)合參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)趨勢(shì)，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程中融合幾何美學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐。課程依托信息化教學(xué)平臺(tái)，探討如何將幾何美學(xué)引入到設(shè)計(jì)教學(xué)中，使用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了常見的4種構(gòu)成幾何美學(xué)特征。使用了線上線下混合式教學(xué)模式，結(jié)合自主研發(fā)的教輔軟件來彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。課程引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)展現(xiàn)幾何之美，提高設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)美學(xué)價(jià)值。得到了具有幾何美學(xué)的設(shè)計(jì)模型。該方法能提高計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)價(jià)值，發(fā)揮信息化教學(xué)優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué) 教輔軟件 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 幾何美學(xué) 參數(shù)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2023）22-0086-05

Abstract：Combined with the trend of parametric product design，the product design teaching practice of geometric aesthetics is integrated into the computeraided design course.Under the background of informational teaching，relying on the information-based teaching platform，this course discusses how to introduce geometric aesthetics into design teaching，and realizes four common geometric aesthetic features by using parametric design methods. The online and offline mixed teaching mode is used，and the self-developed teaching assistant software is used to make up for the deficiency of traditional teaching. The course guides students to use computer-aided design technology to show the beauty of geometry and improve their design ability and aesthetic value.A design model with geometric aesthetics was obtained.This method can improve the aesthetic value of computeraided product design，give full play to the advantages of information teaching and improve the learning efficiency.

Keywords：Information based teaching Teaching auxiliary software Product Design Geometric aesthetics Parametric design

引言

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程過于重視軟件技能教學(xué)，授課時(shí)間有限，很難在短時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)際所需要的美學(xué)能力?；诖?，課程依托信息化教學(xué)平臺(tái)，融合幾何美學(xué)這一兼具審美價(jià)值，普適性與效率性的藝術(shù)美學(xué)進(jìn)行數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐。從參數(shù)化幾何美學(xué)思維、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建3個(gè)方面，探討如何將幾何美學(xué)引入到教學(xué)，并利用數(shù)字化技術(shù)彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提高師資隊(duì)伍的信息化教學(xué)能力。引導(dǎo)學(xué)生利用參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)展現(xiàn)幾何之美，同時(shí)提高設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)美學(xué)價(jià)值。本文筆者以《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》課程的“參數(shù)化首飾設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”為例，對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)展開探討。

一、課程概況

（一）研究背景。隨著社會(huì)信息技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品需求的復(fù)雜性呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)軟件、相關(guān)技術(shù)更新迭代速度非?？欤瑐鹘y(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)很難滿足社會(huì)需求。因此教師需要引入數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與信息化教學(xué)平臺(tái)來保證課程內(nèi)容與教學(xué)手法的適時(shí)性[1]。而學(xué)生需要能夠設(shè)計(jì)兼具美感和創(chuàng)新性產(chǎn)品來適應(yīng)日漸精細(xì)化，復(fù)雜化的市場(chǎng)。幾何美學(xué)作為現(xiàn)代主義美學(xué)的重要組成之一，在今日仍具有極高的普適性與審美內(nèi)涵[2]，因此以幾何美學(xué)與數(shù)字化設(shè)計(jì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)價(jià)值與設(shè)計(jì)效率，是高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)與人才培養(yǎng)的重點(diǎn)目標(biāo)。

（二）研究對(duì)象。此案例以廣州商學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)，2017至2019 3個(gè)年級(jí)6個(gè)班的253名學(xué)生為研究對(duì)象。從2019年至2021年，連續(xù)3學(xué)年第一學(xué)期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程開展研究。該課程共計(jì)96學(xué)時(shí)，分上下兩個(gè)學(xué)期完成授課，上學(xué)期主要內(nèi)容是產(chǎn)品二維效果圖設(shè)計(jì)表現(xiàn)，下學(xué)期主要內(nèi)容是產(chǎn)品三維效果圖設(shè)計(jì)表現(xiàn)，本案例主要討論該課程下學(xué)期三維設(shè)計(jì)表現(xiàn)的教學(xué)研究?jī)?nèi)容，不再贅述。

（三）研究方法。該課程從2019年至2021年3年時(shí)間里，對(duì)6個(gè)班的學(xué)生實(shí)施了3種教學(xué)方法。第一是2019年線下實(shí)施的常規(guī)軟件教學(xué)中的示范性教學(xué)；第二是2020年課程授課時(shí)間遇到了疫情，使用了純線上的教學(xué)方法；第三是2021年課程使用了線上線下混合式教學(xué)。課程團(tuán)隊(duì)以調(diào)查法與個(gè)案研究法對(duì)比學(xué)生平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)、學(xué)生作業(yè)完成情況、學(xué)生考試完成情況、學(xué)生對(duì)教師教學(xué)滿意度等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行課程的綜合評(píng)價(jià)研究，提升教學(xué)質(zhì)量。

（四）課程介紹。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程是產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)必修課，課程實(shí)踐性強(qiáng)。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法，能夠提高產(chǎn)品效果圖設(shè)計(jì)表現(xiàn)能力，能夠利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有幾何美學(xué)特征的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。

二、教學(xué)問題分析與解決方案

課程的教學(xué)對(duì)象是藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)大二下學(xué)期學(xué)生，通過前面課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)，掌握了基本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技能。學(xué)生喜歡操作，厭惡理論講授。學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果具體表現(xiàn)為3種情況：

第一，大部分學(xué)生能夠按要求完成課程產(chǎn)品設(shè)計(jì)臨摹任務(wù)，掌握設(shè)計(jì)表現(xiàn)技能，但設(shè)計(jì)缺乏美感。學(xué)生由于初次學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)內(nèi)容，短時(shí)間還難以適應(yīng)手繪和三維設(shè)計(jì)表達(dá)的巨大差異性。因此剛開始課程學(xué)習(xí)時(shí)有一定吃力現(xiàn)象，學(xué)生存在畏難情緒，傳統(tǒng)美學(xué)知識(shí)運(yùn)用在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中存在一定困難。第二，個(gè)別學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力較弱。由于前面高考?jí)毫^大，至今才初步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件使用，間接影響課程的學(xué)習(xí)效果。第三，少部分學(xué)生主觀能動(dòng)性較強(qiáng)。不需要老師監(jiān)督，能夠提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，取得不錯(cuò)的三維設(shè)計(jì)表現(xiàn)效果。基于以上的學(xué)情分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果差異性較大，給課程內(nèi)容設(shè)計(jì)帶來了一定困難。在教學(xué)實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)6個(gè)方面對(duì)最終教學(xué)效果存在較大影響，并針對(duì)性地探討出了對(duì)應(yīng)方法與思路，具體如下：

（一）線上線下混合式教學(xué)。多種角度相互印證取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)教融合項(xiàng)目激勵(lì)，學(xué)生學(xué)習(xí)更加高效全面。線上視頻教學(xué)、軟件操作直觀，案例操作可直接應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)了軟件基礎(chǔ)功能的應(yīng)用，但很難讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程有系統(tǒng)的認(rèn)知，加大入門學(xué)習(xí)難度。線下教學(xué)中注重計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，融合幾何美學(xué)的教學(xué)，優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，明確設(shè)計(jì)趨勢(shì)，提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)能力，設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。見圖1。

（二）教學(xué)時(shí)間。3個(gè)周期的混合式教學(xué)，從線上再到線下，突破傳統(tǒng)軟件教學(xué)時(shí)間限制，教學(xué)內(nèi)容從易到難，迭代漸進(jìn)式學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只能在課堂上掌握軟件工具的基本使用，短時(shí)間很難進(jìn)行自由的藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作。信息化教學(xué)給課程的時(shí)間設(shè)置帶來了新的解決思路。

首先，在課前教師向?qū)W生推送線上教學(xué)進(jìn)行預(yù)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)，明確課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)；然后，從第1周到第5周的線下教學(xué)重點(diǎn)是設(shè)計(jì)分析，學(xué)生能夠利用幾何美學(xué)知識(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，能夠利用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法提高設(shè)計(jì)效率優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量，能夠了解當(dāng)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)趨勢(shì)。其次，第6到12周學(xué)生利用高階拓展資源繼續(xù)提升設(shè)計(jì)表現(xiàn)能力，線上教學(xué)重點(diǎn)是設(shè)計(jì)作業(yè)反饋，老師定期給予修改建議，學(xué)生能夠利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段優(yōu)化課程設(shè)計(jì)質(zhì)量；最后，第15到第16周計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)踐課程，點(diǎn)評(píng)分析學(xué)生設(shè)計(jì)作品，擇優(yōu)推薦設(shè)計(jì)競(jìng)賽和企業(yè)應(yīng)用。

（三）產(chǎn)教融合項(xiàng)目設(shè)計(jì)。課程教學(xué)成果的優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案擇優(yōu)推薦應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目。一共有兩種方式，第一，組織學(xué)生參與到藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院工作室的校企合作項(xiàng)目，給學(xué)生提供實(shí)際商業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)踐機(jī)會(huì)，企業(yè)項(xiàng)目會(huì)倒逼學(xué)生完成符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。第二，課程組織學(xué)生參加設(shè)計(jì)競(jìng)賽，學(xué)生在有限的時(shí)間里與行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)師同臺(tái)競(jìng)技，通過以賽代練的方式提高設(shè)計(jì)能力。這兩種基于實(shí)際的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方式，更容易激勵(lì)學(xué)生興趣，快速達(dá)到教學(xué)效果。

（四）專業(yè)軟件的選擇。目前CG產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件眾多，各自有其自身優(yōu)勢(shì)，學(xué)生選擇存在一定困難。學(xué)習(xí)興趣是最好的老師，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)軟件的分類，明確Rhino在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中的重要地位，明確Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)表現(xiàn)的在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的意義，明確軟件技能和幾何美學(xué)的關(guān)系，讓學(xué)生了解如何選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的相關(guān)軟件。

（五）課堂教學(xué)方式。以學(xué)生主體，教師為主導(dǎo)。傳統(tǒng)的軟件技能教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生跟著教師的示范進(jìn)行臨摹作業(yè)，照葫蘆畫瓢的學(xué)習(xí)方式明顯不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新要求，美學(xué)要求[3]。課程可以采取優(yōu)秀學(xué)生操作示范，教師進(jìn)行重難點(diǎn)補(bǔ)充。課程重要知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生提前預(yù)習(xí)線上教學(xué)視頻，完成舉一反三的拓展練習(xí)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新的實(shí)踐活動(dòng)。課堂教學(xué)環(huán)節(jié)展示學(xué)生設(shè)計(jì)作業(yè)，師生相互討論學(xué)習(xí)，明確問題、解決問題、進(jìn)行美學(xué)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。課堂教學(xué)的重心在于引導(dǎo)學(xué)生通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)美感和創(chuàng)新度。

（六）自主研發(fā)，個(gè)性化定制教輔軟件。課程結(jié)合商業(yè)設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了課程網(wǎng)頁(yè)學(xué)習(xí)導(dǎo)航。將Rhino和Grasshopper軟件學(xué)習(xí)的經(jīng)典教學(xué)資源由易到難進(jìn)行分類整理，方便學(xué)生課后線上拓展學(xué)習(xí)，見圖2。調(diào)用了騰訊 AI 智能答疑接口，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)軟件的知識(shí)點(diǎn)問答功能。目前該軟件問答數(shù)據(jù)的建設(shè)主要圍繞產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)表現(xiàn)軟件 Rhino 進(jìn)行展開，整理了共600余條知識(shí)點(diǎn)問答。學(xué)生輸入學(xué)習(xí)問題的關(guān)鍵詞，AI機(jī)器人老師能夠立即反饋問題的答案。其中常見的 Rhino 知識(shí)點(diǎn)問答數(shù)據(jù)信息已設(shè)計(jì)并錄入300余條，后續(xù)計(jì)劃分類整理后，繼續(xù)完善和擴(kuò)充課程問答信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，直至真正實(shí)現(xiàn)課程常規(guī)問題的智能化答疑。經(jīng)過問卷調(diào)研和學(xué)生訪談，發(fā)現(xiàn)課程自主研發(fā)的教輔工具對(duì)學(xué)習(xí)有明顯幫助，有利于融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，拓展了教學(xué)時(shí)間和空間，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。見圖3。

三、融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)在教學(xué)改革實(shí)踐

（一）參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)的背景。參數(shù)化技術(shù)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要手段。目前，國(guó)內(nèi)高校參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)案例主要集中在建筑制造，這與產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在較大差異，大部分參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)方法直接應(yīng)用在產(chǎn)品中，會(huì)造成產(chǎn)品外觀雷同，審美風(fēng)格上不兼容，因此學(xué)生很難直接應(yīng)用。

純軟件CMF參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)能力[4]。由于Rhino中Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)的難度和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方式，大部分初學(xué)者只能簡(jiǎn)單套用參數(shù)化設(shè)計(jì)的電池模板，無(wú)法創(chuàng)新造成設(shè)計(jì)方案雷同。學(xué)生很容易陷入?yún)?shù)化復(fù)雜的設(shè)計(jì)邏輯中，忽略產(chǎn)品設(shè)計(jì)本應(yīng)該關(guān)注的美學(xué)問題。造成花費(fèi)了大量時(shí)間，反而做出了很多無(wú)效丑陋的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，學(xué)生容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)的負(fù)面情緒。針對(duì)以上情況，在本科二年級(jí)階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，應(yīng)該明確參數(shù)化輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的作用。

（二）融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容。課程教學(xué)立足于應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，商業(yè)設(shè)計(jì)一般有明確的需求和限制，Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)目前大多應(yīng)用于產(chǎn)品外觀造型中的表皮肌理設(shè)計(jì)。相較于大體量的建筑設(shè)計(jì)，課程教學(xué)重點(diǎn)是融合幾何美學(xué)的參數(shù)化技術(shù)提升產(chǎn)品外觀造型的美感?；诮虒W(xué)需求課程的教學(xué)內(nèi)容安排，見表1。

（三）幾何美學(xué)與參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)。丟勒說“沒有掌握幾何學(xué)，任何人都不可能成為一名藝術(shù)家[5]”。幾何美學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例中的各種設(shè)計(jì)比例形式都來源于幾何美學(xué)，參數(shù)化設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)這類自然幾何美學(xué)形態(tài)給出了新的思路[6]?；诖耍n程提出了以幾何美學(xué)為核心的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)，主要教學(xué)改革措施有以下4點(diǎn)：

1.設(shè)計(jì)基于幾何美學(xué)的Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)流程。重構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)流程。讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)主體造型和CMF設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立，設(shè)計(jì)師更容易把控產(chǎn)品設(shè)計(jì)形態(tài)，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)價(jià)值。首先，確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用的構(gòu)成設(shè)計(jì)方法；然后使用中文語(yǔ)言撰寫出建模邏輯和主要的設(shè)計(jì)方法；其次依據(jù)前面撰寫的中文語(yǔ)言建模邏輯，使用Rhino手工建模，模擬設(shè)計(jì)結(jié)果；最后，再使用Grasshopper電池元件復(fù)現(xiàn)Rhino的建模過程和構(gòu)成設(shè)計(jì)方法，得到大量設(shè)計(jì)方案。

2.探究以幾何美學(xué)為核心的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)。傳統(tǒng)軟件教學(xué)以技能培訓(xùn)為主，重點(diǎn)圍繞參數(shù)化組件工具和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的講解，然后利用參數(shù)化設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)大量的CMF效果。這種純軟件的教學(xué)方式學(xué)習(xí)周期很長(zhǎng)，而且產(chǎn)品外觀方案雷同，最終很難直接應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，消磨學(xué)習(xí)積極性。

因此，課程提出了以幾何美學(xué)為核心的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)方案。分為3個(gè)教學(xué)階段：第一，前期的線上教學(xué)階段，學(xué)生能夠初步掌握參數(shù)化設(shè)計(jì)工具的使用；第二，中期的線下教學(xué)階段，學(xué)生能夠掌握參數(shù)化設(shè)計(jì)中的基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理，學(xué)會(huì)利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段再現(xiàn)幾何美學(xué)案例；第三，后期的線上線下混合式教學(xué)階段，要求學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生能夠靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，結(jié)合數(shù)字化的幾何美學(xué)實(shí)現(xiàn)方式，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)價(jià)值和品質(zhì)。

3.探究參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4種幾何美學(xué)的構(gòu)成規(guī)律。幾何美學(xué)中的構(gòu)成規(guī)律一共有四種：平均構(gòu)成、線性漸變構(gòu)成、曲線漸變構(gòu)成、非線性干擾構(gòu)成[7]。

第一，平均構(gòu)成案例分析及參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。平均構(gòu)成規(guī)律的設(shè)計(jì)缺乏對(duì)比，適合作為設(shè)計(jì)的背景。各個(gè)設(shè)計(jì)元素之間基本差不多，在視覺上很難分辨出重點(diǎn)元素。通過直方圖進(jìn)行分析，A元素至H元素之間的高度數(shù)值沒有變化，在設(shè)計(jì)構(gòu)成中稱為元素的重復(fù)，見圖4。

第二，線性漸變構(gòu)成的案例分析及參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在線性漸變構(gòu)成中，每種元素的變化近似于線性漸變，每種元素之間看不出明顯的變化，元素之間的對(duì)比并不明顯，因此這種線性漸變構(gòu)成規(guī)律比較適合作為背景元素。深藍(lán)色的夜空顏色從上到下呈線性漸變，突出了前面人物的孤寂感。

通過直方圖進(jìn)行分析，A元素至H元素之間的高度數(shù)值呈線性變化，沒有明顯的波動(dòng)，在構(gòu)成設(shè)計(jì)中稱為漸變構(gòu)成。函數(shù)表達(dá)式為y=a*a*x+b。具體分析實(shí)現(xiàn)，見圖5。

第三，曲線漸變構(gòu)成的案例分析及參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在曲線漸變構(gòu)成中，元素之間的強(qiáng)弱對(duì)比非常明顯，節(jié)奏對(duì)比突出，韻律感強(qiáng)，非常容易發(fā)現(xiàn)某個(gè)元素占據(jù)主導(dǎo)地位，吸引視覺關(guān)注。蝸牛殼的生長(zhǎng)紋理從內(nèi)到外的大小呈現(xiàn)曲線漸變規(guī)律，大小變化非?？欤覍?duì)比強(qiáng)烈。

通過直方圖進(jìn)行分析，A元素至H元素之間的高度數(shù)值呈曲線漸變的變化。函數(shù)表達(dá)式為y=sinx或y=cosx，具體分析實(shí)現(xiàn)，見圖6。

第四，非線性干擾構(gòu)成（也可以稱為自然構(gòu)成）的案例分析及參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。自然構(gòu)成滿足曲線漸變構(gòu)成的所有特點(diǎn)、節(jié)奏對(duì)比明顯，次要對(duì)比變化規(guī)律豐富。自然構(gòu)成規(guī)律在大自然中隨處可見，例如，動(dòng)物生長(zhǎng)的羽毛，又例如樹干生長(zhǎng)狀態(tài)具有明顯的朝向性，樹枝粗細(xì)對(duì)比明顯但變化豐富；通過直方圖進(jìn)行分析，A元素至H元素之間的高度數(shù)值變化規(guī)律呈非線性干擾狀態(tài)。具體分析實(shí)現(xiàn)，見圖7。

利用算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自然幾何美學(xué)是未來的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。目前，Grasshopper平臺(tái)支持安裝插件（開源算法）實(shí)現(xiàn)這種基于自然幾何美學(xué)的非線性干擾構(gòu)成，極大提升了設(shè)計(jì)效率。例如分形算法，遺傳算法、集群算法等。

4.通過Grasshopper參數(shù)化工具探究的4種幾何美學(xué)的構(gòu)成規(guī)律提升設(shè)計(jì)教學(xué)的效率和質(zhì)量。學(xué)生使用參數(shù)化技術(shù)完成產(chǎn)品表皮的肌理設(shè)計(jì)時(shí)便有了具體方向，不至于盲目調(diào)整參數(shù)，浪費(fèi)時(shí)間。設(shè)計(jì)項(xiàng)目中可以根據(jù)美學(xué)需要，主觀調(diào)整肌理設(shè)計(jì)的疏密對(duì)比關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。由于商業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有一定的局限性，因此課程第四章的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例，教學(xué)內(nèi)容安排了燈飾和首飾這種相對(duì)自由的飾品的設(shè)計(jì)練習(xí)，便于學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固。

（四）融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)案例。以課程第四章的參數(shù)化首飾設(shè)計(jì)為例，通過教學(xué)案例的示范和解讀、學(xué)生能夠更好地理解融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，見圖8。對(duì)大自然的捕捉與臨摹是首飾設(shè)計(jì)的一大設(shè)計(jì)思維，跳脫出對(duì)植物造型的單純模擬，以參數(shù)化算法試圖勾勒與表現(xiàn)自然的本質(zhì)，即植物的生長(zhǎng)規(guī)律，秩序與節(jié)奏。該參數(shù)化首飾設(shè)計(jì)案例中，結(jié)合幾何美學(xué)的構(gòu)成規(guī)律，利用參數(shù)化算法生成了28種植物生長(zhǎng)形態(tài)，以鉑金和掐絲工藝表現(xiàn)植物的自然有機(jī)形態(tài)，配以幾何形態(tài)的綠碧璽和海藍(lán)寶石，在視覺上形成疏密對(duì)比強(qiáng)烈的構(gòu)成關(guān)系，耳飾在造型和顏色上營(yíng)造出蔥郁，繁盛的自然風(fēng)格。該設(shè)計(jì)也可以根據(jù)客戶對(duì)不同自然形態(tài)的喜好，根據(jù)算法生成定制方案，不但滿足客戶個(gè)性化的需求，亦能為提高設(shè)計(jì)行業(yè)效率提供思路。

四、教學(xué)實(shí)踐成果

課程結(jié)束后，課程團(tuán)隊(duì)以調(diào)查法與個(gè)案研究法對(duì)比分析6個(gè)班級(jí)的數(shù)據(jù)（學(xué)生平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)、學(xué)生作業(yè)完成情況、學(xué)生考試完成情況、學(xué)生對(duì)教師教學(xué)滿意度等多項(xiàng)數(shù)據(jù)）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)研究。發(fā)現(xiàn)推進(jìn)教學(xué)改革與實(shí)踐后，學(xué)生成績(jī)有明顯提升；發(fā)現(xiàn)產(chǎn)教融合后，學(xué)生課程設(shè)計(jì)有明顯進(jìn)步；發(fā)現(xiàn)課程融合幾何美學(xué)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的設(shè)計(jì)作品更具美學(xué)價(jià)值。

從最終的課程設(shè)計(jì)反饋情況來看，大部分學(xué)生都能夠掌握4種幾何美學(xué)的構(gòu)成規(guī)律，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段完成的設(shè)計(jì)作品，并在作品數(shù)量、效率、質(zhì)量上有明顯提高，部分學(xué)生首飾設(shè)計(jì)作品見圖9。截至目前，學(xué)生100余款設(shè)計(jì)作品被企業(yè)采納，獲40余項(xiàng)外觀設(shè)計(jì)專利，獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目24項(xiàng)，設(shè)計(jì)作品獲得了較好的社會(huì)反響。

結(jié)語(yǔ)

依托信息化教學(xué)平臺(tái)，融合幾何美學(xué)的數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)給教學(xué)提供了一些新的思路。通過信息化教學(xué)資源，數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段，課程內(nèi)容與教學(xué)方式均得到了與時(shí)俱進(jìn)的提升。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，使得學(xué)生充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性并快速掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)表現(xiàn)技法。以參數(shù)化設(shè)計(jì)表現(xiàn)的幾何美學(xué)提升了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和競(jìng)爭(zhēng)力之余，更豐富了其美學(xué)價(jià)值和工匠精神，不僅提高了教學(xué)效果，更滿足了企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人才更高的需求。但目前計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性還有提升空間，未來在教學(xué)中需要繼續(xù)實(shí)踐與探究。

基金項(xiàng)目：廣州商學(xué)院校級(jí)一流在線開放課程建設(shè)項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)”（項(xiàng)目編號(hào)：2019XJZXKF05）。

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