计算机辅助工业设计教学改革探索.doc

计算机辅助工业设计教学改革探索 摘要：本文在介绍了计算机辅助工业设计及其课程教学现状的基础上，深入分析了目前在教学内容、教学方法和授课形式方面的缺点与不足。从工业设计的完整流程出发，剖析了在各个阶段的设计工作中将使用到的软件工具。并在此基础上通过对比分析，提出了在调查研究、设计分析、概念设计、详细设计以及结构设计和样机制作阶段应该向学生讲授的计算机软件工具。同时还介绍了在教学改革与创新中使用的以问题为向导的教学方法，和以知识点为基础的基于网络的教学实践。经过三年的课程改革与实践，取得了较好的教学效果，具有较好的推广应用价值和实际意义。 关键词：计算机辅助工业设计；教学改革；设计类专业　　 一、概述 随着计算机技术的广泛应用和对其他行业领域的深度介入，工业设计的手段和内容都产生了重大的变革，带来了全新的方式和理念，产生了一种全新的设计形式计算机辅助工业设计（ＣＡＩＤ）。近年来，人们已经清晰地认识到ＣＡＩＤ在设计领域的应用与推广不是可有可无的，而是工业设计步入信息化、智能化所采取的必要手段，也是充分发挥工业设计在现代制造业中特殊作用的必要条件。与传统的工业设计相比，ＣＡＩＤ在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及到计算机辅助设计（ＣＡＤ）技术、计算机图形图像（ＣＧ）、人工智能技术（ＡＩ）、虚拟现实技术（ＶＲ）、敏捷制造、优化设计、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。ＣＡＩＤ以工业设计知识为主体，以计算机和网络等信息技术为辅助工具，实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述，从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品，满足不同层次人们的需求。正是由于ＣＡＩＤ在现代工业设计中的重要性越来越突出，目前全国高校中几乎所有的工业设计专业都非常重视学生ＣＡＩＤ知识和技能的培养，开设了相应的课程，编写出版了相关的教材，取得了丰富教学成果，一些院校的ＣＡＩＤ课程还建设成为了省级、国家级的精品课程。　　 二、目前计算机辅助工业设计课程的现状与不足 介于ＣＡＩＤ具有前述的特点，目前各个高等院校在其教学过程中（特别是工业设计的本科教学）涉及到的教学内容还是有比较大的差异，正式出版的教材内容也各有侧重，这为该课程的讲授带来了一定的困惑和迷茫。总结起来，目前的ＣＡＩＤ课程大致有以下这样一些问题：１．ＣＡＩＤ的概念被放得太大，以至于在教学中把许多学科领域的内容都纳入其中，导致课程知识面宽而不精、内容庞杂，对解决实际设计问题的能力培养缺乏针对性。比如有的把并行工程、人工智能、智能制造等内容都放到ＣＡＩＤ的课程教学里面，使课程体系过于庞大、课程内容不能有效地聚焦到工业设计的重点问题，从而导致涉及知识面过于广泛、学生难以理解、学习兴趣降低等问题，在实际授课时难以操作和实施。２．把ＣＡＩＤ的概念理解得过窄，课程内容仅停留在产品外观形态设计的层面，只教授学生如何构建产品的外形和视觉效果。这样的教学其实只注重培养学生在产品美学方面的计算机设计能力，而忽略了对学生在产品研究、概念创新、结构设计、产品装配等方面的知识和能力的培养与训练，割裂了产品设计的完整流程，使学生难以适应和融入今后实际产品开发的团队协作中。３．由于课程中要涉及多个软件使用的讲解，大部分院校的教师在教学过程中注重对软件各个功能和命令的解释和介绍，缺乏以实际的产品设计问题作为学习向导来培养学生解决实际设计问题的能力。这样的结果是学生在课程结束后都基本掌握了软件基本功能和命令使用，但遇到实际的设计问题仍然感到不知所措。４．在教学方式上通常采用课堂讲授＋上机练习的形式，虽然能够及时对课堂上讲授的内容进行训练和加深理解，但是缺乏专业和系统的课外知识技能扩展的资源和途径，也没有小组讨论和课程汇报的环节，使学生只能自行去相关软件学习网站的论坛上去交流提问，不能有效地提升专业设计能力。　　 三、课程改革的总体思路和具体内容 基于这样的背景和现状，我们对ＣＡＩＤ课程内容改革的教学理念是：突破传统设计专业课程中分部讲解的模式，让学生能够从产品开发设计的全过程出发，利用探究性学习、研究性学习模式，调动学生自主学习的积极性。通过课题讲授、网络自主学习、优秀案例分析、实际动手操作以及互动讨论等环节，掌握计算机辅助工业设计技术在产品概念设计、数字化建模、数字化装配、数字化评价、数字化制造以及数字化信息交换等方面的应用知识和技能。　通过我们的分析研究，一个完整的工业设计开发过程包括以下的几个阶段，每个阶段要完成的任务以及目前对应可用的计算机辅助软件工具如上图所示：针对于上述的设计流程，我们在其中的主要环节上有针对性地对相关的计算机辅助工具进行深入的介绍，使学生在学习了该课程以后就能够在工业设计的主要环节中利用现代信息手段进行实际的创新设计工作