高职CAD类课程教改与产品设计创新

2012-08-15田美霞冯文婕

职业时空 2012年1期

田美霞，冯文婕

（浙江经贸职业技术学院，浙江杭州 310018）

中国已经成为位于全球前列的工业产品制造业市场，但很多企业存在过于模仿与引进、图省事、走捷径的现象，设计的粗陋使中国制造的产品成了低质低价的代名词，只有重视产品设计创新才能令“中国制造”提升产品的显性价值。

产品设计创新对课堂教学提出了更高的要求，课堂教学内容要与企业接轨，不仅要使学生掌握扎实的基础知识，更要让学生学会将宽厚的基础知识转化为创新能力的本领。

PRO/E软件是美国PTC公司推出的参数化建模软件，是一套由设计到生产的机械自动化软件，已成为机械、电子、家电和航天等行业最流行的计算机辅助产品设计软件之一，是从事模具设计、产品设计、结构设计、机械设计等专业方向的有力工具，是主流CAD软件之一。本文以PRO/E课程的教学为例，介绍如何通过教学改革，使素质教育和创新教育进入课堂。

一、教学现状

目前，PRO/E课程的课堂教学不能为学生的思维拓展空间，很难培养学生的创造性思维，培养出的人才呈“千人一面”的状态，存在学习内容与工作要求脱节、学生职业意识和相互协作意识薄弱、实践动手能力与创新能力弱等问题，与企业的需求往往存在较大的差距。为培养企业所需的掌握PRO/E软件应用的计算机辅助设计人才，必须加强PRO/E课程教学改革与内涵建设。

二、教学改革

通过深入机械、模具、汽车等企业调研和企业人员访谈，了解了企业所需的PRO/E人才涉及的技术岗位主要有产品设计师、结构设计师、模具设计师、机械工程师、数控编程员，并对这5类工作岗位对应的能力要求进行了归纳、整合、提取，以获得工作岗位对应的行动领域和学习领域，解决学习内容与工作要求脱节的情况。

1.教学目标

PRO/E软件应用课程的教学目标：通过学习，使学生能基本达到在无老师的指导下，独立运用PRO/E软件完成中等复杂程度零件的设计，培养学生具有一定的机械设计及工业产品设计创新能力，同时为学习其他三维建模软件奠定一定的基础。

2.教学对象分析

教学对象为数控技术专业二年级的学生，已掌握机械制图、机械设计知识，会使用AUTOCAD制图。教学对象存在如下特点：学生个体之间存在软件应用能力有差别、制图基础有差别；学生独立思考能力不强，部分学生有较强的依赖性；学生发现问题、分析问题、解决问题能力较弱；学生对本课程比较有兴趣，有较强的学习动力；学生有一定的创意；学生乐于尝试，乐于挑战。

3.教材分析

PRO/E软件应用现有的教材一般分为以下两种类型：

（1）在一些理论讲解的教材中，一般是讲完一系列命令后，再进行实际操作，这些命令会使学生觉得很枯燥，没有真实感，而且难以记忆，而结合实例进行分析讲解比较少。

（2）在一些实例讲解的教材中，软件的使用和绘图技巧，不够全面和有条理。学生在学习过程中，往往按照教材实例一个一个指令学，依样画瓢似地囫囵吞下这些硬灌进来的内容，往往遇到一个指令不会，学生就放弃继续学习，停滞不前，缺乏兴趣。这种教材编写模式抑制了学生学习的自主性，压制了学生学习的创造性。

教师应在充分读懂和读活PRO/E教材的基础上，按照学生的认知规律，完成教学活动的设计。课程内容设计采用“项目驱动”的理实一体化教学模式，遵循学习过程中学生认知的心理顺序和典型职业工作顺序，主要分为草图绘制、三维建模、产品装配、机构运动仿真、工程图制作、模具设计6大模块。

4.教学内容设计

兴趣是学生自主学习的原动力，但是对于大部分学生来说，兴趣是需要培养的。首先教师要通过各种方法教会学生PRO/E软件的基本操作。当学生掌握软件的基本操作后，若不经过巩固、提升、实践创新的阶段，学生的主观能动性和积极性将不能调动，而原本掌握的基本操作也将会被遗忘，更别谈利用PRO/E软件来解决面向未来职业，面向实践生活的各种实践性问题。

在教学活动的设计中，应充分体现以学生为主体，教师为主导；在整个教学活动中使教师与学生互动，学生与学生互动，不断激发学生丰富的想像力，充分发挥创造性思维。每个模块的教学内容设置体系应体现教学过程的四个阶段。

第一阶段：基础阶段，教师展示跟项目相关的以往学生的优秀作品或产品设计模型激发学生学习的兴趣，然后由教师主要采用案例教学方法，演示该项目所包含的基本操作和技巧，再要求学生照葫芦画瓢，照着教师的演示过程再作一次，使学生进一步熟悉各种命令的用法，帮助学生树立自信心体会成就感。

第二阶段：巩固阶段，先由教师给出设计模型，并引导分析绘图步骤，明确要求学生用给定的几个命令来完成，帮助学生巩固之前学过的命令。

第三阶段：提升阶段，主要开展“任务型”教学，包括任务提出、任务实施与检查、评估与讨论3个环节。任务提出环节中教师介绍任务的设计模型、考核指标、限定时间。任务实施与检查环节包括实施任务的计划编制和汇报、实施任务、任务实施情况检查。学生是实施者而教师是监控者、帮助者和引导者。评估与讨论环节包括展示和汇报设计模型，师生共同评价完成任务情况，教师根据学生完成任务的情况，对考核中出现的普遍问题和难点问题进行讲解，对学生未掌握的技巧进行补充，及时调整教学方式。该阶段目的在于提高学生的操作熟练程度，培养学生分析和解决问题的能力。

第四阶段：创新阶段，主要开展合作型学习课堂教学。包括任务诱导、任务呈现、任务实施、任务评价与总结四个环节。

任务诱导环节：设计源自生活，最好是对生活进行有效的实践。首先由教师给出设计背景，其次由教师来确定常规小组或临时小组来完成任务。

任务呈现环节：由教师设定教学目标和考核指标，在考核指标中突出产品设计创新的考核要求，小组成员根据教师给出的要求，查阅各种文献资料，讨论并确定设计任务目标和具体要求并汇报。在该环节中，设计任务必须首先满足教师设定的教学目标和要求；其次满足学生个性化的设计要求，从而激发学生设计的积极性和主观能动性，培养学生创造性思维；体现产品设计创新理念，产品设计中常用的方法有功能上创新、外观创新、材料创新和使用方式创新。最后让各小组汇报要设计的任务，由学生或教师来评估设计任务的可行性和难点，激励学生克服困难，迎难而上。

任务实施环节：组内成员分工、任务实施、任务检查。其中，学生活动包括完成个人任务、面对面互动、帮助与评价和小组任务总结与反思。教师活动包括在学生开展合作学习的过程中要给予及时和必要的帮助、指导和调控。

任务评价与总结：各小组任务汇报，通过学生或教师根据考核指标给予评价和总结。

三、创新设计案例

下面以迷你冰箱设计为例来介绍产品设计创新的教学活动过程。

1.任务诱导

教师给出以下设计背景并安排分组，采用临时小组的形式，每组3人，全班39人，共计13组。

设计背景：随着人们生活水平的提高和对高品质生活的需求，家电产品的发展进入一个新的阶段。冰箱是我国家电行业的传统产品，我国已成为世界冰箱制造大国。随着大量的汽车日益走进普通老百姓的家庭，便捷式迷你冰箱成为冰箱生产企业和设计师日益关注的问题。通过市场调研发现，缺乏设计创新的家电产品在市场上会被消费者冷落，家电产品设计需要个性，需要创新，需要贴近目标顾客；国内市场上，迷你冰箱种类少，造型设计粗陋，缺乏个性和艺术性，便捷式迷你冰箱设计理念还与国外有一定的差距。

2.任务呈现

教师给出任务目标和要求：要求学生针对中高端消费市场而开发的迷你冰箱，以“便携、尊享、品味”作为该系列产品的设计定位，要求其独具匠心的设计和外形使得它不仅仅是一件有用的电器，还是一个居家装饰品，在细节中要求穿插对中国元素的运用。

明确考核要求：工作态度20%＋工艺合理性20%＋完整性15%＋美观性15%＋创新性30%。

各小组推荐1名学生为设计组组长，各小组根据教师设定的要求，从消费者对产品的功能需求、色彩需求、触觉需求进行了市场调研，同时查阅各种文献资料，商定了设计任务目标，撰写设计任务书，并采用PPT形式向其它小组和教师汇报设计方案和设计说明书。

3.任务实施

各小组按照设计任务书，开展分工合作，选择自顶向下设计或由下到上设计的设计方法。每个学生都必须根据分工要求完成个人任务，遇到困难及时沟通交流，在互动中产生碰撞的火花，激发思维的灵感。教师要参与学生的学，引导和帮助有困难的小组和学生，同时监督各小组设计任务的开展进度。通过这个环节培养了小组合作配合，商定目标并坚定执行的能力、团队意识；培养了学生认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风；培养了学生自学能力、创新和动手能力、分析问题和解决问题的能力。

4.任务评价与总结

首先各小组派代表递交产品设计说明书并展示作品，向教师和其他小组汇报设计任务完成情况和设计心得体会。最后，教师对作品点评，介绍企业在进行产品创新的同时，要充分考虑到诸如生产成本、消费者的经济承受力、加工工艺是否成熟和合理等因素。通过这个环节，增加学生的成就感，由被动学习转为主动学习，激发学生对该课程学习产生浓厚的兴趣。