基于人机交互的计算机辅助设计课程教学模式研究

摘 要：针对计算机辅助设计教学模式中存在的相关问题，依托人机交互设计的相关理论，以课堂教学、课堂练习和课后复习三个方面作为研究重点，对教室的空间布局、多媒体教学软件和课件的制作与应用、授课方式的改进等几个方面进行重点阐述，对计算机辅助设计教学模式进行改革，最终提出教学模式改革的具体方法。

关键词：人机交互；计算机辅助设计；教学模式

项目来源：郑州航空工业管理学院教育教学科学研究基金（132400410573）

1 概述

计算机辅助设计亦称电脑美术设计，是指设计师运用电脑的设备和软件来取代原始的绘画工具和设计工具而进行的创意设计活动，是集技术、艺术及相关行业的统称。

人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的学科。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互作为一门新兴的边缘学科，近十几年来在我国得到了长足的发展，关于人机交互的研究和应用也越来越普遍，建立起良好的人机交互关系的产品或系统不仅能够提高工作效率，还能降低人体的疲劳程度，保护人体的身体健康。

2 计算机辅助设计的重要性

计算机辅助设计作为艺术设计等相关专业的必修课程，对学生的后续专业课的学习及工作是十分重要的。从以往的教学中可以看出，学生对于学习这门课程还是抱有极大的兴趣，或出于他们认为这是将来从事设计职业必须掌握的技术，或想藉此“工具”来弥补自己本来绘图基础的不足，计算机辅助设计成为当今设计工具的主流已是不争的事实，甚至近年来还出现了“数字国画”、“数字水彩画” 可以达到以假乱真的程度。可见，在当今艺术领域，计算机辅助设计软件已经成为设计师、插画师、动漫设计师、画家等实现创意思维的一种理想工具。

3 计算机辅助设计课程存在的问题

计算机辅助设计在设计业界具有重要的地位，但在目前的教学中却不能收到很好的效果，并不是教师不认真教，相反还要比一般的绘画教学“辛苦”。任课教师努力地教，学生辛苦地学，可是教师的教学效果和学生的学习效率却很低，造成这一结果的原因很多，其中最重要的原因之一就是针对计算机辅助设计这一特殊课程的教学模式存在重大的问题，教师与学生、学生与电脑、教师学生与教室之间缺少良好的人机交互关系，使得教师与学生之间不能建立起充分的互动，造成了教学质量的低下。具体分析有以下几个方面的原因：

3.1 教室的选择

计算机辅助设计课程有别于其他的一般课程，本门课程主要是以实际操作为主，训练的是学生们实际使用软件的能力，很多院校将此课程安排在多媒体教室，在多媒体教室授课，学生只能听老师讲，不能能够实际进行操作训练，造成的不良后果是学生对教师的课堂演示普遍都能够理解和接受，但是等到上机时对演示内容没任何印象 ，上机过程教师的时间被反复解说课堂内容占据。造成这个后果的原因主要是理论与实践缺乏连续性，影响了最终的教学效果。

3.2 授课的方式

计算机辅助设计课程属于计算机工具软件的教学 ，主要以掌握软件的使用为主，要求学生们在学习完这门课程后，能够把学到的知识熟练的运用到实际的设计中，而目前普遍采用“灌输式”的教学方式不利于学生们实现学习该课程的既定目标。所谓的“灌输式”教学方式就是传统的教学模式，以教师讲，学生听为主，这样的教学方式存在很大的弊端，学生在学习过程中知道了怎么做，但不知道为何要这样做，只是机械的掌握了命令的使用方法，但不懂得怎么如何用该软件进行设计，“灌输式”的教学方式难以激发学生的学习热情，降低了学生的学习效率 ，会造成学生厌倦甚至抵制情绪的产生。“不激发学生的学习热情而想要硬塞的老师，不过是在锤打冰冷的铁”，美国学者贺拉斯曼的这句名言鞭挞了灌输式的教学方式。

3.3 多媒体课件的制作

计算机辅助设计课程主要是以实际操作为主的课程，课件主要是引导作用，明确课程所讲授的重要知识点，告知学生每次课所售主要内容，针对于此类课程，多媒体课件在制作上应该具有一定的针对性，但目前多媒体课件的制作上普遍存在着比较大的问题，或者内容量过大，缺乏重点，或者多媒体制作过于花哨，分散学生的注意力。

3.4 课时的安排

目前大多数的院校在计算机辅助设计课程的教学编排上一般都是把理论讲授与实践练习分开进行进行，理论课上课的地点一般在多媒体教室，实践课上课则是在机房完成，理论学时一般在40—50H之间，实践学时一般在20—30H之间。理论课学时安排有两种形式，一种是每次课安排两个学时，另一种是每次课安排四个学时。如果一次课安排两个学时，教授的内容会比较少，缺乏连续性，无法讲授与理论相关的实际案例；如果一次课安排四个学时，可以在一次教学中完成理论和与之相关的实践的教学，但让学生连续听四个课时，会容易产生疲劳和厌倦的情绪，同时接受的效果也会受到影响。

3.5 课后的复习

计算机设计软件都包含有非常多的工具和命令的使用，课堂的容量是非常大的，在有限的时间里让学生把所有讲过的工具和命令都立刻消化，是不现实的，为了实现课上与课后知识的连续性，课后学生能够通过有效的复习方式继续消化课上的内容是必要的，那么课后的复习方式就显得很重要的，但是目前来看很少有教师能够有效解决这个问题，这也是软件教学中凸显的重要问题，亟待解决。

4 基于人机交互的计算机辅助设计课程教学改革方案

4.1 优良人机交互关系的教室的建设

针对计算机辅助设计课程的特殊性，建设专门的多媒体教室。教室容量以60-80人为宜，每个学生配一台电脑，教师配一台主机，可以控制学生电脑，授课时切换到教学模式，学生不能自主控制电脑的操作，投影仪显示主机授课界面，学生以观看投影仪授课内容为主。多媒体教室应根据人机学空间设计要求进行布置，每排座位之间具有一定的高度差，保证前排座位对后排没有阻挡。每两列为一个单位，每两列电脑之间留有一通道，保證一个人可以自由通过，以利于在实践指导过程中，教师可以顺利通过。由于计算机软件课程对教室空间的明暗度有较高的要求，教室应该具有很强的避光设计，保证教室每个位置的学生能够清晰看到投影仪投射到幕布上的软件操作界面。此课程讲授过程中任课教师要通过软件的操作进行授课，所以多媒体讲台应该根据人机工程学要求进行设计，保证授课过程中任课教师不易产生疲劳，同时多媒体讲台和教师对幕布没有遮挡。

4.2 利于重点知识有效传递的多媒体课件的制作

多媒体课件制作的好坏，直接影响着课堂上的教学效果和课后的复习效果。多媒体课件的制作主要包括课件形式和课件内容两个方面。在课件形式上，主要包括色彩、照明（深度）、动画等感知提示。学生接受课件信息的主要渠道是视觉提示，因此课件的设计应该符合学生的视觉心理。色彩的对比、线条的粗细、字符的大小都应该按照人机工程学要求进行设计。界面布局要突出重点，对象不宜过多，颜色不宜过于丰富，避免无益信息对学生注意力的干扰。在课件内容上，由于此课程主要是以软件的实际操作界面授课为主，课件内容对学生主要起到提示性作用，所以课件应以提纲形式出现，将本次课所讲主要内容显示在课件上，合理编排，条理清楚。同时，课件还是课后学生复习的主要工具，所以对于重点内容可以进行视频教学系统的建设，通过链接可以进入到视频教学系统之中，对于课后布置的作业也是如此。

4.3 良好互动关系的授课方式的建立

很多院校对于此类课程，授课方式都是以“灌输式”教学方式为主，学生在上课时看老师的操作往往顾此失彼，并且一个很简单的例子就要通过好几个步骤才能完成，学生往往学了上步忘了下步，一个案例的演练多数学生是跟不上老师的“手法”，所以老师便要“疲以奔命”地一遍又一遍的重复操作和辅导。如果学生回去以后没有再练习、不能做到“举一反三”，便是只会做老师教给的案例，不能真正掌握工具的应用。

针对于此，教师应该主动改善授课方式。首先应该改“灌输式”教学为“启发式”教学，增强学生的自主学习能力和学习兴趣，通过提问题来增强学生的注意力和思考能力；其次通过结合实际的简单案例，进行命令的讲解，避免命令教学中枯燥乏味现象的出现，在命令讲解过程中应避免每个命令都进行解释，应对重点命令进行重点讲解，其余命令由学生自主学习完成；第三，合理布置课时，笔者认为每次课以4学时为宜，在每次课时中合理分配理论教学课时与实践应用课时，教师授课与学生训练有效结合，一个知识点授课结束后，学生立刻进行实践训练，增强学习效率；最后，结合每次课的知识点，完成一个简单课上练习，对于此练习授课教师进行步骤演示，演示结束后，学生立刻进行实际训练。

4.4 课前预习和课后练习的多媒体教学软件的制作

计算机辅助设计软件包含很多的工具与命令，工具繁多，有些命令难以理解，仅仅通过课上的教与学，是不能够很好完成软件的学习的。如果学生不能针对每次课内容进行很好的课前预习和课后复习，那么上课时就很难达到理想的听课效果。若想实现教师与学生良好的互动关系，提高学生的学习效率，必须建设良好的多媒体教学系统，保证学生能够很好的进行课前预习和课后练习，所以任课教师应该针对课程教学内容制作视频教学系统，学生可以根据教学视频进行课前预习，同时也可以在课后对教师的授课内容进行复习，对于课后的练习题教师可以通过教学视频系统进行必要的提示与讲解。

4.5 具有友好用户界面的教学软件的应用

在课堂教学过程中，若保证教师与学生之间良好的互动关系，教学软件的应用是必不可少的。通过此教学软件，可以实现教师对学生电脑的控制，在授课时将学生电脑切换到教学模式，在学生实践时，切换到练习模式。同时教师通过该软件可以实时观察学生的练习情况，学生也可以通过该软件的平台对教师实时进行提问和沟通，包括通过该软件进行作业的提交。此类软件市场已有销售，可以购买，也可以根据教学需要，自主进行开发。教学软件的应用是保证教师与学生良好人际关系建立的必要条件。

计算机辅助设计课程是设计类专业学生必修的一门重要课程，将人机交互的专业知识和理念引入到教学模式的改革中来，这是一种全新的尝试，具有良好人机交互关系的教学模式的建立将会使教师与学生之间建立起充分的互动，这对提高学生掌握软件的操作能力具有特别重要的意义，也会对艺术设计相关专业教育的培养模式产生积极的推动作用，希望对构建我国高等院校计算机辅助设计课程教学模式改革产生一定的影响和参考意义。

参考文献

[1] 毕海龙. 多媒体教学的探索与思考[J]. 科技信息，2008 （28）：29 - 33

[2]王铮，赵丽敏. CAI课件的多种人机界面形式[J] . 台州学院学报 ，2002 ，（12）：32 - 35.

[3] 沈启光. 人机工程学在多媒体课件制作中的应用[J]. 价值工程，2010 （29）：205

[4] 李文静. 关于多媒体计算机辅助教学利与弊的再思考[J]. 重庆职业技术学院学报，2008 ，17（1）：56 - 58.

[5] 王首一. 計算机辅助设计教学中的实践与探索[J]. 山西建筑，2009 （4）：367 - 368.

作者简介

毕海龙（1979-），男，河南郑州人，郑州航空工业管理学院讲师，主要从事产品设计及计算机辅助设计等研究方向。