产品设计3D软件教学中学生整体思维培养研究

【摘 要】本文论述在产品设计3D软件教学中培养学生在建模方面的整體思维能力，针对3D软件教学中命令介绍太全面和讲解太平均、建模过程太详细导致学生无思考需求、整体分析太缺乏导致学生自学能力差等问题，提出从对软件的整体把握、对模型的整体分析、对设计的过程完整等方面培养学生的整体思维培养。

【关键词】产品设计 3D软件教学 整体思维

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）03C-0161-03

在产品设计中，主流的三维产品建模的软件有Rhinoceros、3ds MAX、Maya、Alias、Pro/E、UG、Solidworks、Catia、Jwelcad、3Design等，这些软件给产品设计带来极大的方便，大大提高建模效率。因此，在产品设计教学中，3D建模成了产品设计类学生必须掌握的基本技能，并作为衡量其设计能力的一项重要指标。如何让学生能快速、有效地掌握软件的基本技能，并能以此进行自主、深入学习，提高整体思维，是课堂教学的主要目标之一。本文从3D软件教学中出现的问题出发，分析如何培养学生在建模方面的整体思维能力。

一、3D软件教学中整体思维缺乏的表现

（一）命令介绍太全面，命令讲解太平均。一是命令介绍太全面，初学学生接受难度大。在常规的3D软件教学中，通常分为两步：一是软件命令讲解；二是和实例演示。在教学中常陷入对命令讲解过于全面的误区，认为只有把软件命令尽可能完整掌握才能学好建模，致使大量冗余的软件命令学习增加了学生负担，影响学生的学习热情和效率。二是命令讲解太平均化，没有重点。在命令讲解时，经常出现对软件命令讲解平铺直叙、均衡用力，致使学生在上课过程中因抓不住重点而效率低下。其实，只要明白我们不是做软件开发，软件上不会用到的命令就没有必要掌握，我们只需运用相关命令完成自己的设计创意表达即可，而那些很少运用的命令就不要讲，或者尽量延后讲，等学生把这个软件基本掌握后再进行延伸；同时，就某一具体的任务而言，这些命令难易程度和有用性是不同的，因此，在软件教学中必须将命令分解成重要、次重要、一般了解等几个层次，针对不同层次的命令，在讲解时所投入的精力也不一样。

（二）建模过程太详细，学生无思考需求。实例建模讲解时，建模过程讲解太详细，致使学生没有思考需求，这是现代许多教材和教师上课的一个通病。案例建模步骤的过于详细的描述，学生按照书上的步骤操作，就能轻易完成模型的创建，完全不用自己思考，这就忽略了对学生自己思维的培养，如果换一个模型，学生还是不知道如何下手。更为严重的是，学生也愿意以步骤讲解详细与否来评论教材的好坏和教师授课能力的高低，这就形成一个恶性循环。

（三）整体分析太缺乏，学生自学能力差。在课堂教学中，由于太过重视步骤的罗列，缺乏对模型的整体分析的训练，直接导致学生的知识迁移能力较差，对别人分析好的模型可以创建出来，但碰到一个全新的模型，则不知从何下手。这主要由于缺乏模型整体分析训练，使学生对模型的建模思路、方法和所涉及的命令等没有一个完整的认知，不能建立一个属于学生自己的建模思维，因此一直都离不开老师的引导，课后自主提升能力也就无从谈起；相反，如果培养出学生自己对模型的整体分析能力，就不需要完全按照教材或老师的讲解步骤建模。

二、3D软件教学中整体思维培养的策略

在3D产品建模教学中，学生的整体思维培养尤为重要。这既体现为对软件本身的宏观把握，也体现对模型个体的整体的分析，同时还体现为对设计过程的整体规划。

（一）从对软件的整体把握方面培养。具体如下：

1.把握软件界面结构，进行命令规划。3D软件界面是经软件开发者将命令可视化后，所呈现出的一种比较形象的视觉语言，通过图标形象语义可以了解一些命令的基本含义，但是要想对软件全面把握，则需要对软件界面的整体结构进行合理的解析与归纳。

以rhino为例，在界面分析时，首先应把握建模的基本思路，即线—面—体，在课堂教学中，将软件的建模核心命令归纳为：线的生成—线的编辑，面的生成—面的编辑，体的生成—体的编辑，再辅以对象的基本操作，如对象的复制、旋转、缩放、排列、变动以及布尔运算等基本操作，这样就完成了对Rhino软件界面布局的基本掌握，这种清晰的命令分布讲解不但能使学生在建模过程中快速准确地找到自己所需要的命令，还能消除软件学习的恐惧，增强学习自信。

2.针对同一产品模型，进行多种尝试。针对某一模型的创建，任何一个软件都不是只有唯一的方法。通过多种方法实现对同一模型的创建，可以让学生更快、更全面地掌握软件。再则，每种建模方法所需条件不同，成模效果也有差异，在建模过程中通过对比，选择效果最好、条件更容易实现的方法是提高建模效率的好方法。

以Jewel CAD为例，创建如图2的模型，可以有线面连接、导轨曲面等多种途径，途径不一样需要的前提条件也不相同。就某个具体模型而言，有的条件容易满足，有的条件不容易满足，因此在教学中引导学生进行不同方法尝试可以让学生全面掌握软件要领，使之在建模的时有更多选择。

图2 线面连接、导轨曲面

3.以一个软件为基础，进行功能拓展。市面上相同类型的产品建模软件很多，而学生在软件学习中也多将自己低劣的建模能力归于软件本身的差异，不断地进行各种尝试，想通过接触各种软件来融合各软件优势的想法也是无可厚非，但这种做法的后果是他们对各个软件都浅尝辄止，无一精通，这无益于学生提高建模能力。其实，要融会贯通各种三维建模软件，可以有更有效的方法，即以一个软件为基础，进行各种插件扩展。

以rhino为例，该软件用Nurbs曲线建模，虽然这种高级曲线建模备受专业人员青睐，但以3Dmax为代表的多边形建模也有自己的长处，想融合两者的优势，正确的做法不是两种软件都学，而是以rhino为主软件，再添加相应的插件，如多边形建模插件T-Splines。相同的道理，珠宝首饰插件TechGems，RhinoGold，Rhinojewel，Matrix 6 for Rhino；建筑插件EasySite；鞋业插件RhinoShoe；牙科插件DentalShaper for Rhino；摄影量测插件Rhinophoto；逆向工程插件RhinoResurf等，这都是在掌握rhino的基础上进行的功能扩展，这种方法使软件学习更有系统性。

（二）从对模型的整体分析方面培养。产品三维建模是一个整体工程，因此在建模时脑子里必须有一个整体的概念。在建模之前，必须在脑海里进行模型整体规划，分析模型的结构特点，规划模型创建的顺序流程，避免在动手之后思绪混乱，没有章法。换句话说，在动手建模之前，模型就已经在脑海里完成了创建。同样以rhino为例，建立如图3所示的榨汁机模型。

图3 模型分析

第一步：模型分解。在建模前对模型进行整体分析，并分解为底座、瓶身、把手、内胆、瓶盖等几个部分。

第二步：难点聚焦。分析这几个部件的特点和模型成型方式，发现大部分部件都容易创建，唯一的难点在底座，而底座的难点在空间线的准确建立。

第三步：难点解析。空间线的创建可以考虑用两个平面线来创建；具体所设计到的命令就是就是：rhino中线的修改＼【从两个视图的曲线】来获此空间曲线，这要求综合两个视图，力求准确。

第四步：条件实现。根据所选的命令，查询命令的实现条件，如需要什么样的点、线才能运用该命令实现模型的创建，并创建符合条件的点、线、面。

第五步：模型的创建。模型分析常用逆向分析，而模型创建就正向操作即可，一步步完成模型创建。

（三）从对设计的过程完整方面培养。任何模型的创建都是为了实现自己设计创意的表达，因此，在进行3D软件学习的后半段，应培训学生运用3D软件实现个人创意的模型表达。在3D软件学习之初，主要圍绕软件的熟悉和命令的使用进行，并且所练习的模型也是对现成模型的模仿重建，因此遇到的阻力和现实难度较小；但如果从草图设计开始就完全是自己创意的表达，则建模过程也是学生创意思维完善的过程，创意构思中没有完善的结构和创意都会在模型创建的过程中得到修改和弥补，这样设计全过程的训练不但能培养学生自由表达自己创意的能力，让他们在草图构思时就作通盘考虑，还能培养他们在创意之初，就对产品的结构、材质、色彩、工艺等设计要素的全方位规划能力。 （下转第177页）

（上接第162页）

再则，在课堂上还必须培养学生自主解决问题的能力。让学生在模型创建中碰到问题首先想到的不是请教老师和他人，而是通过多种途径自己解决；即使最后请教老师，教师的讲解也不应该是直接告诉他们怎么做，而是要运用启发式教育，通过旁敲侧击步步引导，让学生自己想出办法，这样才能印象深刻，达到最佳学习效果。

总之，产品设计3D软件教学中学生出现对软件把握不系统、入门困难的现象，最根本的原因是缺乏整体思维的培养。对软件讲解没有整体思维，学生所了解的软件命令是一盘散沙，毫无章法；对模型分析没有整体思维，学生碰到复杂模型就会一头雾水，无处着手。因此，培养学生的整体思维能力应该成为产品设计3D软件教学中极其重要的一环，这对提高学生的学习积极性和模型创建能力都大有裨益。

【参考文献】

[1]谷童飞，曹烨君.产品设计专业三维建模软件教学研究[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016（9）

[2]姜琳.浅析三维建模思路在产品设计表现技法中的应用[J].美术大观，2016（1）

[3]姜兆亮，陈露露，范志君，等.基于设计规范的产品三维建模方法研究[J]，制造技术与机床，2010（8）

[4]陆超.浅谈产品设计中Rhino建模软件的教学内容改革[J].美术教育研究，2015（8）

[5]申明倩，王江涛.基于CDIO的“四段式”教学模式实施——以工业设计专业三维软件课程为例[J].江苏理工学院学报，2016（12）

【基金项目】2017年度广西高等教育本科教学改革工程项目（2017JGA308）；2015年度广西高校科学技术研究项目（KY2015LX470）

【作者简介】张贤富（1982— ），四川人，男，硕士，梧州学院讲师，浙江大学博士研究生，研究方向：数字化艺术与设计，首饰设计与制作。

（责编 苏 洋）