产品结构设计基本知识

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第1篇

【关键词】信息时代；教学模式改革；课程群；翻转课堂；工作坊

21世纪的高科技信息化技术，为工业设计专业的教学模式改革带来了前所未有的便捷，同时，也为社会转型与产业升级过程中的教学模式改革提出了新的课题。近年来，国内外各大高校都根据信息化技术的特点，对在工业设计专业教学模式进行了一系列的改革。

一、翻转课堂教学模式改革

信息时代翻转课堂的课程进程是课前自学与课堂练习相结合，与传统教学模式中的课堂讲课+课后练习的程序截然相反。翻转课堂源自美国人萨尔曼•可汗的数学视频教学，他通过网络平台将提前制作好的数学辅导视频在网上。这种自主选择适合学习方式的教学模式吸引了学生、家长及教师的注意力，并形成日益推广的创新教学模式。工业设计专业的翻转课堂重新建构了学习流程，教师布置学习任务和重点、难点等知识内容，将设计程序及讲解制作成10至15分钟的视频材料或交互性教学课件。学生可以利用电脑、智能手机等观看视频，视频的暂停、回放、重复观看等性能，增加了学生对重点知识的重复吸收和进一步的思考。可视的视频、生动的音效、图文并茂的案例图解，提高了学生学习的机动性和自主性，多个视频内容也可以让学生自主选择适合自己的内容和兴趣。学生带着任务去学习，并做简要的笔记，带着问题进入课堂，教师能够高效实时地跟学生交流互动，有利于学生的个性化和差异化发展。以下，笔者以武汉工程大学工业设计专业二年级的造型设计基础课程为例，分析翻转课堂的情景和进程。教学过程：课程教学前布置课程任务单，如本课程的教学计划安排、知识内容、学习目的、学习方法、重点和难点，以及课程作业要求；课堂教学过程中会展示各种优秀案例，并及时让学生参与讨论和动手实践。教学要求：通过理解型存在的目的和其蕴含的特殊意义，探索造型活动的目的及其与型之间的关系。教学目的：培养学生合理地使用材料，使其真正掌握材料、结构、形态和功能之间的相互关系。课题说明及要求：用瓦楞纸解决一个人坐的问题，要求能够承受一个成人的重量。本课题训练学生充分发掘材料的特性，通过结构的巧妙设计发挥材料最大的承受力，锻炼学生解决问题的能力。课前准备：观看造型设计基础的基本知识以及设计程序和分析的教学视频；在网上或家具市场进行座椅的设计调研，过程中要注重造型、色彩、材料与结构的关系。准备长宽为80厘米大小的瓦楞纸、尺、裁纸刀。课堂授课：第一，针对学生课前学习产生的问题，对设计思维、创新流程、创新方法进一步答疑解惑；第二，课题分组，进行头脑风暴的方案设计，对最终采取的设计方案绘制尺寸图及效果图；第三，结合瓦楞纸纸材，进行认知分析能力及动手能力训练，利用结构上的巧妙以及瓦楞纸材的材料特点进行实体制作。课堂作业：利用中国的榫接穿插结构制作瓦楞纸座椅（图1）。翻转课堂可以实现高等学校教育中的大类培养，分层教学，针对不同层次的学生志趣和特质，因人制宜，实现多样化和差异化培养。“线上+线下”相结合的教学模式的改革，对传统的教学模式进行了改革，在教学资源受到限制的条件下，利用在线资源的丰富性逐步推进，能有效地强化课程建设中的开放性、自主性、个性化的特点，实现“互联网+高等教育”的改革（表1）。

二、课程群建设

根据新的人才培养计划，武汉工程大学工业设计专业通过课群重组与特色课程立项促进课程建设升级。新的课程群一般包含一至两门专业主干课与一门方向课。课群的教学目的是让学生在理解并掌握专业知识的前提下，锻炼学生专业方向的设计能力。课程群的授课方式严格按照从“规范”到“技能”，再到“创新”的教授方式。教学中的案例项目均从企业获得，并将其细分，与课群的教学目标进行网络整合，在企业项目中对学生进行课堂讲授与实际动手能力的培养，并按照教学大纲的要求进行评价。同时，通过互联网视频会议等方式将企业设计师引入课堂，以讲座总结的方式进行跟踪教学，收到了一定的效果。2016年，武汉工程大学工业设计专业新的培养方案，通过课程群与特色课程构建推动课程建设。课程群建设有助于整合教学资源中的信息化应用课程，如计算机学习类软件、学科辅助教学类软件、课件制作平台类软件等方面，通过课群重组与特色课程立项构建促进课程建设升级。以产品设计结构设计课群为例，该课群包含主要课程：工程制图（专业主干课）+计算机辅助工业设计（专业主干课）+结构设计（专业方向课）。课群的主要教学目的是让学生理解并牢记结构设计制图规范，掌握工业产品三维结构建模知识，锻炼学生的工业产品结构设计能力。从基本的结构设计规范开始，到最终的结构设计创新结束，用一个或者多个由简单到复杂的项目案例来辅助课群课程的顺序进行。前面的课程是后面课程学习的基础和能力提高的保证，实现了课群的“规范——技能——创新”的课程连贯。课程群建设加强了课程知识体系的完整性，是信息化工业设计专业教学模式改革的一个重要方面，对关联课程的整体编排架构、教师间的合作交流及教学资源的协同开发利用具有较好的作用。同时，课程群的实施也有利于学生对知识体系的了解与深入研究，开放性、集约性的课程逻辑群建设，也加强了师生间的互动。

三、工作坊的引入与推广

信息时代的情境工作坊为设计创新研修方式提供了新的方式，网络远程会议、高清视频会议、音频交流等，都能对设计提案进行及时的反馈。在工业设计的教学中，工作坊以其紧凑的教学模式，使参与者通过互动及信息交换来获得知识和经验。2016年，武汉工程大学与武汉美格科技股份有限公司达成产学研合作协议，形成“新能源产品落地项目”等项目教学思路，并成功举办“第三届广东顺德青鸟杯工业设计大赛”“武汉龙兴设计公司Workshop”等各种项目制教学设计与大赛。在“青鸟杯工业设计大赛”后续的竞赛获奖作品研发中，学生与青鸟公司设计师合作进行“创客实践”计划，将数款设计作品推向市场。同期，武汉工程大学与广东工业设计城继续围绕高校教学与科研开展了一系列校企合作，引领学生参与企业实习、实践项目。在相当长的一段时间中，学生得到了广东工业设计城多家设计公司的充分肯定，双方希望继续加强合作，以期获得良好的经济效益与社会效益，争取企业与高校的双赢。2016年底，武汉工程大学与海尔创新设计中心通过网络进行产学研合作，加入海尔众创意平台，并成功建立“优熙优家•武汉工程大学联合实验室”，给学生创造更好的交流学习平台与展示能力的机会，建立起互利共赢的合作关系，形成企业设计师与学生高效无缝沟通平台，提早发掘工业设计专业优秀人才。

四、教育信息化服务产品开发

第2篇

关键词：卓越工程师；计算机辅助设计；教学改革与实践；教学质量；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0033-03

教育部“卓越工程师教育培养计划”的重大高等教育创新项目是通过突出对学生的工程能力和创新能力的培养，强调校企联合，引导行业、企业深度参与培养高级技术人才的培养过程，更加明确高等教育应主动服务国家战略需求，主动服务行业企业需要为导向的特点，培养面向社会需求，面向工业界，面向世界，面向未来，满足国家和社会需要的工程技术人才，为经济和社会可持续发展服务。[1]依据本校卓越计划培养标准，遵循工程的集成与创新特征，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系、教学内容和教学方法，加强跨专业、跨学科的复合型人才培养。[2]项目针对车辆工程“卓越工程师”专业计算机辅助设计课程进行改革与创新，该门课程与工程实践和企业需求联系紧密、课程内容随着科学技术的发展和企业不断升级变化快频率，需要不断地进行创新和完善，以适应卓越工程师人才培养的目标和要求。

一、“计算机辅助设计”课程培养目标和地位及作用

本课程的教学内容是专业基础课程，隶属于学科专业知识体系，定位于专业基础知识领域的重点应用知识单元，前导课程和后续课程与本课程结合紧密，在车辆工程专业，本课程的体系结构起到了基础和专业课程的衔接作用，如图1所示。同时，本课程在工程领域具有重要的地位，在汽车、机械、航空航天、电子、建筑及医学等领域应用及其广泛。[3-7]

二、优化课程教学内容与方法

通过本课程的学习要掌握的知识包括：计算机辅助设计基本知识；数值计算与数据处理技术；计算机图形学技术；建模技术；CAD软件使用。通过对本课程的学习，培养学生会运用计算机辅助设计的相关理论知识，培养学生工程软件应用能力和工程实践创新能力。通过对本项目的研究，培养车辆工程专业学生运用该课程的基本理论系统地、科学地、规范地进行汽车零部件设计的工程素质。

1.教学内容改革的目的

该门课程教学内容实在落实车辆工程专业“卓越工程师”人才培养目标的前提下，对教学内容、教学方法和考核方式进行优化。由于“计算机辅助设计”课程内容的应用型强，理论比较晦涩，采用传统教学方法难以提高学生的学习兴趣和主动性，无法做到课堂理论知识与实践相结合，从而无法真正提高其设计能力、创新能力，悖离卓越工程师人才培养目标，[8]通过本项目研究，实现教学改革、提高教学质量和创新型人才培养的目的。

2.教学内容优化

（1）优化知识结构，提高学习能力。优化本门课程的基础知识、专业知识、工具知识和方式知识的比例结构，以基础教学为主，增加课程的专业性和适用性。通过本门课程教学，提升学生自主学习能力和创新思维能力，为后续课程的学习和工作的需要奠定一定的基础。

（2）重软件学习，强化动手能力。增加软件应用教学的比例，摒弃讲授为主的教学形式。在课程中增加软件类型、内容的教学。以提高学生的动手能力为目标，在教学内容上要与实践结合紧密，摒弃依靠教材教学的形式。在专业相关内容的基础上进行实践教学，提高学生的动手能力和创新能力。

3.教学方法设计

（1）精简理论，注重软件教学。传统教学中，理论教学占了课程教学总数的2/3以上，上课地点多为教室或多媒体教室，讲授内容多为理论性较强的部分。在学生基础知识不是很扎实的情况下，相关内容较难理解，教学效果不好。同时，过多的理论教学与应用型本科院校卓越工程人才培养的目标偏离，学生创新能力和动手能力不能充分锻炼。在本项目中，改变传统教学内容，理论讲解为辅，增加软件教学的课时数，上课地点在机房进行，培养学生软件的应用能力和动手能力。

（2）随讲随练，增加学生动手机会。在本门课程教学过程中进行了两项教学方式改革：其一，讲授和实验均在机房进行，改变传统的多媒体教室讲课，机房实验的形式；其二，将原来两课时连上改成四课时连上；其三，改变原来先讲后练的形式，采取边讲边练的教学方法。通过以上形式的改革，能使学生在教学的过程中消化吸收课程内容，避免出现课后或教授较长时间后无法对相关内容进行练习的情况，促使学生能在当次课程中对所学内容较好掌握。

（3）与实际相结合，避免过于参照教材。在本门课程教学过程中并没有制订学生专门教材，避免出现学生只依靠教材才能进行学习的情况。特别在软件学生过程中，应教会学生更好地使用软件本身的帮助文档，使学生不会出现照搬照抄书本才会，离开教材一无所知的情况。同时，在教授和实验的过程中，更多地与工程实际内容相结合，针对问题解决问题，而不是“照猫画虎”的“临摹”形式。

（4）增加课程训练中课程的应用。在车辆工程卓越试点专业人才培养方案中，修完该门课程后，开设了相关的实习实训及增加毕业设计应用的比例，使学生能在后续课程教学中进行不断线学习，一直使学生能保证在以后的工作中能最快投入。同时，与对本门课程感兴趣的同学申请大学生基金项目，利用所有知识充分运用到实践当中，起到了良好效果。

4.改革考核方式

车辆工程专业对汽车计算机辅助设计课程教学方式依然按照理论讲解，上机实验，笔试或考查考核组织教学。其中考试方式仍然采取传统的“一考定成绩”等评价方法，这种方式的最大问题是学生学到的知识和实践技能实用性不强，前导课程和后续课程脱节，离企业真实项目的实际要求差距较大，真正走上工作岗位后造成理论欠缺和动手能力严重脱节。为此，根据车辆工程专业汽车计算机辅助设计课程性质和特点，尝试进行考核方式改革，以探索实施“卓越计划”教育改革，提升教学质量的有效方法，把传统对成绩的一次考试评定，分散到学习过程节点的质量控制，将考核贯穿到日常教学中，体现公平、公正原则，以达到对教学的全程监控、不断总结提高的目的。

（1）减轻理论，加强动手能力。汽车计算机辅助设计这门课程更注重学生的动手能力的培养，相关的理论知识在前序课程中（如先进制造技术、机械制图、工程力学等）部分内容为重叠内容，故理论知识只需加强计算机辅助设计原理部分的讲解。同时，作为卓越工程师人才培养目标中，更注重的是学生动手能力和软件应用能力，所以在考核的部分中应加强动手能力而适当减少理论考核部分。

（2）以考代练，多次成绩综合。在整个课程教学过程中，应将每次的实验课程都作为一次小型测试，在每个教学进程中进行该相关内容的考核，促进学生对每个进程的重视，刺激学生学习的主动性。

（3）笔试与机试结合，优化传统考核方式。采用笔试理论机试实践的考核形式进行多方面考核，而非单一的卷面成绩定结果。通过笔试，学生对基础理论知识能够熟悉掌握；通过机试，学生对软件能有更深层次的学习。最终成绩的给定按照“平时+笔试+机试”给出最终成绩，使之更加公平、合理。

三、课程教学改革效果

通过该门课程的教学改革与实践，从教学目的、教学思路、教学内容、教学方法、考核方式进行转变和改革，以“卓越工程师”人才培养目标为引导，加大学生动手能力和自主学习能力的培养。改变传统教学方式，采用重理论、强实践，以考代练、实际结合的方式进行改革和实践。建立完善的计算机辅助设计课程在卓越计划中教学作用及模式，在教学过程中效果取得较好改进。

1.改善了专业培养的思路

在本门课程教学过程中，结合“卓越工程师”人才培养目标，突出车辆工程专业卓越人才培养的方案，突破传统教学中以教为主的教学思维，强化学生在学的过程中能够得到更好的实践锻炼，提高学生动手能力和实际解决问题的能力，进行学生在解决问题中的工程能力和创新能力的培养。

2.提高了学生动手能力和创新能力

汽车计算机辅助设计课程更加强调学生动手能力的培养，在理论知识的基础上，更注重实践能力，软件应用能力的教学，通过教学改革，使学生动手能力得到提高。同时，作为一门实践性很强的课程，在学习的过程中，需要学生具有一定的创新思维，进行相关产品结构设计，充分发挥学生的创新能力和创新意识，改变以往“照猫画虎”的思维方式和学习能力。

3.获取职业资格认证，提高了学生就业竞争力

目前学生在就业存在很大压力，企业更需要一批动手能力强，实践经验丰富，具有创新思维的优秀人才。在该门课程教学中，力求遵循工程的集成与创新特征，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力人才培养为核心，使学生在校期间能够充分利用现有资源，更接近企业工作模式，提高自身素质，满足企业需求。同时，在学习的过程中，获取职业资格认证，提高学生的素质和从业能力。

4.培养双师型教师，提高教师工程素质

为了卓越人才培养的顺利进行，“双师型”教师队伍建设才是教师努力的方向。目前，双师型教师存在的很大问题是缺少工作经历，缺少实践经验，缺少将理论知识应用到实践中的能力。教师的教育技能存在很大不足。通过该类课程的教学，教师通过国家职业资格认证、专业技能等级或专业技术职务考核，主动根据行业要求适应卓越人才培养模式，利用扎实的理论基础、熟练的专业技能和创新的思维及充分的实践经验培养更加优秀的人才。

5.优化建立“教+学+习―认证”卓越计划人才培养模式

卓越计划人才培养模式更强调学校与企业结合、理论教育与实践教育结合和高校教师与企业工程师结合。本门课程的教学完好符合卓越人才的新模式，加强了实践环节的教学，培养了学生精湛的工程基础和专业知识，使之对工程实践有充分的理解，懂得发挥创新性和自主性，并合理地优化了车辆工程专业卓越工程师培养目标和培养模式）。

四、总结

本文中探讨的是对车辆工程卓越试点专业计算机辅助设计课程的教学改革与实践，在教育思想、课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、教学评价、实践教学改革等方面不断探索，敢于创新，取得了明显的教学成果，符合车辆工程专业卓越工程人才培养模式目标。通过本课程教学改革的实际应用能推动CAX应用技术系列课程改革与实践。

参考文献：

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[2]叶树江，吴彪，李丹.论“卓越计划”工程应用人才的培养模式[J].黑龙江高教研究，2011，（4）：35-38.

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