高职产品设计执行课程（PRO/E）教学改革浅析

【摘要】随着德国提出工业4.0的概念，美国提出“工业互联网”，日本提出“第四次工业革命”，我国提出了“中国制造2025”，本质内容都是一致的，围绕着一个核心“智能制造”。我国十三五规划强调树立和贯彻落实“创新，协调，绿色，开放，共享”的五大发展理念，为产品设计以“创新”为核心全面发展指明了方向。产品的创新首先需要有创新型的人才，这也对高职高校的人才培养提出更高的要求。本文以高职产品设计执行课程为例，借助PR0/E软件工具导入产品设计执行的流程，方法，建模的思路.首先分析传统教学的现状和问题，具体对课程的教学目标、教学对象、教材、教学内容设计等进行分析；其次结合产品设计执行创新案例介绍了如何使创新教育走入课堂。

【关键词】产品设计执行 设计创新 教学改革 PR0/E

【中图分类号】G712；TB472-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）27-0061-02

引言：在工业4.0的浪潮中，中国已经成为位于全球前列的工业产品制造业国，我国十三五规划指出要大力发展制造业，提高制造业创新能力和基础能力。规划明确要以产业升级和提高效率为导向，发展工业设计和创意等产业，这为工业设计、创意经济、科技与文化融合提供了强有力政策支持。创新设计对工业设计人才的素质提出更高的要求，产同时对产品设计执行课堂教学提出了更高的要求，课堂教学方式，内容要与时俱进，不仅要使学生掌握扎实的基础知识，更要让学生在课堂中就能实际设计产品，学会将知识转化为创新产品的技能。

产品设计执行课程主要是借助软件工具，分阶段强化学生的设计执行能力，第一阶段学习产品造型设计的实现方法与技巧；第二阶段学习产品结构的实现方法及技巧，综合提高产品从外观、结构乃至功能的设计执行能力，课程贯穿学习产品设计规范流程。教学过程以案例分析讲解及实施为主，具体内容包括：造型设计，结构设计，产品设计流程等。

本文以PRO/E軟件为工具结合产品创新设计案例介绍产品设计执行课程的教学改革方案。Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。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。本文以产品设计执行课程基于PRO/E工具的教学为例，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、教学现状和问题分析

目前产品设计执行PRO/E课程的课堂教学主要是讲解基础命令的操作，很难让学生拓展思维空间和培养创造性思维，培养出的人才大部分成为软件的操作工。存在学习内容与工作要求脱节、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。

1.教学对象分析

教学对象为产品设计二年级的学生，手绘能力比较强，已掌握机械制图、机械设计知识，对产品设计的方法有一定了解。高职类的学生对理论知识不是很感兴趣，更愿意从实际操作当中体会学习，从问题中学习。同时个体之间存在独立思考能力的差别，部分学生有较强的畏难情绪，发现问题、分析问题、解决问题能力较弱。针对教学对象的情况，产品设计执行主要以实际操作为主，分阶段执行教学计划。

2.教学目标分析

传统的PRO/E软件应用课程的教学目标主要是通过学习软件命令，使得学生能掌握一门软件工具，能完成一般机械零件的设计，成为企业中的绘图工程师。

通过深入产品设计公司，电子类产品生产企业，汽车企业等调研和企业人员访谈，了解了企业所需的设计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。

产品设计执行课程的目标是以实际产品设计为导向引导学生的学习产品设计的方法，通过实际案例练习和执行操作，具备产品自顶而下的建模方法和实际操作能力。课程学习后能够熟悉产品设计的方法和建模思路，并用三维软件PRO/E进行设计，用三维软件PRO/E表达设计概念，具备对一般产品造型的能力和产品的零件拆解能力，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。同时培养严谨、细致的职业设计能力。

3.教材内容分析

产品设计执行课程PRO/E软件应用现有的教材一般分为以下两种类型：

（1）基础命令讲解为主线的教材，一种为先逐个讲解PRO/E常用的命令工具，之后进行单一的实例操作。这种教材的优点在于系统而完整地讲解PRO/E的各个常用知识点，犹如一本工具书，有利于学生进行选择性的自主学习。但这种教学方式也存在缺点，这种教条化的命令，机械化的学习很难引起学生的兴趣，学了容易忘，成就感低，面对繁烦复杂的命令，学生容易产生畏难情绪而不愿意进一步学习。

（2）实例讲解为主线的教材，通常以实例的软件操作讲解为主，按步骤教学生建模操作，基本上实例上用到的命令学生就学到，没有用到的知识点就漏过去了，而且学生就像借助拐杖的盲人，一步一步的完成建模，走到终点目标。这种教材的优点是容易激发学生的学习兴趣，每一个案例操作完成都可以看到产品，有实际的成果，感受到成就感。同时这种教学方式的缺点是学生不一定理解产品执行软件背后的建模思路，对软件的使用和绘图技巧，不能有全面的认识和有条理学习。学生学习的自主性会偏弱，更多是照搬教材的步骤，知其然而不知其所以然，另外案例教学一般用到的命令是单次的，不利于学生初学者熟练掌握命令操作，容易学过就忘。

基于以上现有的产品设计执行课程PRO/E软件课堂中出现的教材教学问题，任课教师应该在理解产品设计执行课程目标并对教学对象做充分分析的基础上，按照学生学习的认知规律，完成教学内容和教学方式的设计，课程内容采用分阶段的学习方式，穿插实际案例练习重新设计教学方式与内容，探求一条更适于学生循序渐进地掌握知识、提高应用能力的教学新思路。

二、教学改革方案

1.高职产品设计执行课程特点

高职产品设计执行课程教学基于现代高等教育思想，根据技能型人才培养要求侧重于实践操作的教学方式，是针对高职学生对理论学习兴趣偏弱的特点，对以理论为主的授课方式的改革。设计执行课程注重灵活的实践教学，结合相应的基础理论知识教学，以学生的实际建模产品衡量学生的学习能力。产品执行课程以学生将来从事的专业对学生能力的要求为基础，以解决实际产品设计的问题点为出发点设计课堂教学内容，目标是让课堂上教学的内容和专业实践需要的相适应，让学生能够学为所用。

高职产品执行课程的核心特点在于其实际操作性和应用性。教师在课堂中以专业实际产品应用为例，实际产品的案例要跟学生的各阶段的学习目标相匹配，让学生在每个阶段有针对性的学习软件建模，通过实际操作学习激发学生对专业学习的兴趣，并通过实际产品设计问题的解决培养学生的创造性思维。

2.高职产品设计执行课程改革方案

为了达到高职产品设计执行PRO/E软件课程的目标，让学生不仅掌握软件的操作技能，更重要的是学会产品设计执行的流程和方法，能够用软件进行建模和设计。为此要对现有课程模式进行改革，教学内容设计上，采用渐进式教学法，把产品设计执行分三阶段进行，在每个阶段的教学内容设计中，应该充分体现以学生为主体，教师为主导，案例的设计要符合每个阶段学生能力的特点，实现学生和教师，学生之间的自由互动学习，不断激发学生的学习兴趣和充分发挥学生自主学习的能动性和创造性。

第一阶段是基础入门阶段，学习简单产品设计的流程和方法，主要目标是让学生掌握产品执行建模的思路分析方法和PRO/E软件的基本命令，教师要通过各种方法让学生自主去练习操作PRO/E软件的基本操作。激发学生的学习兴趣，可以通过展示以往学生的优秀建模产品，在基础阶段中，要求学生能对简单的产品进行建模思路分析，并使用简单入门命令，如拉伸、旋转、扫描等基础操作建模。

此部分重点是建模思路，草绘约束，命令特征关系的理解，结合简单建模实例强化入门命令的使用，如实例练习家具系列，杯子系列，包装瓶系列产品等能用基本命令完成的建模，并设置相应的实物作业使学生能观察生活中实际的产品用软件建模，做到学以致用，实际操练。

作业要求教师设计简单實际的案例，引导学生分析建模思路，明确要求用到的基础命令和尺寸要求，让学生实际按要求操作，以达到巩固之前学过的基础命令。

第二阶段是提升进阶阶段，提升进阶阶段是基于基础阶段巩固基础上，提升阶段教师重点讲解PRO/E曲线，曲面建模和编辑，引入自顶而下的建模概念，掌握主控文档和子零件之间的父子特征关系，让同学们从实际产品操练中体会用自顶而下建模的优势，确保子零件间配合的一致性和提高建模的效率。同时让同学们观察实际产品零件拆解的分型面和外观造型可制造性要求比如拔模方向和角度等。

此阶段的重点是复杂造型的建模思路，熟练掌握曲面建模命令和编辑命令，能有机的结合曲面和实体建模命令去构建复杂的产品造型，同时案例选择要符合此阶段的建模命令特点让学生实际操作以加强对设计执行的理解，比如厨房电器，家居电器，小电子产品，智能电子产品等，让学生能够参照实物分析产品的造型特征，建模思路，零件拆解分型和外观拔模特征要求，再用PRO/E软件自顶而下建模还原产品造型设计。

作业要求教师用实际的产品做案例，相对第一阶段简单建模，要求造型复杂要用到曲面造型命令，并且案例是有子零件拆解。让学生用自顶而下的建模方式，分析造型建模思路，自由灵活选用曲面建模命令，要求建模和实物相符，包括尺寸，造型和子零件的拆解，难点是理解和掌握可执行性对设计的要求。

第三阶段是综合应用和创新阶段，经过前面两个阶段的学习，学生基本掌握了产品设计执行的流程和方法，对PRO/E软件命令也比较熟练。教师在这阶段可以引入案例实践教学方法，让同学们拆解实际产品，了解产品内部零件的结构细化设计，掌握结构设计的基础知识，教师分析产品的建模思路，介绍常用的建模命令，重点提示建模技巧和可能遇到的“坑”，特别强调不断练习操作的重要性，从中找到最优化的建模思路和方法。

综合应用和创新阶段的重点是让学生能融会贯通产品设计执行的方法和PRO/E操作的命令灵活应用，同时结合专业基础课程的学习，能对产品有创新性的设计。产品的案例选择上偏重于综合设计能力提升，让同学们能观察学习内部的细化设计，从可生产的角度理解产品设计，比如常见的U盘，鼠标，电话机，音箱等电子产品，让学生体会专业基础知识理论知识在实际案例中的应用，并且能够执行还原实际产品设计。

作业要求教师利用实际的产品，要求学生做产品拆解报告，重点观察内部的结构细化设计和组装设计。让学生在熟悉拆解产品的基础上，能提出创新的设计方案，并且用第一，二阶段的设计执行方法表达设计概念，零件拆解和内部的细化设计。要求产品设计有创新点，并且充分考虑到可制造，可生产组装对设计的要求。最后通过教师的设计评审和检查，用3D打印出实物，让同学们能真实感受到自己设计的产品，获得成就感的同时也能对实物再次进行检查，加深对产品设计执行课程目标，内容的理解。

在产品设计执行的教学改革中不但包括教学内容的改革，同时也要求教师对教学方式和手段进行改革。基础阶段教师在教学上以指导为主，案例教程结合多媒体视频，让学生有直观的认识和学习。在第二阶段提升进阶阶段，除了教师指导具体案例操作外，教师要侧重于引导学生参与讨论分析问题的能力，可以展开课堂讨论，让学生和教师一起点评，分析作业，针对问题进行归类，总结分析产品的建模的问题和解决方案。第三个阶段综合应用和创新，经过前面两个阶段的练习，教师要引导学生自己自主思考学习的能力，根据实际的产品案例，不断探索建模思路和完成零件拆解及内部的结构细化设计。

产品设计执行课程的教授过程就是不断让学生参与互动的过程，从“听，看，练”到“拆-想-练”转变的过程，从机械的学习命令和案例到从实际实物中观察学习转变的过程，让学生从被动学习转向主动学习。但是课堂教学时间毕竟是有限的，必须有相配套的课后实践教学才能确保达到良好的教课效果，教师要依托学校的教学平台，开发在线课堂，利用网络学习资源，让学生能通过网络平台在课后自主学习，教师也可以在线指导和分析，点评作业，使得有限的课内教学得以延续和拓展。

三、结语

通过教学改革后，产品设计执行课程采用分阶段加案例练习的方式，要求学生观察实际产品，拆解实际产品，再还原设计的一系列过程，中间穿插了产品设计流程，方法和结构设计基础知识的理论点。让学生能从实际产品中验证理论知识，又把理论知识应用到创新设计的良性循环中，提高了高职学生的实际操作动手能力，同时培养了学生的创新性思维。

参考文献：

[1]田美霞，冯文婕.高职CAD类课程教改与产品设计创新[J].职业时空，2012（1）

[2]丁欢.基于应用型课程的Rhino产品设计教学改革浅析[J].美术教育研究，2015（14）

[3]任衣伟.“数字设计化工具”课程的教学设计初探——以“Rhino”课程为例[J].中国电力教育，2010（3）

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