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關鍵詞:PRO/E;產品設計;創新;教學改革
中國已經成為位于全球前列的工業產品制造業市場,但很多企業存在過于模仿與引進、圖省事、走捷徑的現象,設計的粗陋使中國制造的產品成了低質低價的代名詞,只有重視產品設計創新才能令“中國制造”提升產品的顯性價值。
產品設計創新對課堂教學提出了更高的要求,課堂教學內容要與企業接軌,不僅要使學生掌握扎實的基礎知識,更要讓學生學會將寬厚的基礎知識轉化為創新能力的本領。
PRO/E軟件是美國PTC公司推出的參數化建模軟件,是一套由設計到生產的機械自動化軟件,已成為機械、電子、家電和航天等行業最流行的計算機輔助產品設計軟件之一,是從事模具設計、產品設計、結構設計、機械設計等專業方向的有力工具,是主流CAD軟件之一。本文以PRO/E課程的教學為例,介紹如何通過教學改革,使素質教育和創新教育進入課堂。
一、教學現狀
目前,PRO/E課程的課堂教學不能為學生的思維拓展空間,很難培養學生的創造性思維,培養出的人才呈“千人一面”的狀態,存在學習內容與工作要求脫節、學生職業意識和相互協作意識薄弱、實踐動手能力與創新能力弱等問題,與企業的需求往往存在較大的差距。為培養企業所需的掌握PRO/E軟件應用的計算機輔助設計人才,必須加強PRO/E課程教學改革與內涵建設。
二、教學改革
通過深入機械、模具、汽車等企業調研和企業人員訪談,了解了企業所需的PRO/E人才涉及的技術崗位主要有產品設計師、結構設計師、模具設計師、機械工程師、數控編程員,并對這5類工作崗位對應的能力要求進行了歸納、整合、提取,以獲得工作崗位對應的行動領域和學習領域,解決學習內容與工作要求脫節的情況。
1.教學目標
PRO/E軟件應用課程的教學目標:通過學習,使學生能基本達到在無老師的指導下,獨立運用PRO/E軟件完成中等復雜程度零件的設計,培養學生具有一定的機械設計及工業產品設計創新能力,同時為學習其他三維建模軟件奠定一定的基礎。
2.教學對象分析
教學對象為數控技術專業二年級的學生,已掌握機械制圖、機械設計知識,會使用AUTOCAD制圖。教學對象存在如下特點:學生個體之間存在軟件應用能力有差別、制圖基礎有差別;學生獨立思考能力不強,部分學生有較強的依賴性;學生發現問題、分析問題、解決問題能力較弱;學生對本課程比較有興趣,有較強的學習動力;學生有一定的創意;學生樂于嘗試,樂于挑戰。
3.教材分析
PRO/E軟件應用現有的教材一般分為以下兩種類型:
(1)在一些理論講解的教材中,一般是講完一系列命令后,再進行實際操作,這些命令會使學生覺得很枯燥,沒有真實感,而且難以記憶,而結合實例進行分析講解比較少。
(2)在一些實例講解的教材中,軟件的使用和繪圖技巧,不夠全面和有條理。學生在學習過程中,往往按照教材實例一個一個指令學,依樣畫瓢似地囫圇吞下這些硬灌進來的內容,往往遇到一個指令不會,學生就放棄繼續學習,停滯不前,缺乏興趣。這種教材編寫模式抑制了學生學習的自主性,壓制了學生學習的創造性。
教師應在充分讀懂和讀活PRO/E教材的基礎上,按照學生的認知規律,完成教學活動的設計。課程內容設計采用“項目驅動”的理實一體化教學模式,遵循學習過程中學生認知的心理順序和典型職業工作順序,主要分為草圖繪制、三維建模、產品裝配、機構運動仿真、工程圖制作、模具設計6大模塊。
4.教學內容設計
興趣是學生自主學習的原動力,但是對于大部分學生來說,興趣是需要培養的。首先教師要通過各種方法教會學生PRO/E軟件的基本操作。當學生掌握軟件的基本操作后,若不經過鞏固、提升、實踐創新的階段,學生的主觀能動性和積極性將不能調動,而原本掌握的基本操作也將會被遺忘,更別談利用PRO/E軟件來解決面向未來職業,面向實踐生活的各種實踐性問題。
在教學活動的設計中,應充分體現以學生為主體,教師為主導;在整個教學活動中使教師與學生互動,學生與學生互動,不斷激發學生豐富的想像力,充分發揮創造性思維。每個模塊的教學內容設置體系應體現教學過程的四個階段。
第一階段:基礎階段,教師展示跟項目相關的以往學生的優秀作品或產品設計模型激發學生學習的興趣,然后由教師主要采用案例教學方法,演示該項目所包含的基本操作和技巧,再要求學生照葫蘆畫瓢,照著教師的演示過程再作一次,使學生進一步熟悉各種命令的用法,幫助學生樹立自信心體會成就感。
第二階段:鞏固階段,先由教師給出設計模型,并引導分析繪圖步驟,明確要求學生用給定的幾個命令來完成,幫助學生鞏固之前學過的命令。
第三階段:提升階段,主要開展“任務型”教學,包括任務提出、任務實施與檢查、評估與討論3個環節。任務提出環節中教師介紹任務的設計模型、考核指標、限定時間。任務實施與檢查環節包括實施任務的計劃編制和匯報、實施任務、任務實施情況檢查。學生是實施者而教師是監控者、幫助者和引導者。評估與討論環節包括展示和匯報設計模型,師生共同評價完成任務情況,教師根據學生完成任務的情況,對考核中出現的普遍問題和難點問題進行講解,對學生未掌握的技巧進行補充,及時調整教學方式。該階段目的在于提高學生的操作熟練程度,培養學生分析和解決問題的能力。
第四階段:創新階段,主要開展合作型學習課堂教學。包括任務誘導、任務呈現、任務實施、任務評價與總結四個環節。
任務誘導環節:設計源自生活,最好是對生活進行有效的實踐。首先由教師給出設計背景,其次由教師來確定常規小組或臨時小組來完成任務。
任務呈現環節:由教師設定教學目標和考核指標,在考核指標中突出產品設計創新的考核要求,小組成員根據教師給出的要求,查閱各種文獻資料,討論并確定設計任務目標和具體要求并匯報。在該環節中,設計任務必須首先滿足教師設定的教學目標和要求;其次滿足學生個性化的設計要求,從而激發學生設計的積極性和主觀能動性,培養學生創造性思維;體現產品設計創新理念,產品設計中常用的方法有功能上創新、外觀創新、材料創新和使用方式創新。最后讓各小組匯報要設計的任務,由學生或教師來評估設計任務的可行性和難點,激勵學生克服困難,迎難而上。
任務實施環節:組內成員分工、任務實施、任務檢查。其中,學生活動包括完成個人任務、面對面互動、幫助與評價和小組任務總結與反思。教師活動包括在學生開展合作學習的過程中要給予及時和必要的幫助、指導和調控。
任務評價與總結:各小組任務匯報,通過學生或教師根據考核指標給予評價和總結。
三、創新設計案例
下面以迷你冰箱設計為例來介紹產品設計創新的教學活動過程。
1.任務誘導
教師給出以下設計背景并安排分組,采用臨時小組的形式,每組3人,全班39人,共計13組。
設計背景:隨著人們生活水平的提高和對高品質生活的需求,家電產品的發展進入一個新的階段。冰箱是我國家電行業的傳統產品,我國已成為世界冰箱制造大國。隨著大量的汽車日益走進普通老百姓的家庭,便捷式迷你冰箱成為冰箱生產企業和設計師日益關注的問題。通過市場調研發現,缺乏設計創新的家電產品在市場上會被消費者冷落,家電產品設計需要個性,需要創新,需要貼近目標顧客;國內市場上,迷你冰箱種類少,造型設計粗陋,缺乏個性和藝術性,便捷式迷你冰箱設計理念還與國外有一定的差距。
2.任務呈現
教師給出任務目標和要求:要求學生針對中高端消費市場而開發的迷你冰箱,以“便攜、尊享、品味”作為該系列產品的設計定位,要求其獨具匠心的設計和外形使得它不僅僅是一件有用的電器,還是一個居家裝飾品,在細節中要求穿插對中國元素的運用。
明確考核要求:工作態度20%+工藝合理性20%+完整性15%+美觀性15%+創新性30%。
各小組推薦1名學生為設計組組長,各小組根據教師設定的要求,從消費者對產品的功能需求、色彩需求、觸覺需求進行了市場調研,同時查閱各種文獻資料,商定了設計任務目標,撰寫設計任務書,并采用PPT形式向其它小組和教師匯報設計方案和設計說明書。
3.任務實施
各小組按照設計任務書,開展分工合作,選擇自頂向下設計或由下到上設計的設計方法。每個學生都必須根據分工要求完成個人任務,遇到困難及時溝通交流,在互動中產生碰撞的火花,激發思維的靈感。教師要參與學生的學,引導和幫助有困難的小組和學生,同時監督各小組設計任務的開展進度。通過這個環節培養了小組合作配合,商定目標并堅定執行的能力、團隊意識;培養了學生認真負責的工作態度、嚴謹細致的工作作風;培養了學生自學能力、創新和動手能力、分析問題和解決問題的能力。
4.任務評價與總結
首先各小組派代表遞交產品設計說明書并展示作品,向教師和其他小組匯報設計任務完成情況和設計心得體會。最后,教師對作品點評,介紹企業在進行產品創新的同時,要充分考慮到諸如生產成本、消費者的經濟承受力、加工工藝是否成熟和合理等因素。通過這個環節,增加學生的成就感,由被動學習轉為主動學習,激發學生對該課程學習產生濃厚的興趣。
四、結 論
通過教學改革后,產品設計創新走入課程,激發了學生的創造性思維,學生也涌現出前所未有的學習積極性和熱情,讓學生從解決現實問題著手,選擇合適的設計方法,并運用到實踐操作中去,使學生更加清楚地認識到創造性思維的重要性,培養了學生認識、分析、解決問題的能力,使學生具備現代化產品設計的專業素質。
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Teaching Reform of Vocational CAD Courses and Innovation by Product Design
TIAN Mei-xia, FENG Wen-jie
關鍵詞:產品造型設計;模具專業;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)21-0232-02
一、課程設置與教學改革的必要性
模具產業是浙江制造業的重要組成部分,隨著制造業的升級,整個行業已從傳統的低端制造轉為制造加工手段先進的高技術產業。黃巖模具協會會長說過:“用模具生產的產品的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍”。這種升級使得行業中的從業人員在具備扎實的專業技能基礎上向產品設計方向轉變,使自身的技能適應產品設計、研發、模具制造等產品全生命周期的職業技能要求。
為適應制造業發展趨勢,促使高職模具專業所培養的學生能夠適應這種升級,使自身的技能得到適應與運用,強化學生設計能力培養,基于模具專業成形加工的知識體系,結合產品造型形態、結構與模具成形加工的工藝性對機電類產品設計進行設計,以達到造型美觀、具有模具成形加工工藝性優良的產品設計。降低制造成本、提高模具成形產品美感與質量,提升生產效率,提高產品設計創新性與藝術性,做到產品設計的藝術與技術的完美結合。
傳統的《產品造型設計》課程是基于工業設計專業知識結構基礎上設置,對于缺少美術功底的模具專業學生,課程內容過于理論化,課程結構體系偏向藝術類,學生對課程內容難以理解與把握,很難將所學知識與專業應用結合起來。針對上述情況,結合模具類專業的知識結構對本課程進行教學改革,突出高職辦學特點,強化綜合能力培養。
二、課程教學內容體系的構建
1.課程內容體系構建原則。針對模具類專業的知識結構和特點,根據企業對模具人才技能的需求,對課程體系進行優化整合,針對模具成形工藝特點對產品造型設計的要求,有選擇地設置課程內容,使課程內容與本專業知識與技能相結合,結合其在今后的工作中對產品造型設計能力的需求,有針對性地進行課程內容與講授方式的設置,使其在把握產品造型發展趨勢、產品造型能力、創造能力、創新能力、藝術審美能力與運用方面得以提升,能夠把握產品造型設計方向,切實做到所學知識的“必須”與“夠用”。
2.課程內容體系構建.對課程的核心知識點進行提煉,將模具成形工藝與產品造型課程知識點進行有機結合,融入造型設計所涉及的模具成形加工知識點,讓學生們在學習產品造型課程的同時,兼顧考慮產品造型的成形方法、成形工藝,讓產品造型設計更加符合模具成形工藝性,做到既懂設計又懂工藝,多課程知識點融入,對產品造型在模具專業中的應用有更加深入的理解與把握。
以課程內容第一部分產品造型設計概論為例,該部分具體涉及兩個方面的內容,造型設計概念、要素和造型設計基本發展趨勢,在課程設計上將上述兩個方面的內容與模具知識點穿插結合,將造型設計要素與模具成形工藝結合,汽車造型發展與金屬成形、先進汽車模具制造技術結合。融入具體設計案例貫穿知識主線,配合項目任務加深對所學知識內容的全面深入理解。
三、課程教學模式的改革與實施
利用將產品設計知識與理論融入具體的模具成形產品設計案例的方式教學,通過具體產品設計案例,分析講解其所涵蓋的知識點,并構成在模具成形產品設計時所要用到的提升核心設計能力的完整知識體系,使那些不適于工科類學生知識背景并且難以理解的設計藝術類理論內容與具體案例結合,將產品設計造型與成形加工制造工藝相結合,基于模具類學生知識體系與專業背景對設計理論進行講解,注重結構設計與成形工藝性的結合,設計出符合制造加工工藝的產品。注重理論的理解與實際運用,使學生切實合理地運用相關設計知識,具有進行獨立的模具成形產品造型設計的相關技能。
根據所歸納的知識點與知識體系將產品設計所涉及的相關知識內容融入到具體模具成形產品的設計案例中,產品案例的選擇具有廣泛性與針對性,涵蓋工業產品的各個門類,所使用案例產品必須時代性強、代表性強。同時考慮某些產品的更新換代較快,建立相關產品庫,跟蹤該類型產品的最新發展趨勢,以更新融入案例。所融入的案例產品要有相當一部分具有多種設計知識的分析性,可以從設計優劣兩個方面進行分析。案例產品對比性強,設計創新性強,能夠啟發引導學生在開闊思路的同時接受所融入的相關知識點。
教學方式分為理論教學與實踐,注重智力技能的訓練。每個教學單元應該設置為:提出本單元所涉及的具體問題―講授融入具體案例的相關知識―擴展討論―總結歸納―思維訓練―課業。構成完整的教學體系,在具體教學中突出互動性,對案例產品所涉及的相關知識內容分析講授并進行討論,讓同學主動學習,開闊思路,舉一反三,觸類旁通。案例產品中所涵蓋的知識點分析完成后,再從產品案例庫中拿出其他產品案例讓同學對比分析,分組討論,分析其中設計理論與知識點的應用,同時在思維訓練環節利用系統知識分析設計教師提出需要設計或改進的產品,提高學習知識點的質量。
在理論教學之后,注重相關技能的學習與訓練,能夠熟練運用專業產品造型設計軟件(Rhino)進行計算機輔助造型設計,在進行造型訓練中也是針對具體造型案例進行設計造型,在對比與工程類3D軟件(如Pro/e、UG)的區別后,在工程類3D軟件不擅長的復雜曲面造型領域,采用專業產品造型設計軟件(Rhino)進行設計表達,做到軟件之間的切換運用與互相補充。
四、結語
對模具專業《產品造型設計》課程進行教學改革,必須結合本專業學生知識結構體系特點,立足于模具行業對人才的職業技能要求,將產品造型設計課程內容與模具專業所涉及的知識進行整合、提煉,注重所學知識在模具成形加工、模具成形產品設計中的應用。利用案例進行知識點融入,調動學生學習的積極性,引導學生更好、更有興趣地學習掌握產品造型的設計方法和設計造型理論,與崗位需求相結合,做到知識學習的學以致用。
制圖基礎是產品設計專業實用性很強的一門技術基礎課,它既有完整的理論體系,又具有很強的技術性和實踐性。“制圖是設計師、生產者和使用者密不可分的技術語言。在產品設計中,設計師通過圖樣來表達自己的設計思想;在生產過程中,制造者根據圖樣進行制造生產;在使用過程中,使用者通過圖樣來了解產品的結構和使用性能,它具有語言文字無法表達的功能。”因此,制圖基礎課程的學習對產品設計專業的同學來說非常重要,該課程教學質量的好壞也將直接影響到學生后續專業課程的學習及今后從事的工作。基于課程教學任務的迫切性,我們專業教師應該不斷進行該課程的教學探索,優化教學方法,提高教學質量,為培養適合市場需求的高級應用型設計人才奠定良好的基礎。
1教學現狀分析
制圖基礎課程的專業實用性很強,但與實踐類課程相比,不僅理論知識點較多,而且教學內容十分抽象,增加了學生的學習難度。根據以往的教學經驗,筆者發現目前的教學工作存在以下問題:
(1)強調“教師教”和“學生聽”的單一教授模式。教師往往把知識灌輸給學生,學生也習慣性接受教師和書本的答案,沒有學習的自主性,更不用說是否具備獨立思考問題的能力。久而久之,學生學習的積極性和創造性往往會被打破。
(2)教學安排過于緊湊,課程學時相對較短。目前,藝術類專業采用了集中式授課模式,教學任務為五周,按照學時分配,每周2天授課。由于制圖學習的知識點較多,在五周內完成制圖課程的學習會給藝術類學生帶來很大的壓力,對教師來說更是一種挑戰。據了解,工科院校工業設計專業的制圖課程教學是貫穿于整個學期,這樣教師不僅能把知識點講授完,而且便于學生對知識點的快速消化,也不會產生短時間內厭惡課程的情緒。
(3)學生空間想象能力和作圖表達能力較差,學習主動性不夠。三本藝術類學生的文化理論基礎相對要弱些,要接受這樣一門理性思維較強的課程的確有些難度。學生接受新知識能力不足,理性思維較弱,空間想象能力較差,比方說不能根據已知視圖補畫第三視圖,特別是畫截交線和相貫線。另外,學生學習積極性不高,學習目的不明確,在課堂上常常表現為注意力不集中,懶于動腦動手;部分同學不能正確使用繪圖工具,不嚴格按照國標規定制圖,特別是在尺寸標注時隨便敷衍,沒能做到清晰性和準確性。更夸張的是,部分學生面對制圖基礎課中的某些抽象概念會產生煩躁的情緒,不能靜下心仔細思考,甚至選擇逃避。因此,如何有針對性地提高制圖基礎課程教學質量是產品設計專業教師不斷思考、總結、探索的問題。
2明確教學思路,精選教學內容
社會對產品設計專業人才的制圖能力需求是本課程教學的核心依據。根據專業建設的理念及專業培養方案的要求,確定了產品設計專業制圖基礎課程新的教學目標,即學生能夠熟練掌握產品制圖知識和規范,具有較好的三維空間想象力和空間造型能力,能夠按照制圖規范通過圖紙表現設計思維,具備徒手繪制設計圖紙的能力。根據專業需求及學生的認知特點精選教學內容,打破固定式教材的教授模式,合理安排教學環節。該課程以制圖基礎知識與技能、投影基礎、立體的投影及表面交線、組合體、圖樣畫法、標準件和常用件、零件圖、軸測圖、裝配圖、軸測分解圖為教授的主要內容。根據現代教育技術新環境,從投影作圖入手,著重講解組合體的三視圖、軸測圖及軸測分解圖,進而闡明實物與圖紙之間相互轉化的關系,由淺入深地編排課程內容,能為學生之后的專業學習和未來工作實踐奠定良好的專業基礎。另外,在教學內容上適當地降低專業理論深度的要求,更加強化學生實際操作能力的培養,優化他們的繪圖及讀圖能力。在內容上通過實例進行講解,讓學生真正了解制圖在行業領域的重要性,進而培養學生的實踐能力。
3設置多元互動的教學方法
圍繞產品設計專業制圖基礎課程教學內容,結合自身教學實踐并根據現代教育技術新環境,構建新專業發展模式下的教學方法體系,設置多元互動的課堂教學方法,具體方法如下:
(1)導入專業學習的整體觀。基于課程本身的枯燥性,從產品設計專業教學的整體觀進行導入,讓學生深刻認識到制圖這一環節在整個專業學習中的重要位置。課堂中結合一些生動的國內外經典設計案例進行解析,開闊學生的眼界,將理論教學與實際案例相結合,充分調動學生的學習積極性,激發學生的興趣點。
(2)融合三維繪圖技術平臺。利用計算機三維繪圖技術手段提高學生對制圖課程的興趣,將立體概念貫穿課程教學的全過程,包括PPT課件中動畫演示和三維軟件的運用,使學生更好地了解實體的構成原理和表達方法,使其空間想象可視化,培養空間思維能力。
(3)教學實現以學生為主體。制圖課程需要掌握的知識點多而難,教師要引導學生進行質疑問難,并且要注重與學生的互動,提倡“讓學生當老師”的教學方法,教學環節中安排學生上臺評析同學們的作業,充分調動大家主動學習思考的積極性。另外,學好制圖基礎課程,要具有一定的空間想象能力和抽象思維能力,教師在教學中要根據學生的自身情況、知識接受能力及將來工作的實際需要,對教學內容進行適度精簡。
(4)融入實體模型的教學模式。課程實踐教學中,鼓勵學生在制圖中結合實物模型。一方面,要求學生根據實際產品繪制三視圖,如要求學生以組為單位,根據教室桌凳進行實際測量、繪制三視圖,將完成的三視圖張貼于教室,供大家相互觀摩,并將所有存在的問題進行總結;另一方面,要求學生根據三視圖制作實體模型,比如利用橡皮泥、硬紙板等輔助材料制作生活小產品的等比例模型。通過大量的由圖到物、由物到圖的轉換訓練,讓制圖課程變得看得到、摸得著,逐步培養學生的讀圖、繪圖的能力。同時,這種相互轉換的教學模式能夠更好地幫助學生提高思維的敏銳度,構建良好的空間想象力。
(5)強化課堂習題訓練。基于課程學時較短的問題,為了提高課堂效率,課程教學要提煉重點,并要求學生課堂及時完成相關練習。這種課堂習題訓練的教學模式能夠及時檢驗學生對知識點的掌握情況,并對其存在的問題進行一一指導。另外,這種模式也減少了學生不做或抄襲作業的現象,更是對學生自信心的一種培養。
(6)將理論與實踐相結合。課堂教學中,不僅僅是理論知識的講解,更重要的是要強化學生的實踐能力。一方面,通過實際項目案例的解析來提高學生的興趣;另一方面,要求每個學生尋找生活中喜歡的產品,闡述產品的外形、尺寸、功能、結構、工作原理、優缺點等,并與老師和同學進行相互交流,然后對產品進行剖析、拆解、測量,最后完成三視圖、軸測圖、軸測分解圖的繪制工作。這種教授模式能更好地將課堂的理論與實踐完美結合,不僅僅讓學生認識到制圖對產品設計的重要性,激發他們對制圖課程的興趣點,也增強了他們對產品結構的認知度。同時,培養了學生的口頭表述能力及善于觀察身邊事物的能力,為之后的專業設計打下良好的思維基礎。
4總結教學成果,做好教學反思
課程教學不單單是純粹的課堂教學,做好教學成果的總結與教學反思也是課程教學中一個很重要的環節,它能夠更好地優化我們的教學質量。在課程末尾,筆者會根據學生作業情況及時做好課堂總結,并要求每個同學完成一份課程小結。通過這樣的方式能夠第一時間了解每個學生對課程知識點的掌握情況及對課程的看法。課程結束后,不僅安排學生進行課程作業展覽,同時還邀請其他教師現場觀摩,并給予一定的課程教學評價。這樣的課程展覽形式,一方面可以督促學生及時完成課堂作業,相互觀摩,相互促進,另一方面也可以對自己教學成果進行檢驗。最后,將其他老師對課程教學的評價觀點和學生的反饋意見及時進行記錄,由此認真做好教學反思,改進教學中存在的不足。從學生的作業情況、課程作業展覽及教學反饋看,該課程的教學成果得到了師生們的一致認可。
5結語
一直以來,在視覺領域,素描一直被很多人學習,然后應用到生活實踐中去。在素描的發展過程中,各個專家學者們都給它賦予了不同的定義,筆者對各種定義進行了總結,從中得出,素描在本質是一種繪畫形式,它具有其自身的獨特性,而且它還是所有造型的前提。伴隨著社會的發展與進步,科學技術逐漸被應用在藝術領域里,設計教育已經成為一門獨立的學科,它的教學體系也逐漸趨于完整化、系統化。本文所談的設計素描則是設計教育學科中的一門基礎課程。設計素描與傳統意義上的素描不同,它的研究內容主要是客觀事物的內在構成關系和外觀形式上整合感。
二、產品設計
所謂產品設計是指按照預想對工業產品進行開發、生產、使用的設計,是實現環境-產品-人的一種協調方式。產品設計通過對工業產品的顏色、形狀和結構進行設計和處理,從而使該產品在具有使用功能的同時,還可以滿足人們精神上對于審美的需要。隨著社會的進步與發展,科學技術突飛猛進,產品設計在人們的日常生活中發揮著越來越重要的作用,人們的需要從低級的物質需要轉向高級的精神需要。所以,我們在設計產品的過程中要注意把握人們的心理規律,通過對產品的外形等進行精美的設計以獲得現代人們的青睞。
三、從素描到設計
(一)設計素描的教學目的
素描不是簡單對物品形體進行描繪,而是對物體形體進行深入的觀察。設計素描是培養設計師進程中的基礎階段的一門課程,幫助設計師實現從素描對設計的過渡,它起著承上啟下的作用,上承設計學生初高中積累的基礎學科知識,起下的是設計專業學生必須掌握的專業基礎知識。在我國,中學階段的美術課中的知識內容與設計師所要習得的技能基本上毫無聯系。受應試教育影響,美術學生高中階段學習的知識大都是為了應對美術高考,這就導致了中學階段的美術學習與大學里設計專業的學習之間發生脫節。所以,設計專業的學生在正式進行學習設計之前要有所過渡,設計素描就是起到這樣一種過渡作用。
(二)設計素描的教訓現狀
1、單一的教學模式與產品設計專業能力培養間的錯位
當前,雖然新課程改革對各階段各學科的教學都提出了新要求,倡導教師學生新的教學觀和學生觀。但是,根據相關調查和訪談得知,現在很多高校里仍然有很多教師采用舊的教學模式,繼承傳統的教學觀念,主張“真實描繪”的素描,這使得設計素描與產品設計專業出現脫節,達不到培養學生產品設計專業能力的目的,此問題亟需得到關注和重視。
2、高校教師教學壓力大,教學質量受到影響
伴隨著高校擴招,高等院校在校生的數量越來越多,生源素質普遍下降。由于學生人數的上升,高校大都采用大班教學,班級內學生人數越來越多,每個教師要負責教授的班級和學生數也越來越多,面對繁重的教學壓力,很多老師為了完成教學任務,應對考核壓力,在教學中大都仍然采用“滿堂灌”的方式進行教學,忽略了對學生各方面能力的培養,影響著教學質量的提高。
3、學生設計素描基礎不扎實
很多學生所就讀的高中或培訓機構為了應對美術高考,而對學生進行以考試為唯一指向的教學,他們所選用的教學內容,教學方法、教學模式以及教學手段都過于單一、死板,不能起到培養學生創新能力和設計造型思維的作用,而且都不符合設計素描專業的教學要求。上述原因導致學生設計素描基礎不扎實,影響學生學習設計素描的進程和質量。
4、設計素描基礎不扎實和設計素描課時量少之間存在矛盾
設計素描課是設計專業的入門課程,設計素描課程知識是否扎實直接影響到學生對于整個產品設計專業知識體系的理解和掌握。然而,根據目前高校設計素描教學現狀可以看出,學生設計素描基礎不扎實和設計素描課時量少之間存在矛盾。設計素描課課程體系復雜,內容多而瑣碎,很多模塊知識理論性很強,難以掌握和理解,如此繁重的教學任務無法在有限的課時時間內很好的完成。
四、改進產品設計專業素描設計教學的措施
1.調整設計素描的教學目的
伴隨著我們國家產品設計藝術領域的變化和發展,設計素描在培養學生整體能力結構方面也在發生著改變。20世紀80年代左右,我國設計素描的主要目的是培養和提高學生的手繪能力,教學內容主要是結構素描;20世紀90年代之后,隨著電腦普及和推廣應用,各種各樣的新型設計理念沖擊著人們的思維,設計素描教育目的中降低了對學生手繪能力的要求。進入新時期,設計素描的教學目的也應當依照社會的發展變化和科技的創新和應用做出相應改變。
2.依照產品設計專業的特點來選取素描設計的教學內容
設計產品所設計的產品一般是由幾何體建構它們基本形體的單位個體,由于產品需進行標準化、成批量大規模的生產,因而幾何體是產品形態最佳的表現形式。所以,我們在明確產品設計專業設計素描課程的研究對象以后,應該對設計的產品的透視關系、結構規律、表現語言與幾何體之間的關系進行了解和掌握。因而教師在教學中應該依照產品設計專業的特點來選取素描設計的教學內容。
3.選用適當的教學模式與教學方法
產品設計專業的學生在畢業之后主要是從事有關產品設計工作,設計能力是此類工作對設計專業學生最基本的能力要求。因此,設計素描教學培養學生的設計能力不僅僅是為了解決沒計素描教學現狀中存在的問題本身,更高層面的是產品設計專業基礎所包括的對學生進行設計思維能力的培養和熏陶,所以,在設計素描具體課程教學實踐中,我們應當設置相應有效的教學模式和方法,主要包括理論聯系實踐的教學模式、個性化教學模式、研究型的教學模式
五、結語
1.產品設計與模型
產品模型是設計構思的立體呈現,是設計者表達設計構思的方法之一,設計者根據設計構思利用不同的材料、工具和加工方法可以將其表現為實體模型。產品模型制作是對產品設計方案的深入和細化過程,能夠對設計思路進行更直觀的審核和推敲,并能清楚全面地展示產品設計方案,是設計方案評價的有力依據。
2.材料與模型在產品設計中的意義
對于產品設計來說,材料工藝和模型制作是至關重要的步驟。在產品設計過程中有了設計構思,就需要進一步確定形體,并選擇適宜的材料進行加工,制成模型,檢測和審核產品的造型、色彩、材質、表面處理、功能、結構、成本及可行性等。材料工藝與模型制作在產品設計的每個階段有不同的呈現形式:設計前期嘗試多種可能性材料并制作研討性模型,中期將材料進行篩選并制作表現性模型,后期確定材料工藝并制作樣機模型。產品通過不同階段的材料與模型分析,最終才能進入量產階段成為商品。
二、材料工藝與模型制作課程教學研究
1.教學目的
材料工藝與模型制作課程目的是通過理論教學及實踐訓練,讓學生了解各種材料特性、加工工藝、模型制作加工過程,并掌握產品材料選擇與模型制作的基本方法。教師通過本課程的教學,使學生了解生活中產品的生產制作過程和表面處理工藝,學會通過觀察、分析、搜集進一步了解和熟悉材料,并能夠對材料進行加工,制作出實體模型以進一步推敲設計,培養學生的動手能力和解決問題的能力。
2.課程教學研究
(1)教學研究與側重材料特性涵蓋物理特性、化學特性、工藝特性和感覺特性,教師側重講解材料工藝特性和感覺特性,使學生更加清晰地感知材料的不同效果,便于學生在認識、學習材料的過程中結合自身對材料的感受和對實際工藝的觀察積累選擇合適的材料完成設計任務。模型分為研討模型、功能模型、表現模型和樣機模型,教師側重講解研討性和表現性的模型表達。因為授課對象為低年級學生,所以重點是挖掘學生的動手、動腦能力,以及對產品的形態、尺度、體面關系、色彩、材質、質感等外觀效果的觀察和把控能力,進一步培養學生分析結構的能力。(2)教學與實踐研究教學內容分為材料工藝和模型制作兩部分。內容涵蓋材料工藝概論、金屬材料、塑膠材料、木材、陶瓷、玻璃、制模概念、制模意義與功能、模型制作與表現。教師針對教學內容進行講練結合的教學。
第一,講解材料概論。
教師選擇有代表性的圖片向學生提問,引出材料定義和基本屬性,并介紹材料的發展過程和分類,提出材料特性并圖文并茂地展開,講解材料的物理特性、化學特性、工藝特性及感覺特性,最后引出材料選擇原則。
第二,設計材料講解與互動。
教師對五種常用材料金屬、塑膠、木材、陶瓷、玻璃進行詳細介紹,針對每種材料挑選大量清晰的產品圖片,以看圖分析工藝的形式與學生互動,使學生更能結合實際深入認識材料,講解內容涵蓋材料概述及分類、材料特性、加工成型工藝、表面處理等。
第三,模型制作案例講解與作業。
針對本課程前、中、后三個階段,講解三個模型制作實例并布置課程作業。實例1及作業:多種材料熱彎模型案例講解,ABS塑膠熱彎模型制作;實例2及作業:塑膠熱壓成型模型案例講解,ABS塑膠熱壓鼠標模型制作;實例3及作業:木材榫卯結構設計案例講解,榫卯結構產品設計制作。三個案例的講解讓學生對材料與模型的認識由易到難,由外形推敲到結構研究逐漸深入,也讓學生形成制模概念,了解模型制作與設計的關系,并掌握模型制作方法、技巧及表現形式。
第四,課程作業要求與制作。
作業一:ABS塑膠熱彎模型制作。要求:使用50×50cm、2mm的ABS板材進行3個家居產品的熱彎模型制作。學生先繪制設計草圖,制作紙模型,推敲產品的形體構造。確定產品外形和比例尺寸后,在ABS板上繪制產品外形展開圖并切割下來,使用木棒或有一定硬度的單曲面形體作為輔助模具,將2mm的ABS板用熱風槍局部加熱后用輔助模具定型,達到熱彎成型的目的。此部分的重點是讓學生感知材料特性,并了解熱彎成型方法,同時鍛煉學生對產品形態的觀察、比例把控及細節處理能力。作業二:ABS塑膠熱壓鼠標模型制作(參考魯迅美術學院教學練習)。要求:學生每人選定一款鼠標,進行尺寸測量,繪制1∶1六視圖。根據實物與六視圖做成木制模具,通過塑膠熱壓工藝制作ABS模型,要求分模線清楚,表面平整光滑,形態準確,細節完整。此部分是對作業一的強化,學生通過作業一的制作,對ABS塑膠材質有了一定的認識,在第二部分中需要更大程度地發揮ABS塑膠的材料特性。先制作出比實物外形小2mm的木模鼠標模具,然后將2mm的ABS板在電烤箱中加熱軟化后取出,用木制鼠標模具壓制各部分殼體,將各殼體匹配裁切,表面和邊緣打磨成亮面或啞面效果,然后制作零件,最后裝配粘接。這項作業的重點是讓學生形成模具概念,了解模具拔模與產品分件,同時鍛煉學生對產品外觀的整體觀察和表達能力。作業三:榫卯結構木模型設計制作。要求:學生每人選擇或設計一款榫卯結構產品,并繪制1∶1的三視圖和結構關系圖,依據視圖制作木制模型。要求運用榫卯結構,結構穩固,制作完整有細節,并具有一定功能性。制作前,學生需要大量查看榫卯結構圖以及各種榫卯結構的產品,然后結合生活實際,設計一款具有一定功能的榫卯結構產品。學生根據設計需要自主選擇合適的木材,進行鋸割、刨削、鑿削、打孔、打磨等加工,使榫卯結構相互匹配,最后裝配起來。這項作業主要鍛煉學生對模型外觀的把控能力,同時考慮結構的合理性和穩固性。
三、結語
對專業職業崗位群和其典型工作任務、職業行動能力進行分析是開發工作系統化課程的首要任務。通過對企業和畢業生進行調查,電子技術應用專業畢業生主要分布在電子產品整機裝配、調試、設備維護、品質管理、生產管理、電子產品維修和工程安裝等崗位(群)上。電子產品設計、生產是其一個典型工作任務和完整的工作過程,對工作過程進行相應的行動領域分析,根據工作過程導向課程整合的理念和模擬電子電路、電子技能訓練的課程內容的特點,將電子產品設計、生產的工作任務轉化為學習型任務,設置若干個具有典型功能且相對完整的電子產品生產、設計的學習情境,將課程知識有機地嵌入到學習情境中,把模擬電子電路、電子技能訓練課程整合重構成模擬電子電路制作與調試。
二、學習情景設計
學習領域是由若干個學習情境構成的,設計學習情境是課程改革的核心。根據模擬電子電路、電子技能訓練的教學目標要求,按照職業成長和學習認知規律,將學習情景涉及的知識和技能按照產品設計生產的工作過程排序,根據電子產品設計生產所涉及到的工作過程,按元器件識別及焊接技術、基本單元電路、綜合實訓三個層次遞進重構,以七個典型的產品制作任務為載體設計學習情境,見右表。
三、教學實施及效果
在教學實施過程中,教師根據項目過程的需要指導學生學習相關專業知識和技能,以職業活動為主線,以真實的工作項目為載體,讓學生經歷:明確任務制訂計劃方案決策項目實施檢查控制評價反饋這六步完整的“行動”過程,收到較好的教學效果。
關鍵詞:產品設計;專業興趣;核心素養
一、概述
產品設計本身是一門綜合性較強的學科,涉及龐大的科學體系和相關準則,剛接觸本專業的學生對學科知識體系認識不夠,對專業所從事的設計工作的認識也處于模糊邊緣,讓學生愛上課堂,對所學專業產生興趣與熱情至關重要。本課程的教學目的不僅是講解專業基礎知識,更重要的是通過對專業的合理引導影響學生的專業興趣與態度。因此,教學方式不能只限于專業知識的單一傳授,而是需根據學科的復雜性和學生的具體情況來合理安排教學任務[1]。本課程擬達到的學習目標如下:第一,學習內容是跨學科的、是整合的;第二,學習方法以自主學習為主;第三,學習環境是探索型的、互助的、團隊的;第四,教師的角色是輔助的;第五,培養學生的專業興趣;第六,引出并發現潛藏在不同學生身上的專業優勢。擬達到的核心素養包括以下幾點:第一,專業文化基礎,了解世界工業設計史及我國工業設計史;第二,科學素養,設計的思維方式、對產品的客觀評價與認識、創新思維及批判,學會學習、獨立思考并有自己對事物的獨到認識;第三,社會責任,設計師除了發展自我,還需承擔社會責任,培養社會責任意識[2];第四,學習熱情。針對以上核心素養內容,在下文會針對性地提出具體的課程教學方法,通過教學和適度引導以提高以下能力:思維、創新、溝通、合作、評鑒、主動性。
二、理論教學
畢業于美國約翰霍普金斯大學的吳軍博士在《大學之路》這本書里提到:“在很多英美名校,本科生所學的專業知識要比中國學生少,但知識面卻要廣很多,社會經驗也更豐富,綜合能力(寫作及表達能力,科學素養)更強”[3]。而產品設計作為綜合性強的交叉學科,更需要我們擁有廣闊的知識面,所以除了傳統的理論講述外,打開學生的設計視野也尤其重要。產品設計基礎課程所要講述的內容繁多,首先是理論講述設置為幾大板塊:產品元素、價值工程、設計流程,以及設計史。其中形態構成要素是產品的第一重點要素,是對產品認識的直接體驗,課程設置有實踐環節,以便學生對產品外觀形成直接感受與形態認知。除此外,對產品的其他元素,如色彩、材料、產品結構、產品情感等,綜合相關理論知識及最新設計趨勢講述。此知識版塊的學習有利于學生對產品設計的內容及基礎知識有一定了解。其次,講解價值工程、5W2H以及設計流程相關內容,該知識點有利于學生分析評估產品,對產品的設計流程及設計要求有比較全面的認識。“設計史”單元的知識講解即通過列舉比較具有代表性的國家、設計師及設計品牌的相關作品及案例,結合產品元素和價值工程來講述[2]。整個教學過程,盡量少板書多互動、PPT少字多圖多案例,知識點深入淺出,即找尋最易被學生理解和接收的學習方式,以此增加學生的專業學習興趣。
三、教學實踐
(一)教學方式
1.課前五分鐘。課程采用多種教學方式相結合,在傳統板書、PPT、視頻的基礎上還添加了“作業上墻”、“上臺演講”、“動手實踐”以及“課前五分鐘”等方式。其中“課前五分鐘”是在學生做課題練習之前的“熱身”游戲———抽一張紙,用最快的方式畫出你的鄰座。每個學生都會拿一張空白紙,讓大家各自從鄰座挑一個人,用5分鐘把鄰座畫出來,畫法不限。這樣的游戲帶來的是5分鐘結束以后的歡笑聲,當然也有聽到說“不好意思”。這樣做的目的是盡量創造輕松的無壓感的環境,因放松的環境對學習設計類課程非常重要,讓學生在其中得到高度的情感支持,明白教學環境是嚴肅的,但也是準許玩樂,輕松有趣的。2.獎勵機制。在課程教學過程中,設置有獎問答環節,針對良好表現的同學有一定獎勵,此獎勵并不一定是物質的,也可以是精神的或與學習相關的任何獎勵,如一個好的設計資源。這樣的獎勵行為可能會激發學生一定的學習興趣,但不能成為學生學習興趣的直接原因[4]。3.團隊合作及自由發言。在課程的中后期,針對創意思維環節分組討論及自由發言,脫稿發言,表達不同意見及想法,達到強化學生語言組織能力及團隊合作能力的目的。4.交叉學科。因課程涉及眾多學科領域,在教學中通過案例讓學生對學科之間的交叉性、知識的重疊及運用有一定了解,學科差異性也會激發學生的學習興趣。將不同學科知識融會貫通到產品設計中,也為以后的產品專業其他課程的系統學習打下基礎。
一、交互設計的概況
交互設計是定義、設計人造系統的行為的設計領域的內容,其關注于設計交互性能的發揮,能夠實現產品和行為主體之間的交互,以最大化地滿足其需求。實際上交互設計在我們的生活中無處不在,比如我們在銀行取錢的時候,需要在大廳獲取順序號碼,由此才能夠享受對應的金融服務。在此過程中,交互設計的關鍵在于用戶研究,并且將這種用戶研究結果反饋到設計上去,以體現出以用戶為中心的設計理念。交互設計能夠在以下幾個方面發揮效能:其一,堅持以用戶為中心,體現出從研究到設計的轉換問題,交互轉換可以使得這種轉換的程度得以提升;其二,學生在掌握關鍵用戶研究方法之后,不能在設計思維上達到專業水準,此時可以以交互設計的方式來打破這種局面;其三,學生在保持較高熱情的時候,研究點還停留在用戶需求上,并沒有找到對應的解決對策,此時以交互設計ID方式來引導,可以保證此階段的過渡。由此可見,積極將交互設計運用到產品開發設計專業中去,是很有必要的。
二、交互設計在產品開發設計專業中的應用
(一)實現模塊化教學的滲透。交互設計模塊化教學在滲透到產品設計專業本科教學的過程中,高度重視以下幾個方面工作的開展:其一,注重產品設計專業技能和方法的鍛煉和培訓;其二,關注學生發散性思維能力的培養,希望能夠以職業規劃的視角去審視當前模塊化教學的內容。顯然,上述教學理念的轉變,帶動了模塊化教學改革工作的開展,筆者認為在此過程中需要秉持以下基本原則:其一,以當前產品設計系統為基礎,立足客戶需求,實現課程體系的建立健全,不僅僅要將理論基礎知識納入其中,還需要關注專業職業規范和技術的內容;其二,以能力本位模式實現教學過程引導,找到產品設計和交互設計之間的異同點,將其作為教學課程建設的出發點,以便使得兩者之間形成相互呼應的關系,保證課程結構內容的不斷改善和調整;其三,實現課堂教學與科研項目教學之間的融合,處理好理論與實踐之間的關系,保證兩者之間的時間跨度不是很大。依照上述模塊化教學改革的基本要求,實現交互設計模塊化教學防范的制定,具體來講主要應做好以下工作:首先,依照CRE模式的課程開發模式原則,以實踐為主實現產品設計專業本科教學要求的明確,并且從交互設計職業崗位和職業技能的角度對其展開分析;接著以抽樣調查的方式,對于交互設計從事的工作類別進行歸納和總結;之后對調查結果進行分析,從交互設計、界面設計、用戶調研和分析、動畫設計等多個工作視角去審視交互設計的優勢,由此確定交互設計的就業方向。
(二)交互設計產品開發設計專業應用效果。依照上述模塊化的操作方式,發揮交互設計在產品開發設計專業中的效能,我們可以將其價值歸結為如下內容:其一,交互設計在產品開發設計專業中的應用,使得共同的知識點得到了糅合,使得不同章節的設計課程出現了共同點,由此實現學分交互式原型設計能力的不斷培養和鍛煉。另外,在設計程序和方法方面,也使得不同年級的課程之間產生了交互點,由此使得各種設計方法融入到統一的設計系統中,這對于更加有效地解決各種設計問題來講,其價值也是不言而喻的。其二,更好地實現理論與實踐之間的融合,符合知行合一的基本教學理念,使得學生在對應交互設計理論的引導下去進行交互設計創作,在這樣的實際操作中學生對于交互設計的理論認識程度加深,由此形成實踐和理論相互融合的格局,真正達到了理論聯系實際的教學效果。其三,有利于實現課程設置的合理化和科學化發展。以模塊化教學改革為契機,使得課程教學內容中重復的內容不再重復,學生對于課程的理解效率也會不斷提升,課程結構也會在這樣的背景下得以合理化調整和改善,這對于提升學生的專業能力來講,是很重要的。從總體上來講,交互設計關注的是對于用戶行為和心理主觀方面的研究,希望再融入心理學、行為學、人類社會學等方面知識,使得課程內容更加豐富,使得課程結構更加合理,以增強學生交互設計的能力。
三、結束語
關鍵字:教學改革 教學研究 識別技術 智能卡
隨著智能化社會的發展,智能卡技術已經滲透到我們社會生活的各個領域。為了跟進時代的步伐,使學生了解由智能識別技術應用而生的各種智能化產品,我院為高年級學生開設ID識別技術及應用課程。該課程是技術性、工程性和應用性很強的專業課程,其目標是要強化學生的動手能力,培養工程應用型人才,同時也作為一種就業前的技能實訓。
1 課程教學存在的問題
1.1 教學內容缺乏系統性
ID識別技術及應用是一門新型課程,涉及ID識別中的諸多技術,包括磁卡識別技術、條形碼識別技術、IC卡識別技術以及射頻卡識別技術等。目前市場上很難找到相應內容的教材,而課程教學內容主要以相關的ISO國際標準和以解剖市場上典型的ID識別產品設計方法為基礎來規劃的。由于課程內容相對零亂,教學與實驗也未能有機地結合,導致課程內容在設計和組織上缺乏系統性和連貫性。隨著教學的逐年深入,這門技術性很強的課程不僅沒有體現出強化學生實踐水平和提高學生動手能力的特點,而且逐步變成了一門科普性的教學課程,這與當初規劃課程的目標相違背。如何克服課程教學中存在的問題,規劃出系統性強、教學和實驗能緊密結合的內容就成為我們課程改革的主要目標。
1.2 對實踐教學環節重視不夠
在最初的課程建設中,沒有將實驗教學環節放在課程教學的重要地位,理論教學內容偏多,課堂上涉及大量的ISO國際標準、抽象的概念和復雜的硬件控制時序。對于這些課堂教學內容,學生往往感覺枯燥無味,沒有什么吸引力,致使思想容易渙散,注意力不夠集中[1],教學效果極其不佳,導致一部分學生離開課堂,甚至某些學生把選修這門課程作為獲取學分的一種手段。另一方面,由于教學內容沒有與實驗內容緊密結合,使很多ID識別技術的常用方法和手段不能通過實驗進行驗證和再設計,很多學生本想通過這門課的學習來提升自己的動手能力,但教學內容未能體現強化實踐能力的特點,反而成了這門課程的短處,使部分學生喪失了學習興趣。
1.3 實驗平臺相對落后和不足
課程實驗是以MCS51單片機實驗箱為實驗平臺,平臺相對陳舊,并經常出現故障,使很多實驗難以開展和進行。由于教學經費有限,MCS51實驗平臺相對落后,學院也不愿意在這種平臺上投入更多的經費,致使實驗裝置不能更新和補充,其中磁卡刷卡頭、IC卡讀卡裝置和射頻卡讀卡器每種都不足10臺,而選課學生較多,經常5~6人使用一套實驗平臺和裝置。這樣一來,每套實驗裝置只有2~3人能真正投入到實驗過程中,其他學生不能有效地參與到實驗的設計和程序調試的整個過程,明顯地降低了實驗教學對這門課程所起的作用和產生的效果。這個原本強調實驗教學環節的課程,由于實驗設備不足和老舊,實驗平臺相對落后,而失去了開設的意義。隨著時間的推移,這門培養學生動手能力和實踐能力的課程也就逐步停留在口頭上了。
2 課程教學改革
2.1 以產品設計為導向優化教學內容
根據課程的定位和對以往教學實踐活動的總結,我們對教學內容進行了重新優化,以產品設計為主線,在ISO國際標準的限定范圍內,將ID識別技術中涉及的概念、方法和內容,以及ID識別產品中廣泛采用的硬件技術和軟件技術作為重點系統設計和優化課程。我們分別針對磁卡識別、條形碼識別、IC卡識別和射頻卡識別規劃出了相關ID產品應具有的功能和設計方案,并采取理論教學與實踐教學緊密配合的方式來開展教學實踐活動。通過將抽象的產品設計需要解決的問題和采用的方法作為課程教學內容,并將諸多技術問題逐個從概念、理論和技術上進行突破,來充分凸顯課程技術性和實踐性強的特點。這種用產品設計過程中涉及的各個重要環節來布局課程教學內容的方法,大大增強了課程內容的系統性和連貫性。通過以產品設計為導向的教學活動,使學生掌握了產品設計的基本思路、方法和過程,同時也為他們今后的產品開發奠定了基礎。
2.2 注重培養學生的興趣和熱情[2]
“興趣”是最好的學習動力,只有讓學生有了興趣,才能使他們更好地完成課程教學內容。該課程直觀上有一定的吸引力,但其內容卻非常枯燥,怎樣能夠激發學生的學習信心和興趣,是前期教學需要解決的問題。我們首選磁卡識別技術作為這門課程的突破口,原因是磁卡識別技術相對簡單,概念比較清晰,容易理解,內容除了計算機應用方面的知識外,還涉及磁電轉換、光電轉換、機械等很多相關學科知識,這些都是學生非常感興趣的內容。理論部分講完之后,馬上進入磁卡識別技術的實驗環節,讓學生設計完成一個具有銀行使用磁卡讀卡器功能的設備。按照這個思路,將教學和實驗緊密結合起來,連貫操作,使學生逐步進入我們預想的教學和學習境地,學生的興趣逐步提高,并能把實驗當做完成一個產品的設計與實現認真對待,使課程教學順利地展開和進行。
2.3 以產品設計為導向的教學模式
產品化教學是“行為導向”教學法的一種,它主要是選取生產實踐中具有典型意義的若干“項目”作為載體,或者借用生產實踐中的“項目”概念,根據項目的基本特征和形式,為達到教學目標要求而設計出若干個與課程要求相一致的“教學項目”,把課程教學內容包括課程所要求的知識和技能融合在這些項目中,通過完成這些項目中規定的每一項工作任務達到教學目的的教學方法[3]。
在教學中,我們注重教學內容的產品化設計導向,把每個教學部分都規劃成不同產品設計與實現過程中的各個知識環節和實踐環節。就射頻卡而言,我們選擇學校食堂使用的售飯機作為射頻卡教學對象,根據食堂售飯機的基本功能,分析了售飯機的基本組成和需要解決的問題。從硬件來看,它包括射頻部分、LCD顯示部分、射頻卡內數據的讀取部分、密鑰的校驗和卡的識別部分等;從軟件來看,它包括密鑰的校對算法編程、射頻IC卡的數據輸入與輸出控制編程、LCD的顯示控制編程及數據通信編程等軟件。在功能分析的基礎上,我們講述了食堂售飯機的設計思路、硬件技術和軟件技術等問題,特別是每個部分涉及的關鍵知識和應該采用的方法,使學生從整體上建立實驗設計思路和方案,為后續實驗打下良好的基礎。
3 實踐教學改革
3.1 建設新型實驗平臺
以前采用的MCS51實驗平臺相對落后,不能滿足日益發展的計算機技術要求。為此我院專門為這門課程購置了30臺STM32單片機實驗平臺,并結合STM32實驗平臺接口的特點設計和制作了30塊STM32單片機與ID識別裝置的接口電路板,以滿足課程實驗的要求。另外,我們還設計和制作了30塊STM32單片機與IC卡接口的電路板,用以完成IC卡的數據識別實驗。通過實驗平臺的更新和升級,課程實驗水平達到了一個新的高度。在新的實驗平臺上做ID識別技術實驗,不僅使學生接觸到新型單片機技術,加深了對STM32單片機內部接口的認識和理解,提高了STM32單片機的編程能力,而且還掌握了ID識別技術的硬件設計方法,時序控制中的軟件編程技巧,是一舉多得的事情。另外,學院還為該課程購置了磁卡刷卡頭、射頻讀卡器等裝置,使總實驗裝置達到30套,若2人一組,一次可接納60名學生參與實驗,大大改善了實驗環境。
3.2 以設計產品為目標的實驗內容
目前我們已經開設了3個產品設計性實驗,分別面向磁卡、IC卡和射頻卡的數據識別。在磁卡識別技術實驗中,要求學生完成一個具有正反向刷卡的磁卡數據識別裝置,該實驗需達到的目標是具有銀行磁卡讀卡器正反向刷卡的功能。在IC卡識別技術實驗中,使用SLE4442邏輯加密卡來模擬公交卡的應用模式,完成IC卡充值、乘車單次刷卡減費、乘車上下車刷卡減費等功能。在射頻卡識別技術實驗中,結合學校食堂售飯系統的應用模式,完成射頻卡充值和售飯減費的功能。這些產品功能對學生來講是非常熟悉的,他們不必在理解上花費更多的時間。另外實驗中涉及很多時序控制問題,而時序控制在以往硬件課程實驗中是很少遇到的,難度相對較大,且要求必須嚴格和準確,這個實驗過程培養了學生的耐心和細心,加深了對硬件控制的理解,學生在體驗這個過程的同時也提高了自身的實踐能力。
3.3 充分利用課外時間
由于實驗內容是以產品設計為目的,實驗工作量相對較大,要在有限的實驗課時里完成這些任務是不可能的。為此我們將實驗平臺和實驗裝置發放給學生實驗組,由組長負責維護實驗設備的安全。學生可以利用課余時間到實驗室進行討論、設計和調試程序。在實驗課上教師除了解決學生在實驗中遇到的問題,與學生討論實驗方案、實驗設計和實驗調試等問題外,還要掌握各實驗組的實驗進度,完成的內容和質量,以及每名學生對實驗的貢獻等,以便給出相應的實驗成績。
4 考核與評價方式
提高學生的實踐能力是課程的教學目標,考核實踐能力而不是考核記憶能力是我們課程教學對學生評價的重要方面。多年來我們一直采用開卷考試,并保持部分試題源自于實際應用,強調以應用為導向的試題內容。這種考核方式能夠較好反映學生的實踐能力和對知識的綜合應用能力。另外我們擴大了學生平時成績的比例,使學生平時的實踐活動得到認可,這樣學生在平時學習時就注重實際綜合能力的訓練。
總成績的評定方案:考試成績占50%,平時成績占10%,實驗成績占40%。
5 結束語
培養高水平且具有實際應用能力的學生是我國現代化建設中不可缺少的基本要素,而提高教學水平是培養高水平人才的基礎。為了培養符合社會需要的計算機應用人才,我們對ID識別技術及應用課程進行了改革,堅持以產品設計為導向規劃教學和實踐內容。經過多年的教學實踐,證明這種教學模式對于提高學生的實踐能力是非常有幫助的。我們將繼續對課程進行研究和探索,尋找更加適合培養高質量人才的教學模式。
參考文獻
[1] 胡曉婷,王樹梅,任世錦.提高計算機組成原理課程教學效果的途徑與方法[J].計算機教育,2011(22):97-100.