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关键词:PRO/E;产品设计;创新;教学改革
中国已经成为位于全球前列的工业产品制造业市场,但很多企业存在过于模仿与引进、图省事、走捷径的现象,设计的粗陋使中国制造的产品成了低质低价的代名词,只有重视产品设计创新才能令“中国制造”提升产品的显性价值。
产品设计创新对课堂教学提出了更高的要求,课堂教学内容要与企业接轨,不仅要使学生掌握扎实的基础知识,更要让学生学会将宽厚的基础知识转化为创新能力的本领。
PRO/E软件是美国PTC公司推出的参数化建模软件,是一套由设计到生产的机械自动化软件,已成为机械、电子、家电和航天等行业最流行的计算机辅助产品设计软件之一,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,是主流CAD软件之一。本文以PRO/E课程的教学为例,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
目前,PRO/E课程的课堂教学不能为学生的思维拓展空间,很难培养学生的创造性思维,培养出的人才呈“千人一面”的状态,存在学习内容与工作要求脱节、学生职业意识和相互协作意识薄弱、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。为培养企业所需的掌握PRO/E软件应用的计算机辅助设计人才,必须加强PRO/E课程教学改革与内涵建设。
二、教学改革
通过深入机械、模具、汽车等企业调研和企业人员访谈,了解了企业所需的PRO/E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、数控编程员,并对这5类工作岗位对应的能力要求进行了归纳、整合、提取,以获得工作岗位对应的行动领域和学习领域,解决学习内容与工作要求脱节的情况。
1.教学目标
PRO/E软件应用课程的教学目标:通过学习,使学生能基本达到在无老师的指导下,独立运用PRO/E软件完成中等复杂程度零件的设计,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。
2.教学对象分析
教学对象为数控技术专业二年级的学生,已掌握机械制图、机械设计知识,会使用AUTOCAD制图。教学对象存在如下特点:学生个体之间存在软件应用能力有差别、制图基础有差别;学生独立思考能力不强,部分学生有较强的依赖性;学生发现问题、分析问题、解决问题能力较弱;学生对本课程比较有兴趣,有较强的学习动力;学生有一定的创意;学生乐于尝试,乐于挑战。
3.教材分析
PRO/E软件应用现有的教材一般分为以下两种类型:
(1)在一些理论讲解的教材中,一般是讲完一系列命令后,再进行实际操作,这些命令会使学生觉得很枯燥,没有真实感,而且难以记忆,而结合实例进行分析讲解比较少。
(2)在一些实例讲解的教材中,软件的使用和绘图技巧,不够全面和有条理。学生在学习过程中,往往按照教材实例一个一个指令学,依样画瓢似地囫囵吞下这些硬灌进来的内容,往往遇到一个指令不会,学生就放弃继续学习,停滞不前,缺乏兴趣。这种教材编写模式抑制了学生学习的自主性,压制了学生学习的创造性。
教师应在充分读懂和读活PRO/E教材的基础上,按照学生的认知规律,完成教学活动的设计。课程内容设计采用“项目驱动”的理实一体化教学模式,遵循学习过程中学生认知的心理顺序和典型职业工作顺序,主要分为草图绘制、三维建模、产品装配、机构运动仿真、工程图制作、模具设计6大模块。
4.教学内容设计
兴趣是学生自主学习的原动力,但是对于大部分学生来说,兴趣是需要培养的。首先教师要通过各种方法教会学生PRO/E软件的基本操作。当学生掌握软件的基本操作后,若不经过巩固、提升、实践创新的阶段,学生的主观能动性和积极性将不能调动,而原本掌握的基本操作也将会被遗忘,更别谈利用PRO/E软件来解决面向未来职业,面向实践生活的各种实践性问题。
在教学活动的设计中,应充分体现以学生为主体,教师为主导;在整个教学活动中使教师与学生互动,学生与学生互动,不断激发学生丰富的想像力,充分发挥创造性思维。每个模块的教学内容设置体系应体现教学过程的四个阶段。
第一阶段:基础阶段,教师展示跟项目相关的以往学生的优秀作品或产品设计模型激发学生学习的兴趣,然后由教师主要采用案例教学方法,演示该项目所包含的基本操作和技巧,再要求学生照葫芦画瓢,照着教师的演示过程再作一次,使学生进一步熟悉各种命令的用法,帮助学生树立自信心体会成就感。
第二阶段:巩固阶段,先由教师给出设计模型,并引导分析绘图步骤,明确要求学生用给定的几个命令来完成,帮助学生巩固之前学过的命令。
第三阶段:提升阶段,主要开展“任务型”教学,包括任务提出、任务实施与检查、评估与讨论3个环节。任务提出环节中教师介绍任务的设计模型、考核指标、限定时间。任务实施与检查环节包括实施任务的计划编制和汇报、实施任务、任务实施情况检查。学生是实施者而教师是监控者、帮助者和引导者。评估与讨论环节包括展示和汇报设计模型,师生共同评价完成任务情况,教师根据学生完成任务的情况,对考核中出现的普遍问题和难点问题进行讲解,对学生未掌握的技巧进行补充,及时调整教学方式。该阶段目的在于提高学生的操作熟练程度,培养学生分析和解决问题的能力。
第四阶段:创新阶段,主要开展合作型学习课堂教学。包括任务诱导、任务呈现、任务实施、任务评价与总结四个环节。
任务诱导环节:设计源自生活,最好是对生活进行有效的实践。首先由教师给出设计背景,其次由教师来确定常规小组或临时小组来完成任务。
任务呈现环节:由教师设定教学目标和考核指标,在考核指标中突出产品设计创新的考核要求,小组成员根据教师给出的要求,查阅各种文献资料,讨论并确定设计任务目标和具体要求并汇报。在该环节中,设计任务必须首先满足教师设定的教学目标和要求;其次满足学生个性化的设计要求,从而激发学生设计的积极性和主观能动性,培养学生创造性思维;体现产品设计创新理念,产品设计中常用的方法有功能上创新、外观创新、材料创新和使用方式创新。最后让各小组汇报要设计的任务,由学生或教师来评估设计任务的可行性和难点,激励学生克服困难,迎难而上。
任务实施环节:组内成员分工、任务实施、任务检查。其中,学生活动包括完成个人任务、面对面互动、帮助与评价和小组任务总结与反思。教师活动包括在学生开展合作学习的过程中要给予及时和必要的帮助、指导和调控。
任务评价与总结:各小组任务汇报,通过学生或教师根据考核指标给予评价和总结。
三、创新设计案例
下面以迷你冰箱设计为例来介绍产品设计创新的教学活动过程。
1.任务诱导
教师给出以下设计背景并安排分组,采用临时小组的形式,每组3人,全班39人,共计13组。
设计背景:随着人们生活水平的提高和对高品质生活的需求,家电产品的发展进入一个新的阶段。冰箱是我国家电行业的传统产品,我国已成为世界冰箱制造大国。随着大量的汽车日益走进普通老百姓的家庭,便捷式迷你冰箱成为冰箱生产企业和设计师日益关注的问题。通过市场调研发现,缺乏设计创新的家电产品在市场上会被消费者冷落,家电产品设计需要个性,需要创新,需要贴近目标顾客;国内市场上,迷你冰箱种类少,造型设计粗陋,缺乏个性和艺术性,便捷式迷你冰箱设计理念还与国外有一定的差距。
2.任务呈现
教师给出任务目标和要求:要求学生针对中高端消费市场而开发的迷你冰箱,以“便携、尊享、品味”作为该系列产品的设计定位,要求其独具匠心的设计和外形使得它不仅仅是一件有用的电器,还是一个居家装饰品,在细节中要求穿插对中国元素的运用。
明确考核要求:工作态度20%+工艺合理性20%+完整性15%+美观性15%+创新性30%。
各小组推荐1名学生为设计组组长,各小组根据教师设定的要求,从消费者对产品的功能需求、色彩需求、触觉需求进行了市场调研,同时查阅各种文献资料,商定了设计任务目标,撰写设计任务书,并采用PPT形式向其它小组和教师汇报设计方案和设计说明书。
3.任务实施
各小组按照设计任务书,开展分工合作,选择自顶向下设计或由下到上设计的设计方法。每个学生都必须根据分工要求完成个人任务,遇到困难及时沟通交流,在互动中产生碰撞的火花,激发思维的灵感。教师要参与学生的学,引导和帮助有困难的小组和学生,同时监督各小组设计任务的开展进度。通过这个环节培养了小组合作配合,商定目标并坚定执行的能力、团队意识;培养了学生认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风;培养了学生自学能力、创新和动手能力、分析问题和解决问题的能力。
4.任务评价与总结
首先各小组派代表递交产品设计说明书并展示作品,向教师和其他小组汇报设计任务完成情况和设计心得体会。最后,教师对作品点评,介绍企业在进行产品创新的同时,要充分考虑到诸如生产成本、消费者的经济承受力、加工工艺是否成熟和合理等因素。通过这个环节,增加学生的成就感,由被动学习转为主动学习,激发学生对该课程学习产生浓厚的兴趣。
四、结 论
通过教学改革后,产品设计创新走入课程,激发了学生的创造性思维,学生也涌现出前所未有的学习积极性和热情,让学生从解决现实问题着手,选择合适的设计方法,并运用到实践操作中去,使学生更加清楚地认识到创造性思维的重要性,培养了学生认识、分析、解决问题的能力,使学生具备现代化产品设计的专业素质。
参考文献:
[1] 孙翰英,庞红.基于工作过程的课程开发研究[J].中国成人教育,2008,(4).
[2] 姚庆玲.论“任务驱动”教学法在“计算机文化基础”教学中的应用[J].科教文汇,2009,(8).
Teaching Reform of Vocational CAD Courses and Innovation by Product Design
TIAN Mei-xia, FENG Wen-jie
关键词:产品造型设计;模具专业;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)21-0232-02
一、课程设置与教学改革的必要性
模具产业是浙江制造业的重要组成部分,随着制造业的升级,整个行业已从传统的低端制造转为制造加工手段先进的高技术产业。黄岩模具协会会长说过:“用模具生产的产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍”。这种升级使得行业中的从业人员在具备扎实的专业技能基础上向产品设计方向转变,使自身的技能适应产品设计、研发、模具制造等产品全生命周期的职业技能要求。
为适应制造业发展趋势,促使高职模具专业所培养的学生能够适应这种升级,使自身的技能得到适应与运用,强化学生设计能力培养,基于模具专业成形加工的知识体系,结合产品造型形态、结构与模具成形加工的工艺性对机电类产品设计进行设计,以达到造型美观、具有模具成形加工工艺性优良的产品设计。降低制造成本、提高模具成形产品美感与质量,提升生产效率,提高产品设计创新性与艺术性,做到产品设计的艺术与技术的完美结合。
传统的《产品造型设计》课程是基于工业设计专业知识结构基础上设置,对于缺少美术功底的模具专业学生,课程内容过于理论化,课程结构体系偏向艺术类,学生对课程内容难以理解与把握,很难将所学知识与专业应用结合起来。针对上述情况,结合模具类专业的知识结构对本课程进行教学改革,突出高职办学特点,强化综合能力培养。
二、课程教学内容体系的构建
1.课程内容体系构建原则。针对模具类专业的知识结构和特点,根据企业对模具人才技能的需求,对课程体系进行优化整合,针对模具成形工艺特点对产品造型设计的要求,有选择地设置课程内容,使课程内容与本专业知识与技能相结合,结合其在今后的工作中对产品造型设计能力的需求,有针对性地进行课程内容与讲授方式的设置,使其在把握产品造型发展趋势、产品造型能力、创造能力、创新能力、艺术审美能力与运用方面得以提升,能够把握产品造型设计方向,切实做到所学知识的“必须”与“够用”。
2.课程内容体系构建.对课程的核心知识点进行提炼,将模具成形工艺与产品造型课程知识点进行有机结合,融入造型设计所涉及的模具成形加工知识点,让学生们在学习产品造型课程的同时,兼顾考虑产品造型的成形方法、成形工艺,让产品造型设计更加符合模具成形工艺性,做到既懂设计又懂工艺,多课程知识点融入,对产品造型在模具专业中的应用有更加深入的理解与把握。
以课程内容第一部分产品造型设计概论为例,该部分具体涉及两个方面的内容,造型设计概念、要素和造型设计基本发展趋势,在课程设计上将上述两个方面的内容与模具知识点穿插结合,将造型设计要素与模具成形工艺结合,汽车造型发展与金属成形、先进汽车模具制造技术结合。融入具体设计案例贯穿知识主线,配合项目任务加深对所学知识内容的全面深入理解。
三、课程教学模式的改革与实施
利用将产品设计知识与理论融入具体的模具成形产品设计案例的方式教学,通过具体产品设计案例,分析讲解其所涵盖的知识点,并构成在模具成形产品设计时所要用到的提升核心设计能力的完整知识体系,使那些不适于工科类学生知识背景并且难以理解的设计艺术类理论内容与具体案例结合,将产品设计造型与成形加工制造工艺相结合,基于模具类学生知识体系与专业背景对设计理论进行讲解,注重结构设计与成形工艺性的结合,设计出符合制造加工工艺的产品。注重理论的理解与实际运用,使学生切实合理地运用相关设计知识,具有进行独立的模具成形产品造型设计的相关技能。
根据所归纳的知识点与知识体系将产品设计所涉及的相关知识内容融入到具体模具成形产品的设计案例中,产品案例的选择具有广泛性与针对性,涵盖工业产品的各个门类,所使用案例产品必须时代性强、代表性强。同时考虑某些产品的更新换代较快,建立相关产品库,跟踪该类型产品的最新发展趋势,以更新融入案例。所融入的案例产品要有相当一部分具有多种设计知识的分析性,可以从设计优劣两个方面进行分析。案例产品对比性强,设计创新性强,能够启发引导学生在开阔思路的同时接受所融入的相关知识点。
教学方式分为理论教学与实践,注重智力技能的训练。每个教学单元应该设置为:提出本单元所涉及的具体问题―讲授融入具体案例的相关知识―扩展讨论―总结归纳―思维训练―课业。构成完整的教学体系,在具体教学中突出互动性,对案例产品所涉及的相关知识内容分析讲授并进行讨论,让同学主动学习,开阔思路,举一反三,触类旁通。案例产品中所涵盖的知识点分析完成后,再从产品案例库中拿出其他产品案例让同学对比分析,分组讨论,分析其中设计理论与知识点的应用,同时在思维训练环节利用系统知识分析设计教师提出需要设计或改进的产品,提高学习知识点的质量。
在理论教学之后,注重相关技能的学习与训练,能够熟练运用专业产品造型设计软件(Rhino)进行计算机辅助造型设计,在进行造型训练中也是针对具体造型案例进行设计造型,在对比与工程类3D软件(如Pro/e、UG)的区别后,在工程类3D软件不擅长的复杂曲面造型领域,采用专业产品造型设计软件(Rhino)进行设计表达,做到软件之间的切换运用与互相补充。
四、结语
对模具专业《产品造型设计》课程进行教学改革,必须结合本专业学生知识结构体系特点,立足于模具行业对人才的职业技能要求,将产品造型设计课程内容与模具专业所涉及的知识进行整合、提炼,注重所学知识在模具成形加工、模具成形产品设计中的应用。利用案例进行知识点融入,调动学生学习的积极性,引导学生更好、更有兴趣地学习掌握产品造型的设计方法和设计造型理论,与岗位需求相结合,做到知识学习的学以致用。
制图基础是产品设计专业实用性很强的一门技术基础课,它既有完整的理论体系,又具有很强的技术性和实践性。“制图是设计师、生产者和使用者密不可分的技术语言。在产品设计中,设计师通过图样来表达自己的设计思想;在生产过程中,制造者根据图样进行制造生产;在使用过程中,使用者通过图样来了解产品的结构和使用性能,它具有语言文字无法表达的功能。”因此,制图基础课程的学习对产品设计专业的同学来说非常重要,该课程教学质量的好坏也将直接影响到学生后续专业课程的学习及今后从事的工作。基于课程教学任务的迫切性,我们专业教师应该不断进行该课程的教学探索,优化教学方法,提高教学质量,为培养适合市场需求的高级应用型设计人才奠定良好的基础。
1教学现状分析
制图基础课程的专业实用性很强,但与实践类课程相比,不仅理论知识点较多,而且教学内容十分抽象,增加了学生的学习难度。根据以往的教学经验,笔者发现目前的教学工作存在以下问题:
(1)强调“教师教”和“学生听”的单一教授模式。教师往往把知识灌输给学生,学生也习惯性接受教师和书本的答案,没有学习的自主性,更不用说是否具备独立思考问题的能力。久而久之,学生学习的积极性和创造性往往会被打破。
(2)教学安排过于紧凑,课程学时相对较短。目前,艺术类专业采用了集中式授课模式,教学任务为五周,按照学时分配,每周2天授课。由于制图学习的知识点较多,在五周内完成制图课程的学习会给艺术类学生带来很大的压力,对教师来说更是一种挑战。据了解,工科院校工业设计专业的制图课程教学是贯穿于整个学期,这样教师不仅能把知识点讲授完,而且便于学生对知识点的快速消化,也不会产生短时间内厌恶课程的情绪。
(3)学生空间想象能力和作图表达能力较差,学习主动性不够。三本艺术类学生的文化理论基础相对要弱些,要接受这样一门理性思维较强的课程的确有些难度。学生接受新知识能力不足,理性思维较弱,空间想象能力较差,比方说不能根据已知视图补画第三视图,特别是画截交线和相贯线。另外,学生学习积极性不高,学习目的不明确,在课堂上常常表现为注意力不集中,懒于动脑动手;部分同学不能正确使用绘图工具,不严格按照国标规定制图,特别是在尺寸标注时随便敷衍,没能做到清晰性和准确性。更夸张的是,部分学生面对制图基础课中的某些抽象概念会产生烦躁的情绪,不能静下心仔细思考,甚至选择逃避。因此,如何有针对性地提高制图基础课程教学质量是产品设计专业教师不断思考、总结、探索的问题。
2明确教学思路,精选教学内容
社会对产品设计专业人才的制图能力需求是本课程教学的核心依据。根据专业建设的理念及专业培养方案的要求,确定了产品设计专业制图基础课程新的教学目标,即学生能够熟练掌握产品制图知识和规范,具有较好的三维空间想象力和空间造型能力,能够按照制图规范通过图纸表现设计思维,具备徒手绘制设计图纸的能力。根据专业需求及学生的认知特点精选教学内容,打破固定式教材的教授模式,合理安排教学环节。该课程以制图基础知识与技能、投影基础、立体的投影及表面交线、组合体、图样画法、标准件和常用件、零件图、轴测图、装配图、轴测分解图为教授的主要内容。根据现代教育技术新环境,从投影作图入手,着重讲解组合体的三视图、轴测图及轴测分解图,进而阐明实物与图纸之间相互转化的关系,由浅入深地编排课程内容,能为学生之后的专业学习和未来工作实践奠定良好的专业基础。另外,在教学内容上适当地降低专业理论深度的要求,更加强化学生实际操作能力的培养,优化他们的绘图及读图能力。在内容上通过实例进行讲解,让学生真正了解制图在行业领域的重要性,进而培养学生的实践能力。
3设置多元互动的教学方法
围绕产品设计专业制图基础课程教学内容,结合自身教学实践并根据现代教育技术新环境,构建新专业发展模式下的教学方法体系,设置多元互动的课堂教学方法,具体方法如下:
(1)导入专业学习的整体观。基于课程本身的枯燥性,从产品设计专业教学的整体观进行导入,让学生深刻认识到制图这一环节在整个专业学习中的重要位置。课堂中结合一些生动的国内外经典设计案例进行解析,开阔学生的眼界,将理论教学与实际案例相结合,充分调动学生的学习积极性,激发学生的兴趣点。
(2)融合三维绘图技术平台。利用计算机三维绘图技术手段提高学生对制图课程的兴趣,将立体概念贯穿课程教学的全过程,包括PPT课件中动画演示和三维软件的运用,使学生更好地了解实体的构成原理和表达方法,使其空间想象可视化,培养空间思维能力。
(3)教学实现以学生为主体。制图课程需要掌握的知识点多而难,教师要引导学生进行质疑问难,并且要注重与学生的互动,提倡“让学生当老师”的教学方法,教学环节中安排学生上台评析同学们的作业,充分调动大家主动学习思考的积极性。另外,学好制图基础课程,要具有一定的空间想象能力和抽象思维能力,教师在教学中要根据学生的自身情况、知识接受能力及将来工作的实际需要,对教学内容进行适度精简。
(4)融入实体模型的教学模式。课程实践教学中,鼓励学生在制图中结合实物模型。一方面,要求学生根据实际产品绘制三视图,如要求学生以组为单位,根据教室桌凳进行实际测量、绘制三视图,将完成的三视图张贴于教室,供大家相互观摩,并将所有存在的问题进行总结;另一方面,要求学生根据三视图制作实体模型,比如利用橡皮泥、硬纸板等辅助材料制作生活小产品的等比例模型。通过大量的由图到物、由物到图的转换训练,让制图课程变得看得到、摸得着,逐步培养学生的读图、绘图的能力。同时,这种相互转换的教学模式能够更好地帮助学生提高思维的敏锐度,构建良好的空间想象力。
(5)强化课堂习题训练。基于课程学时较短的问题,为了提高课堂效率,课程教学要提炼重点,并要求学生课堂及时完成相关练习。这种课堂习题训练的教学模式能够及时检验学生对知识点的掌握情况,并对其存在的问题进行一一指导。另外,这种模式也减少了学生不做或抄袭作业的现象,更是对学生自信心的一种培养。
(6)将理论与实践相结合。课堂教学中,不仅仅是理论知识的讲解,更重要的是要强化学生的实践能力。一方面,通过实际项目案例的解析来提高学生的兴趣;另一方面,要求每个学生寻找生活中喜欢的产品,阐述产品的外形、尺寸、功能、结构、工作原理、优缺点等,并与老师和同学进行相互交流,然后对产品进行剖析、拆解、测量,最后完成三视图、轴测图、轴测分解图的绘制工作。这种教授模式能更好地将课堂的理论与实践完美结合,不仅仅让学生认识到制图对产品设计的重要性,激发他们对制图课程的兴趣点,也增强了他们对产品结构的认知度。同时,培养了学生的口头表述能力及善于观察身边事物的能力,为之后的专业设计打下良好的思维基础。
4总结教学成果,做好教学反思
课程教学不单单是纯粹的课堂教学,做好教学成果的总结与教学反思也是课程教学中一个很重要的环节,它能够更好地优化我们的教学质量。在课程末尾,笔者会根据学生作业情况及时做好课堂总结,并要求每个同学完成一份课程小结。通过这样的方式能够第一时间了解每个学生对课程知识点的掌握情况及对课程的看法。课程结束后,不仅安排学生进行课程作业展览,同时还邀请其他教师现场观摩,并给予一定的课程教学评价。这样的课程展览形式,一方面可以督促学生及时完成课堂作业,相互观摩,相互促进,另一方面也可以对自己教学成果进行检验。最后,将其他老师对课程教学的评价观点和学生的反馈意见及时进行记录,由此认真做好教学反思,改进教学中存在的不足。从学生的作业情况、课程作业展览及教学反馈看,该课程的教学成果得到了师生们的一致认可。
5结语
一直以来,在视觉领域,素描一直被很多人学习,然后应用到生活实践中去。在素描的发展过程中,各个专家学者们都给它赋予了不同的定义,笔者对各种定义进行了总结,从中得出,素描在本质是一种绘画形式,它具有其自身的独特性,而且它还是所有造型的前提。伴随着社会的发展与进步,科学技术逐渐被应用在艺术领域里,设计教育已经成为一门独立的学科,它的教学体系也逐渐趋于完整化、系统化。本文所谈的设计素描则是设计教育学科中的一门基础课程。设计素描与传统意义上的素描不同,它的研究内容主要是客观事物的内在构成关系和外观形式上整合感。
二、产品设计
所谓产品设计是指按照预想对工业产品进行开发、生产、使用的设计,是实现环境-产品-人的一种协调方式。产品设计通过对工业产品的颜色、形状和结构进行设计和处理,从而使该产品在具有使用功能的同时,还可以满足人们精神上对于审美的需要。随着社会的进步与发展,科学技术突飞猛进,产品设计在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,人们的需要从低级的物质需要转向高级的精神需要。所以,我们在设计产品的过程中要注意把握人们的心理规律,通过对产品的外形等进行精美的设计以获得现代人们的青睐。
三、从素描到设计
(一)设计素描的教学目的
素描不是简单对物品形体进行描绘,而是对物体形体进行深入的观察。设计素描是培养设计师进程中的基础阶段的一门课程,帮助设计师实现从素描对设计的过渡,它起着承上启下的作用,上承设计学生初高中积累的基础学科知识,起下的是设计专业学生必须掌握的专业基础知识。在我国,中学阶段的美术课中的知识内容与设计师所要习得的技能基本上毫无联系。受应试教育影响,美术学生高中阶段学习的知识大都是为了应对美术高考,这就导致了中学阶段的美术学习与大学里设计专业的学习之间发生脱节。所以,设计专业的学生在正式进行学习设计之前要有所过渡,设计素描就是起到这样一种过渡作用。
(二)设计素描的教训现状
1、单一的教学模式与产品设计专业能力培养间的错位
当前,虽然新课程改革对各阶段各学科的教学都提出了新要求,倡导教师学生新的教学观和学生观。但是,根据相关调查和访谈得知,现在很多高校里仍然有很多教师采用旧的教学模式,继承传统的教学观念,主张“真实描绘”的素描,这使得设计素描与产品设计专业出现脱节,达不到培养学生产品设计专业能力的目的,此问题亟需得到关注和重视。
2、高校教师教学压力大,教学质量受到影响
伴随着高校扩招,高等院校在校生的数量越来越多,生源素质普遍下降。由于学生人数的上升,高校大都采用大班教学,班级内学生人数越来越多,每个教师要负责教授的班级和学生数也越来越多,面对繁重的教学压力,很多老师为了完成教学任务,应对考核压力,在教学中大都仍然采用“满堂灌”的方式进行教学,忽略了对学生各方面能力的培养,影响着教学质量的提高。
3、学生设计素描基础不扎实
很多学生所就读的高中或培训机构为了应对美术高考,而对学生进行以考试为唯一指向的教学,他们所选用的教学内容,教学方法、教学模式以及教学手段都过于单一、死板,不能起到培养学生创新能力和设计造型思维的作用,而且都不符合设计素描专业的教学要求。上述原因导致学生设计素描基础不扎实,影响学生学习设计素描的进程和质量。
4、设计素描基础不扎实和设计素描课时量少之间存在矛盾
设计素描课是设计专业的入门课程,设计素描课程知识是否扎实直接影响到学生对于整个产品设计专业知识体系的理解和掌握。然而,根据目前高校设计素描教学现状可以看出,学生设计素描基础不扎实和设计素描课时量少之间存在矛盾。设计素描课课程体系复杂,内容多而琐碎,很多模块知识理论性很强,难以掌握和理解,如此繁重的教学任务无法在有限的课时时间内很好的完成。
四、改进产品设计专业素描设计教学的措施
1.调整设计素描的教学目的
伴随着我们国家产品设计艺术领域的变化和发展,设计素描在培养学生整体能力结构方面也在发生着改变。20世纪80年代左右,我国设计素描的主要目的是培养和提高学生的手绘能力,教学内容主要是结构素描;20世纪90年代之后,随着电脑普及和推广应用,各种各样的新型设计理念冲击着人们的思维,设计素描教育目的中降低了对学生手绘能力的要求。进入新时期,设计素描的教学目的也应当依照社会的发展变化和科技的创新和应用做出相应改变。
2.依照产品设计专业的特点来选取素描设计的教学内容
设计产品所设计的产品一般是由几何体建构它们基本形体的单位个体,由于产品需进行标准化、成批量大规模的生产,因而几何体是产品形态最佳的表现形式。所以,我们在明确产品设计专业设计素描课程的研究对象以后,应该对设计的产品的透视关系、结构规律、表现语言与几何体之间的关系进行了解和掌握。因而教师在教学中应该依照产品设计专业的特点来选取素描设计的教学内容。
3.选用适当的教学模式与教学方法
产品设计专业的学生在毕业之后主要是从事有关产品设计工作,设计能力是此类工作对设计专业学生最基本的能力要求。因此,设计素描教学培养学生的设计能力不仅仅是为了解决没计素描教学现状中存在的问题本身,更高层面的是产品设计专业基础所包括的对学生进行设计思维能力的培养和熏陶,所以,在设计素描具体课程教学实践中,我们应当设置相应有效的教学模式和方法,主要包括理论联系实践的教学模式、个性化教学模式、研究型的教学模式
五、结语
1.产品设计与模型
产品模型是设计构思的立体呈现,是设计者表达设计构思的方法之一,设计者根据设计构思利用不同的材料、工具和加工方法可以将其表现为实体模型。产品模型制作是对产品设计方案的深入和细化过程,能够对设计思路进行更直观的审核和推敲,并能清楚全面地展示产品设计方案,是设计方案评价的有力依据。
2.材料与模型在产品设计中的意义
对于产品设计来说,材料工艺和模型制作是至关重要的步骤。在产品设计过程中有了设计构思,就需要进一步确定形体,并选择适宜的材料进行加工,制成模型,检测和审核产品的造型、色彩、材质、表面处理、功能、结构、成本及可行性等。材料工艺与模型制作在产品设计的每个阶段有不同的呈现形式:设计前期尝试多种可能性材料并制作研讨性模型,中期将材料进行筛选并制作表现性模型,后期确定材料工艺并制作样机模型。产品通过不同阶段的材料与模型分析,最终才能进入量产阶段成为商品。
二、材料工艺与模型制作课程教学研究
1.教学目的
材料工艺与模型制作课程目的是通过理论教学及实践训练,让学生了解各种材料特性、加工工艺、模型制作加工过程,并掌握产品材料选择与模型制作的基本方法。教师通过本课程的教学,使学生了解生活中产品的生产制作过程和表面处理工艺,学会通过观察、分析、搜集进一步了解和熟悉材料,并能够对材料进行加工,制作出实体模型以进一步推敲设计,培养学生的动手能力和解决问题的能力。
2.课程教学研究
(1)教学研究与侧重材料特性涵盖物理特性、化学特性、工艺特性和感觉特性,教师侧重讲解材料工艺特性和感觉特性,使学生更加清晰地感知材料的不同效果,便于学生在认识、学习材料的过程中结合自身对材料的感受和对实际工艺的观察积累选择合适的材料完成设计任务。模型分为研讨模型、功能模型、表现模型和样机模型,教师侧重讲解研讨性和表现性的模型表达。因为授课对象为低年级学生,所以重点是挖掘学生的动手、动脑能力,以及对产品的形态、尺度、体面关系、色彩、材质、质感等外观效果的观察和把控能力,进一步培养学生分析结构的能力。(2)教学与实践研究教学内容分为材料工艺和模型制作两部分。内容涵盖材料工艺概论、金属材料、塑胶材料、木材、陶瓷、玻璃、制模概念、制模意义与功能、模型制作与表现。教师针对教学内容进行讲练结合的教学。
第一,讲解材料概论。
教师选择有代表性的图片向学生提问,引出材料定义和基本属性,并介绍材料的发展过程和分类,提出材料特性并图文并茂地展开,讲解材料的物理特性、化学特性、工艺特性及感觉特性,最后引出材料选择原则。
第二,设计材料讲解与互动。
教师对五种常用材料金属、塑胶、木材、陶瓷、玻璃进行详细介绍,针对每种材料挑选大量清晰的产品图片,以看图分析工艺的形式与学生互动,使学生更能结合实际深入认识材料,讲解内容涵盖材料概述及分类、材料特性、加工成型工艺、表面处理等。
第三,模型制作案例讲解与作业。
针对本课程前、中、后三个阶段,讲解三个模型制作实例并布置课程作业。实例1及作业:多种材料热弯模型案例讲解,ABS塑胶热弯模型制作;实例2及作业:塑胶热压成型模型案例讲解,ABS塑胶热压鼠标模型制作;实例3及作业:木材榫卯结构设计案例讲解,榫卯结构产品设计制作。三个案例的讲解让学生对材料与模型的认识由易到难,由外形推敲到结构研究逐渐深入,也让学生形成制模概念,了解模型制作与设计的关系,并掌握模型制作方法、技巧及表现形式。
第四,课程作业要求与制作。
作业一:ABS塑胶热弯模型制作。要求:使用50×50cm、2mm的ABS板材进行3个家居产品的热弯模型制作。学生先绘制设计草图,制作纸模型,推敲产品的形体构造。确定产品外形和比例尺寸后,在ABS板上绘制产品外形展开图并切割下来,使用木棒或有一定硬度的单曲面形体作为辅助模具,将2mm的ABS板用热风枪局部加热后用辅助模具定型,达到热弯成型的目的。此部分的重点是让学生感知材料特性,并了解热弯成型方法,同时锻炼学生对产品形态的观察、比例把控及细节处理能力。作业二:ABS塑胶热压鼠标模型制作(参考鲁迅美术学院教学练习)。要求:学生每人选定一款鼠标,进行尺寸测量,绘制1∶1六视图。根据实物与六视图做成木制模具,通过塑胶热压工艺制作ABS模型,要求分模线清楚,表面平整光滑,形态准确,细节完整。此部分是对作业一的强化,学生通过作业一的制作,对ABS塑胶材质有了一定的认识,在第二部分中需要更大程度地发挥ABS塑胶的材料特性。先制作出比实物外形小2mm的木模鼠标模具,然后将2mm的ABS板在电烤箱中加热软化后取出,用木制鼠标模具压制各部分壳体,将各壳体匹配裁切,表面和边缘打磨成亮面或哑面效果,然后制作零件,最后装配粘接。这项作业的重点是让学生形成模具概念,了解模具拔模与产品分件,同时锻炼学生对产品外观的整体观察和表达能力。作业三:榫卯结构木模型设计制作。要求:学生每人选择或设计一款榫卯结构产品,并绘制1∶1的三视图和结构关系图,依据视图制作木制模型。要求运用榫卯结构,结构稳固,制作完整有细节,并具有一定功能性。制作前,学生需要大量查看榫卯结构图以及各种榫卯结构的产品,然后结合生活实际,设计一款具有一定功能的榫卯结构产品。学生根据设计需要自主选择合适的木材,进行锯割、刨削、凿削、打孔、打磨等加工,使榫卯结构相互匹配,最后装配起来。这项作业主要锻炼学生对模型外观的把控能力,同时考虑结构的合理性和稳固性。
三、结语
对专业职业岗位群和其典型工作任务、职业行动能力进行分析是开发工作系统化课程的首要任务。通过对企业和毕业生进行调查,电子技术应用专业毕业生主要分布在电子产品整机装配、调试、设备维护、品质管理、生产管理、电子产品维修和工程安装等岗位(群)上。电子产品设计、生产是其一个典型工作任务和完整的工作过程,对工作过程进行相应的行动领域分析,根据工作过程导向课程整合的理念和模拟电子电路、电子技能训练的课程内容的特点,将电子产品设计、生产的工作任务转化为学习型任务,设置若干个具有典型功能且相对完整的电子产品生产、设计的学习情境,将课程知识有机地嵌入到学习情境中,把模拟电子电路、电子技能训练课程整合重构成模拟电子电路制作与调试。
二、学习情景设计
学习领域是由若干个学习情境构成的,设计学习情境是课程改革的核心。根据模拟电子电路、电子技能训练的教学目标要求,按照职业成长和学习认知规律,将学习情景涉及的知识和技能按照产品设计生产的工作过程排序,根据电子产品设计生产所涉及到的工作过程,按元器件识别及焊接技术、基本单元电路、综合实训三个层次递进重构,以七个典型的产品制作任务为载体设计学习情境,见右表。
三、教学实施及效果
在教学实施过程中,教师根据项目过程的需要指导学生学习相关专业知识和技能,以职业活动为主线,以真实的工作项目为载体,让学生经历:明确任务制订计划方案决策项目实施检查控制评价反馈这六步完整的“行动”过程,收到较好的教学效果。
关键词:产品设计;专业兴趣;核心素养
一、概述
产品设计本身是一门综合性较强的学科,涉及庞大的科学体系和相关准则,刚接触本专业的学生对学科知识体系认识不够,对专业所从事的设计工作的认识也处于模糊边缘,让学生爱上课堂,对所学专业产生兴趣与热情至关重要。本课程的教学目的不仅是讲解专业基础知识,更重要的是通过对专业的合理引导影响学生的专业兴趣与态度。因此,教学方式不能只限于专业知识的单一传授,而是需根据学科的复杂性和学生的具体情况来合理安排教学任务[1]。本课程拟达到的学习目标如下:第一,学习内容是跨学科的、是整合的;第二,学习方法以自主学习为主;第三,学习环境是探索型的、互助的、团队的;第四,教师的角色是辅助的;第五,培养学生的专业兴趣;第六,引出并发现潜藏在不同学生身上的专业优势。拟达到的核心素养包括以下几点:第一,专业文化基础,了解世界工业设计史及我国工业设计史;第二,科学素养,设计的思维方式、对产品的客观评价与认识、创新思维及批判,学会学习、独立思考并有自己对事物的独到认识;第三,社会责任,设计师除了发展自我,还需承担社会责任,培养社会责任意识[2];第四,学习热情。针对以上核心素养内容,在下文会针对性地提出具体的课程教学方法,通过教学和适度引导以提高以下能力:思维、创新、沟通、合作、评鉴、主动性。
二、理论教学
毕业于美国约翰霍普金斯大学的吴军博士在《大学之路》这本书里提到:“在很多英美名校,本科生所学的专业知识要比中国学生少,但知识面却要广很多,社会经验也更丰富,综合能力(写作及表达能力,科学素养)更强”[3]。而产品设计作为综合性强的交叉学科,更需要我们拥有广阔的知识面,所以除了传统的理论讲述外,打开学生的设计视野也尤其重要。产品设计基础课程所要讲述的内容繁多,首先是理论讲述设置为几大板块:产品元素、价值工程、设计流程,以及设计史。其中形态构成要素是产品的第一重点要素,是对产品认识的直接体验,课程设置有实践环节,以便学生对产品外观形成直接感受与形态认知。除此外,对产品的其他元素,如色彩、材料、产品结构、产品情感等,综合相关理论知识及最新设计趋势讲述。此知识版块的学习有利于学生对产品设计的内容及基础知识有一定了解。其次,讲解价值工程、5W2H以及设计流程相关内容,该知识点有利于学生分析评估产品,对产品的设计流程及设计要求有比较全面的认识。“设计史”单元的知识讲解即通过列举比较具有代表性的国家、设计师及设计品牌的相关作品及案例,结合产品元素和价值工程来讲述[2]。整个教学过程,尽量少板书多互动、PPT少字多图多案例,知识点深入浅出,即找寻最易被学生理解和接收的学习方式,以此增加学生的专业学习兴趣。
三、教学实践
(一)教学方式
1.课前五分钟。课程采用多种教学方式相结合,在传统板书、PPT、视频的基础上还添加了“作业上墙”、“上台演讲”、“动手实践”以及“课前五分钟”等方式。其中“课前五分钟”是在学生做课题练习之前的“热身”游戏———抽一张纸,用最快的方式画出你的邻座。每个学生都会拿一张空白纸,让大家各自从邻座挑一个人,用5分钟把邻座画出来,画法不限。这样的游戏带来的是5分钟结束以后的欢笑声,当然也有听到说“不好意思”。这样做的目的是尽量创造轻松的无压感的环境,因放松的环境对学习设计类课程非常重要,让学生在其中得到高度的情感支持,明白教学环境是严肃的,但也是准许玩乐,轻松有趣的。2.奖励机制。在课程教学过程中,设置有奖问答环节,针对良好表现的同学有一定奖励,此奖励并不一定是物质的,也可以是精神的或与学习相关的任何奖励,如一个好的设计资源。这样的奖励行为可能会激发学生一定的学习兴趣,但不能成为学生学习兴趣的直接原因[4]。3.团队合作及自由发言。在课程的中后期,针对创意思维环节分组讨论及自由发言,脱稿发言,表达不同意见及想法,达到强化学生语言组织能力及团队合作能力的目的。4.交叉学科。因课程涉及众多学科领域,在教学中通过案例让学生对学科之间的交叉性、知识的重叠及运用有一定了解,学科差异性也会激发学生的学习兴趣。将不同学科知识融会贯通到产品设计中,也为以后的产品专业其他课程的系统学习打下基础。
一、交互设计的概况
交互设计是定义、设计人造系统的行为的设计领域的内容,其关注于设计交互性能的发挥,能够实现产品和行为主体之间的交互,以最大化地满足其需求。实际上交互设计在我们的生活中无处不在,比如我们在银行取钱的时候,需要在大厅获取顺序号码,由此才能够享受对应的金融服务。在此过程中,交互设计的关键在于用户研究,并且将这种用户研究结果反馈到设计上去,以体现出以用户为中心的设计理念。交互设计能够在以下几个方面发挥效能:其一,坚持以用户为中心,体现出从研究到设计的转换问题,交互转换可以使得这种转换的程度得以提升;其二,学生在掌握关键用户研究方法之后,不能在设计思维上达到专业水准,此时可以以交互设计的方式来打破这种局面;其三,学生在保持较高热情的时候,研究点还停留在用户需求上,并没有找到对应的解决对策,此时以交互设计ID方式来引导,可以保证此阶段的过渡。由此可见,积极将交互设计运用到产品开发设计专业中去,是很有必要的。
二、交互设计在产品开发设计专业中的应用
(一)实现模块化教学的渗透。交互设计模块化教学在渗透到产品设计专业本科教学的过程中,高度重视以下几个方面工作的开展:其一,注重产品设计专业技能和方法的锻炼和培训;其二,关注学生发散性思维能力的培养,希望能够以职业规划的视角去审视当前模块化教学的内容。显然,上述教学理念的转变,带动了模块化教学改革工作的开展,笔者认为在此过程中需要秉持以下基本原则:其一,以当前产品设计系统为基础,立足客户需求,实现课程体系的建立健全,不仅仅要将理论基础知识纳入其中,还需要关注专业职业规范和技术的内容;其二,以能力本位模式实现教学过程引导,找到产品设计和交互设计之间的异同点,将其作为教学课程建设的出发点,以便使得两者之间形成相互呼应的关系,保证课程结构内容的不断改善和调整;其三,实现课堂教学与科研项目教学之间的融合,处理好理论与实践之间的关系,保证两者之间的时间跨度不是很大。依照上述模块化教学改革的基本要求,实现交互设计模块化教学防范的制定,具体来讲主要应做好以下工作:首先,依照CRE模式的课程开发模式原则,以实践为主实现产品设计专业本科教学要求的明确,并且从交互设计职业岗位和职业技能的角度对其展开分析;接着以抽样调查的方式,对于交互设计从事的工作类别进行归纳和总结;之后对调查结果进行分析,从交互设计、界面设计、用户调研和分析、动画设计等多个工作视角去审视交互设计的优势,由此确定交互设计的就业方向。
(二)交互设计产品开发设计专业应用效果。依照上述模块化的操作方式,发挥交互设计在产品开发设计专业中的效能,我们可以将其价值归结为如下内容:其一,交互设计在产品开发设计专业中的应用,使得共同的知识点得到了糅合,使得不同章节的设计课程出现了共同点,由此实现学分交互式原型设计能力的不断培养和锻炼。另外,在设计程序和方法方面,也使得不同年级的课程之间产生了交互点,由此使得各种设计方法融入到统一的设计系统中,这对于更加有效地解决各种设计问题来讲,其价值也是不言而喻的。其二,更好地实现理论与实践之间的融合,符合知行合一的基本教学理念,使得学生在对应交互设计理论的引导下去进行交互设计创作,在这样的实际操作中学生对于交互设计的理论认识程度加深,由此形成实践和理论相互融合的格局,真正达到了理论联系实际的教学效果。其三,有利于实现课程设置的合理化和科学化发展。以模块化教学改革为契机,使得课程教学内容中重复的内容不再重复,学生对于课程的理解效率也会不断提升,课程结构也会在这样的背景下得以合理化调整和改善,这对于提升学生的专业能力来讲,是很重要的。从总体上来讲,交互设计关注的是对于用户行为和心理主观方面的研究,希望再融入心理学、行为学、人类社会学等方面知识,使得课程内容更加丰富,使得课程结构更加合理,以增强学生交互设计的能力。
三、结束语
关键字:教学改革 教学研究 识别技术 智能卡
随着智能化社会的发展,智能卡技术已经渗透到我们社会生活的各个领域。为了跟进时代的步伐,使学生了解由智能识别技术应用而生的各种智能化产品,我院为高年级学生开设ID识别技术及应用课程。该课程是技术性、工程性和应用性很强的专业课程,其目标是要强化学生的动手能力,培养工程应用型人才,同时也作为一种就业前的技能实训。
1 课程教学存在的问题
1.1 教学内容缺乏系统性
ID识别技术及应用是一门新型课程,涉及ID识别中的诸多技术,包括磁卡识别技术、条形码识别技术、IC卡识别技术以及射频卡识别技术等。目前市场上很难找到相应内容的教材,而课程教学内容主要以相关的ISO国际标准和以解剖市场上典型的ID识别产品设计方法为基础来规划的。由于课程内容相对零乱,教学与实验也未能有机地结合,导致课程内容在设计和组织上缺乏系统性和连贯性。随着教学的逐年深入,这门技术性很强的课程不仅没有体现出强化学生实践水平和提高学生动手能力的特点,而且逐步变成了一门科普性的教学课程,这与当初规划课程的目标相违背。如何克服课程教学中存在的问题,规划出系统性强、教学和实验能紧密结合的内容就成为我们课程改革的主要目标。
1.2 对实践教学环节重视不够
在最初的课程建设中,没有将实验教学环节放在课程教学的重要地位,理论教学内容偏多,课堂上涉及大量的ISO国际标准、抽象的概念和复杂的硬件控制时序。对于这些课堂教学内容,学生往往感觉枯燥无味,没有什么吸引力,致使思想容易涣散,注意力不够集中[1],教学效果极其不佳,导致一部分学生离开课堂,甚至某些学生把选修这门课程作为获取学分的一种手段。另一方面,由于教学内容没有与实验内容紧密结合,使很多ID识别技术的常用方法和手段不能通过实验进行验证和再设计,很多学生本想通过这门课的学习来提升自己的动手能力,但教学内容未能体现强化实践能力的特点,反而成了这门课程的短处,使部分学生丧失了学习兴趣。
1.3 实验平台相对落后和不足
课程实验是以MCS51单片机实验箱为实验平台,平台相对陈旧,并经常出现故障,使很多实验难以开展和进行。由于教学经费有限,MCS51实验平台相对落后,学院也不愿意在这种平台上投入更多的经费,致使实验装置不能更新和补充,其中磁卡刷卡头、IC卡读卡装置和射频卡读卡器每种都不足10台,而选课学生较多,经常5~6人使用一套实验平台和装置。这样一来,每套实验装置只有2~3人能真正投入到实验过程中,其他学生不能有效地参与到实验的设计和程序调试的整个过程,明显地降低了实验教学对这门课程所起的作用和产生的效果。这个原本强调实验教学环节的课程,由于实验设备不足和老旧,实验平台相对落后,而失去了开设的意义。随着时间的推移,这门培养学生动手能力和实践能力的课程也就逐步停留在口头上了。
2 课程教学改革
2.1 以产品设计为导向优化教学内容
根据课程的定位和对以往教学实践活动的总结,我们对教学内容进行了重新优化,以产品设计为主线,在ISO国际标准的限定范围内,将ID识别技术中涉及的概念、方法和内容,以及ID识别产品中广泛采用的硬件技术和软件技术作为重点系统设计和优化课程。我们分别针对磁卡识别、条形码识别、IC卡识别和射频卡识别规划出了相关ID产品应具有的功能和设计方案,并采取理论教学与实践教学紧密配合的方式来开展教学实践活动。通过将抽象的产品设计需要解决的问题和采用的方法作为课程教学内容,并将诸多技术问题逐个从概念、理论和技术上进行突破,来充分凸显课程技术性和实践性强的特点。这种用产品设计过程中涉及的各个重要环节来布局课程教学内容的方法,大大增强了课程内容的系统性和连贯性。通过以产品设计为导向的教学活动,使学生掌握了产品设计的基本思路、方法和过程,同时也为他们今后的产品开发奠定了基础。
2.2 注重培养学生的兴趣和热情[2]
“兴趣”是最好的学习动力,只有让学生有了兴趣,才能使他们更好地完成课程教学内容。该课程直观上有一定的吸引力,但其内容却非常枯燥,怎样能够激发学生的学习信心和兴趣,是前期教学需要解决的问题。我们首选磁卡识别技术作为这门课程的突破口,原因是磁卡识别技术相对简单,概念比较清晰,容易理解,内容除了计算机应用方面的知识外,还涉及磁电转换、光电转换、机械等很多相关学科知识,这些都是学生非常感兴趣的内容。理论部分讲完之后,马上进入磁卡识别技术的实验环节,让学生设计完成一个具有银行使用磁卡读卡器功能的设备。按照这个思路,将教学和实验紧密结合起来,连贯操作,使学生逐步进入我们预想的教学和学习境地,学生的兴趣逐步提高,并能把实验当做完成一个产品的设计与实现认真对待,使课程教学顺利地展开和进行。
2.3 以产品设计为导向的教学模式
产品化教学是“行为导向”教学法的一种,它主要是选取生产实践中具有典型意义的若干“项目”作为载体,或者借用生产实践中的“项目”概念,根据项目的基本特征和形式,为达到教学目标要求而设计出若干个与课程要求相一致的“教学项目”,把课程教学内容包括课程所要求的知识和技能融合在这些项目中,通过完成这些项目中规定的每一项工作任务达到教学目的的教学方法[3]。
在教学中,我们注重教学内容的产品化设计导向,把每个教学部分都规划成不同产品设计与实现过程中的各个知识环节和实践环节。就射频卡而言,我们选择学校食堂使用的售饭机作为射频卡教学对象,根据食堂售饭机的基本功能,分析了售饭机的基本组成和需要解决的问题。从硬件来看,它包括射频部分、LCD显示部分、射频卡内数据的读取部分、密钥的校验和卡的识别部分等;从软件来看,它包括密钥的校对算法编程、射频IC卡的数据输入与输出控制编程、LCD的显示控制编程及数据通信编程等软件。在功能分析的基础上,我们讲述了食堂售饭机的设计思路、硬件技术和软件技术等问题,特别是每个部分涉及的关键知识和应该采用的方法,使学生从整体上建立实验设计思路和方案,为后续实验打下良好的基础。
3 实践教学改革
3.1 建设新型实验平台
以前采用的MCS51实验平台相对落后,不能满足日益发展的计算机技术要求。为此我院专门为这门课程购置了30台STM32单片机实验平台,并结合STM32实验平台接口的特点设计和制作了30块STM32单片机与ID识别装置的接口电路板,以满足课程实验的要求。另外,我们还设计和制作了30块STM32单片机与IC卡接口的电路板,用以完成IC卡的数据识别实验。通过实验平台的更新和升级,课程实验水平达到了一个新的高度。在新的实验平台上做ID识别技术实验,不仅使学生接触到新型单片机技术,加深了对STM32单片机内部接口的认识和理解,提高了STM32单片机的编程能力,而且还掌握了ID识别技术的硬件设计方法,时序控制中的软件编程技巧,是一举多得的事情。另外,学院还为该课程购置了磁卡刷卡头、射频读卡器等装置,使总实验装置达到30套,若2人一组,一次可接纳60名学生参与实验,大大改善了实验环境。
3.2 以设计产品为目标的实验内容
目前我们已经开设了3个产品设计性实验,分别面向磁卡、IC卡和射频卡的数据识别。在磁卡识别技术实验中,要求学生完成一个具有正反向刷卡的磁卡数据识别装置,该实验需达到的目标是具有银行磁卡读卡器正反向刷卡的功能。在IC卡识别技术实验中,使用SLE4442逻辑加密卡来模拟公交卡的应用模式,完成IC卡充值、乘车单次刷卡减费、乘车上下车刷卡减费等功能。在射频卡识别技术实验中,结合学校食堂售饭系统的应用模式,完成射频卡充值和售饭减费的功能。这些产品功能对学生来讲是非常熟悉的,他们不必在理解上花费更多的时间。另外实验中涉及很多时序控制问题,而时序控制在以往硬件课程实验中是很少遇到的,难度相对较大,且要求必须严格和准确,这个实验过程培养了学生的耐心和细心,加深了对硬件控制的理解,学生在体验这个过程的同时也提高了自身的实践能力。
3.3 充分利用课外时间
由于实验内容是以产品设计为目的,实验工作量相对较大,要在有限的实验课时里完成这些任务是不可能的。为此我们将实验平台和实验装置发放给学生实验组,由组长负责维护实验设备的安全。学生可以利用课余时间到实验室进行讨论、设计和调试程序。在实验课上教师除了解决学生在实验中遇到的问题,与学生讨论实验方案、实验设计和实验调试等问题外,还要掌握各实验组的实验进度,完成的内容和质量,以及每名学生对实验的贡献等,以便给出相应的实验成绩。
4 考核与评价方式
提高学生的实践能力是课程的教学目标,考核实践能力而不是考核记忆能力是我们课程教学对学生评价的重要方面。多年来我们一直采用开卷考试,并保持部分试题源自于实际应用,强调以应用为导向的试题内容。这种考核方式能够较好反映学生的实践能力和对知识的综合应用能力。另外我们扩大了学生平时成绩的比例,使学生平时的实践活动得到认可,这样学生在平时学习时就注重实际综合能力的训练。
总成绩的评定方案:考试成绩占50%,平时成绩占10%,实验成绩占40%。
5 结束语
培养高水平且具有实际应用能力的学生是我国现代化建设中不可缺少的基本要素,而提高教学水平是培养高水平人才的基础。为了培养符合社会需要的计算机应用人才,我们对ID识别技术及应用课程进行了改革,坚持以产品设计为导向规划教学和实践内容。经过多年的教学实践,证明这种教学模式对于提高学生的实践能力是非常有帮助的。我们将继续对课程进行研究和探索,寻找更加适合培养高质量人才的教学模式。
参考文献
[1] 胡晓婷,王树梅,任世锦.提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J].计算机教育,2011(22):97-100.