計算機輔助工業(yè)設計中的人機交互
計算機輔助工業(yè)設計中的人機交互，該文基于提出了計算機輔助工業(yè)設計的由來(lái)，繼而提出計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的概念與特點(diǎn)，以及人機交互在工業(yè)設計中的應用，最后對人機交互的未來(lái)發(fā)展做出了規劃和展望。
計算機輔助工業(yè)設計中的人機交互【1】
摘要：隨著(zhù)科技的發(fā)展，工業(yè)設計行業(yè)也在不斷發(fā)展，而與此同時(shí)，工業(yè)市場(chǎng)對工業(yè)設計中的產(chǎn)品的品種多樣化、趣味化的要求也變得越發(fā)的嚴格。
為了確保工業(yè)設計在質(zhì)量和數量上能夠更好的發(fā)展，計算機輔助工業(yè)設計中的建立人機交互，成為了工業(yè)設計中的關(guān)鍵要素。
該文基于提出了計算機輔助工業(yè)設計的由來(lái)，繼而提出計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的概念與特點(diǎn)，以及人機交互在工業(yè)設計中的應用，最后對人機交互的未來(lái)發(fā)展做出了規劃和展望。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設計;計算機;人機交互;未來(lái)
工業(yè)設計在近五十年內得到了飛躍的發(fā)展，隨著(zhù)計算機和通信技術(shù)為代表的數字化信息時(shí)代的快速到來(lái)，工業(yè)設計行業(yè)得到了飛躍的發(fā)展，由此新生的計算機輔助工業(yè)設計以一種嶄新的面貌進(jìn)入企業(yè)，企業(yè)傳統的產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程也在被不斷的改變。
為了能夠使工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量得到質(zhì)的飛躍，縮短研發(fā)的時(shí)間，更多的工業(yè)設計員發(fā)現，在計算機輔助工業(yè)設計的同時(shí)，不僅僅需要計算機軟件上不斷的革新，“人”的作用在工業(yè)設計中也日益突顯出來(lái)。
如何將“人機交互”完美的運用到計算機輔助工業(yè)設計中，成為了當前計算機輔助工業(yè)設計的一項重大的項目。
1計算機輔助工業(yè)設計出現
伴隨著(zhù)歷史的發(fā)展，設計內涵的發(fā)展也趨于更加廣泛和深入。
現在，人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展已進(jìn)入了現代工業(yè)社會(huì )，設計所帶來(lái)的物質(zhì)成就及其對人類(lèi)生存狀態(tài)和生活方式的影響是過(guò)去任何時(shí)代所無(wú)法比擬的，而工業(yè)設計業(yè)較之其他工業(yè)領(lǐng)域的特殊性也突顯了出來(lái)。
首先工業(yè)設計的用途是決定工業(yè)設計優(yōu)劣的最主要因素，此為與美工設計或美術(shù)設計上最大的差異處。
其次由于工業(yè)產(chǎn)品是為供人使用的，所以要講求能配合人體，如適當的大小、操作的便利，與使用的舒適等。
并且在設計出來(lái)的產(chǎn)業(yè)要能表現材料的特質(zhì)：同樣的產(chǎn)品，采用不同的材料來(lái)制造時(shí)，應該根據其材料的特質(zhì)，而賦予不同的設計造型與結構。
最后在產(chǎn)品完成后，還必須要考慮生產(chǎn)程序：因為工業(yè)生產(chǎn)講求大量化，所以設計時(shí)對加工程序上亦應力求經(jīng)濟。
計算機輔助工業(yè)設計是指以計算機硬件、軟件、信息存儲、通訊協(xié)議、周邊設備和互連網(wǎng)等為技術(shù)手段，以信息科學(xué)為理論基礎，包括信息離散化表述、掃描、處理、存儲、傳遞、傳感、物化、支持、集成和聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)集合。
與傳統的工業(yè)設計相比，計算機輔助工業(yè)設計在設計方法、設計過(guò)程、設計質(zhì)量和設計效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，它涉及了CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門(mén)綜合的交叉性學(xué)科。
計算機輔助工業(yè)設計以工業(yè)設計知識為主體，以計算機和網(wǎng)絡(luò )等信息技術(shù)為輔助工具，實(shí)現產(chǎn)品形態(tài)、色彩、宜人性設計和美學(xué)原則的量化描述，從而設計出更加實(shí)用、經(jīng)濟、美觀(guān)、宜人和創(chuàng )新的新產(chǎn)品。
2計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的含義及特點(diǎn)
2.1計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的含義
計算機輔助工業(yè)設計的人機交互是指人使用某種對話(huà)語(yǔ)言與計算機以一定的交互方式進(jìn)行交流，為完成確定工業(yè)設計任務(wù)，人與計算機之間的信息交換過(guò)程。
人機交互或人機互動(dòng)，是一門(mén)研究系統與用戶(hù)之間交互關(guān)系的學(xué)問(wèn)。
系統可以是各式各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。
用戶(hù)通過(guò)人機交互界面與系統進(jìn)行交流，并進(jìn)行操作。
2.2計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的特點(diǎn)
1)計算機輔助工業(yè)設計中的人機交互功能減輕工作人員的勞動(dòng)強度。
人機交互功能主要憑借可輸入輸出的外部設備和相應的軟件來(lái)完成。
可供人機交互使用的設備主要有鍵盤(pán)顯示、鼠標、各種模式識別設備等。
計算機輔助工業(yè)設計人機交互的主要作用是控制有關(guān)計算機輔助設計中相關(guān)軟件的運行和理解并執行通過(guò)人機交互設備傳來(lái)的有關(guān)各種命令和要求，這樣人機交互才能完善地結合，并有助于操作員進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的操控。
在計算機輔助工業(yè)設計中，人機交互設施有鍵盤(pán)顯示器、語(yǔ)言識別、圖形識別等。
這樣一方面能夠將計算機充分的利用到工業(yè)設計中，另一方面，工業(yè)設計的工作人員可以再操控軟件的同時(shí)，減輕工作的壓力，方便修改產(chǎn)品的尺寸、線(xiàn)型，以獲得良好的產(chǎn)品形態(tài)。
2)計算機輔助工業(yè)設計中人機交互是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節。
計算機輔助工業(yè)設計中人機交互有利于產(chǎn)品性能的最佳發(fā)揮，提高生產(chǎn)的效率。
它將設計人員的創(chuàng )造性思維、經(jīng)驗知識、綜合判斷，最佳的思維特性和審美創(chuàng )意與計算機強大的信息檢索能力、海量信息高速計算的處理能力，虛擬真實(shí)的突顯和藝術(shù)感染加上人工處理相結合，從而提高了工業(yè)設計中的速度和辦事效率，大大縮短了工業(yè)設計的周期，保證了工業(yè)設計的質(zhì)量，降低了工業(yè)設計的成本。
3)計算機輔助工業(yè)設計中人機交互有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。
“人機交互技術(shù)無(wú)論發(fā)展到什么程度，都必須圍繞以用戶(hù)為中心的宗旨”。
利用人機交互在工業(yè)設計中廣泛的應用，強調以客戶(hù)為中心，加強產(chǎn)品的獨創(chuàng )性，將人機交互在工業(yè)中發(fā)展到極致，滿(mǎn)足客戶(hù)人性化的需求，給客戶(hù)帶來(lái)持續良好的體驗，提高效率。
自然能夠提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力，使得產(chǎn)品在創(chuàng )意、設計和質(zhì)量上高于其他同類(lèi)產(chǎn)品，從而使本企業(yè)在商業(yè)競爭的過(guò)程中立于不敗之地。
3人機交互在計算機輔助工業(yè)設計中的應用
計算機信息網(wǎng)絡(luò )全球化在人們生活和工作中早已占據了不可動(dòng)搖的地位。
而現代化社會(huì )也從“技術(shù)為根本”變?yōu)榱?ldquo;信心技術(shù)為根本”，這一方面預示著(zhù)社會(huì )的與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)也給工業(yè)設計者們帶來(lái)了一定的難題。
如何將證明的工業(yè)信息準確無(wú)疑的轉達給客戶(hù)，這就必須需要客戶(hù)與工業(yè)產(chǎn)品之間必須無(wú)障礙的溝通交互，因此人機交互才在工業(yè)設計中顯得格外的重要。
目前，在計算機輔助工業(yè)設計中，人機交互主要體現在虛擬裝配、人機界面、產(chǎn)品設計，產(chǎn)品虛擬仿真技術(shù)上。
3.1虛擬裝配
工業(yè)產(chǎn)品的可維修性、可裝配性和配合性是設計人員經(jīng)常出錯的關(guān)鍵，在過(guò)去在產(chǎn)品最后的裝配過(guò)程里，一直到等到很長(cháng)的時(shí)間段后才能發(fā)現到裝配中零件出錯報廢或工期耽擱的情況。
而虛擬裝配就是在工業(yè)產(chǎn)品設計的階段中就能利用人機交互的方式，設計者通過(guò)三維輸入設備，直接對工業(yè)零件進(jìn)行三維裝配的操作，使在裝配的過(guò)程中將設計者的創(chuàng )造能力發(fā)揮到最大限度。
同時(shí)在這種三維的立體效果里，設計者如同在現實(shí)生活中觀(guān)察工業(yè)產(chǎn)品，從而能以最快的速度準確的發(fā)現產(chǎn)品在工藝設計中出現的紕漏。
3.2人機界面
在人機的大前提下，人與計算機之間所有的關(guān)聯(lián)都需要依靠人機界面來(lái)維持，人機界面是人與計算機相互作用的操作方法和聯(lián)系的紐帶。
它是以研究處理“人與物”之間的信息傳統為主，既研究了計算機的用途，同時(shí)也重視了人的重要性。
而人機界面的用途在于，它處理了工業(yè)設計師與計算機軟件、硬件的關(guān)系，研究了人機界面模型的設計，虛擬界面的設計、多用戶(hù)與多感官界面的設計等等，從而更好的為工業(yè)設計提供良好的技術(shù)基礎。
3.3產(chǎn)品設計
德國研究人員正在開(kāi)發(fā)一種全新的可移動(dòng)交互系統，此系統能夠通過(guò)視覺(jué)存貯設備將視覺(jué)信號轉換為命令，有望全面代替鍵盤(pán)和顯示器。
這種設備是一個(gè)小型的能夠放在胸前的電腦，其攝像頭能捕捉到手部運動(dòng)，根據手部運動(dòng)傳達的信息轉換成對應的命令以方便執行。
而在工業(yè)設計中，人機交互最大的好處莫過(guò)于在產(chǎn)品的設計上，計算機技術(shù)可以根據人的行為，去理解圖像，然后根據設計師概念從而做出反映。
主要是在設計師進(jìn)行產(chǎn)品設計師，運用一系列的現代化計算機的手段，從而去配合操作員的設計理念，提高產(chǎn)品的外形、結構、色彩、材質(zhì)，達到減少產(chǎn)品成本，提高勞動(dòng)效率的效果。
3.4虛擬仿真
產(chǎn)品虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設計中的應用指的是，通過(guò)計機算機的系統中的虛擬仿真的技術(shù)，對人機交互進(jìn)行準確無(wú)誤的判斷、設計。
這種虛擬的仿真技術(shù)是一種相當逼真地去模仿人在大自然的環(huán)境里看和聽(tīng)等主觀(guān)動(dòng)作的人機界面手段。
當下，在工業(yè)設計領(lǐng)域，已經(jīng)有很多的產(chǎn)品運用到了虛擬的仿真技術(shù)。
如三維空間交互球、數據手套、頭盔顯示器、力反饋器等等。
但是比起虛擬仿真技術(shù)在軍事上的應用，前者運用的并不算多。
因此，虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)上的運用無(wú)可厚非的，成為了工業(yè)設計未來(lái)的一個(gè)主要方向。
通過(guò)虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現工業(yè)設計過(guò)程中每一個(gè)設計過(guò)程的操作與檢驗，能夠幫助設計師更快，更準確的完成或修改設計方案，減少設計師無(wú)必要的時(shí)間和腦力勞動(dòng)。
加強與設計團員之間技術(shù)上的溝通與交流，資源的共同探討，提高工業(yè)產(chǎn)品的設計速度，準備的抓住工業(yè)市場(chǎng)的機遇，提供企業(yè)在市場(chǎng)上的地位，獲得更多的經(jīng)濟收益。
4計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的前景
在計算機技術(shù)中，人機交互的范疇里，更多大膽創(chuàng )新的概念不斷的被提出。
語(yǔ)言的識別、紅外線(xiàn)遙感、視頻的撲捉等等，必定會(huì )給人機交互技術(shù)帶來(lái)更多技術(shù)上的提高。
新的人機交互技術(shù)不斷涌現，它能給人們帶來(lái)的是更多科學(xué)技術(shù)上的革新和期待。
而在未來(lái)的計算機工業(yè)設計中，人機交互應當加強“以人為中心”，“和諧”“統一”的交互模式，從而提高人機交互的工作效率。
4.1集合化
人機交互的特點(diǎn)是多樣化，多渠道的。
將非桌面和桌面，二維和三維，可見(jiàn)與不見(jiàn)，與手語(yǔ)、口唇、肢體語(yǔ)言、味、嗅、觸等知覺(jué)以及計算機的鼠標、鍵盤(pán)集合在一起，使計算機技術(shù)能以各方位，更全面的為工業(yè)設計服務(wù)，是新一代計算機輔助工業(yè)設計中人機交互的一個(gè)新的發(fā)展方向。
4.2智能化
當下，計算機使用者都是運用的鼠標、鍵盤(pán)燈設備進(jìn)行精確的交互輸入，但使用者的動(dòng)作和思維卻是模糊的。
可在工業(yè)設計中，卻常常使用的大量的非精確性的模糊信息。
在人機交互中，如若能夠提高計算機的使用，使計算機可以自動(dòng)撲捉使用者的姿態(tài)、手勢等模糊信息，了解到使用者的意識，并隨之做出適當的反映，提高人機之間的交互效率，使交互間能夠更好的服務(wù)于工業(yè)設計。
5結束語(yǔ)
總之，微軟創(chuàng )始者比爾蓋茨曾說(shuō)過(guò)，計算機毫無(wú)表情的時(shí)代終將結束。
即將迎接人們的是富有感情的計算機的時(shí)代。
雖然當下的計算機還不能夠擁有人一般的喜怒哀樂(lè )，但做到計算機與人之間的情感交互是人機交互的發(fā)展趨勢。
把握“以人為本”人機交互的根本理念，做到計算機與人類(lèi)的完美配合，共同創(chuàng )造更為和諧的科技化社會(huì )讓計算機能夠去理解和模仿人類(lèi)情感特征的能力，以提高計算機輔助人類(lèi)工業(yè)、商業(yè)中的工作效率，這才是人機相互最需要注意的宗旨。
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基于人機交互的計算機輔助設計課程教學(xué)模式研究【2】
摘 要：針對計算機輔助設計教學(xué)模式中存在的相關(guān)問(wèn)題，依托人機交互設計的相關(guān)理論，以課堂教學(xué)、課堂練習和課后復習三個(gè)方面作為研究重點(diǎn)，對教室的空間布局、多媒體教學(xué)軟件和課件的制作與應用、授課方式的改進(jìn)等幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)闡述，對計算機輔助設計教學(xué)模式進(jìn)行改革，最終提出教學(xué)模式改革的具體方法。
關(guān)鍵詞：人機交互;計算機輔助設計;教學(xué)模式
1 概述
計算機輔助設計亦稱(chēng)電腦美術(shù)設計，是指設計師運用電腦的設備和軟件來(lái)取代原始的繪畫(huà)工具和設計工具而進(jìn)行的創(chuàng )意設計活動(dòng)，是集技術(shù)、藝術(shù)及相關(guān)行業(yè)的統稱(chēng)。
人機交互是一門(mén)研究系統與用戶(hù)之間的交互關(guān)系的學(xué)科。
系統可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。
人機交互作為一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，近十幾年來(lái)在我國得到了長(cháng)足的發(fā)展，關(guān)于人機交互的研究和應用也越來(lái)越普遍，建立起良好的人機交互關(guān)系的產(chǎn)品或系統不僅能夠提高工作效率，還能降低人體的疲勞程度，保護人體的身體健康。
2 計算機輔助設計的重要性
計算機輔助設計作為藝術(shù)設計等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的必修課程，對學(xué)生的后續專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習及工作是十分重要的。
從以往的教學(xué)中可以看出，學(xué)生對于學(xué)習這門(mén)課程還是抱有極大的興趣，或出于他們認為這是將來(lái)從事設計職業(yè)必須掌握的技術(shù)，或想藉此“工具”來(lái)彌補自己本來(lái)繪圖基礎的不足，計算機輔助設計成為當今設計工具的主流已是不爭的事實(shí)，甚至近年來(lái)還出現了“數字國畫(huà)”、“數字水彩畫(huà)” 可以達到以假亂真的程度。
可見(jiàn)，在當今藝術(shù)領(lǐng)域，計算機輔助設計軟件已經(jīng)成為設計師、插畫(huà)師、動(dòng)漫設計師、畫(huà)家等實(shí)現創(chuàng )意思維的一種理想工具。
3 計算機輔助設計課程存在的問(wèn)題
計算機輔助設計在設計業(yè)界具有重要的地位，但在目前的教學(xué)中卻不能收到很好的效果，并不是教師不認真教，相反還要比一般的繪畫(huà)教學(xué)“辛苦”。
任課教師努力地教，學(xué)生辛苦地學(xué)，可是教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習效率卻很低，造成這一結果的原因很多，其中最重要的原因之一就是針對計算機輔助設計這一特殊課程的教學(xué)模式存在重大的問(wèn)題，教師與學(xué)生、學(xué)生與電腦、教師學(xué)生與教室之間缺少良好的人機交互關(guān)系，使得教師與學(xué)生之間不能建立起充分的互動(dòng)，造成了教學(xué)質(zhì)量的低下。
具體分析有以下幾個(gè)方面的原因：
3.1 教室的選擇
計算機輔助設計課程有別于其他的一般課程，本門(mén)課程主要是以實(shí)際操作為主，訓練的是學(xué)生們實(shí)際使用軟件的能力，很多院校將此課程安排在多媒體教室，在多媒體教室授課，學(xué)生只能聽(tīng)老師講，不能能夠實(shí)際進(jìn)行操作訓練，造成的不良后果是學(xué)生對教師的課堂演示普遍都能夠理解和接受，但是等到上機時(shí)對演示內容沒(méi)任何印象 ，上機過(guò)程教師的時(shí)間被反復解說(shuō)課堂內容占據。
造成這個(gè)后果的原因主要是理論與實(shí)踐缺乏連續性，影響了最終的教學(xué)效果。
3.2 授課的方式
計算機輔助設計課程屬于計算機工具軟件的教學(xué) ，主要以掌握軟件的使用為主，要求學(xué)生們在學(xué)習完這門(mén)課程后，能夠把學(xué)到的知識熟練的運用到實(shí)際的設計中，而目前普遍采用“灌輸式”的教學(xué)方式不利于學(xué)生們實(shí)現學(xué)習該課程的既定目標。
所謂的“灌輸式”教學(xué)方式就是傳統的教學(xué)模式，以教師講，學(xué)生聽(tīng)為主，這樣的教學(xué)方式存在很大的弊端，學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中知道了怎么做，但不知道為何要這樣做，只是機械的掌握了命令的使用方法，但不懂得怎么如何用該軟件進(jìn)行設計，“灌輸式”的教學(xué)方式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，降低了學(xué)生的學(xué)習效率 ，會(huì )造成學(xué)生厭倦甚至抵制情緒的產(chǎn)生。
“不激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情而想要硬塞的老師，不過(guò)是在錘打冰冷的鐵”，美國學(xué)者賀拉斯曼的這句名言鞭撻了灌輸式的教學(xué)方式。
3.3 多媒體課件的制作
計算機輔助設計課程主要是以實(shí)際操作為主的課程，課件主要是引導作用，明確課程所講授的重要知識點(diǎn)，告知學(xué)生每次課所售主要內容，針對于此類(lèi)課程，多媒體課件在制作上應該具有一定的針對性，但目前多媒體課件的制作上普遍存在著(zhù)比較大的問(wèn)題，或者內容量過(guò)大，缺乏重點(diǎn)，或者多媒體制作過(guò)于花哨，分散學(xué)生的注意力。
3.4 課時(shí)的安排
目前大多數的院校在計算機輔助設計課程的教學(xué)編排上一般都是把理論講授與實(shí)踐練習分開(kāi)進(jìn)行進(jìn)行，理論課上課的地點(diǎn)一般在多媒體教室，實(shí)踐課上課則是在機房完成，理論學(xué)時(shí)一般在40—50H之間，實(shí)踐學(xué)時(shí)一般在20—30H之間。
理論課學(xué)時(shí)安排有兩種形式，一種是每次課安排兩個(gè)學(xué)時(shí)，另一種是每次課安排四個(gè)學(xué)時(shí)。
如果一次課安排兩個(gè)學(xué)時(shí)，教授的內容會(huì )比較少，缺乏連續性，無(wú)法講授與理論相關(guān)的實(shí)際案例;如果一次課安排四個(gè)學(xué)時(shí)，可以在一次教學(xué)中完成理論和與之相關(guān)的實(shí)踐的教學(xué)，但讓學(xué)生連續聽(tīng)四個(gè)課時(shí)，會(huì )容易產(chǎn)生疲勞和厭倦的情緒，同時(shí)接受的效果也會(huì )受到影響。
3.5 課后的復習
計算機設計軟件都包含有非常多的工具和命令的使用，課堂的容量是非常大的，在有限的時(shí)間里讓學(xué)生把所有講過(guò)的工具和命令都立刻消化，是不現實(shí)的，為了實(shí)現課上與課后知識的連續性，課后學(xué)生能夠通過(guò)有效的復習方式繼續消化課上的內容是必要的，那么課后的復習方式就顯得很重要的，但是目前來(lái)看很少有教師能夠有效解決這個(gè)問(wèn)題，這也是軟件教學(xué)中凸顯的重要問(wèn)題，亟待解決。
4 基于人機交互的計算機輔助設計課程教學(xué)改革方案
4.1 優(yōu)良人機交互關(guān)系的教室的建設
針對計算機輔助設計課程的特殊性，建設專(zhuān)門(mén)的多媒體教室。
教室容量以60-80人為宜，每個(gè)學(xué)生配一臺電腦，教師配一臺主機，可以控制學(xué)生電腦，授課時(shí)切換到教學(xué)模式，學(xué)生不能自主控制電腦的操作，投影儀顯示主機授課界面，學(xué)生以觀(guān)看投影儀授課內容為主。
多媒體教室應根據人機學(xué)空間設計要求進(jìn)行布置，每排座位之間具有一定的高度差，保證前排座位對后排沒(méi)有阻擋。
每?jì)闪袨橐粋�(gè)單位，每?jì)闪须娔X之間留有一通道，保證一個(gè)人可以自由通過(guò)，以利于在實(shí)踐指導過(guò)程中，教師可以順利通過(guò)。
由于計算機軟件課程對教室空間的明暗度有較高的要求，教室應該具有很強的避光設計，保證教室每個(gè)位置的學(xué)生能夠清晰看到投影儀投射到幕布上的軟件操作界面。
此課程講授過(guò)程中任課教師要通過(guò)軟件的操作進(jìn)行授課，所以多媒體講臺應該根據人機工程學(xué)要求進(jìn)行設計，保證授課過(guò)程中任課教師不易產(chǎn)生疲勞，同時(shí)多媒體講臺和教師對幕布沒(méi)有遮擋。
4.2 利于重點(diǎn)知識有效傳遞的多媒體課件的制作
多媒體課件制作的好壞，直接影響著(zhù)課堂上的教學(xué)效果和課后的復習效果。
多媒體課件的制作主要包括課件形式和課件內容兩個(gè)方面。
在課件形式上，主要包括色彩、照明(深度)、動(dòng)畫(huà)等感知提示。
學(xué)生接受課件信息的主要渠道是視覺(jué)提示，因此課件的設計應該符合學(xué)生的視覺(jué)心理。
色彩的對比、線(xiàn)條的粗細、字符的大小都應該按照人機工程學(xué)要求進(jìn)行設計。
界面布局要突出重點(diǎn)，對象不宜過(guò)多，顏色不宜過(guò)于豐富，避免無(wú)益信息對學(xué)生注意力的干擾。
在課件內容上，由于此課程主要是以軟件的實(shí)際操作界面授課為主，課件內容對學(xué)生主要起到提示性作用，所以課件應以提綱形式出現，將本次課所講主要內容顯示在課件上，合理編排，條理清楚。
同時(shí)，課件還是課后學(xué)生復習的主要工具，所以對于重點(diǎn)內容可以進(jìn)行視頻教學(xué)系統的建設，通過(guò)鏈接可以進(jìn)入到視頻教學(xué)系統之中，對于課后布置的作業(yè)也是如此。
4.3 良好互動(dòng)關(guān)系的授課方式的建立
很多院校對于此類(lèi)課程，授課方式都是以“灌輸式”教學(xué)方式為主，學(xué)生在上課時(shí)看老師的操作往往顧此失彼，并且一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子就要通過(guò)好幾個(gè)步驟才能完成，學(xué)生往往學(xué)了上步忘了下步，一個(gè)案例的演練多數學(xué)生是跟不上老師的“手法”，所以老師便要“疲以奔命”地一遍又一遍的重復操作和輔導。
如果學(xué)生回去以后沒(méi)有再練習、不能做到“舉一反三”，便是只會(huì )做老師教給的案例，不能真正掌握工具的應用。
針對于此，教師應該主動(dòng)改善授課方式。
首先應該改“灌輸式”教學(xué)為“啟發(fā)式”教學(xué)，增強學(xué)生的自主學(xué)習能力和學(xué)習興趣，通過(guò)提問(wèn)題來(lái)增強學(xué)生的注意力和思考能力;其次通過(guò)結合實(shí)際的簡(jiǎn)單案例，進(jìn)行命令的講解，避免命令教學(xué)中枯燥乏味現象的出現，在命令講解過(guò)程中應避免每個(gè)命令都進(jìn)行解釋?zhuān)瑧獙χ攸c(diǎn)命令進(jìn)行重點(diǎn)講解，其余命令由學(xué)生自主學(xué)習完成;第三，合理布置課時(shí)，筆者認為每次課以4學(xué)時(shí)為宜，在每次課時(shí)中合理分配理論教學(xué)課時(shí)與實(shí)踐應用課時(shí)，教師授課與學(xué)生訓練有效結合，一個(gè)知識點(diǎn)授課結束后，學(xué)生立刻進(jìn)行實(shí)踐訓練，增強學(xué)習效率;最后，結合每次課的知識點(diǎn)，完成一個(gè)簡(jiǎn)單課上練習，對于此練習授課教師進(jìn)行步驟演示，演示結束后，學(xué)生立刻進(jìn)行實(shí)際訓練。
4.4 課前預習和課后練習的多媒體教學(xué)軟件的制作
計算機輔助設計軟件包含很多的工具與命令，工具繁多，有些命令難以理解，僅僅通過(guò)課上的教與學(xué)，是不能夠很好完成軟件的學(xué)習的。
如果學(xué)生不能針對每次課內容進(jìn)行很好的課前預習和課后復習，那么上課時(shí)就很難達到理想的聽(tīng)課效果。
若想實(shí)現教師與學(xué)生良好的互動(dòng)關(guān)系，提高學(xué)生的學(xué)習效率，必須建設良好的多媒體教學(xué)系統，保證學(xué)生能夠很好的進(jìn)行課前預習和課后練習，所以任課教師應該針對課程教學(xué)內容制作視頻教學(xué)系統，學(xué)生可以根據教學(xué)視頻進(jìn)行課前預習，同時(shí)也可以在課后對教師的授課內容進(jìn)行復習，對于課后的練習題教師可以通過(guò)教學(xué)視頻系統進(jìn)行必要的提示與講解。
4.5 具有友好用戶(hù)界面的教學(xué)軟件的應用
在課堂教學(xué)過(guò)程中，若保證教師與學(xué)生之間良好的互動(dòng)關(guān)系，教學(xué)軟件的應用是必不可少的。
通過(guò)此教學(xué)軟件，可以實(shí)現教師對學(xué)生電腦的控制，在授課時(shí)將學(xué)生電腦切換到教學(xué)模式，在學(xué)生實(shí)踐時(shí)，切換到練習模式。
同時(shí)教師通過(guò)該軟件可以實(shí)時(shí)觀(guān)察學(xué)生的練習情況，學(xué)生也可以通過(guò)該軟件的平臺對教師實(shí)時(shí)進(jìn)行提問(wèn)和溝通，包括通過(guò)該軟件進(jìn)行作業(yè)的提交。
此類(lèi)軟件市場(chǎng)已有銷(xiāo)售，可以購買(mǎi)，也可以根據教學(xué)需要，自主進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
教學(xué)軟件的應用是保證教師與學(xué)生良好人際關(guān)系建立的必要條件。
計算機輔助設計課程是設計類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)重要課程，將人機交互的專(zhuān)業(yè)知識和理念引入到教學(xué)模式的改革中來(lái)，這是一種全新的嘗試，具有良好人機交互關(guān)系的教學(xué)模式的建立將會(huì )使教師與學(xué)生之間建立起充分的互動(dòng)，這對提高學(xué)生掌握軟件的操作能力具有特別重要的意義，也會(huì )對藝術(shù)設計相關(guān)專(zhuān)業(yè)教育的培養模式產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用，希望對構建我國高等院校計算機輔助設計課程教學(xué)模式改革產(chǎn)生一定的影響和參考意義。
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計算機輔助工業(yè)設計課程的進(jìn)程教學(xué)方法【3】
摘 要：筆者根據認知科學(xué)中認知技能獲取的理論，將計算機輔助工業(yè)設計課程教學(xué)劃分為認知階段教學(xué)、聯(lián)想階段教學(xué)和自主階段教學(xué)三個(gè)教學(xué)進(jìn)程，并針對每個(gè)教學(xué)進(jìn)程階段實(shí)施相應的教學(xué)方法。
力求通過(guò)對教學(xué)進(jìn)程的階段劃分，結合學(xué)生的具體情況，更好地采用串行與并行相結合的進(jìn)程教學(xué)模式，對學(xué)生因材施教，達到良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：計算機輔助工業(yè)設計 進(jìn)程教學(xué)模式 教學(xué)方法
1 計算機輔助工業(yè)設計課程在工業(yè)設計學(xué)科中的地位
從某種意義上說(shuō)，設計師的具體工作便是將市場(chǎng)的語(yǔ)言(商業(yè)企劃)轉換成可視覺(jué)化的具體形象。
構想視覺(jué)化是設計師核心的任務(wù)之一。
[1]隨著(zhù)計算機輔助工業(yè)設計(Computer Aided Industrial Design)技術(shù)日趨成熟，設計師在進(jìn)行這種視覺(jué)化的工作上有了重大的轉變。
計算機作為一種設計工具可以幫助設計師做出與最終產(chǎn)品類(lèi)似質(zhì)感與色澤的產(chǎn)品表現圖，并且可以自由地與環(huán)境做情境的組合，讓人們從不同的視角去觀(guān)測與評價(jià)虛擬的數字產(chǎn)品，使其更直觀(guān)地了解工業(yè)設計師的設計提案。
不僅如此，參數化的CAID系統還可以幫助設計師進(jìn)行零件干涉檢查、有限元分析、機構動(dòng)態(tài)仿真等具體工作，大大縮短了產(chǎn)品的設計周期。
強大的CAID系統改變了設計師傳統的工作模式，計算機已經(jīng)成為當今設計師必不可少的設計工具。
計算機輔助工業(yè)設計的技能自然也成為了設計師的必備技能之一。
設計教育界充分認識到這一點(diǎn)，紛紛將計算機輔助工業(yè)設計的教學(xué)列入到設計專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養計劃中。
我們相信，隨著(zhù)社會(huì )對數字化設計的需求日趨迫切，計算機輔助工業(yè)設計課程在學(xué)科中的地位也會(huì )不斷提高。
總之，計算機輔助工業(yè)設計課程在工業(yè)設計學(xué)科中占有十分重要的地位。
2 引入課程的時(shí)機
雖然我們深知計算機輔助工業(yè)設計課程在學(xué)科中的重要地位，但是也要充分認識到計算機作為一種設計工具的局限性。
截至目前，計算機輔助工業(yè)設計仍然無(wú)法取代“創(chuàng )意”、“美感”與“概念”的產(chǎn)生與判斷，尚不能在設計中淋漓盡致地表現設計師的思維過(guò)程。
眾所周知，設計是一項創(chuàng )造性的工作，在一定程度上需要“感性”因素。
但是計算機技術(shù)卻是理性科技的重要代表，不可避免地缺少“感性”的創(chuàng )造能力。
可惜一部分學(xué)生并沒(méi)有意識到這一點(diǎn)，他們過(guò)早地接觸了計算機并有意無(wú)意地依賴(lài)計算機完成設計，進(jìn)而忽視了具有創(chuàng )造性的手繪能力的培養。
這種現象在那些手繪能力較差的理工類(lèi)學(xué)生中尤為突出。
學(xué)過(guò)設計的人都知道，設計師在進(jìn)行設計時(shí)，應該是先在大腦里有一個(gè)創(chuàng )意，再通過(guò)手繪畫(huà)圖將思考的東西記錄下來(lái)。
而不是在畫(huà)圖時(shí)用筆、手去探索一些東西。
后者對藝術(shù)家是好的，但是對于一個(gè)設計師是沒(méi)有價(jià)值的。
手繪畫(huà)圖在設計中的作用就是不斷地確定、拋棄、提煉和修改。
設計師對圖的改進(jìn)和修整實(shí)際上是他們對腦海中的產(chǎn)品進(jìn)行調整。
赫茨伯格已令人信服地說(shuō)明：手繪能用眼――腦來(lái)過(guò)濾，記住信息。
不用大腦“看”，對將來(lái)是沒(méi)有價(jià)值的。
只有看到這些所畫(huà)的，才會(huì )喚起我們的記憶。
[2]所以，在設計教學(xué)中必須加強學(xué)生的手繪表現能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì )用手繪進(jìn)行設計以及觀(guān)察和記錄交流。
建議學(xué)生在設計尚未成熟的早期不要過(guò)早地依賴(lài)計算機，否則會(huì )導致對手繪技巧的忽視，而這一技巧對設計思維的養成是至關(guān)重要的。
3 課程的進(jìn)程教學(xué)方法
在某種程度上，熟練地操作計算機進(jìn)行設計和熟練地騎自行車(chē)沒(méi)有什么不同，只是前者需要有豐富的設計知識罷了。
計算機輔助工業(yè)設計既然是一種技能行為，我們可以引入安德森提出的獲取認知技能的3個(gè)階段理論來(lái)探討計算機輔助工業(yè)設計的教學(xué)方法。
安德森認為技能學(xué)習的過(guò)程要經(jīng)歷認知階段學(xué)習、聯(lián)想階段學(xué)習、自主階段學(xué)習三個(gè)階段。
[3]按照這個(gè)理論框架，我們可以將教學(xué)的過(guò)程劃分為認知階段教學(xué)、聯(lián)想階段教學(xué)和自主階段教學(xué)三個(gè)教學(xué)進(jìn)程，并根據每個(gè)教學(xué)進(jìn)程的特點(diǎn)采用適當的教學(xué)方法。
3.1 認知階段教學(xué)
剛剛進(jìn)入課程學(xué)習的學(xué)生除少部分曾經(jīng)自學(xué)過(guò)一些相關(guān)設計軟件外，絕大多數學(xué)生都未接觸過(guò)。
他們一般都不清楚設計軟件狀態(tài)和自己操作設計軟件時(shí)的角色，這時(shí)的學(xué)生大多對設計軟件的認知還是一張白紙。
在此教學(xué)進(jìn)程中，有些教師為了節省教學(xué)課時(shí)，花了大量的時(shí)間去系統地講述各種命令的操作，迫使學(xué)生在不了解軟件操作方式的情況下機械地記憶大量的操作命令，寫(xiě)很多的課堂筆記。
在這樣的教學(xué)方式下，學(xué)生只是理論上學(xué)習了命令的操作方法及用途，他們并沒(méi)有及時(shí)消化吸收，尤其學(xué)到的命令一多，各種不同的命令都交織在一起，影響了學(xué)生的學(xué)習效果和興趣，反而達不到預期的教學(xué)效果。
根據學(xué)習的認知規律，在學(xué)生剛接觸設計軟件的時(shí)候，還是應以教授簡(jiǎn)單的操作任務(wù)為基本內容。
盡量在教學(xué)初期教授最簡(jiǎn)單的操作命令，讓學(xué)生在初學(xué)階段只要記住每個(gè)命令中最常用的一種操作和盡量少的設置參數就可以了，并且還要及時(shí)讓學(xué)生通過(guò)操作鞏固記憶。
這樣可以促進(jìn)他們的學(xué)習興趣，達到好的效果。
例如，在教授放樣命令時(shí)，可以只講解最簡(jiǎn)單的放樣命令，參數設置采用默認值，那些高級的放樣命令和復雜的參數設置可以在后期的教學(xué)中根據建模需要慢慢地介紹給學(xué)生。
技能教學(xué)應該是一種循序漸進(jìn)的過(guò)程，教師不應在基礎教學(xué)中拔苗助長(cháng)。
需要指出的是，在此教學(xué)階段，只讓學(xué)生學(xué)會(huì )操作是遠遠不夠的。
重要的還是要在其初學(xué)階段幫助他們養成規范的計算機輔助設計習慣，杜絕不良設計習慣。
例如，在用計算機做設計前，首先要建立工作目錄，并在工作目錄下有條不紊地及時(shí)存儲和備份。
在教學(xué)的初期，這種養成教育是很重要的，應該受到足夠的重視。
3.2 聯(lián)想階段教學(xué)
當學(xué)生基本能夠完成各種基本的操作過(guò)程后，教學(xué)進(jìn)程就可以進(jìn)入聯(lián)想教學(xué)階段。
在此階段，學(xué)生在進(jìn)行軟件操作時(shí)已經(jīng)不需要去尋找操作命令，并且能夠比較熟練地運用基本的命令進(jìn)行設計。
此時(shí)，在教學(xué)中可以按照學(xué)科特點(diǎn)給學(xué)生定制一些典型的練習作業(yè)，有意圖地讓學(xué)生將許多獨立的操作命令合成一個(gè)任務(wù)。
例如，讓工業(yè)設計的學(xué)生建立一個(gè)機械零件，讓環(huán)境藝術(shù)設計的學(xué)生建立一個(gè)簡(jiǎn)易家具，該練習實(shí)體的建構過(guò)程應包含一系列建模命令，并且鼓勵學(xué)生盡量用最簡(jiǎn)潔的方法去建構模型。
教學(xué)過(guò)程要力圖將學(xué)生大腦里各種有關(guān)的知識點(diǎn)聯(lián)系在一起，并且著(zhù)重培養學(xué)生建模的思維過(guò)程，也就是教會(huì )學(xué)生怎樣把一個(gè)設計概念轉換成計算機操作的過(guò)程。
因為軟件的更新速度很快并且種類(lèi)繁多，很有可能學(xué)生學(xué)會(huì )了這套軟件，工作后發(fā)現所在公司使用的卻是另一套軟件。
但是只要學(xué)生掌握了建模和運用軟件設計的思路，將來(lái)碰到相關(guān)的新軟件，一般都不會(huì )花費太多的時(shí)間去學(xué)習或培訓。
此時(shí)軟件作為設計工具的特性就充分地體現出來(lái)了。
3.3 自主階段教學(xué)
學(xué)生的操作會(huì )隨著(zhù)教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)越來(lái)越熟練，操作速度也會(huì )越來(lái)越快。
此時(shí)我們的教學(xué)隨即也要進(jìn)入自主階段。
此階段學(xué)生的操作技能已經(jīng)達到了一定的水平，教學(xué)的重點(diǎn)已經(jīng)不能停留在簡(jiǎn)單的教學(xué)模式上了，哪怕此時(shí)學(xué)生還有許多高級技巧沒(méi)有學(xué)會(huì )。
此階段應該給學(xué)生盡量大的空間去用計算機實(shí)現自己的設計意圖。
也許此時(shí)的計算機輔助工業(yè)設計課程的老師應該變成一名教授設計的老師。
不同的是，學(xué)生應該占據課堂的主要位置。
他們可以自由地成立小組，自由地去做設計，去用計算機完成自己的設計意圖。
學(xué)生完成設計的過(guò)程也是自己不斷自學(xué)的過(guò)程。
因為只有在應用中，才能發(fā)現很多在課堂上學(xué)不到的知識在等著(zhù)他們去學(xué)習。
例如，設計最終效果圖的生成，諸如PRO/E、UG等參數化軟件的渲染功能很難達到學(xué)生預期渲染場(chǎng)景的效果。
此時(shí)學(xué)生為了達到預期的渲染效果就會(huì )去嘗試自己學(xué)習3DMax和LightScape等渲染效果較好的設計軟件。
這種學(xué)習的促進(jìn)作用是不可估量的。
教師的角色隨即又可以轉換為輔導員，作用就是及時(shí)把握學(xué)習方向，幫助學(xué)生解決技術(shù)上的各種問(wèn)題。
當然，這對于教師自身的知識面要求很高。
教學(xué)的過(guò)程也應是教師向學(xué)生學(xué)習的過(guò)程，此時(shí)的互動(dòng)教學(xué)便有了新的含義。
以上的進(jìn)程教學(xué)模式在應用中可以根據不同學(xué)生的自身特點(diǎn)分別進(jìn)行串行和并行教學(xué)。
針對未有過(guò)學(xué)習軟件經(jīng)驗的學(xué)生進(jìn)行串行教學(xué)，對于以前自學(xué)過(guò)該課程相關(guān)軟件的學(xué)生當然不能將其機械地帶入串行教學(xué)模式中來(lái)。
這樣不僅浪費了學(xué)生的時(shí)間，更會(huì )影響學(xué)生學(xué)習的積極性。
在教學(xué)中可以采用并行教學(xué)模式。
這部分學(xué)生可以根據自己的愛(ài)好，允許他們在教學(xué)的前兩個(gè)階段選學(xué)一種其他設計軟件。
到了自主階段教學(xué)進(jìn)程，這些學(xué)生可以回到整體教學(xué)模式上來(lái)，此時(shí)我們會(huì )發(fā)現他們已給整個(gè)班帶來(lái)了新的創(chuàng )造力，并在其所在的小組中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。
結論
根據認知科學(xué)獲取認知技能的理論進(jìn)行教學(xué)過(guò)程的劃分是科學(xué)的。
教師在每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行適當的教學(xué)探索，符合學(xué)生的認知技能學(xué)習的規律。
并且進(jìn)程教學(xué)模式的提出有利于補充傳統的單一的串行教學(xué)模式，在3個(gè)教學(xué)進(jìn)程中，可根據每個(gè)學(xué)生的自身特點(diǎn)采用串行與并行相結合的進(jìn)程教學(xué)模式，對學(xué)生因材施教，重點(diǎn)培養，使教授的知識更加有效地融入到學(xué)生的知識結構中去，起到良好的教學(xué)效果。
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