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計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的人機交互
計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的人機交互，該文基于提出了計算機輔助工業(yè)設(shè)計的由來，繼而提出計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的概念與特點，以及人機交互在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，最后對人機交互的未來發(fā)展做出了規(guī)劃和展望。
計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的人機交互【1】
摘要：隨著科技的發(fā)展，工業(yè)設(shè)計行業(yè)也在不斷發(fā)展，而與此同時，工業(yè)市場對工業(yè)設(shè)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(shè)計在質(zhì)量和數(shù)量上能夠更好的發(fā)展，計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的建立人機交互，成為了工業(yè)設(shè)計中的關(guān)鍵要素。
該文基于提出了計算機輔助工業(yè)設(shè)計的由來，繼而提出計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的概念與特點，以及人機交互在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，最后對人機交互的未來發(fā)展做出了規(guī)劃和展望。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計;計算機;人機交互;未來
工業(yè)設(shè)計在近五十年內(nèi)得到了飛躍的發(fā)展，隨著計算機和通信技術(shù)為代表的數(shù)字化信息時代的快速到來，工業(yè)設(shè)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(shè)計以一種嶄新的面貌進入企業(yè)，企業(yè)傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)過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)的時間，更多的工業(yè)設(shè)計員發(fā)現(xiàn)，在計算機輔助工業(yè)設(shè)計的同時，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(shè)計中也日益突顯出來。
如何將“人機交互”完美的運用到計算機輔助工業(yè)設(shè)計中，成為了當前計算機輔助工業(yè)設(shè)計的一項重大的項目。
1計算機輔助工業(yè)設(shè)計出現(xiàn)
伴隨著歷史的發(fā)展，設(shè)計內(nèi)涵的發(fā)展也趨于更加廣泛和深入。
現(xiàn)在，人類社會的發(fā)展已進入了現(xiàn)代工業(yè)社會，設(shè)計所帶來的物質(zhì)成就及其對人類生存狀態(tài)和生活方式的影響是過去任何時代所無法比擬的，而工業(yè)設(shè)計業(yè)較之其他工業(yè)領(lǐng)域的特殊性也突顯了出來。
首先工業(yè)設(shè)計的用途是決定工業(yè)設(shè)計優(yōu)劣的最主要因素，此為與美工設(shè)計或美術(shù)設(shè)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?shù)拇笮 ⒉僮鞯谋憷�，與使用的舒適等。
并且在設(shè)計出來的產(chǎn)業(yè)要能表現(xiàn)材料的特質(zhì)：同樣的產(chǎn)品，采用不同的材料來制造時，應(yīng)該根據(jù)其材料的特質(zhì)，而賦予不同的設(shè)計造型與結(jié)構(gòu)。
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(shè)計時對加工程序上亦應(yīng)力求經(jīng)濟。
計算機輔助工業(yè)設(shè)計是指以計算機硬件、軟件、信息存儲、通訊協(xié)議、周邊設(shè)備和互連網(wǎng)等為技術(shù)手段，以信息科學(xué)為理論基礎(chǔ)，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(tǒng)的工業(yè)設(shè)計相比，計算機輔助工業(yè)設(shè)計在設(shè)計方法、設(shè)計過程、設(shè)計質(zhì)量和設(shè)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(xiàn)實技術(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，是一門綜合的交叉性學(xué)科。
計算機輔助工業(yè)設(shè)計以工業(yè)設(shè)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，實現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)、色彩、宜人性設(shè)計和美學(xué)原則的量化描述，從而設(shè)計出更加實用、經(jīng)濟、美觀、宜人和創(chuàng)新的新產(chǎn)品。
2計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的含義及特點
2.1計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的含義
計算機輔助工業(yè)設(shè)計的人機交互是指人使用某種對話語言與計算機以一定的交互方式進行交流，為完成確定工業(yè)設(shè)計任務(wù)，人與計算機之間的信息交換過程。
人機交互或人機互動，是一門研究系統(tǒng)與用戶之間交互關(guān)系的學(xué)問。
系統(tǒng)可以是各式各樣的機器，也可以是計算機化的系統(tǒng)和軟件。
用戶通過人機交互界面與系統(tǒng)進行交流，并進行操作。
2.2計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的特點
1)計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的人機交互功能減輕工作人員的勞動強度。
人機交互功能主要憑借可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來完成。
可供人機交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標、各種模式識別設(shè)備等。
計算機輔助工業(yè)設(shè)計人機交互的主要作用是控制有關(guān)計算機輔助設(shè)計中相關(guān)軟件的運行和理解并執(zhí)行通過人機交互設(shè)備傳來的有關(guān)各種命令和要求，這樣人機交互才能完善地結(jié)合，并有助于操作員進行實質(zhì)性的操控。
在計算機輔助工業(yè)設(shè)計中，人機交互設(shè)施有鍵盤顯示器、語言識別、圖形識別等。
這樣一方面能夠?qū)⒂嬎銠C充分的利用到工業(yè)設(shè)計中，另一方面，工業(yè)設(shè)計的工作人員可以再操控軟件的同時，減輕工作的壓力，方便修改產(chǎn)品的尺寸、線型，以獲得良好的產(chǎn)品形態(tài)。
2)計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
計算機輔助工業(yè)設(shè)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(shè)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，虛擬真實的突顯和藝術(shù)感染加上人工處理相結(jié)合，從而提高了工業(yè)設(shè)計中的速度和辦事效率，大大縮短了工業(yè)設(shè)計的周期，保證了工業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，降低了工業(yè)設(shè)計的成本。
3)計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互有利于提高產(chǎn)品的市場競爭力。
“人機交互技術(shù)無論發(fā)展到什么程度，都必須圍繞以用戶為中心的宗旨”。
利用人機交互在工業(yè)設(shè)計中廣泛的應(yīng)用，強調(diào)以客戶為中心，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，滿足客戶人性化的需求，給客戶帶來持續(xù)良好的體驗，提高效率。
自然能夠提高產(chǎn)品在市場上的競爭力，使得產(chǎn)品在創(chuàng)意、設(shè)計和質(zhì)量上高于其他同類產(chǎn)品，從而使本企業(yè)在商業(yè)競爭的過程中立于不敗之地。
3人機交互在計算機輔助工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)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(jù)了不可動搖的地位。
而現(xiàn)代化社會也從“技術(shù)為根本”變?yōu)榱?ldquo;信心技術(shù)為根本”，這一方面預(yù)示著社會的與時俱進，同時也給工業(yè)設(shè)計者們帶來了一定的難題。
如何將證明的工業(yè)信息準確無疑的轉(zhuǎn)達給客戶，這就必須需要客戶與工業(yè)產(chǎn)品之間必須無障礙的溝通交互，因此人機交互才在工業(yè)設(shè)計中顯得格外的重要。
目前，在計算機輔助工業(yè)設(shè)計中，人機交互主要體現(xiàn)在虛擬裝配、人機界面、產(chǎn)品設(shè)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(shè)計人員經(jīng)常出錯的關(guān)鍵，在過去在產(chǎn)品最后的裝配過程里，一直到等到很長的時間段后才能發(fā)現(xiàn)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(shè)計的階段中就能利用人機交互的方式，設(shè)計者通過三維輸入設(shè)備，直接對工業(yè)零件進行三維裝配的操作，使在裝配的過程中將設(shè)計者的創(chuàng)造能力發(fā)揮到最大限度。
同時在這種三維的立體效果里，設(shè)計者如同在現(xiàn)實生活中觀察工業(yè)產(chǎn)品，從而能以最快的速度準確的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在工藝設(shè)計中出現(xiàn)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(tǒng)為主，既研究了計算機的用途，同時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(shè)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(shè)計，虛擬界面的設(shè)計、多用戶與多感官界面的設(shè)計等等，從而更好的為工業(yè)設(shè)計提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
3.3產(chǎn)品設(shè)計
德國研究人員正在開發(fā)一種全新的可移動交互系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠通過視覺存貯設(shè)備將視覺信號轉(zhuǎn)換為命令，有望全面代替鍵盤和顯示器。
這種設(shè)備是一個小型的能夠放在胸前的電腦，其攝像頭能捕捉到手部運動，根據(jù)手部運動傳達的信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的命令以方便執(zhí)行。
而在工業(yè)設(shè)計中，人機交互最大的好處莫過于在產(chǎn)品的設(shè)計上，計算機技術(shù)可以根據(jù)人的行為，去理解圖像，然后根據(jù)設(shè)計師概念從而做出反映。
主要是在設(shè)計師進行產(chǎn)品設(shè)計師，運用一系列的現(xiàn)代化計算機的手段，從而去配合操作員的設(shè)計理念，提高產(chǎn)品的外形、結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)，達到減少產(chǎn)品成本，提高勞動效率的效果。
3.4虛擬仿真
產(chǎn)品虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用指的是，通過計機算機的系統(tǒng)中的虛擬仿真的技術(shù)，對人機交互進行準確無誤的判斷、設(shè)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)境里看和聽等主觀動作的人機界面手段。
當下，在工業(yè)設(shè)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(shù)據(jù)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(yīng)用，前者運用的并不算多。
因此，虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)上的運用無可厚非的，成為了工業(yè)設(shè)計未來的一個主要方向。
通過虛擬仿真技術(shù)可以實現(xiàn)工業(yè)設(shè)計過程中每一個設(shè)計過程的操作與檢驗，能夠幫助設(shè)計師更快，更準確的完成或修改設(shè)計方案，減少設(shè)計師無必要的時間和腦力勞動。
加強與設(shè)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(shè)計速度，準備的抓住工業(yè)市場的機遇，提供企業(yè)在市場上的地位，獲得更多的經(jīng)濟收益。
4計算機輔助工業(yè)設(shè)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。
語言的識別、紅外線遙感、視頻的撲捉等等，必定會給人機交互技術(shù)帶來更多技術(shù)上的提高。
新的人機交互技術(shù)不斷涌現(xiàn)，它能給人們帶來的是更多科學(xué)技術(shù)上的革新和期待。
而在未來的計算機工業(yè)設(shè)計中，人機交互應(yīng)當加強“以人為中心”，“和諧”“統(tǒng)一”的交互模式，從而提高人機交互的工作效率。
4.1集合化
人機交互的特點是多樣化，多渠道的。
將非桌面和桌面，二維和三維，可見與不見，與手語、口唇、肢體語言、味、嗅、觸等知覺以及計算機的鼠標、鍵盤集合在一起，使計算機技術(shù)能以各方位，更全面的為工業(yè)設(shè)計服務(wù)，是新一代計算機輔助工業(yè)設(shè)計中人機交互的一個新的發(fā)展方向。
4.2智能化
當下，計算機使用者都是運用的鼠標、鍵盤燈設(shè)備進行精確的交互輸入，但使用者的動作和思維卻是模糊的。
可在工業(yè)設(shè)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?shù)姆从�，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(shè)計。
5結(jié)束語
總之，微軟創(chuàng)始者比爾蓋茨曾說過，計算機毫無表情的時代終將結(jié)束。
即將迎接人們的是富有感情的計算機的時代。
雖然當下的計算機還不能夠擁有人一般的喜怒哀樂，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，做到計算機與人類的完美配合，共同創(chuàng)造更為和諧的科技化社會讓計算機能夠去理解和模仿人類情感特征的能力，以提高計算機輔助人類工業(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。
參考文獻：
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基于人機交互的計算機輔助設(shè)計課程教學(xué)模式研究【2】
摘 要：針對計算機輔助設(shè)計教學(xué)模式中存在的相關(guān)問題，依托人機交互設(shè)計的相關(guān)理論，以課堂教學(xué)、課堂練習(xí)和課后復(fù)習(xí)三個方面作為研究重點，對教室的空間布局、多媒體教學(xué)軟件和課件的制作與應(yīng)用、授課方式的改進等幾個方面進行重點闡述，對計算機輔助設(shè)計教學(xué)模式進行改革，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(shè)計;教學(xué)模式
1 概述
計算機輔助設(shè)計亦稱電腦美術(shù)設(shè)計，是指設(shè)計師運用電腦的設(shè)備和軟件來取代原始的繪畫工具和設(shè)計工具而進行的創(chuàng)意設(shè)計活動，是集技術(shù)、藝術(shù)及相關(guān)行業(yè)的統(tǒng)稱。
人機交互是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關(guān)系的學(xué)科。
系統(tǒng)可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統(tǒng)和軟件。
人機交互作為一門新興的邊緣學(xué)科，近十幾年來在我國得到了長足的發(fā)展，關(guān)于人機交互的研究和應(yīng)用也越來越普遍，建立起良好的人機交互關(guān)系的產(chǎn)品或系統(tǒng)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(shè)計的重要性
計算機輔助設(shè)計作為藝術(shù)設(shè)計等相關(guān)專業(yè)的必修課程，對學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)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(xí)這門課程還是抱有極大的興趣，或出于他們認為這是將來從事設(shè)計職業(yè)必須掌握的技術(shù)，或想藉此“工具”來彌補自己本來繪圖基礎(chǔ)的不足，計算機輔助設(shè)計成為當今設(shè)計工具的主流已是不爭的事實，甚至近年來還出現(xiàn)了“數(shù)字國畫”、“數(shù)字水彩畫” 可以達到以假亂真的程度。
可見，在當今藝術(shù)領(lǐng)域，計算機輔助設(shè)計軟件已經(jīng)成為設(shè)計師、插畫師、動漫設(shè)計師、畫家等實現(xiàn)創(chuàng)意思維的一種理想工具。
3 計算機輔助設(shè)計課程存在的問題
計算機輔助設(shè)計在設(shè)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(xí)效率卻很低，造成這一結(jié)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(shè)計這一特殊課程的教學(xué)模式存在重大的問題，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，造成了教學(xué)質(zhì)量的低下。
具體分析有以下幾個方面的原因：
3.1 教室的選擇
計算機輔助設(shè)計課程有別于其他的一般課程，本門課程主要是以實際操作為主，訓(xùn)練的是學(xué)生們實際使用軟件的能力，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)生只能聽老師講，不能能夠?qū)嶋H進行操作訓(xùn)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，但是等到上機時對演示內(nèi)容沒任何印象 ，上機過程教師的時間被反復(fù)解說課堂內(nèi)容占據(jù)。
造成這個后果的原因主要是理論與實踐缺乏連續(xù)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(shè)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(xí)完這門課程后，能夠把學(xué)到的知識熟練的運用到實際的設(shè)計中，而目前普遍采用“灌輸式”的教學(xué)方式不利于學(xué)生們實現(xiàn)學(xué)習(xí)該課程的既定目標。
所謂的“灌輸式”教學(xué)方式就是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師講，學(xué)生聽為主，這樣的教學(xué)方式存在很大的弊端，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知道了怎么做，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行設(shè)計，“灌輸式”的教學(xué)方式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率 ，會造成學(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(xí)熱情而想要硬塞的老師，不過是在錘打冰冷的鐵”，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(shè)計課程主要是以實際操作為主的課程，課件主要是引導(dǎo)作用，明確課程所講授的重要知識點，告知學(xué)生每次課所售主要內(nèi)容，針對于此類課程，多媒體課件在制作上應(yīng)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比較大的問題，或者內(nèi)容量過大，缺乏重點，或者多媒體制作過于花哨，分散學(xué)生的注意力。
3.4 課時的安排
目前大多數(shù)的院校在計算機輔助設(shè)計課程的教學(xué)編排上一般都是把理論講授與實踐練習(xí)分開進行進行，理論課上課的地點一般在多媒體教室，實踐課上課則是在機房完成，理論學(xué)時一般在40—50H之間，實踐學(xué)時一般在20—30H之間。
理論課學(xué)時安排有兩種形式，一種是每次課安排兩個學(xué)時，另一種是每次課安排四個學(xué)時。
如果一次課安排兩個學(xué)時，教授的內(nèi)容會比較少，缺乏連續(xù)性，無法講授與理論相關(guān)的實際案例;如果一次課安排四個學(xué)時，可以在一次教學(xué)中完成理論和與之相關(guān)的實踐的教學(xué)，但讓學(xué)生連續(xù)聽四個課時，會容易產(chǎn)生疲勞和厭倦的情緒，同時接受的效果也會受到影響。
3.5 課后的復(fù)習(xí)
計算機設(shè)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，在有限的時間里讓學(xué)生把所有講過的工具和命令都立刻消化，是不現(xiàn)實的，為了實現(xiàn)課上與課后知識的連續(xù)性，課后學(xué)生能夠通過有效的復(fù)習(xí)方式繼續(xù)消化課上的內(nèi)容是必要的，那么課后的復(fù)習(xí)方式就顯得很重要的，但是目前來看很少有教師能夠有效解決這個問題，這也是軟件教學(xué)中凸顯的重要問題，亟待解決。
4 基于人機交互的計算機輔助設(shè)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(shè)
針對計算機輔助設(shè)計課程的特殊性，建設(shè)專門的多媒體教室。
教室容量以60-80人為宜，每個學(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)生以觀看投影儀授課內(nèi)容為主。
多媒體教室應(yīng)根據(jù)人機學(xué)空間設(shè)計要求進行布置，每排座位之間具有一定的高度差，保證前排座位對后排沒有阻擋。
每兩列為一個單位，每兩列電腦之間留有一通道，保證一個人可以自由通過，以利于在實踐指導(dǎo)過程中，教師可以順利通過。
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(yīng)該具有很強的避光設(shè)計，保證教室每個位置的學(xué)生能夠清晰看到投影儀投射到幕布上的軟件操作界面。
此課程講授過程中任課教師要通過軟件的操作進行授課，所以多媒體講臺應(yīng)該根據(jù)人機工程學(xué)要求進行設(shè)計，保證授課過程中任課教師不易產(chǎn)生疲勞，同時多媒體講臺和教師對幕布沒有遮擋。
4.2 利于重點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，直接影響著課堂上的教學(xué)效果和課后的復(fù)習(xí)效果。
多媒體課件的制作主要包括課件形式和課件內(nèi)容兩個方面。
在課件形式上，主要包括色彩、照明(深度)、動畫等感知提示。
學(xué)生接受課件信息的主要渠道是視覺提示，因此課件的設(shè)計應(yīng)該符合學(xué)生的視覺心理。
色彩的對比、線條的粗細、字符的大小都應(yīng)該按照人機工程學(xué)要求進行設(shè)計。
界面布局要突出重點，對象不宜過多，顏色不宜過于豐富，避免無益信息對學(xué)生注意力的干擾。
在課件內(nèi)容上，由于此課程主要是以軟件的實際操作界面授課為主，課件內(nèi)容對學(xué)生主要起到提示性作用，所以課件應(yīng)以提綱形式出現(xiàn)，將本次課所講主要內(nèi)容顯示在課件上，合理編排，條理清楚。
同時，課件還是課后學(xué)生復(fù)習(xí)的主要工具，所以對于重點內(nèi)容可以進行視頻教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)，通過鏈接可以進入到視頻教學(xué)系統(tǒng)之中，對于課后布置的作業(yè)也是如此。
4.3 良好互動關(guān)系的授課方式的建立
很多院校對于此類課程，授課方式都是以“灌輸式”教學(xué)方式為主，學(xué)生在上課時看老師的操作往往顧此失彼，并且一個很簡單的例子就要通過好幾個步驟才能完成，學(xué)生往往學(xué)了上步忘了下步，一個案例的演練多數(shù)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(fù)操作和輔導(dǎo)。
如果學(xué)生回去以后沒有再練習(xí)、不能做到“舉一反三”，便是只會做老師教給的案例，不能真正掌握工具的應(yīng)用。
針對于此，教師應(yīng)該主動改善授課方式。
首先應(yīng)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(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣，通過提問題來增強學(xué)生的注意力和思考能力;其次通過結(jié)合實際的簡單案例，進行命令的講解，避免命令教學(xué)中枯燥乏味現(xiàn)象的出現(xiàn)，在命令講解過程中應(yīng)避免每個命令都進行解釋，應(yīng)對重點命令進行重點講解，其余命令由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成;第三，合理布置課時，筆者認為每次課以4學(xué)時為宜，在每次課時中合理分配理論教學(xué)課時與實踐應(yīng)用課時，教師授課與學(xué)生訓(xùn)練有效結(jié)合，一個知識點授課結(jié)束后，學(xué)生立刻進行實踐訓(xùn)練，增強學(xué)習(xí)效率;最后，結(jié)合每次課的知識點，完成一個簡單課上練習(xí)，對于此練習(xí)授課教師進行步驟演示，演示結(jié)束后，學(xué)生立刻進行實際訓(xùn)練。
4.4 課前預(yù)習(xí)和課后練習(xí)的多媒體教學(xué)軟件的制作
計算機輔助設(shè)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，僅僅通過課上的教與學(xué)，是不能夠很好完成軟件的學(xué)習(xí)的。
如果學(xué)生不能針對每次課內(nèi)容進行很好的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，那么上課時就很難達到理想的聽課效果。
若想實現(xiàn)教師與學(xué)生良好的互動關(guān)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，必須建設(shè)良好的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，保證學(xué)生能夠很好的進行課前預(yù)習(xí)和課后練習(xí)，所以任課教師應(yīng)該針對課程教學(xué)內(nèi)容制作視頻教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生可以根據(jù)教學(xué)視頻進行課前預(yù)習(xí)，同時也可以在課后對教師的授課內(nèi)容進行復(fù)習(xí)，對于課后的練習(xí)題教師可以通過教學(xué)視頻系統(tǒng)進行必要的提示與講解。
4.5 具有友好用戶界面的教學(xué)軟件的應(yīng)用
在課堂教學(xué)過程中，若保證教師與學(xué)生之間良好的互動關(guān)系，教學(xué)軟件的應(yīng)用是必不可少的。
通過此教學(xué)軟件，可以實現(xiàn)教師對學(xué)生電腦的控制，在授課時將學(xué)生電腦切換到教學(xué)模式，在學(xué)生實踐時，切換到練習(xí)模式。
同時教師通過該軟件可以實時觀察學(xué)生的練習(xí)情況，學(xué)生也可以通過該軟件的平臺對教師實時進行提問和溝通，包括通過該軟件進行作業(yè)的提交。
此類軟件市場已有銷售，可以購買，也可以根據(jù)教學(xué)需要，自主進行開發(fā)。
教學(xué)軟件的應(yīng)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(shè)計課程是設(shè)計類專業(yè)學(xué)生必修的一門重要課程，將人機交互的專業(yè)知識和理念引入到教學(xué)模式的改革中來，這是一種全新的嘗試，具有良好人機交互關(guān)系的教學(xué)模式的建立將會使教師與學(xué)生之間建立起充分的互動，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，也會對藝術(shù)設(shè)計相關(guān)專業(yè)教育的培養(yǎng)模式產(chǎn)生積極的推動作用，希望對構(gòu)建我國高等院校計算機輔助設(shè)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(shè)計課程的進程教學(xué)方法【3】
摘 要：筆者根據(jù)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(shè)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)三個教學(xué)進程，并針對每個教學(xué)進程階段實施相應(yīng)的教學(xué)方法。
力求通過對教學(xué)進程的階段劃分，結(jié)合學(xué)生的具體情況，更好地采用串行與并行相結(jié)合的進程教學(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(shè)計 進程教學(xué)模式 教學(xué)方法
1 計算機輔助工業(yè)設(shè)計課程在工業(yè)設(shè)計學(xué)科中的地位
從某種意義上說，設(shè)計師的具體工作便是將市場的語言(商業(yè)企劃)轉(zhuǎn)換成可視覺化的具體形象。
構(gòu)想視覺化是設(shè)計師核心的任務(wù)之一。
[1]隨著計算機輔助工業(yè)設(shè)計(Computer Aided Industrial Design)技術(shù)日趨成熟，設(shè)計師在進行這種視覺化的工作上有了重大的轉(zhuǎn)變。
計算機作為一種設(shè)計工具可以幫助設(shè)計師做出與最終產(chǎn)品類似質(zhì)感與色澤的產(chǎn)品表現(xiàn)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測與評價虛擬的數(shù)字產(chǎn)品，使其更直觀地了解工業(yè)設(shè)計師的設(shè)計提案。
不僅如此，參數(shù)化的CAID系統(tǒng)還可以幫助設(shè)計師進行零件干涉檢查、有限元分析、機構(gòu)動態(tài)仿真等具體工作，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期。
強大的CAID系統(tǒng)改變了設(shè)計師傳統(tǒng)的工作模式，計算機已經(jīng)成為當今設(shè)計師必不可少的設(shè)計工具。
計算機輔助工業(yè)設(shè)計的技能自然也成為了設(shè)計師的必備技能之一。
設(shè)計教育界充分認識到這一點，紛紛將計算機輔助工業(yè)設(shè)計的教學(xué)列入到設(shè)計專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)計劃中。
我們相信，隨著社會對數(shù)字化設(shè)計的需求日趨迫切，計算機輔助工業(yè)設(shè)計課程在學(xué)科中的地位也會不斷提高。
總之，計算機輔助工業(yè)設(shè)計課程在工業(yè)設(shè)計學(xué)科中占有十分重要的地位。
2 引入課程的時機
雖然我們深知計算機輔助工業(yè)設(shè)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(shè)計工具的局限性。
截至目前，計算機輔助工業(yè)設(shè)計仍然無法取代“創(chuàng)意”、“美感”與“概念”的產(chǎn)生與判斷，尚不能在設(shè)計中淋漓盡致地表現(xiàn)設(shè)計師的思維過程。
眾所周知，設(shè)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)生并沒有意識到這一點，他們過早地接觸了計算機并有意無意地依賴計算機完成設(shè)計，進而忽視了具有創(chuàng)造性的手繪能力的培養(yǎng)。
這種現(xiàn)象在那些手繪能力較差的理工類學(xué)生中尤為突出。
學(xué)過設(shè)計的人都知道，設(shè)計師在進行設(shè)計時，應(yīng)該是先在大腦里有一個創(chuàng)意，再通過手繪畫圖將思考的東西記錄下來。
而不是在畫圖時用筆、手去探索一些東西。
后者對藝術(shù)家是好的，但是對于一個設(shè)計師是沒有價值的。
手繪畫圖在設(shè)計中的作用就是不斷地確定、拋棄、提煉和修改。
設(shè)計師對圖的改進和修整實際上是他們對腦海中的產(chǎn)品進行調(diào)整。
赫茨伯格已令人信服地說明：手繪能用眼――腦來過濾，記住信息。
不用大腦“看”，對將來是沒有價值的。
只有看到這些所畫的，才會喚起我們的記憶。
[2]所以，在設(shè)計教學(xué)中必須加強學(xué)生的手繪表現(xiàn)能力，讓學(xué)生學(xué)會用手繪進行設(shè)計以及觀察和記錄交流。
建議學(xué)生在設(shè)計尚未成熟的早期不要過早地依賴計算機，否則會導(dǎo)致對手繪技巧的忽視，而這一技巧對設(shè)計思維的養(yǎng)成是至關(guān)重要的。
3 課程的進程教學(xué)方法
在某種程度上，熟練地操作計算機進行設(shè)計和熟練地騎自行車沒有什么不同，只是前者需要有豐富的設(shè)計知識罷了。
計算機輔助工業(yè)設(shè)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個階段理論來探討計算機輔助工業(yè)設(shè)計的教學(xué)方法。
安德森認為技能學(xué)習(xí)的過程要經(jīng)歷認知階段學(xué)習(xí)、聯(lián)想階段學(xué)習(xí)、自主階段學(xué)習(xí)三個階段。
[3]按照這個理論框架，我們可以將教學(xué)的過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)三個教學(xué)進程，并根據(jù)每個教學(xué)進程的特點采用適當?shù)慕虒W(xué)方法。
3.1 認知階段教學(xué)
剛剛進入課程學(xué)習(xí)的學(xué)生除少部分曾經(jīng)自學(xué)過一些相關(guān)設(shè)計軟件外，絕大多數(shù)學(xué)生都未接觸過。
他們一般都不清楚設(shè)計軟件狀態(tài)和自己操作設(shè)計軟件時的角色，這時的學(xué)生大多對設(shè)計軟件的認知還是一張白紙。
在此教學(xué)進程中，有些教師為了節(jié)省教學(xué)課時，花了大量的時間去系統(tǒng)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(xí)了命令的操作方法及用途，他們并沒有及時消化吸收，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(xí)效果和興趣，反而達不到預(yù)期的教學(xué)效果。
根據(jù)學(xué)習(xí)的認知規(guī)律，在學(xué)生剛接觸設(shè)計軟件的時候，還是應(yīng)以教授簡單的操作任務(wù)為基本內(nèi)容。
盡量在教學(xué)初期教授最簡單的操作命令，讓學(xué)生在初學(xué)階段只要記住每個命令中最常用的一種操作和盡量少的設(shè)置參數(shù)就可以了，并且還要及時讓學(xué)生通過操作鞏固記憶。
這樣可以促進他們的學(xué)習(xí)興趣，達到好的效果。
例如，在教授放樣命令時，可以只講解最簡單的放樣命令，參數(shù)設(shè)置采用默認值，那些高級的放樣命令和復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置可以在后期的教學(xué)中根據(jù)建模需要慢慢地介紹給學(xué)生。
技能教學(xué)應(yīng)該是一種循序漸進的過程，教師不應(yīng)在基礎(chǔ)教學(xué)中拔苗助長。
需要指出的是，在此教學(xué)階段，只讓學(xué)生學(xué)會操作是遠遠不夠的。
重要的還是要在其初學(xué)階段幫助他們養(yǎng)成規(guī)范的計算機輔助設(shè)計習(xí)慣，杜絕不良設(shè)計習(xí)慣。
例如，在用計算機做設(shè)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存儲和備份。
在教學(xué)的初期，這種養(yǎng)成教育是很重要的，應(yīng)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程后，教學(xué)進程就可以進入聯(lián)想教學(xué)階段。
在此階段，學(xué)生在進行軟件操作時已經(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行設(shè)計。
此時，在教學(xué)中可以按照學(xué)科特點給學(xué)生定制一些典型的練習(xí)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任務(wù)。
例如，讓工業(yè)設(shè)計的學(xué)生建立一個機械零件，讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的學(xué)生建立一個簡易家具，該練習(xí)實體的建構(gòu)過程應(yīng)包含一系列建模命令，并且鼓勵學(xué)生盡量用最簡潔的方法去建構(gòu)模型。
教學(xué)過程要力圖將學(xué)生大腦里各種有關(guān)的知識點聯(lián)系在一起，并且著重培養(yǎng)學(xué)生建模的思維過程，也就是教會學(xué)生怎樣把一個設(shè)計概念轉(zhuǎn)換成計算機操作的過程。
因為軟件的更新速度很快并且種類繁多，很有可能學(xué)生學(xué)會了這套軟件，工作后發(fā)現(xiàn)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(shè)計的思路，將來碰到相關(guān)的新軟件，一般都不會花費太多的時間去學(xué)習(xí)或培訓(xùn)。
此時軟件作為設(shè)計工具的特性就充分地體現(xiàn)出來了。
3.3 自主階段教學(xué)
學(xué)生的操作會隨著教學(xué)進程的推進越來越熟練，操作速度也會越來越快。
此時我們的教學(xué)隨即也要進入自主階段。
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)的重點已經(jīng)不能停留在簡單的教學(xué)模式上了，哪怕此時學(xué)生還有許多高級技巧沒有學(xué)會。
此階段應(yīng)該給學(xué)生盡量大的空間去用計算機實現(xiàn)自己的設(shè)計意圖。
也許此時的計算機輔助工業(yè)設(shè)計課程的老師應(yīng)該變成一名教授設(shè)計的老師。
不同的是，學(xué)生應(yīng)該占據(jù)課堂的主要位置。
他們可以自由地成立小組，自由地去做設(shè)計，去用計算機完成自己的設(shè)計意圖。
學(xué)生完成設(shè)計的過程也是自己不斷自學(xué)的過程。
因為只有在應(yīng)用中，才能發(fā)現(xiàn)很多在課堂上學(xué)不到的知識在等著他們?nèi)W(xué)習(xí)。
例如，設(shè)計最終效果圖的生成，諸如PRO/E、UG等參數(shù)化軟件的渲染功能很難達到學(xué)生預(yù)期渲染場景的效果。
此時學(xué)生為了達到預(yù)期的渲染效果就會去嘗試自己學(xué)習(xí)3DMax和LightScape等渲染效果較好的設(shè)計軟件。
這種學(xué)習(xí)的促進作用是不可估量的。
教師的角色隨即又可以轉(zhuǎn)換為輔導(dǎo)員，作用就是及時把握學(xué)習(xí)方向，幫助學(xué)生解決技術(shù)上的各種問題。
當然，這對于教師自身的知識面要求很高。
教學(xué)的過程也應(yīng)是教師向?qū)W生學(xué)習(xí)的過程，此時的互動教學(xué)便有了新的含義。
以上的進程教學(xué)模式在應(yīng)用中可以根據(jù)不同學(xué)生的自身特點分別進行串行和并行教學(xué)。
針對未有過學(xué)習(xí)軟件經(jīng)驗的學(xué)生進行串行教學(xué)，對于以前自學(xué)過該課程相關(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。
這樣不僅浪費了學(xué)生的時間，更會影響學(xué)生學(xué)習(xí)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(jù)自己的愛好，允許他們在教學(xué)的前兩個階段選學(xué)一種其他設(shè)計軟件。
到了自主階段教學(xué)進程，這些學(xué)生可以回到整體教學(xué)模式上來，此時我們會發(fā)現(xiàn)他們已給整個班帶來了新的創(chuàng)造力，并在其所在的小組中發(fā)揮著重要的作用。
結(jié)論
根據(jù)認知科學(xué)獲取認知技能的理論進行教學(xué)過程的劃分是科學(xué)的。
教師在每個進程進行適當?shù)慕虒W(xué)探索，符合學(xué)生的認知技能學(xué)習(xí)的規(guī)律。
并且進程教學(xué)模式的提出有利于補充傳統(tǒng)的單一的串行教學(xué)模式，在3個教學(xué)進程中，可根據(jù)每個學(xué)生的自身特點采用串行與并行相結(jié)合的進程教學(xué)模式，對學(xué)生因材施教，重點培養(yǎng)，使教授的知識更加有效地融入到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中去，起到良好的教學(xué)效果。
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