摘 要 為了提高工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，引入項(xiàng)目式教學(xué)，將三維設(shè)計(jì)軟件與3D打印技術(shù)相結(jié)合，提高學(xué)生的三維建模能力，設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，將設(shè)計(jì)方案用Rhino軟件或者Solidwork工程軟件進(jìn)行建模，并利用3D打印技術(shù)快速成型，將設(shè)計(jì)概念產(chǎn)品化。在實(shí)際項(xiàng)目中培養(yǎng)學(xué)生的三維軟件建模能力以及機(jī)械裝配相關(guān)知識(shí)技能。為培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力強(qiáng)，富有創(chuàng)新思維的工業(yè)設(shè)計(jì)師，提供一定的指導(dǎo)作用。

　　關(guān)鍵詞 項(xiàng)目式教學(xué) 工業(yè)設(shè)計(jì) 實(shí)際問(wèn)題

　　0 引言

　　工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)屬于多學(xué)科交叉融合的邊緣學(xué)科，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，在人才培養(yǎng)中涉及到設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)理論、人機(jī)工程學(xué)和美學(xué)等方面的知識(shí)，[1]是理性思維與感性思維融合碰撞的一門(mén)學(xué)科，不僅需要培養(yǎng)學(xué)生擁有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，更要培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)出符合社會(huì)需求和行業(yè)需求的人才。

　　3D打印技術(shù)是近年來(lái)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一種新型的、快速加工成型的技術(shù)。主要通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模，再將模型導(dǎo)入切片軟件進(jìn)行切片分層處理。[2]可將所設(shè)計(jì)的任何復(fù)雜造型的三維模型快速成型，可縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期，成本較低，效率高，可最快的實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到加工制造成型一體化。便于設(shè)計(jì)師進(jìn)行后續(xù)的用戶(hù)體驗(yàn)及產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)。從事工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)的學(xué)生，掌握一款三維設(shè)計(jì)軟件是必備的技能，可以快速準(zhǔn)確的表達(dá)自己的設(shè)計(jì)想法，而且可以提高工作效率，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。通過(guò)解決實(shí)際的項(xiàng)目式教學(xué)，[3]引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用三維軟件建模并使用實(shí)驗(yàn)室已有的3D打印機(jī)將模型制作加工裝配，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，以及實(shí)踐動(dòng)手能力。

　　1 工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生在實(shí)踐中存在的問(wèn)題

　　通過(guò)一定的調(diào)查了解到目前工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生主要分為兩大類(lèi)，一是以文科藝術(shù)背景為主，這類(lèi)學(xué)生有較強(qiáng)的美術(shù)繪畫(huà)基礎(chǔ)，在手繪快速表達(dá)創(chuàng)意想法和色彩搭配、審美方面具有一定優(yōu)勢(shì)。二是以理科工程背景為主，這類(lèi)學(xué)生有較強(qiáng)的邏輯理性思維，在機(jī)械工程與解決實(shí)際問(wèn)題方面有著較強(qiáng)的實(shí)踐能力。[4]大多數(shù)高校的教學(xué)方法和模式偏向于機(jī)械輸入型，主要以老師在講臺(tái)上講課，學(xué)生完成課堂作業(yè)為主，很多課程作業(yè)與考試的形式也過(guò)于呆板，無(wú)法有效的引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新與創(chuàng)造意識(shí)。教學(xué)內(nèi)容無(wú)法與當(dāng)前行業(yè)中所需要解決的實(shí)際任務(wù)相銜接，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)比較難找到相關(guān)對(duì)口專(zhuān)業(yè)。在專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置上，工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院在我國(guó)大多數(shù)高校里面屬于工科學(xué)院中，工程類(lèi)課程與藝術(shù)類(lèi)課程相互影響，但沒(méi)有很好的融合，機(jī)械類(lèi)工程老師教學(xué)方法偏向于理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S，藝術(shù)類(lèi)老師教學(xué)方法更加偏向于感性，創(chuàng)意想法大膽有新意。學(xué)生比較難將兩種課程有效的結(jié)合吸收融會(huì)貫通。

　　2 引入實(shí)際項(xiàng)目

　　本實(shí)際項(xiàng)目的引入是基于機(jī)器人工程實(shí)驗(yàn)室的上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人原型樣機(jī)，需要解決的實(shí)際問(wèn)題是：設(shè)計(jì)一款上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的人機(jī)把手。通過(guò)草圖繪制，方案選擇，三維模型，以及運(yùn)用3D打印技術(shù)快速成型，來(lái)完成實(shí)物模型的制作。并與已有機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝適配，后續(xù)還可繼續(xù)進(jìn)行用戶(hù)體驗(yàn)研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)。將文科藝術(shù)背景的學(xué)生與理科工程的學(xué)生進(jìn)行合理化小組分配，促進(jìn)學(xué)生互相學(xué)習(xí)，共同交流，合作完成實(shí)際項(xiàng)目從概念到實(shí)物模型的轉(zhuǎn)換。在潛移默化中將藝術(shù)思維與理性邏輯思維交叉融合，通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)模式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，可以培養(yǎng)出更加符合行業(yè)需求的人才。

　　3 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件建模

　　要求學(xué)生設(shè)計(jì)一款可以與機(jī)械結(jié)構(gòu)合理裝配，并且可通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)不同人群人體尺寸的人機(jī)把手。已知與人機(jī)把手相連接的機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸，可通過(guò)實(shí)際測(cè)量確定具體尺寸。引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)人機(jī)工學(xué)資料，確定人體小臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的人機(jī)工學(xué)尺寸范圍，可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度范圍和人機(jī)把手的尺寸。在小組內(nèi)通過(guò)快速手繪表達(dá)，頭腦風(fēng)暴等確定設(shè)計(jì)草圖。根據(jù)設(shè)計(jì)草圖運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維建模，將設(shè)計(jì)想法在三維軟件中構(gòu)建。通常使用Rhino三維建模軟件或者solidwork工程類(lèi)軟件。Rhino軟件的優(yōu)勢(shì)是可以將想法通過(guò)形體切割等方法快速呈現(xiàn)。solidwork軟件偏向于機(jī)械設(shè)計(jì)，在需要模型尺寸精確裝配等問(wèn)題時(shí)，solidwork軟件更能發(fā)揮其軟件的優(yōu)勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生精通其中一種三維建模軟件，并對(duì)另一種建模軟件達(dá)到可以掌握簡(jiǎn)單操作和建模思路即可。在學(xué)生解決實(shí)際項(xiàng)目問(wèn)題時(shí)更加得心應(yīng)手，通過(guò)熟練的運(yùn)用三維軟件技能既可快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)想法，也可在完成具體項(xiàng)目落地時(shí)進(jìn)行精確建模，加工制作成型。

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