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“产品外观设计与渲染”线上课程建设及教学设计研究

摘要：课程以“玩偶、汽车、雕塑、飞机”等产品为对象，选用全球业界领导品牌CATIA为软件平台，讲解产品外观设计与渲染的相关技术。遵照循序渐进的原则，设计了外观设计基础知识、创成式外形设计、创成式外形设计应用实例、曲面优化与渲染、曲面优化与渲染实例等教学内容，详细讲解产品外观设计与渲染的设计流程与渲染方法。思维方式、基础训练、实践应用、能力提高并重，系统和全面地传授产品外观设计与渲染的核心知识与专业技能。

中图分类号：N41文献标识码：A

作为机械工程领域的高端应用软件，CATIA代表了行业的高水平并引领着行业的技术发展［13］。CATIA起源并成名于航空工业，普及于现代制造业，它可以帮助用户完成大到飞机小到螺钉的设计，提供了完备和系统的设计能力。CATIA自引入国内以来，迅速被广大工程技术人员认可和接受，其全面的计算机辅助工程解决方案、丰富的功能模块及系统的体系构架支持从概念起始的设计、模拟、分析、制造、组装、销售直至维护的全部工业流程，极大地提高了产品研发的效率和技术水平［46］。

曲面设计是CATIA在造型方面非常强大且极具特色的一个模块组，从某种角度上讲，正是该模块组成就了CATIA在CAD及衍生发展的CAE、CAM领域的领军地位［79］。该组模块包括自由曲面和创成式外形设计，同其他软件的曲面造型功能相比，无论正向设计还是逆向设计均同样出色，对于非参数曲面修改也更为便捷，产品的曲面流畅性更好。

1课程介绍

课程注重产品外观设计与渲染的原理和技术特点讲授，依托但不依赖于特定的软件平台，强化知识的普遍性与使用者的适应性，便于成果共享与团队协作；知识点的技术示例与应用实例设置丰富，针对性与可操作性强。示例及实例选自实际产品或工程项目，兼顾技术性和实用性，避免形成软件操作步骤的简单罗列与空洞技巧的展示；采用教案、讲义式风格编排课程资源，方便自学、复习以及对关键内容的快速与专门查询；配套团队主编的规划教材、实训集，以及相关专业图书，分享工程经验与教学成果，全面提升学习效率与效果［10］。

2在线课程运行情况

“产品外观设计与渲染”线上课程资源包含：581个教学视频，资源占比27.79%，视频总时长1452分钟；图片1510张，占比72.21%；测验和作业习题总数376道，考试题库30套，非视频资源20个。

第1期开课时间为2017年9月1日，累计选课人数512人，其中共有301名学生，来自65所学校。第2期开课时间为2023年1月1日，累计选课人数338人，其中共有300名学生，来自39所学校。第3期开课时间为2023年7月16日，累计选课人数323人，其中共有288名学生，来自17所学校。

3建模思想的构建与教学

整个叶片建模的设计思想为先中心再周边，难点是叶片外形的设计造型。为了确定叶片外形的造型设计，首先设计了草图3（图6）和草图4（图8），利用投影、直线、填充等命令构建出绘制投影在xy平面、用于叶片轮廓设计的区域（图13），在完成草图5的绘制后，利用拉伸、分割命令，完成单片叶片的外形设计，最后利用圆形阵列命令，完成风扇叶片的整体造型。

结语

基于CATIA三维设计软件的“产品外观设计与渲染”课程教学设计中设置了大量实操案例，但产品的造型构思、建模思想往往对产品的外观设计起着决定性作用。在教学中应避免对软件操作步骤的简单罗列，在展示软件操作技巧的同时，应着力讲解产品的外观设计思路，配合CATIA三维设计软件，对设计思路进行造型实现，是本门课程教学设计中着重考虑的问题。

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