设计素描方法探讨

关键词： 探讨 素描 农村 教学

第一篇：设计素描方法探讨

农村高中美术专业素描教学探讨

黑龙江农业职业技术学院------张建功

素描教学是美术教育的一个重要内容。我根据农村学生零基础的现状,针对乡村特点,结合学校情况,积累并总结了一些基础教学经验,尤其是素描基础的教学经验,认为搞好素描教学必须从以下四个方面进行。

1.兴趣绘画,积极激发学生的兴趣

爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师。”素描需要人真情实感的投入,只有真诚地热爱,才能触摸到艺术的灵魂,进而发出智慧的光芒。对大部分学生来说,美术就是画画。到了高三学习美术更是为了考上一所好的学校,在素描训练过程中,课时较长,易枯燥,需要长期反复训练。如何激发学生学习美术的兴趣呢?

1.1开展作品欣赏教学

美术教师可以和计算机教师合作,让学生直接去计算机房,与网络来一次亲密接触。组织优秀作品欣赏,特别是西方文艺复兴以来各种优秀素描作品的赏析。在欣赏的过程中,抓住契机,让学生讲述自己对素描的认识。

1.1.1创作来源于素描

很多艺术家的创作往往来源于素描。在平时的生活中有了灵感,随之即兴一勾,看起来很简单,实质是灵感火花的捕捉。

1.1.2种类各样的素描

素描作为一门独立的画种,体现了画家不同的气质修养和风格。欣赏不同时期、不同画家的作品,不会出现千人一面的现象,好的素描作品都有独特的个性风格。风格个性鲜明对比的画家的素描作品,展现了素描艺术所特有的魅力。学生往往会因为欣赏而产生浓厚的兴趣。

1.2进行即兴作品展示和示范

应选取艺术技巧相对简单而较有创意的片段播放给学生看,这要求老师对艺术具有忘我的热情和不断探索的精神,同时也要展示自己较好的技能水平,激起学生学习素描的兴趣。

1.3增长见识

鼓励学生看好的素描书籍、画册,并带学生到一些培训点参观,留意各大艺术展馆的展讯。

2.学习方法的指导,提高学生的素描认识水平

一幅作品、一张画是作者当时的思维活动、心理活动的“印迹”,是道德认识的提高过程。所以,紧紧抓住这些过程的每一个环节,是指导绘画的关键。在学生绘画 训练中,常常思维固定,用自己固有的思维方法去学习,错误混乱地表现对象,并麻木地进行下去,凭自己的臆造、概论机械地表现对象。对此问题,我认为不能只 采用单纯地纠正、修改画面的方法,这样在下面的训练中,就会出现类似的问题,而应该由表及里地引导学生正确把握思维方法,达到教学的目的。

3.运用灵活多样的教学方法,使他们掌握正确的表现方法

绘画并不是胡乱涂鸦,而是一门技术性很强的艺术课程,有深邃的意境和高超的造型艺术,是学无止境的课程。教师要传授给学生基本的绘画知识。中国画讲究立意 构思布局、神似韵味、线条运笔功力、墨色浓淡干湿虚实等。西洋画则讲究空间、构图、光影、透视、虚实、质感等。形式表达不同,所用材料不同,各有所长,异 曲同工,让人们得到视觉欣赏、心灵感受。因此,提高学生的绘画

兴趣,同时传授给他们必要的基础绘画知识与技术非常必要。

3.1素描基本要素分析法

首先,对学生在素描训练中遇到的各种要素如:形体、结构、透视、空间、色调、明暗等基本概念逐一进行理论的讲解,进一步使学生认识到各种要素间相互联系和所处的主次地位,让学生明确建立诸要素的基本概念,理解它们之间的相互关系,使他们具备概括能力。

3.2鼓励教学方法应贯穿教学的全过程

传统的“依葫芦画瓢”、“填鸭式”的教学方式,使学生绘画兴趣逐步丧失。因此,老师要了解学生,因材施教,坚持循序渐进,让学生在获得成功的喜悦的同时更 加努力。教学中,我十分注意给学生提供一个展现艺术才华的空间,从来不随意扼杀学生作品里所体现的与众不同的东西,因为美术不同于某道数学题只能有一个答案,美术作品的美具有多样性,需要从不同的视觉角度去欣赏和评判,否则条条框框太多会限制学生的创作思路,使学生的作品千篇一律,缺乏个性与活力。

3.3组合、移位教学法

在实际教学中,我采用的是随意布置的一组静物,要求学生在想象中对它们进行重新移位组合,运用构图的形式规律,表达出一定的艺术情趣。可改变光源的方向、 物体的转向与移位、平面切割、触摸物体等,使学生对物象做全方位的观察、剖析,从中获取直观感受,以开拓原有的思维空间,实现对物象由表及里全方位的观察 和理解。

3.4在教学内容中寻找新意调动学生积极性

因为针对的是高考美 术,素描的教学内容主要包括几何体、静物、石膏头像、人物头像和速写,其中重点是人物头像。由于花费的时间很长,要求高,训练中比较枯燥,总觉得没意思, 对素描产生厌学情绪,因此在教学中我常常让他们去画自己感兴趣的人,比如自己的同学、好朋友、父母姐妹,甚至是自己,这些往往学生比较感兴趣,从而既消除 了他们的厌学情绪,又达到了训练人像的目的。

4.对学生评价方式多元化,巩固学生学习成果

4.1教师鼓励、激发性评价

赞扬及肯定每位学生任何一张画中画得好的地方。一般来说,只要学生认真画了,就必有可观之处,教师要及时给予肯定。对学生作业的评价决定着他们以后能否保 持对美术学习的浓厚兴趣,在这个意义上,教师不仅要“传道、授业、解惑”,而且要以一份真诚的心与学生交流思想、交流意见。学生迫切需要艺术观点明晰、修 养深厚,既有独到见解、技法高超,又含兼容气度的好教师及时的激励性评价。

4.2学生自我评价

以学生自我介绍作品和讲述自己的方法为主,目的在于培养学生的表现、表达能力、学生自我评价的过程是认识思维提高的过程。这一个过程的客观与否,直接涉及学生能否有长足的进步。

4.3互相评价与他人评价

我通过在校园内进行学生优秀作品展,班级之间、各个画室之间的汇看汇展。在本画室里,每天把学生集中在一起,互相评价,让学生处于积极参与状态,积极性特 别高,课堂气氛十分活跃。然后教师及时点评,既营造浓厚的学习氛围,又虚心听取他人的评价,进行深刻的艺术反思,从而更好地进行素描训练。

第二篇：《现代设计理论与方法》教学模式探讨

摘要：本文针对《现代设计理论与方法》这门课的特点，以虚拟设计技术为实例，以提高学生应用能力，进而实现创新能力的培养为目标，针对《现代设计理论与方法》课程的教、学、考等方面的教学模式进行了分析探讨。

引言

随着科学技术的迅猛发展以及计算机技术的广泛应用，设计领域正在进行一场深刻的变革，各种现代设计理论与方法不断涌现，设计方法更为科学、系统、完善和先进。传统设计方法已发展成为一门新兴的综合性、交叉性学科——现代设计理论与方法。现代设计理论与方法的广泛应用，必将为我国的工业生产带来巨大的经济效益，对提高我国工业产品的设计质量，缩短设计周期，推动设计工作的现代化、科学化方面将发挥巨大作用。

《现代设计理论与方法》涉及到的内容较多，设计方法种类繁多，而且课时有限，传统的讲解授课模式，教学效果必然是课堂气氛沉闷，学生感觉枯燥、单调，为此应根据《现代设计理论与方法》课程的特点，积极探讨教学方法，分析学生的知识结构，以应用为主导，适可兼并理论，综合应用多种教学手段，多侧面、多角度的向学生展示知识信息。

1.教学模式的探讨

1.1传统设计与现代设计的比较

传统设计常用的设计方法有理论设计、经验设计和模型试验设计，设计过程是利用经验公式通过大量的手工或计算机计算，对所设计的产品的尺寸参数、性能等计算求解，制作模型样机，对实物样机进行试验分析、研究，有些试验是破坏性的，当通过试验发现缺陷时，又要回头修改设计制作样机，并再用样机试验，只有通过周而复始的设计——试验——设计过程，产品才能达到设计要求。

现代设计设计方法很多：优化设计、虚拟设计、有限元分析，并行设计，设计过程是利用现代设计手段，辅助计算机应用技术，在各种虚拟环境中真实地模拟产品的各种特性、工作环境，快速分析各种设计方案，进行对实物样机而言难以进行或根本无法进行的试验，直到获得最优的设计。

通过现代设计与传统设计的比较教学，使学生认识到现代设计的优点和传统设计的弊端，充分认识现代设计的设计过程、特点，以便更好的理解现代设计，利用现代设计方法进行产品设计开发，增加学习的积极性。

1.2理论教学与应用教学的统一

现代设计理论与方法设计理论复杂，牵扯的内容深，范围广，本科生很难理解和接受，所以教学中多利用现有的、成熟的设计实例，介绍其在产品设计中的使用过程、分析方法，同时兼顾设计理论的要点，使学生即会利用设计方法的设计过程、特点，同时明白设计方法的理论及应用，这样对于设计比较复杂的产品、较深的设计理论，枯燥的设计方法学习使学生能够用得得心应手，游刃自由。

1.3多媒体观摩教学

要提高教学质量，还必须进行教学手段的革新。多媒体技术是利用多媒体计算机综合处理和控制文字、图形、声音、图形、图像、动画和活动视频多种形式的媒体信息，是计算机辅助教学的最佳手段，可以按照教学需要、在诸多媒体元素之间建立起一定的逻辑关系，从而把它们有机的结合并呈现出来，同时完成一系列的人机交互式操作，并在这种交互过程中完成教学目标。

1.4网络教学

建立网上教学平台，以浏览器为用户界面，将课程教学文件、教学研究、学术动态及相关信息上网，用于指导学生学习，建立教学论坛，充分利用网络功能，调动学生的学习积极性，主动性，使师生共同学习，共同进步。

2.实践教学模式的探讨

2.1开设现代设计理论与方法设计综合设计实验周

由于学生课堂学习有限，很难做到现代设计理论与应用的综合试验训练，通过开设综合实验周，使学生集中一定时间，利用产品现代设计与开发过程，综合练习、理解掌握现代设计理论与方法的理念、应用和技巧，达到理论与实践的学习，充分掌握现代设计方法。

2.2现代设计方法与理论课外大赛

采用命题与自主命题的方式，在规定的时间内，要求学生利用现代设计方法完成某个小产品的设计开发、并进行有关的性能分析。通过举办现代设计课外作品大赛，一是可以普及推广现代设计的应用，还可以增加学生利用现代设计理论与方法能力的锻炼、增强学生的学习积极性，更好地融汇理解学习自己的专业知识。

3.考试模式的探讨

现代设计理论与方法的特点，是培养学生利用现代设计的能力，所以考试命题应注重应用能力的培养，考试可采用多种形式，如笔试测验与产品设计应用大作业综合训练的方式进行。

3.1教师命题上机操作

上课教师根据教学的重点，选择适合的命题，要求学生利用一种现代设计方法，在规定时间内，在计算机上完成产品的现代设计与分析试验研究;同时为了兼顾更好地、更多地掌握现代设计理论与方法，可以笔试测验一部分现代设计方法，以更广泛的掌握理解现代设计理论与方法，即采用实际操作与笔试联合考核的方式进行。

3.2设计论文

这种测试方法是把设计的内容、要求发给学生，要求学生在一段时间内完成设计，并提交设计分析论文，这种测试方法灵活性强，题目可大可小，也可以因人的能力不同，适合布置设计题目，同时设计题目可以是实际工程上的真题真做，也可以真题假做，学生可以充分发挥能动性，知识性、实用性和趣味性、创造性，在虚拟环境下设计出符合要求的产品，并议论文的形式写下来，这样既可以考核学生掌握现代设计理论与方法的掌握，又能锻炼学生的创新能力。

4.结论

实践证明，通过教、学、考等环节的模式教学行之有效，可明显改善传统教学模式的种种弊端，增加教学的可视性、知识性、实用性和趣味性，使教学过程生动、鲜活、附有节奏感和时代气息，激发学生学习兴趣和创造性、参与性，提高学生分析实际问题的能力，为学生将所学理论和技能应用于生产和科研工作中打下坚实的基础。

第三篇：C程序设计课程教学实施方法探讨

【摘要】鉴于C语言的重要性，当前高职院校都把C语言程序设计作为入门程序设计课程来对待。本人在学习深化和教学实践中发现， C语言牵涉到的概念复杂，规则繁多，使用随意，容易出错，从而令不少初学者感到束手无策。为了达到更好的课程教学实施效果，本文结合教学实践过程在教师施教和学生学习二个方面对课程教学实施方法作了一些探讨。

【关键词】主动探究算法设计编程实践融会贯通

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)04-0256-01

C语言是一种面向过程的的计算机程序设计语言，它是众多计算机语言中举世公认的优秀结构化程序设计语言之一，更是计算机应用人员应该熟悉和掌握的一种程序设计工具。同时C语言以其功能齐全、表达能力丰富、使用灵活方便、目标程序效率高、可移植性好以及双重性等众多优点而备受编程者的青睐。本人在教学实践探索中，就帮助学生学习、提高教学效果方面作了一些归纳和总结。

一、按教学实践需要调整教材章节，组织教学内容

教师首先要准备充分，设计出一条全局的循序渐进的有利于教学实施效果的主线，有清晰的认知深化的脉络，可适当调整教材教学章节施教顺序。比如C语言源程序的基本构成是函数，整个程序就是一个main主函数，其中又可包含多个功能子函数，这样可以把函数的知识在合适的节点上提前施教，让学生尽早有模块化设计的意识和习惯。

二、引导学生化被动学习为主动探究

教师要有的放矢开启课程概述，让学生心里认同学习C语言的重要性，这样才有学习的动力，这一点直接影响教学实施的成效。在这个科技飞速发展的时代，迫切需要有创新意识的新型人才。作为新时代的大学生，应当站在时代发展的前列，掌握现代科学知识，调整自己的知识和能力结构，尤其是掌握计算机的基本技能和语言，能够独立解决面临的任务，才能适应社会发展的要求。

三、帮助学生掌握C语言学习技巧，提高学习效果

1.学会设计算法

做一件事情完成一项任务，都有一套思路按一系列的步骤去实施。程序设计主要包含两重任务：设计算法和实现算法(编程)，计算机的算法是对用计算机解决一个实际问题的方法和步骤的描述，所以编写一个完整的C程序，同样需要有一个完善的算法。算法是程序的灵魂，算法的好坏直接决定着整个程序的运行时间和运行结果的精确度。一个优质的算法对于提高程序执行的效率起着事半功倍的效果。算法并非全都是数值运算的，也有非数值运算算法，像档案管理、资料检索等都可以采用设计算法和编写C语言源程序来实现。学生学会了设计算法，也就解决了“做什么”和“怎么做”的问题。倘若不会设计算法，就根本谈不上程序设计。

2.了解C语言的主要特点

C语言适用范围广，适合于多种操作系统;也适用于多种机型。C语言功能齐全，具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。C语言是一种函数语言，C程序由一个或多个函数组成，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。C语言也具有强大的图形功能，而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大。

3.强化牢记基本规则

C语言源程序基本规则主要包括以下三点：

(1)C语言源程序是由函数构成的，每一个源程序必须包含main函数。C语言没有特定的标准输入输出语句，要实现输入输出操作，需要调用输入输出库函数和头文件。

(2)C语言书写格式自由，一行可以写多个语句，一个语句也可以写在多行。但切记每个语句都是以分号为结束标记的。

(3)具有良好可读性的C程序，一般都会加以注释。

除此之外，还要牢记C语言的一些运算规则。

4.使人脑具有模拟电脑运行的初步能力

开始学习C语言时，不必在每一个细节上深究，应该把主要精力放在最基本、最常用的内容上。有时我们不必知道其“为什么”，只需知道“怎么做”即可。

要学好C语言先要逐步掌握分析程序的方法，按照C语言的基本规则去通读程序并对程序进行认真分析、深入思考，在此过程中先达到一定的语感，以后再回头深入一些需要通过较长期的实践才能熟练掌握的常用细节，解决“为什么”的疑问。

5.敢于编写程序并上机调试运行

实践出真知，掌握了C语言的一些基本规律，设计出了程序的算法，具备了C语言一定的语感之后，就应该自己动手编写程序。激励学生将所联想到的、具有趣味性的问题，尽可能地用算法表示出来，用 C语言编码出源程序，以增加学习的乐趣，推动自我学习的积极性。

最初编程时，建议学生先不要享用自由，一定要养成规范的好习惯。这样做是为了增强程序的可读性，这样进入上机调试环节，一旦程序运行出错，也方便查找定位出错部分。

上机调试程序，并非仅仅是为了得到或验证结果，还应当通过运行效果来进一步分析程序，使程序达到最高效最简洁。上机调试程序可帮助学生更好地理解程序，改正自己的误解或疏忽大意，从而掌握编程的一些技巧。

四、鼓励学生深化学习后续课程，巩固并融通编程技术

C语言程序设计是作为学生入门级的程序设计课程来安排教学的，为满足各类应用需要，计算机领域还有多种流行程序设计语言需要学习和使用，但方法和技术是相互融会贯通的。

总之，C程序设计语言是一门表达能力极强的结构化语言，不仅适合于应用领域的程序设计，而且是开发系统软件的绝好工具语言。在教学中，应该组织引导学生由浅入深地学习，逐步掌握这个程序设计工具，为提高学生的逻辑思维能力和计算机编程水平打下坚实的基础。

参考文献：

[1]曹莎莎.C语言教学研究与思考[J].价值工程，2012(1) .

[2]金秋春;童小利. C程序设计教学方法探索[J].科技信息，2012(4).

[3]高春颖;张云峰;马慧敏.《C语言程序设计》教学中存在问题及改革探索[J].电脑知识与技术，2011(17).

[4]朱立才;汤克明.C语言程序设计研究型教学实践[J].计算机教育，2010(08).

[5]俞庆英，刘莉，陈传明.非计算机专业C程序设计教学方法创新[J].计算机教育，2010(20).

第四篇：计算机辅助设计课程教学方法的探讨

上海理工大学机械工程学院 王新华 陈彩凤

[摘要] 本文对计算机辅助设计课程的教学方法进行了详细的分析与探讨，结合实际产品设计过程中积累的一些体会和经验，提出了具有一定建设性的切实可行的教学方法和合理化建议，为计算机辅助设计课程教学提供一些有益的参考，提高了课程的实践性和应用性。

[关键词] 计算机辅助设计 教学方法探讨

一、概述

计算机辅助设计课程是机械类近机类专业的一门重要的技术基础课程，为适应产品设计的快速发展，优化产品设计结构，提高产品设计效率，该门课程的学习对今后从事产品设计的学生来说至关重要。根据多年的教学发现，学生对于该门课程的学习积极性并不是很高，旷课迟到的现象时有发生。经与学生座谈，问卷调查，了解到学生对于该门课程内容和体系的设臵大多不感兴趣，认为所学内容与以后从事的工作脱节较为严重。教学团队对该门课程进行了细致深入地探讨，大刀阔斧地对计算机辅助设计课程的教学内容和体系进行了改革，提出了一套行之有效的方法和教学思路，并在教学过程中加以应用，获得良好的教学效果，促进了我校计算机辅助设计课程的精品建设。

二、计算机辅助设计课程建设的思路和规划

(一)精心规划教学内容，改变广而不精的现象

以前的计算机辅助设计课程，通常存在着内容广而不精的现象，有关计算机辅助设计的内容，基本上都会在教学内容中出现，看上去学生可以学习很多内容，然而学生对于这些有关计算机辅助设计的知识通常很难精通。具体体现就是无法将学习的先进设计理念和方法运用到产品设计中，遇到具体问题往往不知如何入手，就是能够运用到实际的产品设计中，通常也是一知半解，对设计计算结果不知如何分析。

根据上述现状，教学团队组织编写了新的计算机辅助设计课程教学大纲，精心规划了教学内容，编写出版了《计算机辅助设计与制造》教材，并开通了网上教学，成功地申请到上海理工大学精品课程。配合精品课程建设，新的大纲和教材根据当前市场的设计需求，注重产品的设计需求及应用，删除了一些繁琐复杂的计算机理论知识，更新了一些新的设计理念和方法，引入了一些先进的设计软件与制造软件。

实际教学中除了原有的二维设计理论及AutoCAD软件的应用，依据当前产品设计的发展趋势，增加了通用的有限元分析软件ANSYS的学习和应用，提高了学生对产品设计的分析能力;扩展了常用三维软件的应用，如Solid Works，Pro/E,CATIA等，增强了学生三维建模的能力，将二维与三维设计融合于一体，更新了传统的设计理念，加深了对设计的理解和深化;将CAD/CAPP/CAM/PDM知

识融会教学并应用。精心规划的教学内容，真正体现了产品的设计过程和思路，将设计与制造融会贯通。通过学习学生对产品设计与制造的先进理念和体系有了一个全面的了解和掌握，实时把握产品设计的发展方向。

具体教学过程中，学生可以根据自己的专业背景，选学不同的编程与绘图软件。对于三维绘图软件，模具专业的学生可以选学UG软件，汽车专业的学生可以学习CATIA，而其它专业的学生可以学习更为方便实用的Solid Works软件，当然也可以选择Pro/E软件，每个至少精通一门三维软件的应用;而编程软件根据学生的具体情况，可以分别选学Visual C或VisualB.NET。这样将学习内容与学生以后从事的工作和兴趣结合起来，做到学有所用，学有所好。

(二)面向实际工程项目，开展系统教学模式

计算机辅助设计课程实用性很强，在教学中理论能否与实际设计相结合，关系到该门课程的教学成败。然而长期以来由于多方面的制约因素，该门课程理论教学学时占比过重，学生学习的多数是理论知识与概念，无法与生产实际相结合，造成了理论与实际的严重脱节。学生学习了一堆枯燥的设计理论，却无处施展，自然缺乏学习积极性，旷课迟到的现象发生就不足为奇了。

在新的教学设计中，课程将理论和上机课时重新进行分配，比例为1：1，并将理论和上机内容相适应，做到学以致用。上机内容都是实际产品的设计与分析，在上机前教师进行必要的引导，让学生独立设计与规划整个设计分析过程，培养学生独立思考和分析问题的能力，大大提高了学生的学习兴趣，丰富了教学内容，拓展了设计深度与广度。

遵循产品设计与制造的整个流程，上机安排规划从CAE，CAD到CAM涵盖了计算机辅助设计与制造的所有环节;上机安排内容均面向于实际工程结构件，学生选用三维软件首先建立产品的三维实体模型，根据需要转化成二维图形，并标注尺寸，公差及书写技术要求，最终以合格的二维工程图纸的形式提交。结合所学有限元分析软件基于所建立的三维实体模型的结构件的工况条件进行受力分析，了解正常工作状态下，产品的强度和可靠性是否满足要求。最后，利用CAM软件模拟编制加工工艺，选择虚拟刀具进行加工模拟。通过上机的教学环节，学生不仅掌握了计算机辅助设计的知识与软件，而且对产品设计制造的过程有了一个系统的了解，对设计与制造的理念更加完善。

计算机辅助设计课程后期，为让学生真正掌握所学知识和内容，在新的教学计划中安排两周的计算机设计生产实习，让学生利用所学习的知识，去分析解决实际的生产问题，锻炼学生实际解决问题的能力，发现学习中存在的问题，在实践中培养独立分析和处理设计中的问题。

配合上海市重点学科建设项目《三维动态夹具图形库的建立》，在学习完计算机辅助设计课程后，我们组织安排了部分学生参与该项目的设计与规划，教师只在方向上给予指导，学生组成开发小组，对课题进行了精心的组织与设计，完成了项目的总体设计，参数化程序编程，三维夹具图形库的建立，并以数据库的形式组织实现夹具的参数化设计。项目获得上海理工大学教学成果三等奖，学生不仅将所学知识运用到实际的课题项目中，而且培养了组织和规划研究课题的能力。

(三)注重课程的延续性，培养学生创新能力

新的教学模式中将计算机辅助设计课程学习贯穿于大学四年的整个学习过程中，而不仅仅是一门课程而已。这是一个全新的培养理念，它将计算机辅助设计与各专业课的学习有机的结合起来，将先进的设计方法和理念应用于各专业学科，拓展了学习深度与广度，使该门课程的学习得到了延续，也丰富了其它课程的学习。

例如笔者在中德学院的机械零件课程设计中，率先打破原有的设计模式，将计算机辅助设计的内容贯穿于整个课程设计之中，改变了过去单一的设计模式和陈旧思路，获得了良好的效果。具体实施是每人一项设计任务，不规定设计什么类型的减速箱，学生可以根据设计要求规划设计方案，绘图不再规定二维三维图形，软件可以自己选用，设计时间不再集中在两周内完成，让学生有足够的时间去完善自己的设计方案，也可以利用所学计算机辅助设计软件对产品进行结构优化。这样将学生学习的先进设计方法应用到课程设计中。最后学生提交的作业表明，学生的主观能动性得到充分的发挥，呈现了一些非常优秀的作品。

在学校组织的产品设计创新活动中，鼓励学生积极参与其中，在机构创新设计中，利用计算机辅助设计方法对产品设计方案与规划进行验证和优化，建立虚拟样机进行动态仿真，产生了一些具有一定实用价值与独特穿新的作品，推动了我校创新活动的深入，建立了学生创新设计平台，在各种大奖赛中屡屡获得奖励，取得了丰硕的教学成果。

配合学校毕业实践活动，让部分毕业生参加见习工程师认证考试。笔者以实际科研工程项目为背景，开展系统教学模式，学生积极报名参与。在去年的认证考级中，95%以上的参加学生顺利通过认证考试，拿到见习工程师考级证书。为今后卓越工程师的培养奠定了良好的基础。

(四)改革课程考核方式，突出综合能力测试

计算机辅助设计课程既然是一门应用课程，当然应该对学生的实际应用能力进行考核与测试，而不再是过去的理论考试。过去计算机辅助设计通常采用闭卷的考试形式，学生需背诵很多计算机辅助设计概念和理论，应用性的题目只是让学生写出相应的操作过程，没有实际的上机操作，很难综合考察学生的实际能力。学生对这种形式的考试只是应付了事，根本无法掌握计算机辅助设计课程的核心内容。

新的教学大纲将该门课程调整为开卷考试，理论测试与上机考核相结合。理论测试都是一些利用计算机辅助设计的概念和理论去组织分析生产中存在的一些设计问题，不是仅仅记住一些抽象的理论就能轻易解决的问题，而是要求学生综合所学知识去分析和规划，这样才能真正考核一个学生的实际能力，调动学生的学习积极性。理论考核统一进行测试，而上机考试内容和方式各教学老师根据实际情况可以自行调整和安排。一般上机考试不再局限于最后集中测试，教师可以根据学生平时的上机情况，实时掌握学生的设计能力和水平，客观真正地评判学生的学习成绩。具体实施中，平时上机的考核显得尤为重要，因为大部分的操作与设计都是在这个时间内完成的，学生的能力水平从平时的上机作业中可以很好地体现出来，教师可以每次的上机进行跟踪考察，最后的上机考试只是考核学生综合分析问题的能力。通过平时和考试的综合测试，学生的能力自然可以得到更客观地评价。

三.总结

综上所述，我校的计算机辅助设计课程教学配合精品课程建设，打破了原有的教学观念，与时俱进，积极进取，进行了深入的改革和实践，适应了产品设计技术的发展趋势，改变了过去那种与市场严重脱节的教学模式。通过不断的摸索和实践，教师的教学方法和思路也在不断的完善，培养的人才素质得到提高。毕业学生逐渐得到用人单位的认可和好评，说明我们的培养思路和模式真正走上了正规。当然随着科学技术的发展，计算机辅助设计课程的教学改革仍然任重而道远。只有不断创新和改革，才能真正培养出具有创新能力的合格人才，提高我国先进设计与制造的水平。

[参考文献]

[1] 殷国富主编《计算机辅助设计与制造技术原理及应用》四川大学出版社 2001年11月

[2] 仲梁维 张国全主编《计算机辅助设计与制造》北京大学出版社2006年08月

[3] 邱宣怀 主编《机械设计》高等教育出版社1997年07月

[4] 黄胜伟 主编《计算机辅助设计(CAD)》科学出版社 2002年

 文章发表请注明：

本文的研究受到(1)教育部特色专业建设项目(TS10222);(2)上海理工大学“计算机辅助设计”精品课程建设项目的资助

作者：王新华，男，出生于1969年9月，上海理工大学机械工程学院讲师，工学硕士，研究方向机械设计及理论，发表科研论文数十篇。

地址：上海控江路1505弄43号1301室邮编：200093

电话： 13641978595

第五篇：从设计角度减少钢化玻璃自爆的方法探讨

【摘要】钢化玻璃自爆是玻璃加工行业内常见的一个失效模式，目前，很多专家从玻璃自身特性及其生产工艺等方面对其自爆的原因进行了详细的分析，但都没有从整车设计角度，对如何减少钢化玻璃自爆进行分析研究。本文由钢化玻璃自爆的原因谈起，探讨了由于设计原因导致钢化玻璃自爆的多种因子，提出了从设计上减少钢化玻璃自爆的多种方法。具有实用价值。

【关键词】设计 钢化玻璃自爆 方法

【Abstract】Bursting is one of failure modes for tempered glass, in these yeas ,many experts in the field of glass have studied out a lot of solutions to reduce the rate failure mode for tempered glass, But these solutions just base on characteristics of glass or the process to tempered glass, not on the design of glass for auto. The paper starts with the reason of the failure mode, and gives some advice to reducing the rate of bursting of tempered glass by correct designs. 【Key words】design tempered glass solution 0前言

为了提高玻璃的机械性能及安全性能，对普通浮法玻璃进行钢化是全球公认的最好方法。平板玻璃经过钢化后，玻璃表面形成压应力，钢化玻璃的机械性能、耐冲击性能有了很大的提高。图1为钢化玻璃的内应力情况。

钢化玻璃是一种常见的安全玻璃，在汽车行业有着广泛的应用。钢化玻璃的安全性能，主要来源于它的永久应力。根据钢化玻璃的钢化原理，钢化玻璃钢化后，玻璃内部存在的张应力等于压应力，达到一个整体的平衡，无论在生产的过程中或者是成品使用过程中，一旦内应力的平衡被打破，玻璃就会发生爆裂，即玻璃产生自爆。

图1

1钢化玻璃自爆原因分析 1.1硫化镍结石

钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因。玻璃经钢化处理后，表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力，压应力和张应力共同构成一个平衡体。玻璃本身是一种脆性材料，耐压但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。

NiS是一种晶体，存在二种晶相：高温相α-NiS和低温相β-NiS，相变温度为379℃ 。玻璃在加热时，由于钢化炉内温度高于相变温度，NIS完全转化成α-NIS。由于钢化玻璃的急冷，α-NiS不能完全转化成后β-NiS，而被冻结。在室温环境下，α-NiS是不稳定的，有逐渐转变为β-NiS的趋势。这种转变伴随着约2--4%的体积膨胀，使玻璃承受巨大的相变张应力。如果这种张应力出现在平面应力集中或者内应力的地方时，膨胀产生的压力可以使整块玻璃破裂。所以，除了选用质量比较好的浮法玻璃原片，减少玻璃因为硫化镍结石含量和降低钢化玻璃张应力办法外，从设计角度出发，尽量使钢化玻璃应力均匀，减少钢化玻璃应力集中的范围，减小玻璃生产加工的难度是有效降低钢化玻璃自爆风险的有效手段。

1.2钢化玻璃使用环境不良

钢化玻璃加工完成后一经安装，其使用环境决定了使用的效果。 钢化玻璃使用环境不良，很可能导致钢化玻璃的某点或者某小面积受到冲击，导致钢化玻璃的局部应力过大，增加钢化玻璃应力不均等缺陷的严重程度，或者在使用的过程中改变玻璃的内部应力，加大钢化玻璃自爆的风险，当钢化玻璃的张应力大于玻璃的抗张极限时，钢化玻璃就会发生爆裂。

故良好的使用环境设计是减少钢化玻璃自爆的一个重要手段。

2设计角度减少玻璃自爆的方法 2.1玻璃的造型设计

玻璃在整车上的作用不仅仅是透光舒适的要求，更是装饰的需要。根据现阶段汽车造型的发展趋势，在整车上使用玻璃的面积越来越大，曲面越来越复杂。

对于玻璃本身而言，面积越大曲面越复杂，生产加工时的难度就越大，内应力就越不容易控制，玻璃自爆的风险也就越大，特别是复合曲面弯玻璃，需要靠模具或成型环辅助成型，使玻璃型面及周边弧度达到设计要求。但生产商为减少模具投入，往往采用玻璃软化后靠自重成型原理来进行生产，这样生产那些大球面玻璃时，就要提高炉温及玻璃加热温度，然后靠自重成型原理，使玻璃中心局部球面达到设计要求。这种成型模式往往会造成玻璃型面不光顺，局部拉伸变形量大，易造成玻璃表面应力和内应力分布不均匀，从而导致玻璃存在自爆隐患。另外，上面提到的辅助成型环，在玻璃钢化时，成型环与玻璃四周边缘直接接触，这样方种钢化生产出来的玻璃存在两个自爆隐患：

一、玻璃四周边缘10毫米左右区域下表面吹风量受成型环阻隔，相对其它区域，吹风量明显小了许多，从而造成玻璃边缘的形成应力与其它区域的应力有较大的差异，已致引起玻璃自爆，并且这也是玻璃产生自爆的主要内因之一;

二、成型环与玻璃周边贴合程度不同，受热胀冷缩影响，也会引起玻璃周边边缘应力分布不均匀，同样也可能导致玻璃发生自爆。所以在售后的统计中，复合曲面钢化玻璃比单曲面弯钢化玻璃的自爆率远远要高。

为了减少复合曲面钢化玻璃自爆，建议对玻璃中心球面大于17毫米或曲面复杂的玻璃选用凹凸模具辅助成型，同时对成型环结构进行控制，从而达到整片玻璃应力分布均匀。 2.2玻璃与周边环境的间隙设计

由于玻璃为脆性材料，特别是考虑钢化玻璃表面应力的特殊性，钢化玻璃的连接应采用软连接。

对于钢化玻璃自爆而言，玻璃与周边零件间隙越大，玻璃自爆的风险就越小，但是在钢化玻璃与车身配合的设计中，同时要考虑美观，间隙太大，却不利于整车的外观要求，所以在设计中必须综合考虑。

任何物体都有热胀冷缩现象，玻璃亦然。为了保证钢化玻璃因为温度变化产生热胀冷缩现象后，玻璃与其他零件没有硬接触，必须对玻璃与其他零件的间隙进行计算，设计时给予考虑。

玻璃的膨胀量可以通过以下公式进行计算：

Δb=αΔTL

式中

α-为玻璃的线膨胀系数(1/℃) Δb—膨胀量(mm) ΔT—温差(℃) L—边长(mm)

-

5玻璃的线热胀系数为1×10 /℃，通过计算，一块边长1500mm的玻璃，当温度升高40℃时，玻璃的伸长量为0.6mm。

在设计的时候，同时应该考虑因玻璃的大小不同，玻璃的加工公差也不同的因素;也要考虑跟玻璃配合的零件和车身钣金的热涨冷缩尺寸变化大小，通过合理的尺寸链分析，给玻璃与其他零件的配合设计合理的间隙。图2所示的尺寸A，尺寸B都应该根据每个零件的生产工艺要求，设计合理的间隙，只有这样，才能保证玻璃在安装使用的过程中，不会因为钢化玻璃和其他零件因为热胀冷缩导致玻璃与其他零件出现硬接触，导致钢化玻璃自爆。

图2

如果在安装玻璃时，玻璃与两边钣金接触，在不考虑钣金热胀冷缩的情况下，由于温度差产生的玻璃膨胀的温度挤压应力可以通过以下公式进行计算。

σtk =αEΔT

式中

σtk-温差应力标准值(N/mm2或MPa) α-为玻璃的线膨胀系数(1/℃)

2E-为玻璃的弹性模量(N/mm) ΔT为温度差(℃)

ΔT=40℃时，

两边与钣金干涉时产生的应力为

-55σt=1×10×0.72×10×40=28.8MPa

通过分析钢化急冷的物理过程，可知钢化玻璃表面张力和内部的最大张应力在数值上有粗略的比例关系，即张应力是压应力的1/2～1/3。国内汽车玻璃厂家一般将钢化玻璃表面张力设定在100MPa左右，钢化玻璃自身的张应力约为32MPa～46MPa，玻璃的抗张强度是59MPa～62MPa。

由于挤压应力的产生，严重增加了钢化玻璃的自爆风险，甚至足可以导致钢化玻璃自爆。 2.3钢化玻璃开孔的设计

钢化玻璃上开孔的设计同样是一个比较常见的设计，在很多两厢车后风挡的设计中，经常在后风挡上设计一个安装雨刮的圆孔。

在钢化玻璃上进行开孔设计时，由于在钢化玻璃速冷时，孔的边缘较玻璃其它部分冷却快。所以在孔的边缘，会产生比较明显的应力集中。在很多客车用钢化玻璃设计时，在玻璃上开有很大的孔，玻璃厂家从工艺上采取了很多措施，例如应力补偿等方法，但都没有办法消除孔边缘部分的应力问题。

为降低由于开孔造成的应力问题，降低钢化玻璃因为开孔产生自爆的可能性，要尽量保证开孔的边部距离玻璃边缘最好1.5倍孔的直径以上，最小不能小于1.5倍半径。

另外由于孔径越大，产生应力集中的面积也越大，导致钢化玻璃在应力集中面积上爆裂的概率越大，所以在设计和工艺允许的情况下，尽量减小孔径，以保证钢化玻璃开孔周边的强度。如图3所示，放大图如图4所示。

图3

图4 2.4后风挡上加热丝的设计

现代轿车后风挡通常有除霜的电阻丝，在电阻丝工作的时候，在设计印刷加热丝时，玻璃中间的温度既要能满足除霜效率的要求，而又要保证在70度以下。但实际玻璃两侧的母线的温度却往往高于玻璃中间部分的温度。 在温度存在梯度的时候，玻璃内部便会产生暂时热应力。温度高的区域对温度低的区域产生张应力，这种暂时应力会改变原来玻璃的内应力，有可能超过玻璃的抗拉强度，破坏钢化玻璃内部的应力平衡，产生自爆。

由于玻璃是热的不良导体由于这种温度产生的应力可以根据温度挤压应力的公式进行粗略计算。

另外，母线多印刷在黑边区域，如果的温度太高，这样玻璃内表面上收到了由于热膨胀产生的张应力。由于玻璃黑边处成型环的影响，表面压应力较小，当张应力增加到一定程度后，钢化玻璃内应力平衡便会遭到破坏，玻璃便会发生自爆。

所以，在加热丝设计的时候，应该综合考虑玻璃边部与玻璃中间部分的温度差，减小因临时应力产生的应力不均衡，导致玻璃自爆的风险。根据经验，尽量保证母线位置与玻璃中心位置的温度差在5摄氏度之内，最多不能超过10摄氏度。 2.5玻璃磨边设计

玻璃的切割是用专用的刀具在玻璃表面造成细微的伤口，然后再进行掰边，其原理是刀具在玻璃上留有刻痕，这时玻璃内部产生三条裂痕，其中两条是沿表面左右分开，另一条是垂直向下伸展的竖缝，在竖缝的端部产生拉应力，再加上曲折的弯力，竖缝向下伸展出去便可把玻璃切断。玻璃在裁划切断时，沿玻璃周边隐藏着许多微小的裂口，虽然这种裂纹用肉眼很难观察到，但这些裂口在各种效应与热应力影响下，会扩展成裂缝，裂缝进一步发展会导致玻璃破裂。

另外在玻璃的上片、下片，包装，运输等过程中，玻璃的边部很可能有着不同程度损坏，存在目视很难发现的微小爆边、划伤、裂纹等缺陷，这些缺陷在生产、包装、运输、安装或者使用的过程中都可能不断的恶化，导致钢化玻璃内应力被破坏，发生钢化玻璃自爆。

为降低因上述缺陷导致钢化玻璃自爆的风险，在玻璃设计的时候，在综合考虑成本、效率的情况下，建议钢化玻璃的磨边采用1号磨边，通过磨边可以去除大部分边部的裂纹、爆边等生产过程中产生的缺陷，降低钢化玻璃自爆的风险。 2.6玻璃上粘贴附件设计

应尽量少的在钢化玻璃上粘贴零件。 玻璃在温度变化影响下会热胀冷缩。在一般的设计中，在钢化玻璃特别是后风挡玻璃周围通常设计一圈橡胶条来与车身配合。橡胶条的设计也各不相同，有的直接用橡胶卡在玻璃周边，有的用双面胶带粘贴在玻璃上。另外在后风挡上用聚氨脂胶粘贴卡扣、金属片的设计屡见不鲜。经过研究表明由于钢化玻璃与其他零件的热膨胀系数的不同，在不同温度下零件的长度不同，导致钢化玻璃表面受到张应力，这种张应力对钢化玻璃的应力影响虽然不大，但是直接导致钢化玻璃的局部受到的应力不均，增加玻璃自爆的可能性。

在现在的汽车市场上，已经有很多车型的后风挡玻璃周边没有橡胶条等零件。这种设计不但能降低整车成本，减少管理费用，同时对玻璃的应力也有一定的好处。

所以在可能的情况下尽量不粘贴零件在钢化玻璃的表面。如果必须采用粘接附件，尽量采用有弹性的胶带粘接。 2.7玻璃黑边的印刷设计

玻璃黑边花边是玻璃对整车装饰的延伸。玻璃的黑边有效的阻挡了钣金的止口、打胶、加热丝母线等带来的缺陷。但是玻璃黑边却对钢化玻璃的应力产生了影响。由于玻璃黑边处的吸热和冷却速度与透明处玻璃存在差异，加上边部成型环的影响。玻璃黑边处的表面压应力较玻璃透明部分的明显偏小。所以玻璃黑边处的耐冲击明显低于透明区域。这也是钢化玻璃往往在黑边处爆裂的主要原因。

大家普遍认为，黑边对玻璃的应力影响不是很大，与成型环对玻璃应力的影响来比，几乎可以忽略不计。但是玻璃黑边的存在对玻璃的加工难度有明显的影响。所以在设计时，要尽量的减小黑边的宽度，减少钢化玻璃从黑边处自爆的概率。 2.8玻璃打胶轨迹设计 玻璃装配到车身上，目前车厂普遍采用工艺的聚胺酯胶粘结工艺，但是如对玻璃打胶轨迹设计不科学，也易造成玻璃自爆，如果玻璃上打胶位置与玻璃边缘距离不一致或者距离过大，就会导致玻璃上粘结聚胺酯胶位置受到粘结聚胺酯胶热胀冷缩外力不一致，造成局部受力过大，并且距离过大也易造成玻璃处在悬空状态，从而出现汽车在行驶的过程，玻璃受到外力不一致，导致存自爆的隐患 ，故在玻璃装配工艺上，必须根据车身的造型，合理设计玻璃打胶轨迹。

三、结论

钢化玻璃的自爆的根本原因是钢化玻璃应力平衡被破坏，改善钢化玻璃的应力是减少钢化玻璃自爆风险的必要措施。但是由于钢化玻璃工艺的局限性，在保证钢化玻璃强度和玻璃的外观情况下，很难保证钢化玻璃表面应力的均匀一致。因此，为了降低钢化玻璃自爆的风险，必须从设计上首先考虑钢化玻璃的生产难度，尽量少的因为设计原因，导致钢化玻璃的加工困难、应力难以控制，或者玻璃钢化安装后二次应力的产生。所以从设计上减少钢化玻璃的自爆，是很有必要的。

四、参考文献