Rhino结合Cinema4D在工业设计中的应用要点

第一篇：Rhino结合Cinema4D在工业设计中的应用要点

２００７年第１０期福建电脑

Ｒｈｉｎｏ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ在工业设计中的应用 林敬亭

（华侨大学机电及自动化学院工业设计系福建泉州３６２０２１）

【摘要】：阐明计算机辅助工业设计的内涵，通过多种三维设计软件的比较，明确利用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件能够快速、优质地解决工业设计中设计表达的问题。选用＂无绳电话＂实例，重点阐述Ｒｈｉｎｏ３Ｄ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件，既能精确地构建三维实体模型，高效地进行效果渲染及动画制作，又能为结构设计、市场推广等产品开发阶段提供有力地支撑，是目前工业设计领域最流行的三维设计软件组合。

【关键词】：工业设计ＣＡＩＤＲｈｉｎｏ３ＤＣｉｎｅｍａ４Ｄ ０．引言

计算机辅助工业设计－－ＣＡＩＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ

Ｄｅｓｉｇｎ），即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下，进行工业设计领域内的各种创造性活动［１］。与传统的工业设计

相比，ＣＡＩＤ令工业设计在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化。

随着计算机软、硬件技术的发展，计算机辅助工业设计技术日趋成熟和普及应用。目前，在工业设计领域内使用的三维设计软件种类众多，例如，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ、３ｄｓ

Ｍａｘ、Ｓｏｌｉｄｔｈｉｎｋｉｎｇ等。但是每个软件都有自己的一套特色建模工具，也有它们独特的渲染能力和动画效果，在使用难易程度上也各有千秋

如表在产品设计开发过程中，从设计到加工的环节，都必须用准确的三维数字模型进行传递，而且还需要根据三维数字模型快速地生成平面效果图及动画效果，用于工业设计前期的评审和工业设计后期的宣传、推广及营销。这就要求三维设计软件在建模能力、渲染效果、动画效果、易用性等方面都有上佳表现。在表１中，可以看出任何一款软件很难同时满足各方面的要求，而

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ强大、快捷的建模功能和Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ优异、简便的渲染能力相结合，却能够解决这一问题，事实上，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ＋Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ已成为目前在工业设计领域内最流行的组合。１．Ｒｈｉｎｏ３Ｄ和Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件简述

１．１Ｒｈｉｎｏ３Ｄ

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ，全称Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ，又被称为＂犀牛＂，是由美国ＲｏｂｅｒｔＭｃＮｅｅｌ＆Ａｓｓｏｃ开发的一套运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统平台上的专业三维建模软件，目前最新版本为４．０，它广泛地应用

于三维动画制作、工业设计、科学研究以及机械设计等领域。使用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ可以制作出精细、复杂的三维模型。Ｒｈｉｎｏ３Ｄ是一个以ＮＵＲＢＳ曲线技术为核心，以曲面的拼接与修剪为主要手段的建模软件。ＮＵＲＢＳ是一种非常优秀的建模方式，它是在三维建模的内部空间用曲线和曲面来表现轮廓和外形，能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度，从而能够创建出更逼真、生动的造型。ＮＵＲＢＳ是Ｎｏｎ－Ｕ－ｎｉｆｏｒｍＲａｔｉｏｎａｌＢ－Ｓｐ

ｌｉｎｅｓ的缩写，是指＂非均匀有理Ｂ样条＂。ＮＵＲＢＳ建立的物体基于线数定义的方式，准确性很高，对于具有复杂曲面的物体，如人物、汽车等有很大的优势。它的最大优点是有多边形建模方法及编辑的灵活性，但是不依赖复杂网格细化表面［２］。Ｒｈｉｎｏ３Ｄ操作界面简洁，与ＡｕｔｏＣＡＤ的界面十分相似，交互性强，易学易用，而且Ｒｈｉｎｏ３Ｄ能够像ＡｕｔｏＣＡＤ一样，通过输入精确尺寸进行绘图。另外，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ具有一套强大的２Ｄ、３Ｄ图形和模型的转换系统，支持包括ＩＧＥＳ、ＤＷＧ、ＤＸＦ、３ＤＳ、ＬＷＯ、ＶＲＭＬ、ＳＴＬ、ＯＢＪ、ＷＭＦ、ＲＩＢ、ＢＭＰ、ＴＧＡ、ＪＰＧ以及ＡＩ等格式，具有很强的兼容性。

１．２Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ

Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是德国ＭＡＸＯＮ公司开发的３Ｄ制作软件，从功能上来说，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是一款功能比较全面的三维设计软件，能

够应用于影视动画、建筑装饰、工业设计等领域。目前，在国内Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ主要应用于工业产品渲染和影视特效渲染领域，尤其是在工业产品渲染领域，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ以其优异快速的渲染引擎得到无数工业设计师的青睐，在众多专业３Ｄ绘图软件中引领风骚，迅速成为在欧洲、日本最热门的工业设计软件。

Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ的特色：（１）不论是从Ｐｒｏ／Ｅ、ＣＡＴＩＡ、Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋ、Ａｌｉａｓ、Ｒｈｉｎｏ３Ｄ等三维软件，还是从其他平面绘图软件所转进来的档案都可直接使用，具有极佳的档案承接能力。（２）Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ提供了ＢｏｄｙＰａｉｎｔ３Ｄ，可直接绘制草图，或是在产品外观直接彩绘、作转印字效果，让你用２Ｄ操作模式轻松达到３Ｄ效果。（３）Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ优异的渲染速度可以让你马上看到你所调整的结果，不必苦苦等待，在最短的时间内就看到产品最真实的效果。（４）易懂易学、人性化的操作界面。２．以＂无绳电话＂为例的三维设计表达

图１：无绳电话效果图

２．１Ｒｈｉｎｏ３Ｄ建模

以图１的＂无绳电话＂为例，利用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ软件进行建模。在建模之前，首先明确建模思路，遵循＂从大略到细节＂的原则，按照＂构线－粗坯－修缮－细节＂的步骤进行三维模型的构建。

首先，利用ＣｏｎｔｒｏｌＰｏｉｎｔＣｕｒｖｅ可控制点曲线／Ｔｒｉｍ剪切／

ＦｉｌｌｅｔＣｕｒｖｅｓ圆角／ＭａｔｃｈＣｕｒｖｅ匹配曲线等命令构建模型的外形

线，如图２步骤１；然后，利用上一步骤的线，通过Ｌｏｆｔ放样／Ｓｗｅｅｐ１Ｒａｉｌ单轨扫描／Ｔｒｉｍ剪切／ＢｌｅｎｄＳｕｒｆａｃｅ混合曲面等命令生成模型的大致形态（粗坯），并用ＺｅｂｒａＡｎａｌｙｓｉｓ斑马纹曲面检测命令对曲面质量进行检测，如图２步骤２；接着，利用Ｃｏｎｔｒｏｌ

ＰｏｉｎｔＣｕｒｖｅ可控制点曲线／Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ矩形／Ｃｉｒｃｌｅ圆形等命令绘

制模型细部轮廓线，并用ＰｒｏｊｅｃｔｔｏＳｕｒｆａｃｅ投影和Ｔｒｉｍ命令对模型上表面和侧面的形态进行深入刻画，同时还利用Ｒｅｖｏｌｖｅ旋

转成型／ＢｏｏｌｅａｎＵｎｉｏｎ并集计算命令生成＂天线＂部分，结果如图２步骤３、４所示；最后，使用ＤｕｐｌｉｃａｔｅＥｄｇｅ边抽离曲线／Ｅｘｔｒｕｄｅｃｌｏｓｅｄｐｌａｎａｒｃｕｒｖｅ挤压平面封闭曲线／Ｒｅｖｏｌｖｅ旋转成型等命令

创建＂按钮＂和＂天线顶端＂形态细节，并对模型进行曲面圆角和合并处理，最终模型结果如图３所示。１８５

２００７年第１０期

福建电脑！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！!（上接第１９２页）

现，在音视频对象的下方，教学内容的导航（即课件的目录）是以幻灯片的自动编号命名的，为了使课件目录明了结构清晰，应该根据教学内容手动对导航进行命名。

切换到Ｐｒｏｄｕｃｅｒ主窗口的＂目录＂选项卡，选中要编辑的目录项，单击右侧的＂添加＂、＂更改＂、＂删除＂、＂降级＂等按钮进行编辑。一般只对目录名称进行编辑，如当前的ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ幻灯片演示文稿包括四章，每章３节，则可保留每章起始幻灯片和每节起始幻灯片的导航目录，其它删除，不必为每张幻灯片都设置导航。如图３所示。

图３

（４）进一步编辑课件。如果对课件有更高的要求，还可以在Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中添加更多的音视频素材和其它图像素材，也可

以将制作好的其它网页文件嵌入在课件中，甚至可以对视频素材添加特殊艺术效果和在视频素材片断之间添加艺术过渡效

果，只要将相关的对象拖动到对应的时间线上即可。

限于篇幅的限制，有关编辑的操作方法不再详述，有兴趣的读者可以参考Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中的帮助。

（５）保存项目。课件编辑完后注意保存，以便日后修改。（６）发布。在Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中完成了课件的编辑后，它还不能发布在网络上供浏览器观看。单击Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３主界面＂文件＂菜单中的＂发布演示文稿＂命令（或单击工具栏中的＂发布＂按钮），对编辑后的课件进行发布，选择发布的位置（一般为＂我的电脑＂中的某个文件夹）、文件名称、课件相关封面信息、网络课

件播放质量，最后完成发布。

发布后的多媒体网络课件是多种媒体整合而成的ＨＴＭＬ文件，所以它可以用浏览器（如ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｘｐｌｏｒｅｒ、Ｎｅｔｓｃａｐｅ等）直接打开进行播放，也可以上传至网络服务器上，让异地客户端通过网络进行访问。如果对发布后的课件不满意，可以打开前面保存过的项目文件再次进行修改编辑。结束语：

随着计算机软件技术的提高及智能化程度的提高，以前让许多教学者头疼的课件制作问题将不复存在。此文中介绍的多媒体同步播放型网络课件的制作方法正是一种能满足教学者课件制作需求的实用方法，但ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３软件的使用毕竟只是

课件制作的最后一个阶段，前面还有教学设计、课件界面设计、演示文稿制作、视频制作等阶段也是课件制作的重要组成部分，一个完整的精彩的多媒体课件更是一项艺术、技术体现的综合载体，希望此文对广大教学工作者有一定的帮助。

参考文献：

１．ＭｉｃｒｏｓｏｆｔｐｒｏｄｕｃｅｒｆｏｒＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯｆｆｉｃｅＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ２００３帮助系统２．姜丽杨泾方．用ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ制作流媒体网络课件的简便方法中国电化教育

２００７．１

图２：无绳电话建模步骤图３：无绳电话建模完成图

模型创建完成后，如果要将它直接用于制造加工，可选择菜单Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ中Ｍａｋｅ２－ＤＤｒａｗｉｎｇ命令构造二维视图，并结合尺寸标注工具对二维视图进行精确标注，同时根据下游工程软件的要求将模型文件以ＩＧＥＳ、ＤＷＧ、ＳＴＬ等文件格式输出；如果要利用三维模型制作产品效果图或动画效果，可以直接用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ的渲染插件进行渲染，但是效果不够理想，而且无法制作动画效果，也可以将它以ＤＸＦ、３ＤＳ或ＯＢＪ格式输出到Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件。

２．２Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ渲染

从Ｒｈｉｎｏ３Ｄ转档导入Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是非常重要的一步，ＤＸＦ、３ＤＳ或ＯＢＪ格式都能够得到Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ很好的支持。导入三维模型后，第一步，调整模型在视图中的摆放位置和角度，并在对象管理器中标注产品各部分的名称，使后续工作能够更加便捷地进行；第二步，布置场景，目前工业设计渲染场景主流风格有纯白场景、纯黑场景、单色渐变场景、特定场景等等，在本例中，采用纯白场景，它能给人一种洁净、清爽的感觉。首先利用阿基玛样条曲线和挤压ＮＵＲＢＳ对象命令创建Ｌ形弧度曲面，并赋予白色反光材质，用于产生倒影，承接阴影，然后在模型左上方４５度角位置创建一盏聚光灯，打开投影选项卡，选择阴

影贴图选项产生柔和阴影，接着创建天空物体并赋予ＨＤＲＩ贴图，用于照亮场景，同时打开全局光照，利用ＨＤＲＩ贴图照明是工业产品

渲染中的一种简单、有效的方法，它能够利用最简单的灯光调节，达到非常逼真细腻的效果；第三步，用材质编辑器创建金属、橡胶、ＰＣ、透明有机玻璃等材质，并赋予模型的相应部分。在材质编辑过程中，合理的使用贴图，巧妙利用Ａｌｐｈａ通道编辑数字按键的材质，利用混合材质编辑显示屏的材质，以及利用选择集的方法对模型的细节进行材质编辑，结果如图４所示；第四步，设置渲染输出参数，输出图片，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ提供了ＢＭＰ、ＴＩＦＦ、ＴＡＲＧＡ、ＰＳＤ、ＪＰＥＧ、ＲＰＦ等图像输出格式，为后期产品宣传、推广制作提供了便利，最终效果如图１所示。

当然，产品的宣传、推广除

了需要静态的效果图，还需要动画效果，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ也提供了强大的动画编辑工具，可以利用动画工具栏进行动画控制，打开时间线还能够制作复杂的高级动画［３］。３．结束语

在工业设计领域中，快速、优质地表达设计思维是我们追求的目标，同时也符合新产品开发周期不断缩短的市场要求。利用

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ强大、精确的三维建模能力，结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ快速、优异的渲染引擎和动画制作能力，能够有效提升产品设计的三维

表达能力，还能够为结构设计、工艺设计、样机模型、市场宣传推广等产品开发阶段提供有力地支撑。参考文献： １．潘云鹤、孙守迁、包恩伟．计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势［Ｊ］．计算机辅助设计与图形学学报．１９９９

２．黄少刚．Ｒｈｉｎｏ３Ｄ工业级造型与设计［Ｍ］．清华大学出版社．２００５

３．锦宏科技、汤坤、尹科峰．Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ工业产品渲染技术完全手册［Ｍ］．人民邮电出版社

．２００６

图４：无绳电话渲染过程图１８６

第二篇：工业设计中地铁车辆设计应用论文

摘要：工业设计是集工学、美学等为一身的设计专业，涉及到人类社会发展的各个方面，与手工业时期以单件产品为制作周期的手工艺品有所不同，工业设计从批量生产出发，目的是批量生产高效产品，并且满足人们生理及心理等各方面的需求及生产和生活的需要，所以说，工业设计是现阶段下满足社会需求的现代产物。地铁车辆的产生是现代化工业发展的必然趋势，作为一种有利的交通工具，地铁车辆对人们的生活越来越重要，因此，对地铁车辆的设计需要从安全、美观以及满足人们多种需求等各方面角度出发，而工业设计无疑对地铁车辆的设计有着独特优势，能够发挥出至关重要的作用。

关键词：工业设计；地铁车辆设计；应用

0引言

工业设计是为现代社会服务的一种手段，所以首先它需要满足人们的各种要求，工业设计需要通过对一种物品的合理规划与设计，进行有组织的团体活动，进行劳动分工，提高效率，使人们能够更好地通过它获得方便，促进社会的发展和进步，还要使得设计与社会发展相协调，促进人与社会和谐发展。而在地铁车辆中，工业设计则需发挥自身优势，使地铁车辆在美观性、适用性、人性化等方面更加突出，便利其在社会中的应用与发展。

1工业设计与地铁车辆设计的关系

从表面来看，工业设计似乎与地铁车辆设计并没有什么直接的联系，但事实上，工业设计渗透于地铁车辆设计的方方面面，无论是地铁车辆的长度、容客量，还是各项功能，亦或是地铁车辆的外观设计，都与工业设计有着直接或间接的作用。广州十三号线项目为中车大连机车车辆有限公司为广州地铁公司制造的A型地铁项目，项目共17列，铝合金车体，每列8节编组，全长186m、宽3m，设计时速100km/h，相较于B型地铁列车而言，该列车载客量更大，载客量达到3456人，在列车制造过程中，中车大连公司投入大量高水平专业技术人员，摒弃原有的落后思想，采用了全新的车辆工业设计理念，力求达到运行安全稳定、乘坐舒适、环保节能的要求。列车采用轻量化设计，内外部照明均采用LED方案，较以往传统照明灯光节能30%以上。车身填充吸音材料、喷涂阻尼浆等措施降低了列车在运行中的振动和噪音，提高了乘坐舒适性。值得一提的是，列车外观和内饰设计充分考虑了广州文化特色，外形轮廓以圆润凌厉相结合方式，配合车灯涂装，充分展现出羊城羊角的设计元素。客室内部简约的设计，即体现了以乘客为中心的人文理念，又具有广州国际化大都市的现代化感观，整体风格追求展望、求新、变革。对于此项目而言，充分体现了工业设计是现代科技与人文理念相结合的产物，它不仅体现了产品的方便性与适用性，对产品的美观要求也十分新颖得宜，就此来看，工业设计与地铁车辆设计中的方方面面都息息相关。

2工业设计在地铁车辆设计中的应用

2.1工业设计在地铁车辆舒适性设计中的应用

随着人们生活水平的提高，生活节奏的加快，人们对出行要求已经不再是快速的从一点到另一点，而是有了简单、便捷、舒适的品质要求。地铁车辆作为以给市民带来便利的出行工具，以乘客各方面合理需求为依托，尽可能给乘客带来最大便利。地铁车辆乘坐虽简单、快捷，但由于某些设计时的不合理，为乘客造成了一些不便，同时也给地铁运营公司造成了被投诉的麻烦。扶手杆布置不合理，导致部分区域乘客没有扶手把持，而部分区域扶手空闲无人使用，如果扶手杆过高，矮个乘客够不到；如果扶手过低又会磕碰到高个乘客，给乘客造成了不便。就此工业设计通过人机工程分析，找出不符合人机工程的相关设计，对其优化、改良，最终提供便于乘客使用的扶手布局，合理的扶手杆高度。给乘客创造一个舒适便捷的乘车环境。地铁车辆作为一个密封环境，空调为乘客提供了一个温度适宜的乘车环境，但是在炎热的夏季，由于空调出风口的局现性造成出风口周围局部温度过低，远离出风口的客室空间温度依旧偏高，为了避免这种情况发生，工业设计在设计顶棚的时候可以采用镂空式中顶纹案并作为空调出风口，最大限度上避免了车内温度不均的情况，并其使功能性和装饰性高度统一，为乘客在乘坐地铁车辆的过程中获取更多便利。

2.2工业设计在地铁车辆信息化设计中的应用

近年来，轨道交通建设的快速发展带来了运营规模的增加、员工队伍的壮大、客流量的猛增、车辆超负荷运行等诸多问题，使得管理幅度不断扩张、工作标准不断提升、管理精细化水平不断提高，促使我们必须打破传统、积极应对，更新观念去解决、去创新。信息化技术在社会生活中迅速发展，并被应用于各个方面，在工业设计中，也可将信息化设计应用于地铁车辆设计中。地铁车辆由凸轮调阻车发展到调频调压车，技术得到了突飞猛进的发展。虽然在车辆设备、维修工装上逐步引进了各种先进的技术和手段，但传统的维修模式多以人员和设备独立操作为主，对员工的个人技能及经验要求较高，从而在车辆维检修过程中存在着维修过程不便于管控与追溯；受员工技能和经验影响存在着维修结果不确定性；数据需人工进行统计分析，未完全形成智能化分析等等各种局限性。为了克服传统车辆维修模式的诸多局限，工业设计定制开发的地铁车辆维修信息平台应运而生，为创新地铁车辆维修模式、构建车辆维修信息平台创造了有利条件。

2.3工业设计在地铁车辆美观性设计中的应用

随着时代的进步和社会的发展，人们对美观的要求越来越高，无论是生活环境还是衣食住行，都力求赏心悦目，实用性与美观性相结合，因此，工业设计也加深了美观性在地铁车辆设计中的应用。沈阳9号线地铁列车以传统书法笔画为车辆造型的主要标志，以“撇捺”为灵感提取优美柔和的设计线条，使地铁车辆的车头设计线条饱满，设计圆润，给人朝气蓬勃的感觉，而在车身的设计中，以通体不锈钢拉丝原色的车身与清新蓝色相搭配，给人以明亮欢快的视觉感受，是人们即使在较远的距离也能观察到色带。车体内部更是用浅色系相协调搭配，给乘客清新淡雅的感觉。现如今，美观性已成为工业设计在地铁车辆设计中应用的重要要求，积极把握社会发展的潮流趋势，把握人民大众的审美要求随之对地铁车辆的外观不断改进，并应用于地铁车辆设计中，不仅形成了一道亮丽的风景线，也在无形中拉近了地铁车辆与乘客间的距离，使之产生亲近之感。

3结语

工业设计涉及十分广泛，并且贯穿于产品设计开发的方方面面，从而提高了产品的竞争力。就地铁车辆设计而言，无论是对其不安全因素的改善，还是加强信息个性化管理，或是加强地铁车辆内外部的美观性，都无疑增加了地铁车辆的附加价值，提高了地铁车辆的安全性、适用性与舒适性，从内到外都对地铁车辆进行了极大的改善，促进了地铁车辆在社会与公民间更好的应用与发展。

参考文献：

[1]黄园园.地铁机车设计中城市因素的研究[D].大连理工大学，2015.[2]蒋天容.基于乘坐体验的地铁车厢内部装饰设计研究[D].西南交通大学，2013.[3]张灵，雷成，吴安伟.人性化设计在地铁车辆客室中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2012，24（02）：11-13.[4]王立国.地铁车辆内装设计关键技术研究[D].大连交通大学，2010.[5]赵毅.具有地域文化特征的地铁车辆内饰设计及研究[D].西南交通大学，2013.

第三篇：Rhino, Sketch up, Solidworks公共艺术在跨学科教学中的应用实例分析

Rhino, Sketch up, Solidworks公共艺术在跨学科教学中的应用

实例分析

从2014年开始，根据公共艺术成为教育部本科招生目录中设计学下9个专业的新形势，笔者在天津大学开设了面对不同设计专业大学生的《设计与人文――当代公共艺术》课程。在课程中，通过鼓励学习者将方案设计与自身专业相结合，大量运用在建筑、产品设计领域的三维建模软件Rhino、Sketch up、Solidworks等进行方案设计，取得了一定的教学成果，并丰富了公共艺术创作的新视野。

一、课程概述

《设计与人文――当代公共艺术》课程的学习者除了少数环境设计专业学生，主要是来自建筑、规划、机械、环境、建筑工程、自动化专业的理工科同学。在课程获批为天津大学、南开大学互选课程后，又加入了南开大学的数学、化学、光电子等专业。面对非艺术专业大学生的公共艺术设计课程在国内虽然尚属首创，但并非心血来潮，而是建立于坚实的理论基础之上，这就是公共艺术自身的高度跨学科特性。1

公共艺术本身就是一种创作过程具有开放性的新兴艺术形式，集合了原有环境雕塑、景观、设施等门类的特征，其设计者出身于画家、设计师、机械工程师等不同背景。如机械工程师出身的乔治?里奇、建筑师出身的托尼?史密斯等都没有艺术背景，更不必提在公共艺术策划中发挥重要作用的作家布鲁根?库斯杰（奥登博格的夫人）等人。如此之多的公共艺术大师出身不同学科，是开展跨学科公共艺术教学实验的基础。事实上，学习者不同的学科背景，是公共艺术创意思维的宝贵源泉，这一点已经在课程实践中有清楚的体现。二、三维建模软件在跨学科公共艺术教学中的重要作用

显而易见的是，非艺术专业公共艺术教学的主要难点是学习者基本没有接受过美术教育，对艺术缺少明确的概念，表现能力不足。但正是由于这些学习者没有接受过系统的艺术教育，课堂上也没有条件开设传统的粘土塑形教学，因此三维建模软件就成为不同专业学生表达设计意图的主要方法。通过对课程开设两年来超过400余份设计方案作业的统计可以发现，三维建模软件占了80%，其后分别是手工模型（约15%）和手绘表现（约5%）。使用三维建模软件表现公共艺术设计方案的结课方式占据绝对优势地位。

三维建模软件介入公共艺术创作设计已有20余年的历史，是公共艺术观念日趋开放，表现手法渐趋现代的主要特征之一。传统写实雕塑中的塑造，在公共艺术中可以演变为人体翻模。尤其是在创作中运用Maya软件和雕刻机，虽然引起争议，但依然开创了一种表现方式。更多来自建筑和计算机领域的公共艺术家，利用建模软件处理复杂曲面的能力甚至是通过命令输入产生的形态随机变化，已经创造出了数量众多、令人印象深刻的公共艺术作品，艺术家盖里位于巴塞罗那的作品《金鱼》就是最具代表性的例子。进入21世纪后，大型公共艺术作品离开建模软件的帮助，往往很难精准实现艺术家的构思，如芝加哥的《云门》、英国希斯罗机场二号航站楼的《滑流》等，都是这一领域的代表作。

在现代大学校园中，高性能电脑通常已经成为大学生学习生活的标准配备，网络提供了搜集素材的顺畅通道，更主要是以Sketch up、Photoshop、Rhino、AutoCAD，以及其他来源的CAD，如Solidworks等界面友好、操作相对简便的软件工具的普及，为非艺术专业大学生自由开展公共艺术创意设计打开了大门。这里所指的简便，是相对之前在艺术领域应用较广泛的3DMax建模软件所言，这些软件大多用直观的推、拉、旋转动作，代替了较为抽象的命令输入方式，掌握起来较为便捷。经实践反馈，即使仅为自学课程，学生也大多能在很短时间内掌握基本要领。同时，这些软件大多占用内存较小，降低了对硬件的要求，视觉效果也能达到要求，因此消除了非艺术专业大学生参与公共艺术设计的主要障碍，成为展示自身创意方案的利器。另外，这些软件大多数与学习者建筑、机械等专业学习有关，可以实现资源共享，这一点将在后面详述。

虽然非艺术专业大学生拥有建模技能，但是如何将表现手段与设计过程相结合，最大程度地发挥建模软件的优势，以提升学习者公共艺术创作与设计的实际能力？很重要的一点，在于根据教学目标，设计一套科学、规范的公共艺术设计教学内容。

三、教学内容设计要与软件运用配套

该课程教学内容由设计方法、设计要素和主题3个层次组成。

首先是运用3种不依赖学习者立体造型能力的设计方法分别是：基于发现与复制的设计，运用现成品，特别是工业现成品放大扭转变形来达到幽默目的；基于图像表达的设计，通过二维图像的直接运用、剪影化和厚度拉伸和折纸化等具体手法得到既有形态的公共艺术；基于几何美感的设计，运用构成方法，包括渐变、对称、重复、节奏等构成手法得到形体并营造视觉美感的公共艺术。

其次是赋予3种公共艺术必不可少的设计要素：运动，主要是风动、水动、电动和光动四种类型；环境，是根据环境形态决定公共艺术尺度、材料、位置和安装方式等；功能，是基于人体工学设计公共艺术的休息、市政设施改造、标识、游乐等功能，使公共艺术更契合环境并与公众产生互动。

最后是两种公共艺术中具代表性的主题：分别是基于幽默情感表达的设计、基于严肃人文思考的设计，这两种主题赋予了现代公共艺术表达思想深度的合理路径。

通过上述介绍可以发现，该教学内容设计保证了公共艺术中形式塑造、要素添加和主题深化3个层次内容的平衡，减少了主要依赖艺术家个性化表达的部分，突出了可以使用建模软件表现的方法。比如基于工业造型的现成品公共艺术，就特别适合原本就用于工业设计的Rhino软件的运用，着重于对曲面的表现；基于二维图像的公共艺术，特别适合于建筑草图大师Sketch up对厚度的拉伸；构成型公共艺术，既可以使用Sketch up对立方体的表现，更可以使用机械零件设计中运用广泛的Solidworks（法国达索公司出品的CAD软件），经实践反馈都有很好的效果。下面将以这3种软件为例，分别以一到两个教学案例展开，分析具体教学方法。

第四篇：三年级数形结合在教学中的应用

“数形结合”在小学数学教学中的应用

三峡小学

尤小云

所谓数形结合，就是根据数与形之间的对应关系，通过数与形的相互转化，使复杂问题简单化、抽象问题具体化的常用的数学思想方法。那么数形结合有什么作用呢？

1、借助于数的精确性来阐明形的某些属性，即“以数解形”

2、借助形的几何直观性来阐明数之间某种关系，即“以形助数”。在“数与代数”中，数的认识及计算，都能借助小棒图、计数图来理解算理、法则和方法。如：

在“空间与图形”中，可以借助数的知识及数量关系进行各平面图形的周长和面积的计算。如：

（2）“（3）

在“实践与综合应用”中，从所给问题的情境中辨认出数与形的一种特定关系或结构，运用画线段图、画分析图、画示意图等方法分析理解。如：

在“统计与概率”中，通过图形演示移多补少来理解平均数的含义。如：

数学家华罗庚先生说过：“数缺形时少直观，形少数时难入微，数形结合百 般好，隔裂分家万事休”。因此我们在学习倍的认识、乘法、除法、分数、小数、周长、面积及解决问题的时候，都要求画出图形，用“形”来理解它们的变化，从而再用数来表示，达到用“形”来理解“数”，用“数”来表示“形”。经过一段时间的的训练，学生已具备一定的数形结合的习惯，提高了学生的数学思维能力和转化能力，达到数形统一。提高了学生的数学分析思维能力和解决数学问题的能力，提高了学生的逻辑思维能力和形象思维能力。

第五篇：PBL结合CBS在肾内科临床教学中的应用

【摘要】 pbl联合cbs是一种以学生为主体、以问题为基础、以案例为引导的综合教学方法，该教学法应用于肾内科临床教学，不仅可以提高学生的学习兴趣，调动学习积极性，还有利于学生建立完善的临床思维，提高独立解决临床问题能力。pbl联合cbs教学模式可提高教学效果，值得推广应用。

【关键词】 临床教学； 以问题为基础的学习； 案例学习

first-author’s address：the fourth affiliated hospital of guangxi medical university，liuzhou 545005，china

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.20.033

如今，卫生服务模式和体制的改革、科技进步、现代医学的不断更新都对传统医学人才培养模式提出挑战，医学教育改革成为热门话题，而教学方法改革是医学教育改革中的重要内容之一。以往的传统教学模式是基于授课的学习（lecture-based learning，lbl），是以教师讲述为主的灌输式授课，教师应用板书、多媒体课件教学，最大限度地发挥教师的主导作用，存在理论与实践脱节，学生学习积极性不高等缺点[1]。传统教学模式的不足促使临床医学教育工作者不断探索新的教学方法，在如今医学教育改革的大环境下，打破传统医学教学模式，提高医学人才培养水平势在必行。陈煜等人的研究中也指出，医学是一门实践科学，仅仅依靠课堂教学并不能达到预期的培养效果，必须从根本上改变医学人才培养模式，在实践中培养，在培养中实践[2]。

pbl教学模式

pbl教学在临床教学中的应用是以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向的启发式教育模式，以培养学生的自主学习能力为教学目标，其精髓在于发挥问题对学习过程的指导作用，调动学生的主动性和积极性。pbl教学偏重小组合作学习和自主学习，较少讲述，在每一个问题完成和每个课程单元结束时要进行自我评价和小组评价，通过学生自主学习，培养其解决临床问题的技能，从而提高临床思维和实践能力以及对相关疾病学习的兴趣。

另外，pbl教学突出的优点是不灌输知识，而是把重点放在如何提高学生发现及解决问题的能力上。这要求教师在教学过程中扮演的角色，不仅仅是传授知识，而是促进学生会学习，学会应用正确的临床思维解决相关问题，提高自学能力。为达到上述教学目的，课程设计应该着眼于实践，并且注意跨学科横向知识的联系，把理论课程的学习运用于实践，实现基础学科与临床医学的纵向联系以及多门基础学科知识的横向综合。

基于pbl教学的自身特点，其对于教师自身的素质和教学技巧的要求更高，要求教师不但对本专业、本课程内容熟练掌握，还应当扎实地掌握相关学科知识，具备提出问题解决问题的能力、灵活运用知识的能力、严密的逻辑思维能力以及良好的组织管理能力，能够善于调动学生积极性、寓教于乐、控制课堂节奏等。另外，教师必须熟悉各位学生的学习能力，有针对性的规划好相关学习目标。通过“扬长”让动手能力强的学生找到成功的基点，通过“补短”激发动手能力差的学生对成功的渴望，将先进学生的好胜心、后进学生的荣誉感转化为群体合力，提高团队的凝聚力，形成和谐一致，扬长补短，共同进步的氛围，提高整体的学习动力和积极性[5]。

但在临床教学应用过程中，常常会遇到如下情况，不同学生之间水平及主动性存在差异，教师教学积极性及分析设计问题的能力不同，没有相应临床实践经验的医学生并未接触过pbl教学等，这些均使pbl教学模式未能达到预期理想效果。比如在pbl教学模式具体实施过程中，经常出现由于不同学生自主学习能力不同，以小组讨论形式的教学最终变成某

一、两位固定同学发言，或者对于众多的知识点，讨论缺乏针对性，难以做到理论联系实际，不能把所学到的知识应用于临床。针对于以上问题，需要寻找更优化的临床教学方法。

cbs教学模式

cbs以病例为导向，将教材中抽象的理论概念置于具体临床病例中加以阐述，让学生尝试在分析病例中独立地作出判断和决策，培养学生运用所学理论解决实际问题能力[6]。目前cbs已经被广泛运用于多种更强调应用性的学科，例如医学、法学、管理学等[7]。此种教学模式的优点是可以把学生带入到一个真实场景中，让学生在这种场景中去体验学习[8]，这种教学模式改变了以往以教师为主体，以板书、多媒体授课为中心，采取全程“填鸭式”的教学模式，抓住了学生急切接触临床实践的心理，通过具体临床实例，在理论和实践之间搭起桥梁，把学生的注意力吸引到相关内容的学习中。

同pbl相似，cbs更注重于调动学生的主观能动性，更强调以教师引导为主学生独立思考为辅的教学方式，鼓励学生独立思考互相交流，引导学生变注重知识为注重能力[9]，作为实践性非常强的内科学不能只着眼于理论的学习，更需要注重于能力的开发，因此，案例教学法尤其适合在内科学教育中推广运用[10]。

但cbs紧密结合临床，其所涉及的相关知识可能多于教科书中的内容，要求流畅的思维过程，对教师、学生及病例选择方面均有一定要求。首先，对于教师来说，其自身必须具备扎实的专业基础及较强分析能力，如果教师本身实践经验不足，未能做好充分引导及查阅相关资料等准备工作，必然会导致启发不够，病例讲解不深入透彻，难以达到预期教学目的，不能全面提升学生对相关知识的理解和认识。其次，从学生角度来说，cbs同传统教学相比，不仅仅是形式上的改变，同时也是难度的提升，为了能取得良好的教学效果，要求学生具备扎实的理论知识基础，课前要主动查阅书籍、资料，做足准备，这样才能在讨论过程中学有所获。最后，如何选择具有代表性的病例是cbs教学成败的关键因素。如果选取的病例过于肤浅或疑难，没有特点和针对性，则很难达到教学目的。一般认为病例选择需要按照大纲和教材的要求及培训对象来选择[11]，教师选择病例时，应该尽可能选出具有一定代表性、涵盖所需知识点的优秀案例。

pbl结合cbs教学模式

3.1 肾内科临床教学中实施pbl结合cbs教学模式的意义 在肾内科临床教学过程中，笔者发现填鸭式、以教师为中心的输入式教学可使学生在短时间内对要求掌握的知识有一定认识，但难以促进学生将理论知识与实践相结合，使其不能很好运用所学的基础理论知识来分析、判断临床问题。临床培训过程的目的，要求学生既要有夯实所学的理论知识，不断更新[12]，又要有将理论知识同临床实践相结合，掌握规范临床诊疗技能的能力[13]。而pbl教学及cbs教学虽然各有优势[14-17]，但单独应用于临床教学，仍难以达到预期教学效果，为进一步提高教学质量，笔者尝试将pbl及cbs结合于临床教学中，取长补短，优化教学模式。

pbl结合cbs教学模式将学生需要掌握的理论知识融入相关病例中学习，教师在组织讨论时进行适当引导，促进学生对于关键问题的思考，主旨是为了发挥学生学习的主观能动性，模拟从临床医生的角度进行实用性知识的学习，引导学生将其掌握的理论知识运用到临床实践，培养其分析、解决实际问题的能力，从而促进理论与实践之间的知识转化[18-20]。这两种教学模式结合，既能用生动客观的病例来代替相对抽象的问题，又能让学生有的放矢带着问题去临床，从而使学生在更主动的学习前提下，更高效，更全面地掌握相关知识。

在这种联合教学模式中，学生是教学过程认知活动的主体，整个教学过程能促使学生主动地获取知识及不断思考，使其在思考的过程中逐渐养成自觉学习和发现问题、解决问题的好习惯，从而培养学生以病例诊疗为中心的发散思维和横向思维，进一步提升其创造性思维。另外，讨论过程中学生除了要清楚地表达自己的思路之外，还需要良好的团队协作意识，这些在一定程度上可培养学生沟通、表达及合作能力，提升临床工作能力。

3.2 pbl结合cbs教学模式在肾内科临床教学中的具体应用 笔者在肾内科临床教学中采用pbl结合cbs教学模式，是根据pbl原理设计，采用cbs思路选择典型病例。具体实施为选择典型病例―提出问题―学生查找资料―采集病史查体―分组讨论―教师总结―病例追踪。实施过程中，强调如下几个方面，首先，教师必须针对典型病例的特点，提出能符合教学目的和内容的相关问题；其次，在讨论前准备过程中，教师应注意引导学生自主学习，要求同学根据所提问题充分预习相关内容、查找文献资料，了解相关疾病的病程特点，力争每位学生都能够围绕临床实际问题及时表达自己的见解与观点；最后，组织讨论、归纳及分析；讨论后，要求对病例追踪，验证相关临床分析结果。整个教学过程在强调学生是教学过程认知活动的主体前提下，也需要教师充分准备各方面资料，认真分析设计问题，能够灵活应用各相关知识点，随时给予很好的启迪。

如“肾功能衰竭”相关内容，选择病例后，教师提出相关问题及提示思路，面对肾功能衰竭的病例，首先需要定性，判断是急性或慢性肾功能衰竭，那么急性或慢性相应的鉴别点有哪些？其次要做的是定位，比如某个病例定性为急性，定位需要考虑肾前性、肾后性或是肾性，需要利用哪些临床证据来定位？最后是找病因，如定位在肾小管，引起急性肾小管坏死的病因有哪些？所选病例涉及的病因？根据以上思路做好文献资料查阅以及采集病史、查体，由于课前有充分准备，学生能更有的放矢去分析、判断病情；讨论过程中，教师不但需要及时引导及总结点评，还需要注重知识的连贯性的掌握，可以从生理、病理生理、药理等多方面联系与拓展知识，使学生通过典型病例确实全面掌握此类疾病；最后提醒学生追踪病例，在典型病例的病程发展变化中，进一步印证巩固相关知识点。3.3 pbl结合cbs教学模式存在的问题 在实施pbl结合cbs教学模式的过程中，取得良好教学效果的同时，笔者也发现存在如下问题：首先，教师水平参差不齐，而建立高素质的教学队伍是实施pbl联合cbs教学模式的重要保证；其次，对学生自主学习能力要求高，部分学生没有具有一定的检索、归纳能力，难以从这种教学模式中最大程度获益；另外，目前临床带教多由临床医生承担，在紧张繁忙的临床工作中，尝试创新、高要求的教学方式需要更多教学政策的支持。

随着时代的发展，临床教育工作者将面临更多挑战，为更好适应医学教育改革大环境，培养卓越的医学人才，要不断探索新的临床教学模式，以进一步促进医疗单位的教学建设，推动临床教学改革与发展。笔者在肾内科临床教学中采用的pbl结合cbs教学模式，不仅调动了学生学习的积极性，提高自学及发现问题、解决问题的能力，有效促进临床思维的建立，还培养其良好沟通及团队协作意识，值得进一步推广。这种联合教学模式虽然取得一定教学效果，但仍然存在一些问题，需要在今后的教学工作中不断改进、不断创新，使其趋于完善，能更好地适应新时代下医学人才培养的需要。