【天津】13800计算机辅助产品设计（实践）自学考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：计算机辅助产品设计（含实践）

课程代码：13799 13800

2024年1月启用

第一部分   课程性质与目标

一、课程性质与特点

    本课程是高等教育自学考试工业设计专业专升本阶段的专业必修课，它是一门理论与实践应用紧密结合的课程。本课程以工业产品的造型美学、形态构成等产品设计相关知识为基础，进行造型分析，并通过计算机辅助工业设计进行方案表达。重点介绍在产品设计过程和效果图制作过程中涉及的常用软件Rhino。以产品实例为线索，循序渐进的培养学生的三维设计与制作能力。

二、课程目标与基本要求

    课程目标：设置本课程的目的是使学生通过学习工业设计的基本内容，了解计算机辅助设计在产品设计过程中发挥的重要作用。掌握计算机辅助设计相关软件的使用方法和技巧，使学生具备进行数字化设计的基本能力和素养。

基本要求：学习本课程要求学生掌握工业设计的内容、一般程序与方法、产品造型的形态构成等基础内容，并明确计算机辅助设计的起源、构成等理论知识，结合Rhino、Photoshop等设计软件进行平面图、三维效果图的制作，具备产品形态分析、产品造型构思和快速设计表现的能力。

三、与相关课程的联系与区别：

    本课程与工业设计专业的其他基础与专业课程有密切的联系。它与工业设计专业的许多其它课程有着密切的关系。作为设计表现的一种基本工作技法和手段，它与《工业设计表现技法》、《产品系统化设计》等课程互相衔接配合。

 

第二部分   考核内容与考核目标

第一章   工业设计概论

一、学习目的与要求

    本章介绍工业设计的基本概念、发展历程及特征属性，要求学生理解工业设计的基本内容和产品设计过程中科学与艺术、人机系统等方面的协调配合。

二、考核知识点与考核目标    

（一）概述（次重点）：

识记：工业设计的概念

工业设计的特征 

（二）工业设计（一般）：

识记：工业设计的发展历程

（三）本课程的基本特性（重点）：

理解：科学技术与艺术结合——双重性

人机系统的协调——宜人性

启迪思维灵感——创造性

建立系统设计观念——协调性

符合心理及使用方式的规范——可用性

面向使用者的情感需求——感性

提倡功能价值分析——经济性

                

                                第二章   形态构成

一、学习目的与要求

本章介绍形态构成的概念、构成技能、构成要素、形态构成方法等内容。形态构成是产品造型设计的基础训练内容，要求学生重点掌握形态构成的要素和方法，具备构思产品造型的能力，为计算机辅助产品方案的表现奠定基础。

二、考核知识点与考核目标：       

（一）概述（次重点）：

识记：形态

构成

理解：构成技能

（二）形态构成要素（重点）：

理解：几何要素

美感要素

材料要素

（三）形态构成方法（重点）：

识记：直棱体与曲面体

凸面体与凹面体

理解：切割与重构

扭变构成

（四）形态设计（次重点）

      识记：形态设计

      理解：产品形态构造

      应用：产品的形态空间

 

第三章   产品色彩设计

一、学习目的与要求

本章重点介绍色彩的形成、色彩的基本原理及色彩设计在产品中的功能，要求学生能够理解掌握色彩的基本属性、与产品形态的关系及色彩带给人的心理感受，并在产品设计中能够灵活运用。

二、考核知识点与考核目标       

（一）产品色彩的形成（一般）：

理解：认识色彩 

产品的色与光

应用：色彩的变化

（二）色彩的基本原理（次重点）：

识记：色彩的属性

应用：色彩的体系

色彩的构成

（三）色彩与心理（重点）：

识记：色彩心理表现类型

色彩感觉

（四）产品形态与色彩（重点）：

理解：色彩心理表现类型

 

第四章   人机工程设计

一、学习目的与要求

本章介绍人机工程学的概念及研究内容，要求学生掌握产品结构形态与人机尺度间的联系，熟知常见产品的人机工程设计原理。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（重点）：

识记：人机工程学名称及定义 

人机工程学的发展简史

理解：人机工程学的研究内容

应用：人体尺寸及其应用

（二）显示器设计（一般）：

应用：视觉显示器 

听觉显示器

触觉通道显示

（三）控制器设计（一般）：

识记：控制器的类型 

理解：控制器设计的生物力学基础

控制器设计

（四）工作台设计（一般）：

理解：工作台的基本类型 

应用：工作台的造型尺度 

工作台面板布局

（五）座椅设计（一般）：

理解：座椅的类型与特点 

座椅设计的人机学基础

 

 

第五章   产品造型设计的程序和评价

一、学习目的与要求

本章介绍产品造型设计的一般程序和质量评价方法，在界面评价方法中引入了眼动追踪技术和脑电技术。要求学生能够掌握产品设计的程序与评价方法，以先进的信息技术辅助获取产品的质量评价数据信息。

二、考核知识点与考核目标       

（一）产品造型设计的一般程序（重点）：

识记：产品造型设计中应考虑的因素

理解：产品造型设计中的创造性思维

应用：产品造型设计的一般程序

（二）产品造型设计实例分析（一般）：

应用：BD6063C型牛头刨床造型设计 

机箱造型设计

（三）产品造型设计的质量评价（重点）：

识记：评价体系

评价因素

应用：评价方法

模糊评价法在机床造型质量中的应用

（四）国外产品造型设计质量评价简介（一般）：

应用：德国的评选项目和评价标准

美国的评选项目和评价标准

日本的评选项目和评价标准

韩国的评选项目和评价标准

（五）界面设计的美度计算（次重点）：

理解：界面美度的研究基础

界面美度的数学表征

应用：界面美度的研究实例

界面美度研究的前景和展望

（六）数字界面的眼动评价方法（重点）：

识记：眼动追踪技术简介

理解：眼动指标的分析

数字界面的眼动评价方法

应用：数字界面眼动评价的研究实例

（七）界面设计的脑电测评方法（一般）：

理解：脑电技术简介

相关脑电指标和实验范式

应用：数字界面的脑电评价方法

数字界面脑电评价的研究实例

                                   

第六章   计算机辅助工业设计(CAID)

一、学习目的与要求

本章介绍计算机辅助设计的概念、计算机辅助工业设计的作用、系统构成及常用软件。要求学生了解常用的CAID软件特性，学会选择适合的软件进行设计，并综合运用各种应用软件提高设计效率和设计效果。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（重点）：

识记：计算机辅助设计的含义

理解：传统工业设计的局限性

计算机辅助设计的发展历程

（二）计算机辅助工业设计(CAID)（重点）：

理解：计算机辅助工业设计的作用

计算机辅助工业设计系统

（三）计算机辅助设计常用软件（重点）：

理解：平面绘图软件

三维工程软件

三维动画软件

渲染软件及插件

VR/AR开发软件

（四）典型平面绘图软件介绍（次重点）：

应用：Autodesk Sketchbook

Adobe Illustrator

Sketch

（五）典型三维工程软件介绍（重点）：

应用：Pro/E

Rhino 3D

（六）典型三维动画软件介绍（次重点）：

应用：3DS Max

Cinema 4D

（七）渲染技术前沿介绍（重点）：

识记：离线渲染与实时渲染

理解：工业设计渲染技术革新

（八）典型VR/AR开发软件介绍（次重点）：

应用：Unity Engine3D

第三部分   有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

    本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
    识记：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

    理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：能在理解掌握的基础上，联系实际、运用计算机辅助设计的基本理念及常用软件进行数字化设计表现，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。

 

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

指定教材：

《工业设计基础》（第3版） 薛澄岐、裴文开，钱志峰，陈为主编 东南大学出版社，2018年11月

《一条线建模——Rhino产造型进阶教程》 郭嘉琳、黄隆达编著 人民邮电出版社 2018年9月

 

三、自学方法指导

1、自学时必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应注意将精读与泛读相结合，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对历史脉络彻底弄清，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念术语、基本理论、重点案例分析加以整理，归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。如运用计算机辅助设计软件进行设计表现的能力，综合运用多种软件进行产品造型的能力等等。要通过完成练习思考题、撰写小论文，锻炼自己分析论证及书面表达的能力。

5、考生在自学过程中也可参考耿葵花主编《计算机辅助工业设计综合表达方法与实例》（科学出版社，2019年版）辅助学习、理解相关知识。

 

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共10学分，其中计算机辅助产品设计（理论）5学分，计算机辅助产品设计（实践）5学分。助学建议不少于180学时，其中计算机辅助产品设计（理论）不少于90学时，计算机辅助产品设计（实践）不少于90学时。

章次	课程内容	助学学时
1	工业设计概论	11
2	形态构成	14
3	产品色彩设计	16
4	人机工程设计	18
5	产品造型设计的程序和评价	11
6	计算机辅助工业设计(CAID)	20
实践项目	Nurbs曲线与曲面的构造	9
	一条线建模（绘制线的8种方式）	14
	有无收敛点造型	16
	ISO结构线造型	16
	确定形态造型	16
	建模思路与产品设计造型实例	19
总计		180

 

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为30%，“理解”为50%，“应用”为20%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：3：3：2左右。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占55%，次重点占35%，一般占10%。

5、试题题型一般分为：选择题（包括单项与多项）、填空题、判断题、名词解释题、简答题、论述题等。

6、考试采用闭卷笔试。考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

 

• 题型示例（样题）

（一）单项选择题

下列选项中，属于计算机辅助工业设计系统中的输入设备的是（    ）。

A.显示器      B.打印机       C.绘图仪     D.键盘

（二）多项选择题

下列选项中基于Nurbs建模的软件有（  ）

A、Rhino      B、CAD     C、Pro/E      D、Photoshop

E、3DS Max  

（三）填空题

计算机辅助造型技术的研究主要体现在造型的_________和 _________等方面。

• 判断题

Rhino软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者。

（五）名词解释题

1．扭变构成

2. 2. 计算机辅助设计

（六）简答题

简述传统工业设计的局限性。

（七）论述题

论述计算机辅助工业设计的作用。

 

七、实践考核内容与实施要求

（一）实践项目一  Nurbs曲线与曲面的构造

1. 实验目的与要求

了解计算机辅助产品设计中的常用软件Rhino的建模原理和运行特点，掌握和应用曲线、曲面的构造方法。

2. 实验内容

（1）单一曲线

（2）单一曲面

（3）两条曲线曲率（连续性）

（4）两块曲面曲率（连续性）

（5）逼近曲面

（6）最简面

（7）非均匀化、均匀

 

（二）实践项目二  一条线建模（绘制线的8种方式）

1. 实验目的与要求

理解并掌握Rhino中的绘制线的八种方式，并掌握由线快速生成曲面的方法技巧。

2. 实验内容

• 镜像复制Mirror
• 旋转复制Rotate
• 阵列复制ArrayPolar
• 移动复制 快按Alt键
• 原地复制Ctrl＋C 、Ctrl＋V
• 结构线复制ExtractlsoCurves
• 计算中间线复制TweenCurves
• 两点定位复制Orient

 

（三）实践项目三  有无收敛点造型

1. 实验目的与要求

要求学生能够根据产品曲面有无收敛点进行模型绘制，在理解无收敛点、一点收敛、两点收敛概念的基础上，分别进行产品实例建模练习。

2. 实验内容

• 无收敛点
• 一点收敛
• 两点收敛

 

（四）实践项目四  ISO结构线造型

1. 实验目的与要求

要求学生能够利用产品原本曲面的骨架线进行造型，利用结构线分割原理，进行产品实例建模练习。

2. 实验内容

流线型产品建模

 

（五）实践项目五  确定形态造型

1. 实验目的与要求

根据产品形态构成的要素方法，分析产品的造型特点，确定使用Rhino绘制三维模型的流程。

2. 实验内容

• 方圆转换产品建模
• 切割形态产品建模
• 切割重生—渐消面产品建模

 

（六）实践项目六  建模思路与产品设计造型实例

1. 实验目的与要求

理解并掌握Rhino的建模思路，在理解计算机辅助设计的基础上，进行产品实例建模实践，能够进行计算机辅助产品复合形态造型。

2. 实验内容

计算机辅助产品实例方案设计建模

 

（七）实践项目七

     具体内容：主要考核学生对教材知识点的理解，以及理论知识应用于设计实践的能力。