高职JewelCAD首饰设计教学中学生建模错误分析及对策思考

严忠

【摘 要】结合具体案例，分析高职JewelCAD首饰设计教学中学生在三维空间认知思维方面的错误和曲面建模方式的错误，并分析错误产生的原因，提出相应对策。

【关键词】高职 JewelCAD软件 首饰设计 建模 错误 对策

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）04C-0155-02

JewelCAD软件是一个珠宝设计软件，它的出现一定程度上满足了珠宝首饰工业化、精细化、个性化生产的需求，是目前珠宝设计制作生产的常用软件。但该软件专业针对性较强，行业特征明显，不具有跨行业的广泛应用性，建模方式、学习和教学方式、基础知识的储备与其他软件有明显区别。加之JewelCAD的应用推广和高职教学的时间短，缺乏应用广度和深度的积累，行业内统一的认识和交流也比较少。因此，在高职JewelCAD首饰设计教学过程中，学生在制作实例时往往出现一些意想不到的错误。为了分析高职JewelCAD首饰设计教学中学生制作实例时常出现的错误，制定更加合理的教学计划和内容，从而提高教学效果和学生的技能水平，笔者拟整理辽宁地质工程职业学院历年宝石专业学生JewelCAD练习中的作品案例，分析并归纳练习中的常见错误，探究这些错误产生的原因，并为课程教学提出对策建议。

一、三维空间认知思维方面的错误及教学对策

JewelCAD作为一款三维设计软件，对三维空间关系和建模的基本认知将直接奠定软件操作的基础。许多学生空间认知仍然停留在二维的基础上，不能正确认知三维空间上的尺度和延伸，即不能正确认知软件中世界坐标（X轴、Y轴、Z轴或水平轴、竖直轴、进出轴）所描述的空间体系；也不能正确认知软件的点构成线、线构成面的基本建模方式。其实宝石专业学生如果之前有宝石鉴定方面的结晶学课程基础的话，在宝石晶体讲解及实践课程中就有关于晶体定向晶体结构方面的知识，应具备一定的三维空间认识的基础。

在教学中，三维空间方面的错误主要体现在：第一，当切换视图观察编辑物件时，尤其当物件较多、线条密集、首饰空间结构复杂时，不少学生不能够分清线条的延伸走向、点所在的位置、物件的堆叠交叉层次关系，以致在绘制曲线时出现偏差，物件结构不符合首饰工艺特性。例如，许多学生刚开始学习的时候，不习惯每一步骤完成后切换视图观察效果，往往在某一个特定视图中达到效果，就直接进入下一个操作，导致出现许多“返修”现象。第二，学习初期的学生，在使用直线延伸曲面等工具的时候，不能将其延伸成三维立体曲面，而是延伸成片状曲面。第三，在绘制曲线建模时，尤其是使用线面连接曲面和导轨曲面这两个工具建模时，有的学生不能区分清导轨或切面的位置关系，把三维关系曲线绘成了二维关系曲线，更有甚者，把立体图效果与正方向视图效果混淆，结果是绘制出来的曲面效果意想不到。例如，在用三导轨曲面绘制戒指时，将立体图的斜视效果绘成了正视图的效果，导致其中一条导轨不能在进出轴的方向摆在正确的位置，而是摆成了平面效果，最终不能绘成戒指。第四，在用布林体运算工具做雕镂、掏空效果时，布林体运算时常出现理不清物件的关系和运算次序，导致绘制相减或交集物件时不能精确控制减出预设形状。

以上几种常见错误有共同的原因，即学生没有建立三维认知模式和思维模式，思维模式仍然停留在二维思维模式上，不能准确理解三维坐标体系；不习惯于切换视图，从不同的视角观察物件，空间想象训练不足；不能够理解进出轴的尺度变化，往往在当前视图平面进行延伸曲面；对三维模型的构成理解不足，往往理解成“投影”效果；不能区分当前视觉效果与三维空间的实际存在之间的区别。对此，在教学过程中，应加强三维空间认知方面的演示，通过制作教学模型以实物演示，使用视图切换时加强解说，强化对坐标系统检视菜单和变形菜单的操作训练，强化物件组合结构、线图结构分析训练，加强对三维坐标的讲解和练习；让学生区分视觉效果与三维空间实际存在的区别；养成切换视图观察物件的习惯。

二、曲面建模方式的错误及教学对策

建模是一种模型化思维，所谓计算机辅助设计的建模，是指使用计算机以数学方法描述物体和他们之间的空间关系。每一款三维建模软件都有自身独特的建模方式。JewelCAD的物体曲面建模方式主要是以切面和导轨（u方向和v方向）的绘制为基础，以这两组线条不同的结合方式为变化，绘制出千变万化的物件模型。主要建模工具有直线延伸曲面、环形对称曲面、管状曲面、线面连接曲面、导轨曲面等，其中直线延伸曲面、环形对称曲面建模方式较为容易理解，操作简单，练习中的错误也容易纠正。其他主要曲面建模工具常出现的练习错误主要表现为：

其一，管状曲面。管状曲面的操作较为简单，但当学习了导轨曲面的建模之后，不少学生容易混淆导轨和曲面，在点击曲线的时候，容易把导轨和切面曲线点击顺序搞反。究其原因，是学生不能正确对绘制模型进行切面和导轨分析。有的学生对切面曲线的初始位置和方向认识不清，尤其是在首饰尺寸要求比较严格的情况下，导致管状曲面的切面方向、形状大小位置都有一定的偏差，细节上有瑕疵。其原因是，不能准确把握管状曲面导轨和切面曲线的结合方式。

其二，线面连接曲面。这个工具较为复杂，与其他曲面工具建模方式的区别还是很明显的，但只需要在三维空间合适的位置绘制曲面的切面曲线或轮廓线即可，不需要绘制导轨曲线。练习的时候，不少学生连接曲面时会出现“不相乎”弹框，或者连接好的曲面出现线条交叉扭曲，或者不能按照本意连接成想要的曲面。其原因主要是，首先不能够理解线面连接曲面的方式，即不同切面曲线上的同号点连接成导轨曲线的建模原理，这就意味着不同切面曲线的控制点数目必须一致，不同切面同号控制点的连线必须顺畅而没有不合理的扭曲，软件为了规避这些错误而设置切面倒序等功能，但如果清楚了线面连接曲面的连接原理，在绘制切面时充分考虑了控制点的布局，完全可以不使用切面倒序这些功能。其次，不能正确“解剖”所要绘制的物件，也就是找不准切面的形状和位置，也不能配合软件的其他变形工具将绘制好的曲面摆放到合适的三维空间位置，曲线绘制较多时，不少学生理不清空间关系。如图1所示，此款戒指主要通过线面连接曲面将12条大切面曲线和12条小切面曲线连接而成，由于不能将小切面摆放在大切面中间位置，大小切面不能指向圆心环形排列，所以绘制出来的戒指不是本意想绘制的戒指。

其三，轨曲面。导轨曲面是通过绘制切面与导轨曲线，并以合适的切面量度将二者有机地结合在一起而建立曲面模型，其变化类型很多，很容易出错。一是有多条导轨绘图时，有的学生不能够合理布局导轨之间控制点的位置，导致绘制物件出现歪斜扭曲等现象，原因是学生不能够理解导轨和曲面的连接机理，导致只注意导轨上的形状，而忽略了多条导轨之间的点的对应关系。二是常出现切面量度理解的偏差，尤其是使用三导轨和四导轨时，对于导轨的点击顺序混乱不清，对导轨空间位置的安排也不能做到心中有数，导致点击绘制形状有偏差。其原因是，不能够理解切面量度所指示的切面和导轨之间的关系，也不清楚第三导轨和第四导轨的作用，所以导轨预先的空间位置摆放与选定的切面量度不一致。三是当线条较多时，有的学生对多切面的变化把握不准，对多条导轨的三维空间的延伸分析不清，对单导轨的纵向、迥圈的特殊性理解不清，对导轨曲面、线面连接曲面、导轨曲面等主要工具之间的异同不是很清楚，导致绘制出现偏差或重复操作。

建模机理是一个看不见的“指挥棒”，学好曲面建模关键是让学生深刻理解不同曲面工具的建模机理，以及它们之间的异同、操作方式和技巧，这样在遇到创新设计时才能够举一反三得心应手。导轨曲面、线面连接曲面、管状曲面建模的关键是，首先分析所绘制物件的形状结构；其次用软件的建模方式去分析绘制物体的切面和导轨，以及它们的结合方式，做到心中有“点”、“线”、“面”，在理解的基础上去绘制合理的曲线；最后重点讲解切面量度的含义，切面和导轨的结合关系，及采用多视图绘制导轨的技巧。在教学过程中，由于物件三维结构性比较强，线条复杂，所以尽量使用制作实物模型、多媒体演示技术、屏幕录制、分段式碎片式、多种教学手段结合循序渐进立体式教学，使学生直观便捷地接受知识点和技能训练。

三、结语

高职生的高考文化课成绩普遍不高，相对而言，他们比较偏于喜欢动手操作方面的技能，听理论课时不太容易集中注意力。而软件首饰设计对于逻辑、空间分析想象能力、绘画设计素质技能、计算机三维软件操作要求较高，宝石专业学生应具备一定的计算机操作设计方面的基础知识，具备一定的绘画基础，具备首饰制作工艺方面的基本知识和技能。因此，应采取学生易于接受的、通俗易懂的、直观的、循序渐进的方式进行授课。教师应根据教学目标、学习任务的要求和学生学习的层次采取不同的纠错策略，如采用时下流行的微课、多媒体教室授课、片段式教学等手段。

【参考文献】

[1]朱欢，闫黎，陈巧霞，李江新.JewelCAD珠宝设计教程[M].北京：化学工业出版社，2013

[2]王晨旭，刘炎.JewelCAD珠宝设计实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2007

[3]张荣红.电脑首饰设计[M].武汉：中国地质大学出版社，2006

[4]李天兵，胡楚雁，刘敏.首饰CAD及快速成型技术[M].武汉：中国地质大学出版社，2009

【作者简介】严 忠（1978— ），男，湖北鄂州人，辽宁地质工程学院职业学院资源系讲师，学士，研究方向：宝石首饰设计、加工、鉴定。

（责编 王 一）