計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐與討論*

安維華

北京語(yǔ)言大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院 北京 100083

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐與討論*

安維華

北京語(yǔ)言大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院 北京 100083

首先介紹數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，以及計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程在該專(zhuān)業(yè)中的重要性；然后基于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該課程進(jìn)行深入分析，具體包括課程定位、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面；最后對(duì)教學(xué)效果和改進(jìn)方向進(jìn)行總結(jié)。

數(shù)字媒體技術(shù)；計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)；教學(xué)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

1 引言

數(shù)字媒體技術(shù)[1]是以信息科學(xué)和數(shù)字技術(shù)為主導(dǎo)，以大眾傳播理論為依據(jù)，以現(xiàn)代藝術(shù)為指導(dǎo)，將信息傳播技術(shù)應(yīng)用到文化、藝術(shù)、商業(yè)、教育和管理領(lǐng)域的科學(xué)與藝術(shù)高度融合的綜合交叉學(xué)科。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字媒體技術(shù)已經(jīng)滲透到人們的日常生產(chǎn)和生活中，并對(duì)人們的生活方式、意識(shí)形態(tài)以至民族傳統(tǒng)文化產(chǎn)生重要影響。目前，與數(shù)字媒體相關(guān)的行業(yè)已經(jīng)非常廣泛，包括影視、出版、新聞、展覽、移動(dòng)通信、數(shù)碼產(chǎn)品、娛樂(lè)游戲、廣告等行業(yè)。

為了適應(yīng)數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展所產(chǎn)生的各種社會(huì)需求，國(guó)內(nèi)各個(gè)院校已經(jīng)相繼開(kāi)辦數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)。具體來(lái)講，該專(zhuān)業(yè)具有下面一些特點(diǎn)。

1）該專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)非常豐富，并且具有交叉性。媒體技術(shù)方面，它融合了計(jì)算機(jī)圖形圖像、數(shù)字音視頻處理、人機(jī)交互、二維三維動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等多項(xiàng)技術(shù)；藝術(shù)設(shè)計(jì)方面，它包括美術(shù)基礎(chǔ)、色彩素描、平面立體設(shè)計(jì)、視聽(tīng)語(yǔ)言等內(nèi)容。

2）該專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。因?yàn)閿?shù)字媒體內(nèi)容的消費(fèi)是一種精神的消費(fèi)，這就需要數(shù)字媒體產(chǎn)品具有優(yōu)秀的創(chuàng)意。

3）該專(zhuān)業(yè)的定位面向?qū)嵺`和應(yīng)用。該專(zhuān)業(yè)需要為學(xué)生提供盡量多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，這樣才能使學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的、創(chuàng)新的定位，面向?qū)嵺`和應(yīng)用。

由此可見(jiàn)，數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)面廣，社會(huì)需求豐富，特點(diǎn)鮮明。因此，各個(gè)學(xué)校都根據(jù)自己的教學(xué)資源和教學(xué)特色進(jìn)行課程設(shè)置，選擇性地重點(diǎn)突出一個(gè)或幾個(gè)方面，而沒(méi)有追求大而全的辦學(xué)模式。

2 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程的重要性

在數(shù)字媒體技術(shù)的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)最為成熟[3]。因此，很多高校的數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)都將動(dòng)畫(huà)技術(shù)作為一項(xiàng)重要的教學(xué)內(nèi)容，紛紛開(kāi)設(shè)相關(guān)課程。為了完善數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程體系，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)，北京語(yǔ)言大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教師經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研和討論，決定將動(dòng)畫(huà)技術(shù)作為該專(zhuān)業(yè)的一項(xiàng)重要技能進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)將“計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)”課程設(shè)定為核心課程。該課程的開(kāi)設(shè)具有重要意義。

1）從就業(yè)需求的角度講，該課程對(duì)于鍛煉學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，提高學(xué)生的就業(yè)能力具有重要作用。當(dāng)前，國(guó)家不斷加大力度發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，這其中非常重要的一點(diǎn)就是動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。我國(guó)已經(jīng)先后建立眾多動(dòng)漫游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地?？梢?jiàn)，社會(huì)發(fā)展對(duì)動(dòng)漫人才的需求非常迫切。

2）從課程體系的角度講，該課程對(duì)完善數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)具有重要作用。數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)所教授的基礎(chǔ)內(nèi)容包括圖形學(xué)、圖像處理、視音頻等內(nèi)容。“計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)”是在此基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的高層次理論和實(shí)踐課程，能夠使學(xué)生更深入地掌握矢量媒體的基本原理和實(shí)踐技能，同時(shí)能夠?yàn)楹罄m(xù)的程序開(kāi)發(fā)類(lèi)課程（計(jì)算機(jī)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互技術(shù)等課程）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3）從人才培養(yǎng)的角度講，該課程的指導(dǎo)思想有別于藝術(shù)院校和社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。目前，很多藝術(shù)院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在動(dòng)漫方面的培養(yǎng)只是注重軟件的應(yīng)用，而不注重基本原理以及高層次開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。這就給學(xué)生的職業(yè)發(fā)展造成諸多問(wèn)題。例如：學(xué)生對(duì)動(dòng)畫(huà)的基本原理和開(kāi)發(fā)方法不夠熟悉，很難在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深入發(fā)展；學(xué)生的綜合能力不強(qiáng)，就業(yè)面窄。然而，該課程能夠?qū)④浖?yīng)用和軟件開(kāi)發(fā)能力緊密結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生不但掌握動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作能力，還具備相關(guān)領(lǐng)域的軟件研發(fā)能力。這樣就提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。

綜上所述，該課程的根本作用在于，適應(yīng)社會(huì)對(duì)高水平動(dòng)漫人才的需求，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作能力和軟件開(kāi)發(fā)能力，使學(xué)生在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力得到全面發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)課程的目標(biāo)，筆者對(duì)北京地區(qū)的多所高校進(jìn)行調(diào)研，對(duì)動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)大綱進(jìn)行充分的對(duì)比，最終形成該課程的具體教學(xué)思路。本文的工作就是在此基礎(chǔ)上形成的。

3 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐

3.1 課程定位

目前，很多院校開(kāi)設(shè)的動(dòng)畫(huà)類(lèi)課程主要重視藝術(shù)的訓(xùn)練和軟件的操作，并沒(méi)有開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)的原理技術(shù)類(lèi)課程[5]。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程正是彌補(bǔ)這方面的不足而開(kāi)設(shè)的。該課程的主要目標(biāo)是，不但使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的發(fā)展、本質(zhì)特征、表現(xiàn)技術(shù)以及制作流程有一個(gè)較全面的了解，而且使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的低層運(yùn)動(dòng)控制與高層運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的基本概念、基本理論有深入認(rèn)識(shí)和理解；通過(guò)編程實(shí)踐，使學(xué)生掌握常用動(dòng)畫(huà)技術(shù)的編程技巧；通過(guò)創(chuàng)作軟件的操作，使學(xué)生對(duì)動(dòng)畫(huà)軟件的組成和功能有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。為此，本課程的定位具有下面幾個(gè)特點(diǎn)。

1）本課程重視動(dòng)畫(huà)原理技術(shù)的分析。本課程將著重講解各種動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，例如關(guān)鍵幀插值技術(shù)、過(guò)程動(dòng)畫(huà)技術(shù)、分形技術(shù)等。對(duì)這些技術(shù)的理解，能夠幫助學(xué)生深入理解動(dòng)畫(huà)軟件的各個(gè)模塊，從而能夠深入掌握動(dòng)畫(huà)軟件的創(chuàng)作技巧。

2）本課程重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這里的實(shí)踐不但包括軟件的操作，而且包括編程的內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)自己編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)3Ds Max軟件中的功能，這樣更能深入掌握這些動(dòng)畫(huà)技術(shù)。

3）本課程體現(xiàn)最新動(dòng)畫(huà)技術(shù)的發(fā)展。為了讓學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)能夠緊跟技術(shù)發(fā)展，本課程在教學(xué)內(nèi)容的安排上將體現(xiàn)最新動(dòng)畫(huà)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)視野。

4）本課程的教學(xué)方法體現(xiàn)啟發(fā)性，重視知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。本課程所有作業(yè)都具有開(kāi)放性，教師安排作業(yè)的框架性要求，學(xué)生自己決定作業(yè)的具體內(nèi)容，這樣不但能夠鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，而且能夠培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.2 教學(xué)內(nèi)容

北京語(yǔ)言大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)將“計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)”課程設(shè)置在大三上學(xué)期，每周4學(xué)時(shí)，共18周，總計(jì)72學(xué)時(shí)。其中，理論教學(xué)36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)36學(xué)時(shí)。在授課方式上，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)全部在機(jī)房進(jìn)行，通過(guò)邊講解邊實(shí)踐的方式，來(lái)加深學(xué)生的理解。本節(jié)重點(diǎn)介紹理論教學(xué)課程的內(nèi)容。

該課程在理論教學(xué)的安排上突出各種計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的講述。借助相關(guān)動(dòng)畫(huà)軟件的演示，該課程將介紹這些動(dòng)畫(huà)技術(shù)是如何在實(shí)踐中應(yīng)用的。該課程還將分析這些動(dòng)畫(huà)技術(shù)的發(fā)展前景。下面理論教學(xué)內(nèi)容的具體進(jìn)度[6]。

1）動(dòng)畫(huà)概述（1周，2學(xué)時(shí)）：主要講述動(dòng)畫(huà)的發(fā)展歷史、制作方法的變革等內(nèi)容，同時(shí)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)在動(dòng)畫(huà)發(fā)展中的重要作用。

2）傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)（1周，2學(xué)時(shí)）：主要講述傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)在制作流程上的區(qū)別，計(jì)算機(jī)二維動(dòng)畫(huà)與三維動(dòng)畫(huà)的區(qū)別，常用動(dòng)畫(huà)軟件等內(nèi)容。

3）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的圖形基礎(chǔ)（2周，4學(xué)時(shí)）：主要講述與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)相關(guān)的圖形學(xué)技術(shù)，包括矩陣運(yùn)算、三維變換、坐標(biāo)系變換、投影變換等內(nèi)容。

4）幾何造型技術(shù)（3周，6學(xué)時(shí)）：主要講述三維模型在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)原理，具體包括參數(shù)造型、多邊形網(wǎng)格造型、分形造型、樣條線技術(shù)等。

5）OpenGL編程技術(shù)（6周，12學(xué)時(shí)）：主要講述這種編程語(yǔ)言的各種語(yǔ)法規(guī)則，為學(xué)生的編程實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

6）各種動(dòng)畫(huà)技術(shù)的原理（這部分是關(guān)鍵內(nèi)容）（4周，8學(xué)時(shí)）：主要講述插值動(dòng)畫(huà)技術(shù)、變形動(dòng)畫(huà)技術(shù)、軌跡動(dòng)畫(huà)技術(shù)、粒子系統(tǒng)、關(guān)節(jié)動(dòng)畫(huà)與過(guò)程動(dòng)畫(huà)等。

7）動(dòng)畫(huà)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)向（1周，2學(xué)時(shí)）：主要介紹最新影視作品中所采用的新技術(shù)，包括運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)、表情識(shí)別技術(shù)等。

3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

本課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的定位在于，使學(xué)生加深對(duì)理論的理解和增強(qiáng)實(shí)踐能力，而不在于讓學(xué)生制作出優(yōu)美的動(dòng)畫(huà)片，因?yàn)楹笳呤瞧渌n程的內(nèi)容。為此，該課程設(shè)計(jì)了兩大類(lèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)。

第一大類(lèi)是3Ds Max軟件的操作（共10周，20學(xué)時(shí)），主要內(nèi)容包括三維物體和場(chǎng)景的建模、材質(zhì)和貼圖的應(yīng)用、各種動(dòng)畫(huà)控制技術(shù)（關(guān)鍵幀、運(yùn)動(dòng)約束、粒子系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)模擬）、渲染環(huán)境設(shè)置等。這部分實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生通過(guò)軟件操作理解相關(guān)動(dòng)畫(huà)原理，并掌握動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)作流程和創(chuàng)作技巧。

第二大類(lèi)是基于OpenGL語(yǔ)言的編程實(shí)踐（共8周，16學(xué)時(shí)），主要內(nèi)容包括二維變形動(dòng)畫(huà)、關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)等效果的實(shí)現(xiàn)。這部分實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生具備一定的動(dòng)畫(huà)程序開(kāi)發(fā)能力。

3.4 考核方式

本課程的考核重點(diǎn)在于，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握效果以及相應(yīng)的實(shí)踐能力。為此，具體的考核方式包括4個(gè)環(huán)節(jié)：1）課堂表現(xiàn)（10%），根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括學(xué)生的積極性、互動(dòng)性等；2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%），通過(guò)觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性，檢查實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成情況，進(jìn)行評(píng)價(jià)；3)）創(chuàng)新能力（20%），根據(jù)學(xué)生課外作業(yè)的創(chuàng)意和完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，這些課外作業(yè)是開(kāi)放性的，教師只給出一個(gè)框架要求，學(xué)生自己確定實(shí)踐的內(nèi)容和細(xì)節(jié)；4）期末考試（50%），重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解情況和綜合應(yīng)用能力。

4 教學(xué)效果分析

本課程已經(jīng)在信息科學(xué)學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)講授2個(gè)學(xué)期。從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理有了深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)3Ds Max等動(dòng)畫(huà)軟件的模塊劃分有了全面的理解，對(duì)學(xué)生在動(dòng)畫(huà)軟件操作技巧的學(xué)習(xí)方面起到輔助作用。另外，學(xué)生的編程實(shí)踐能力得到鍛煉和加強(qiáng)。

另一方面，由于該課程是一門(mén)較新穎的課程，其他高校很少開(kāi)設(shè)，因此能夠借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少，而且該課程的教學(xué)周期還很短。這些都使得該課程還存在一些不完善的地方。首先，課程的理論內(nèi)容較多，時(shí)間緊湊，學(xué)生對(duì)有些難點(diǎn)知識(shí)的消化理解不夠。為此，今后希望對(duì)教學(xué)內(nèi)容有所調(diào)整，突出重點(diǎn)內(nèi)容的講解，將一些非重點(diǎn)內(nèi)容改為課下自學(xué)形式。其次，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程具有非常密切的關(guān)系。后者主要解決虛擬對(duì)象的建模、存儲(chǔ)、繪制等問(wèn)題；前者主要解決虛擬對(duì)象的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這兩門(mén)課程在教學(xué)內(nèi)容上有一些重復(fù)的地方。今后需要深入討論，使這兩門(mén)課程的教學(xué)達(dá)到很好的銜接。

5 總結(jié)與展望

本文詳細(xì)分析“計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理與技術(shù)”課程在數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)中的重要作用。在對(duì)北京地區(qū)各高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)出該課程的定位，以及教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、考核方式等方面的內(nèi)容，從而積累豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，取得良好的教學(xué)成果。在今后的教學(xué)過(guò)程中，需要進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)這些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)對(duì)該課程進(jìn)行不斷改進(jìn)，如進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，與相關(guān)企業(yè)合作，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該課程在相關(guān)行業(yè)中的重要作用。

[1]牟昱,葉福軍.淺談數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)與就業(yè)[J].科教文匯,2010(01)∶184

[2]田茵.數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)特色教育的研究與實(shí)踐[J].科技信息∶科學(xué)·教研,2007(3)∶144-145

[3]鄔厚民.淺析美國(guó)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的文化與現(xiàn)狀[J].中國(guó)科技信息,2009(11)∶215-218

[4]劉駿.我國(guó)高等院校動(dòng)畫(huà)教育探討[J].新課程學(xué)習(xí)∶學(xué)術(shù)教育,2010(08)∶118-119

[5]蘇鑫,任世杰,吳成.影視動(dòng)畫(huà)實(shí)驗(yàn)室課程建設(shè)探索[J].科技信息,2010(14)∶734

[6]雍俊海.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)算法與編程基礎(chǔ)[M].北京∶清華大學(xué)出版社,2008

Teaching Practice and Discussion on Course of Computer Animation Theory and Technology

An Weihua

This paper firstly presents the characteristics of digital media technology, and the significance of computer animation theory and technology course in this major. Then, based on the author’s teaching experience, we deeply analyze the course detail, such as course orientation,teaching content and experimental procedure. Finally, the teaching effect and improvement directions are summarized.

digital media technology; computer animation; teaching content; experimental procedure

Author’s address College of Information Science, Beijing Language and Culture University, Beijing, China 100083

G642

B

1671-489X(2011)03-0031-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.031

北京語(yǔ)言大學(xué)校級(jí)教學(xué)項(xiàng)目（編號(hào)：A200904）。

作者：安維華，博士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形學(xué)。