基于計(jì)算思維的高職《3DSMAX三維圖形制作》課程設(shè)計(jì)

李谷偉

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的蓬勃發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對(duì)人才的需求愈加強(qiáng)烈，而高職院校旨在培養(yǎng)以應(yīng)用型為主的職業(yè)人才，其課程的教學(xué)效果尤其重要；而如今高職計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)現(xiàn)狀與教學(xué)過程都或多或少的存在一些問題，其課程的教學(xué)效果欠佳；而鑒于計(jì)算思維作為一項(xiàng)先進(jìn)的思想被提出，我們迫切需要將這種更為先進(jìn)的思想融入到課程設(shè)計(jì)中去，發(fā)揮先進(jìn)思想的核心力量，以此提高計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)效果和高職學(xué)生的實(shí)際就業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維 課程設(shè)計(jì) 模塊

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（a）-0183-03

1 計(jì)算思維的核心理念

1.1 計(jì)算思維的核心思想

計(jì)算思維的核心思想在于問題的分解、問題的轉(zhuǎn)換、問題的分析求解[1]。問題的分解：即面對(duì)任何復(fù)雜問題時(shí)，不急于馬上求解，而是根據(jù)問題的特性，將復(fù)雜問題分解為多個(gè)相近似的子問題，以便于分析求解；問題的轉(zhuǎn)換：遇到一些難以求解的問題，可以通過轉(zhuǎn)換，將難以直觀解決的問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐子谇蠼饣蛘咭阎蠼夥椒ǖ膯栴}[2]；問題的分析求解：將分解或者轉(zhuǎn)換之后的子問題進(jìn)行分析，并詳細(xì)求解，最終由各個(gè)子問題的求解得出父問題的解答。

1.2 計(jì)算思維的概念圖

計(jì)算思維能夠?yàn)樯鐣?huì)任何行業(yè)提供良好的求解方法和思維，利用其先進(jìn)的思維方式進(jìn)行復(fù)雜問題的求解，這是一種令人非常期待的思維方式[3]；如果能夠合理的運(yùn)用計(jì)算思維，將給我們帶來意想不到的成效；為了讓大家能夠更好的去了解計(jì)算思維，以下構(gòu)建了一張關(guān)于計(jì)算思維的概念圖，如圖1所示。

2 傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 教學(xué)的被動(dòng)性

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師和學(xué)生往往存在嚴(yán)重的被動(dòng)性4]。[首先，教師為了考試而教；教師根據(jù)教材的設(shè)計(jì)，被動(dòng)的去安排教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)以往考試的慣例去安排教學(xué)方式；這種情況下，教師并不知道為何而教，以及為什么這么教。這種教師的被動(dòng)性嚴(yán)重影響了課程的教學(xué)效果，教學(xué)的靈動(dòng)性也非常欠缺，最終帶來的負(fù)面結(jié)果是：學(xué)生學(xué)習(xí)千篇一律，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握只能做到表面的運(yùn)用，而不能夠理解深層次的原理。其次，學(xué)生為了應(yīng)付考試而學(xué)；這一點(diǎn)在高職院校尤為突出，學(xué)生學(xué)習(xí)的目的是為了畢業(yè)學(xué)分，為了課程能夠及格，而不是真正想去學(xué)好該門課程；另外，學(xué)生對(duì)課程并沒有太大的學(xué)習(xí)興趣，因此整個(gè)學(xué)習(xí)過程非常的被動(dòng)，缺乏主觀能動(dòng)性；這些最終導(dǎo)致了學(xué)習(xí)不精的結(jié)果。

2.2 課程內(nèi)容安排不合理

課程教學(xué)效果不理想的其中一個(gè)重要原因就是課程內(nèi)容的安排不合理，換言之，課程內(nèi)容需要經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)以及妥善的安排，才能夠?yàn)榱己玫慕虒W(xué)效果鋪路。如今，還是有很多的教師在教學(xué)的過程中沒有合理的安排教學(xué)內(nèi)容，而是簡(jiǎn)單的根據(jù)一本教材或者是按照一些過時(shí)的教學(xué)順序來進(jìn)行教學(xué)安排，更有甚者是照本宣科[5]。課程的內(nèi)容安排可以說是非常的重要，合理的內(nèi)容編排能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中按部就班，循序漸進(jìn)；新穎的內(nèi)容編排能夠讓學(xué)生掌握與時(shí)俱進(jìn)的知識(shí)與技巧，讓他們?cè)谖磥淼木蜆I(yè)中能夠立于不敗之地；而如今大部分教師并沒有重視課程內(nèi)容的編排以及內(nèi)容的設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)。

2.3 教學(xué)方法守舊

課程教學(xué)效果不理想的另一重要原因就是教學(xué)方法的守舊。很多教師會(huì)以一種或者幾種教學(xué)方法為主，千篇一律的應(yīng)用在各個(gè)課程中，而每門課程的特點(diǎn)都不同，有些課程理論性較強(qiáng)，而有些課程在實(shí)踐性方面更強(qiáng)，那么如果都采用一樣的教學(xué)方法，顯然是不可行的，也是不合適的；另外，陳舊的教學(xué)方法會(huì)帶來很大的弊端[6]，例如：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；在當(dāng)時(shí)提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)法時(shí)，眾多教師都認(rèn)為是非常好的一種教學(xué)手段。確實(shí)如此，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法能夠讓學(xué)生在課堂中快速的掌握案例的應(yīng)用方法，但是任務(wù)驅(qū)動(dòng)法也有其弊端，即：學(xué)生在課堂中看似掌握了應(yīng)用方法，其實(shí)不然；學(xué)生只能夠一味的克隆案例或者與其相似的案例，而并沒有真正的理解方法背后的原理；因此，這樣的學(xué)生未來的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力是非常弱的。

3 基于計(jì)算思維的《3DS MAX三維圖形制作》課程設(shè)計(jì)

3.1 課程的總體設(shè)計(jì)

為了能夠解決傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中存在的問題，以《3DS MAX三維圖形制作》這門課程為例，引用計(jì)算思維為課程設(shè)計(jì)的核心思想，對(duì)該門課程教學(xué)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與安排。

（1） 進(jìn)一步明確課程的教學(xué)目標(biāo)，讓教師發(fā)揮主觀意識(shí)，改變以往應(yīng)付考試的被動(dòng)教學(xué)意識(shí)；引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生興趣，讓學(xué)生自主的去學(xué)習(xí)課程的知識(shí)點(diǎn)，改變學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，其示意圖如下所示。

教學(xué)意識(shí)←主觀能動(dòng)性→學(xué)習(xí)狀態(tài)

（2） 根據(jù)計(jì)算思維的理念，對(duì)課程進(jìn)行內(nèi)容上的合理設(shè)計(jì)，主要分為3個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

（3）為了能夠提升課程教學(xué)質(zhì)量，基于計(jì)算思維的教學(xué)方法在設(shè)計(jì)部分需要做到三個(gè)方面：教學(xué)方法新穎、教學(xué)方法多樣化、教學(xué)方法相輔相成；盡可能的實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維與創(chuàng)新意識(shí)以及技能原理融為一體，計(jì)算思維→創(chuàng)新意識(shí)→技能原理；三點(diǎn)一線

3.2 課程的詳細(xì)設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，對(duì)該課程進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，主要分為三大模塊，它們分別是：興趣模塊、銜接模塊、原理模塊；在最后的原理模塊完成之后，該課程能夠與后續(xù)的多媒體3D技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)課程無縫的連接。該課程的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示。

（1）興趣模塊。在該模塊中主要是為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，該模塊學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)該門課程非常感興趣，能夠自發(fā)的去了解該課程的相關(guān)內(nèi)容。模塊中主要分為兩部分內(nèi)容：1、將標(biāo)準(zhǔn)幾何體與擴(kuò)展幾何體的知識(shí)點(diǎn)融入到具體案例中，例如：案例“桌子一角”等，該部分內(nèi)容非常簡(jiǎn)單，易學(xué)易掌握，用于吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣最為合適；2、將FFD、擠出、車削、倒角等常用修改器融入到具體案例中，例如：案例“玻璃杯”等常見模型；通過一些單一的修改器命令制作出日常生活中常見的實(shí)體模型，進(jìn)一步提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。

（2）銜接模塊。在興趣模塊之后，學(xué)生有了一定的求知欲望，在該模塊中主要是為了加深學(xué)習(xí)的深度；在該模塊學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)該門課程的知識(shí)點(diǎn)有了一定的了解，并掌握了一定的技巧。模塊中主要分為四部分內(nèi)容：1、多邊形建模；將復(fù)雜的多邊形建模分解為點(diǎn)、線、面等子知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，并融入到具體的案例中，例如：案例“足球”等，該部分內(nèi)容深度有了明顯的加深，并且該部分內(nèi)容是在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛的知識(shí)點(diǎn)之一，必須掌握；2、Vray渲染器；鑒于實(shí)際企業(yè)在工作中的廣泛運(yùn)用，必須要掌握這部分知識(shí)點(diǎn)；而Vray的知識(shí)面極其寬廣，想要很好的掌握并非一朝一夕即可實(shí)現(xiàn)的；因此，這部分內(nèi)容要進(jìn)行篩選，選擇其最為常用的知識(shí)點(diǎn)來進(jìn)行講解，并融入案例之中，例如：案例“書房一角”等；3、材質(zhì)與燈光；這部分內(nèi)容牽涉到很多原理部分的知識(shí)，很難在這個(gè)模塊中立即掌握，因此，只能把較為普及的知識(shí)點(diǎn)與用法作為重點(diǎn)來掌握；4、動(dòng)畫控制器；此部分內(nèi)容為動(dòng)畫領(lǐng)域的重要知識(shí)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)畫效果的基礎(chǔ)控制模塊；該模塊主要以學(xué)習(xí)各種運(yùn)動(dòng)控制器的用法以及時(shí)間幀的設(shè)置為主，并融入到具體案例中，例如：案例“瓦力動(dòng)畫”等。

（3）原理模塊。在銜接模塊之后，學(xué)生已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，并能夠靈活制作一些簡(jiǎn)單動(dòng)畫場(chǎng)景效果；在此模塊需要學(xué)習(xí)的是進(jìn)階內(nèi)容；此模塊主要分為三部分內(nèi)容：1、Vray渲染原理；主要在案例中對(duì)比演示不同設(shè)置方法帶來不同效果的原因，對(duì)各種材質(zhì)紋理的設(shè)置需要注意其軟件工作的原理；2、gamma校正的合理設(shè)置；該部分旨在培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，以正確的工作流程來進(jìn)行工作；3、CS骨骼；這部分內(nèi)容是對(duì)動(dòng)畫控制器的擴(kuò)展，掌握CS骨骼的架設(shè)以及蒙皮的方法，屬于加深內(nèi)容，需要一定的耐性去學(xué)習(xí)其中龐大的設(shè)置方法和技巧。

在教學(xué)方法上，各個(gè)模塊都采用了案例對(duì)比演示法與換位教學(xué)法相融合，在課堂上利用案例對(duì)比演示法將知識(shí)點(diǎn)融入案例中，并在案例講解過程中對(duì)比演示多種情況，以便于學(xué)生理解其原理；而在案例對(duì)比演示法之后，采用換位教學(xué)法，挑選作品中具有代表性的學(xué)生作品，并讓其制作者向其余學(xué)生展示其制作過程，分享心得以及討論出現(xiàn)的問題，此刻，教師與學(xué)生的角色進(jìn)行了互換，由學(xué)生來演示整個(gè)過程；這樣的方法能夠讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)印象深刻，對(duì)出現(xiàn)的問題能夠及時(shí)討論并予以解決。

3.3 課程設(shè)計(jì)的測(cè)試與不足

通過兩個(gè)學(xué)期的測(cè)試，這樣的課程設(shè)計(jì)帶來了不同的課堂效果，其主要體現(xiàn)在于以下兩個(gè)方面：

（1）圖6為之前傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的學(xué)生作品，圖7為經(jīng)過全新課程設(shè)計(jì)過后的學(xué)生作品。對(duì)比圖4與圖5可以發(fā)現(xiàn)：學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更加深刻，對(duì)原理的運(yùn)用更加純熟。

（2）圖6為之前學(xué)生的作品，圖7、為全新課程設(shè)計(jì)過后的學(xué)生作品；對(duì)比圖6與圖7可以發(fā)現(xiàn)：學(xué)生得益于計(jì)算思維的課程教學(xué)之后，其作品不再是一味克隆復(fù)制，開始具備自己的想法，初步養(yǎng)成了創(chuàng)新的意識(shí)。

經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的測(cè)試之后，也發(fā)現(xiàn)了一些不足的地方：該課程設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步的對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行篩選，知識(shí)點(diǎn)需要更好的融合于所選案例，在今后最好能夠?qū)⑦@一系列設(shè)計(jì)編寫成教材，這樣能夠在教學(xué)上為教師提供方便，也能夠讓學(xué)生在主觀上更好的了解該課程的知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

隨著中國對(duì)計(jì)算機(jī)行業(yè)的愈加重視，加上計(jì)算機(jī)行業(yè)對(duì)人才的迫切需求，高職院校培養(yǎng)社會(huì)應(yīng)用型人才的任務(wù)變得更加艱巨。將計(jì)算思維應(yīng)用在實(shí)踐類課程教學(xué)中去，有其實(shí)際的意義，不僅能夠在人才培養(yǎng)上提高人才的輸出質(zhì)量，還能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；谟?jì)算思維的《3DS MAX三維圖形制作》課程設(shè)計(jì)在測(cè)試過程中獲得了不少成效，但仍有不足，希望在不久的將來，能夠?qū)⑦@項(xiàng)課程設(shè)計(jì)繼續(xù)完善，以此為廣大師生帶來更多的幫助。

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