淺析人工智能背景下三維模型課程的轉(zhuǎn)型

蒲蓓蕾

摘要：在人工智能背景之下，三維建模呈現(xiàn)出新的智媒體語境：不斷涌現(xiàn)智能和簡(jiǎn)便的三維建模的方法，模型的應(yīng)用重心也從動(dòng)畫游戲模型向VR，AR模型轉(zhuǎn)變，在AI技術(shù)的支持之下，新型教學(xué)工具得到越來越多的應(yīng)用。在人工智能時(shí)代三維模型課程也出現(xiàn)了轉(zhuǎn)型的要求，目前，人工智能及相關(guān)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下五個(gè)方面：自適應(yīng)/個(gè)性化學(xué)習(xí);虛擬導(dǎo)師;教育機(jī)器人;基于編程和機(jī)器人的科技教育;基于虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景式教育。筆者通過一段時(shí)間的教學(xué)探索與實(shí)踐，認(rèn)為三維建模課程應(yīng)該在課程本身，課程資源，課程團(tuán)隊(duì)方面做出相應(yīng)的改變才能應(yīng)對(duì)時(shí)代的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能;三維建模;教學(xué)改革

隨著人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，人工智能必將引發(fā)教育模式、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式、教育治理、教師隊(duì)伍等一系列的變革和創(chuàng)新。并且隨著人工智能的發(fā)展，三維建模的方式發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出智能化與簡(jiǎn)單化的趨勢(shì)。涌現(xiàn)出的新技術(shù)有：基于大數(shù)據(jù)的模型、紋理、視頻、音頻、動(dòng)作、界面素材自動(dòng)生成與加工技術(shù)，基于模型拓?fù)涮卣鞯淖詣?dòng)紋理映射技術(shù)，基于視覺識(shí)別的3D自動(dòng)化逆向建模技術(shù)，基于平面圖像的AI智能結(jié)算建模技術(shù)等。

在AI時(shí)代，三維建模變得越來越簡(jiǎn)單，不再需要大量的時(shí)間，對(duì)技術(shù)、甚至造型能力的要求都大大的降低。此外三維模型的應(yīng)用領(lǐng)域的重心也發(fā)生了偏移.從影視動(dòng)畫，游戲模型到VR模型轉(zhuǎn)變。因?yàn)閂R技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以及政策、行業(yè)滲透等因素，新的VR應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，對(duì)VR及AR內(nèi)容的需求增大。

可以看出人工智能背景之下，三維建模呈現(xiàn)出新的智媒體語境，并且在AI技術(shù)的支持之下，新型教學(xué)工具得到越來越多的應(yīng)用?；谶@些變化，三維建模課程也必須適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展進(jìn)行課程改革。本文探討在人工智能背景之下三維建模教學(xué)的變革，這對(duì)于解決目前三維建模教學(xué)中的實(shí)際問題有著的積極的實(shí)踐價(jià)值。

一、三維建模教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前的三維模型教學(xué)，以學(xué)習(xí)三維軟件基本操作為主，教學(xué)目標(biāo)涵蓋知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)。其中知識(shí)目標(biāo)包括：了解模型的文化背景，掌握建模思路，掌握結(jié)構(gòu)分析策略;技能目標(biāo)為建立三維空間意識(shí)，養(yǎng)成良好的三維學(xué)習(xí)習(xí)慣，建立正確的三維制作觀念，掌握三維動(dòng)畫軟件，操作掌握Polygon多邊形建模方法，掌握曲面建模方法，學(xué)會(huì)對(duì)建模目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆分，了解三維動(dòng)畫制作流程中材質(zhì)燈光及動(dòng)畫模塊的工作原理，以及掌握基本操作等。課程雖然旨在提高學(xué)生的全面素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力為核心組織教學(xué)。但仍然是以技能講述為主，講述性為主，且實(shí)行無差異性教學(xué)。還是保留傳統(tǒng)的教學(xué)模式。存在以下問題：

（一）課程目標(biāo)設(shè)置落后

當(dāng)前的課程目標(biāo)是以培養(yǎng)掌握三維建模的專業(yè)技術(shù)型人才，講授軟件操作和進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)為主。旨在培養(yǎng)技能型人才。但人工智能時(shí)代的來了，模型的建立變得越來越簡(jiǎn)單和智能化，三維建模變得越來越簡(jiǎn)單，不再需要大量的時(shí)間，對(duì)技術(shù)甚至是造型能力的要求都大大的降低?；诖藛渭兊闹v授技術(shù)，將不再適應(yīng)目前的發(fā)展。

（二）課程內(nèi)容設(shè)置有偏差

當(dāng)前人才培養(yǎng)是貼合動(dòng)畫游戲模型行業(yè)需求，針對(duì)性的培養(yǎng)適合影視動(dòng)畫及游戲行業(yè)的模型師需求，但目前隨著VR和AR行業(yè)的興起，模型的需求重心也發(fā)生了偏移，單純的講述動(dòng)畫及游戲模型，學(xué)生如果對(duì)VR和AR模型的制作不了解，將不利于學(xué)生就業(yè)。

（三）教學(xué)方式的陳舊

目前的教學(xué)方式以往教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容以教授技術(shù)為主，內(nèi)容單一，以教師為中心采取傳統(tǒng)講授型。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)單純的技術(shù)，是知識(shí)的被動(dòng)接受者。學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得不到鍛煉。且無差異的教學(xué)，只能滿足一部分學(xué)生的需要。不能惠及所有學(xué)生。

二、三維建模教學(xué)課程的變革的探討

（一）教學(xué)目標(biāo)的變革

在人工智能背景之下以往教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容以教授技術(shù)為主，內(nèi)容單一，新的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合技術(shù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)，人文藝術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)，文化自信和工匠精神培養(yǎng)，以信息化手段和人工智能為支撐，全面多維進(jìn)行。同時(shí)學(xué)生應(yīng)該掌握敏捷化學(xué)習(xí)能力，以便快速掌握先進(jìn)技能與技術(shù)，AI將我們從技術(shù)的局限中解放，學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新創(chuàng)意能力，跨界復(fù)合能力，是我們當(dāng)前的課程培養(yǎng)重點(diǎn)。

例如筆者的課程改革中嘗試使用智慧職教平臺(tái)，以省級(jí)專業(yè)教學(xué)資源庫為基礎(chǔ)。案例選取以企業(yè)真實(shí)案例（如博物館文物修復(fù)項(xiàng)目）為導(dǎo)向，模擬真實(shí)工作環(huán)境，注重培育從業(yè)者的使命感。在教學(xué)內(nèi)容方面，以中國經(jīng)典瓷器相關(guān)文化為載體，思政進(jìn)課堂，增強(qiáng)學(xué)生文化自信。注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意能力，以及VR模型的制作能力。

（二）教學(xué)方法的變革

從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。以傳統(tǒng)講授型變革為學(xué)生試錯(cuò)、教師點(diǎn)評(píng)的方式。采用信息化教學(xué)手段及利用職教云平臺(tái)，提前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，并拆解為子任務(wù)、分組討論、師生互動(dòng)方式，讓學(xué)生容易學(xué)。學(xué)生利用碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，縮短了授課時(shí)長。并且分層次教學(xué)，根據(jù)職教云數(shù)據(jù)、AI問答后臺(tái)數(shù)據(jù)、測(cè)試成績(jī)、作業(yè)評(píng)分等元素為輔助，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法形成學(xué)生畫像，得出學(xué)生畫像。進(jìn)行個(gè)性化推送和輔導(dǎo)，做到因材施教，讓學(xué)生精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)設(shè)計(jì)的變革

結(jié)合優(yōu)質(zhì)資源，充分利用信息化資源和技術(shù)，采用線上線下形結(jié)合的混合式教學(xué)模式，把一次課分成課前，課中，課后三個(gè)階段。

課前：通過職教云平臺(tái)布置課前任務(wù)，教師根據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)，調(diào)整接下來的課堂教學(xué)，設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)，以學(xué)定教。并且將技術(shù)性的學(xué)習(xí)放在課下，利用碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，可以大大縮短學(xué)生課堂時(shí)間，也鍛煉學(xué)生的自主性。

課中：包括分析、測(cè)試、操作、比賽、評(píng)價(jià)五個(gè)層層遞進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié)。采用問題引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，小組探究等教學(xué)方法，做中學(xué)，做中教。

在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)。采用課堂建模競(jìng)賽的方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情。采用學(xué)生互評(píng)，教師評(píng)價(jià)和企業(yè)評(píng)價(jià)的多元評(píng)價(jià)方式。

課后：在線測(cè)試，反饋學(xué)生掌握情況加強(qiáng)學(xué)習(xí)，同時(shí)展開拓展環(huán)節(jié)，討論三維造型在游戲產(chǎn)品、文創(chuàng)產(chǎn)品、衍生產(chǎn)品等環(huán)節(jié)的深度應(yīng)用。

通過教學(xué)設(shè)計(jì)的改變，讓學(xué)生從被動(dòng)的參與者變?yōu)檎n堂的主導(dǎo)者，從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（四）變革中的信息化手段應(yīng)用

1.結(jié)合AR技術(shù)全息展現(xiàn)素材，做到了學(xué)生不受時(shí)空限制，全面細(xì)致觀察素材。

2.采用人工智能AI建模助手輔助學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生提問進(jìn)行分析，形成學(xué)生畫像，后期進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的精準(zhǔn)推送。

3.在線專家點(diǎn)評(píng)，引入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更加貼近行業(yè)要求，形成學(xué)校、企業(yè)兩位一體的良性互動(dòng)生態(tài)教學(xué)環(huán)境。

4.引入3D打印技術(shù)，學(xué)生建造的模型輸出為實(shí)物，這大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5.VR及AR內(nèi)容拓展訓(xùn)練課程引入。

三、教學(xué)資源的重構(gòu)的探討

面對(duì)人工智能，大數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)資源的大量涌入，教學(xué)資源方得到了豐富、大量的教學(xué)資源，也對(duì)三維模型課程變革給出了信息與要求。

首先對(duì)于教材進(jìn)行改編：采用前沿教材，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)課時(shí)長度和學(xué)生后續(xù)課程的創(chuàng)作需求，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)講解，補(bǔ)充了簡(jiǎn)要的分UV和綁定介紹知識(shí)，對(duì)順序上也做了相應(yīng)的調(diào)整，并且引入了前沿技術(shù)：如VR虛擬現(xiàn)實(shí)近距離全息觀察系統(tǒng)、三維掃描系統(tǒng)、3D打印設(shè)備、立體成像系統(tǒng)等。

其次使用現(xiàn)代的信息化教學(xué)資源：資源庫，微信輔導(dǎo)群，項(xiàng)目管理系統(tǒng)，職教云平臺(tái)等的升級(jí)完善，另一方面課程可以和人工智能軟件開發(fā)企業(yè)合作，進(jìn)行新資源的開發(fā)。開發(fā)AI建?；貜?fù)系統(tǒng)，可以二十四小時(shí)在線相應(yīng)學(xué)生咨詢，并且可以根據(jù)學(xué)生咨詢的問題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)推送相關(guān)教學(xué)視頻和測(cè)試。人工智能的加入，讓因材施教在大規(guī)模教育中變?yōu)榭赡?，教育、教學(xué)內(nèi)容更加精準(zhǔn)化。

四、教學(xué)體系反饋和評(píng)測(cè)

人工智能在三維建模課程教學(xué)當(dāng)中，也可以為教學(xué)反饋與評(píng)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)某學(xué)生在查詢自己的期末成績(jī)的時(shí)候，他看到的不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的分?jǐn)?shù)，還附有一份“診斷報(bào)告單”。通過這份報(bào)告，他不但可以了解到自己學(xué)科板塊知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)的掌握情況，還能看到對(duì)自己的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)的學(xué)科分析。通過這些數(shù)據(jù)為每個(gè)學(xué)生進(jìn)行“畫像”，從而找到提升成績(jī)的方法。這就是借助大數(shù)據(jù)的幫助，通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成長過程與成效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，診斷出學(xué)生知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)需求的不同，以幫助學(xué)生和教師獲取真實(shí)有效的診斷數(shù)據(jù)。

學(xué)生可以清楚看到問題所在，學(xué)習(xí)更高效;教師也可對(duì)癥下藥地針對(duì)具體情況，選擇不同的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，實(shí)施不同的教學(xué)方式，進(jìn)一步提高教與學(xué)的針對(duì)性、有效性和科學(xué)性。三維建模課程可以規(guī)劃三維模型人工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)。雖然現(xiàn)在還沒有人工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)在三維建模方向的應(yīng)用。但工業(yè)造型領(lǐng)域應(yīng)用的智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)已經(jīng)落地，三維模型的AI評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用，是課程的未來展望的方向。

五、教學(xué)團(tuán)隊(duì)的變革思考

人工智能系統(tǒng)將打通教育數(shù)據(jù)孤島，有效幫助教師分析出學(xué)生的興趣愛好，然后進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，相比傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式，這種數(shù)據(jù)化的管理行為為個(gè)性化教育和資源合理配置也提供了智能化決策。當(dāng)前三維建模課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)大多數(shù)為專任教師為主，輔助于相關(guān)模型行業(yè)的企業(yè)專家。面對(duì)人工智能時(shí)代的來臨，課程應(yīng)當(dāng)引入VR及AR內(nèi)容開發(fā)專家的輔助，以及人工智能開發(fā)背景企業(yè)專家，在課程整體建設(shè)，課程整體開發(fā)方面，才能積極面對(duì)，真正應(yīng)對(duì)學(xué)生需求，應(yīng)對(duì)時(shí)代的變革。

六、結(jié)束語

隨著人工智能的發(fā)展，人類在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的位置也會(huì)不斷變化，要讓我們的下一代適應(yīng)這些變化，并在其中游刃有余，我們的教育就必須跟上科技的發(fā)展，甚至需要比科技的進(jìn)步更前衛(wèi)。目前，人工智能技術(shù)在教育上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在圖像識(shí)別、語義識(shí)別、語音識(shí)別等方面。這些技術(shù)雖然得到了應(yīng)用，但目前尚處于初級(jí)階段。在技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景上還需要更多的探索。盡管教育工作者、心理學(xué)家和家長們，對(duì)于人工智能教育有不同的看法，但人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)這一新興技術(shù)，正在改變教育的未來。所以在人工智能時(shí)代，三維模型課程只能積極面對(duì)“智能+”時(shí)代的產(chǎn)業(yè)與教育變革，同時(shí)也要兼顧產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需求以及行業(yè)現(xiàn)狀，在尊重專業(yè)性格的基礎(chǔ)上，探析人工智能與數(shù)字創(chuàng)意內(nèi)容產(chǎn)業(yè)交叉發(fā)展格局所形成的壓力、動(dòng)力和機(jī)遇，淡化技術(shù)，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意能力，才能更好的改造現(xiàn)有的課程。