新工科背景下基于建構(gòu)主義學習理論的三維動畫制作課程教學改革與實踐

陳 飛 ，李田力 ，束紅

（1.銅陵學院，安徽 銅陵 244000；2.巢湖學院，安徽 巢湖 238024）

1 課程建設(shè)背景

近年來，隨著《哪吒之魔童降世》、《姜子牙》等一批優(yōu)秀國產(chǎn)動畫電影陸續(xù)登上銀幕并刷新電影票房，這在一定程度上改變了人們對傳統(tǒng)動畫的刻板印象。三維動畫也隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展越來越多地出現(xiàn)在人們的生活中，從而導致社會對影視三維動畫的人才需要不斷增大[1，2]。雖然，現(xiàn)在多數(shù)高等學校都開設(shè)有三維影視動畫制作的相關(guān)課程，但卻很少有高質(zhì)量的專業(yè)學生被培養(yǎng)出來。因此，立足于市場需要，改革相關(guān)課程的教學體系、創(chuàng)新教學模式，培養(yǎng)有豐富經(jīng)驗的人才就顯得尤為重要[3]。

為主動應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略[4]，教育部積極推動新工科的建設(shè)，鼓勵高校創(chuàng)新原有工科教育模式，推動新工科的創(chuàng)新與改革。不同于傳統(tǒng)工科，新工科更強調(diào)學科的實用性和多學科之間的相互交叉性，而數(shù)字媒體技術(shù)是一個兼顧文、理、工、藝等學科特點的專業(yè)，在新工科建設(shè)中占據(jù)著天然的優(yōu)勢?！叭S動畫制作”課程作為一門專業(yè)主干核心課程在傳統(tǒng)的教學中存在諸多問題，本文在分析了該課程在我校的授課情況后，在新工科背景下從教學方法、教學內(nèi)容、教賽結(jié)合等方面進行改革，提出了一種新的教學模式。

“三維動畫制作”作為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的一門主干課程，在大三下學期開設(shè)，總課時數(shù)為64學時，其中理論40學時，實驗24學時，此外本課程還安排了一周的課程設(shè)計，我校使用Cinema 4D（簡稱：C4D）作為“三維動畫制作”課程的軟件。在以往課程的教學過程中，往往存在以下問題：

（1）在理論課堂上教師以多媒體演示操作為主，更多地講解每個工具的用法和相關(guān)參數(shù)的含義。由于C4D軟件中不同的工具參數(shù)眾多，如果只是老師演示而學生沒能夠第一時間進行實際操作的話可能會導致課堂上講過的知識，下課就忘的情況發(fā)生；或者學生稍微走神就會漏掉某個關(guān)鍵知識點，這種教學模式使得學生一直處于被動接受知識的狀態(tài)中。同時，隨著計算機技術(shù)地不斷發(fā)展，現(xiàn)有教材使用的軟件版本相對滯后，且內(nèi)容很難涵蓋軟件的所有操作，因此老師常常需要對授課的內(nèi)容進行補充，并提醒學生對于補充的內(nèi)容要適當記錄，這在一定程度上就占用了課堂時間。

（2）教材中的案例為了突出當前工具的用法，設(shè)計的課堂案例較為簡單并且使用的工具也相對單一。多數(shù)學生都會按照教材上的步驟一步一步進行機械式的重復操作，這就造成了只使用單個或兩個工具制作的模型效果很好，遇到稍微復雜一點的模型就沒了頭緒，不知如何下手的情況出現(xiàn)。

（3）在傳統(tǒng)教學模式下，學生往往在課堂上看老師操作感覺很簡單，可是到了自己操作時就會遇到各種問題，在實驗課中老師要花費大量的時間針對不同學生遇到的問題進行個性化指導，但受制于時間和精力，并不是所有的學生問題都能得到解決，這就導致了一部分學生對軟件一知半解。對于學生提交的實驗報告，老師也只是簡單的進行批閱，并沒有根據(jù)每個作品給出具體的修改意見。

（4）該課程對計算機硬件有著一定的要求，而學生普遍使用筆記本電腦，配置一般，運行軟件沒有專業(yè)實驗室那么流暢，這就會給學生在課后練習帶來一些困難。

2 改革教學方法

2.1 建構(gòu)主義學習理論

建構(gòu)主義認為學習者的學習過程就是對環(huán)境適應的過程，充分發(fā)揮學習者的主觀能動性才能將學習任務(wù)同化到學習者的認知結(jié)構(gòu)中，進而完成學習過程。建構(gòu)教學理論關(guān)注學習者原有的學習經(jīng)驗、心理結(jié)構(gòu)和對課程預設(shè)目標為基礎(chǔ)來構(gòu)建知識，在整個教學過程中，強調(diào)學習的主動性、社會性和情境性，建構(gòu)主義學習理論提倡教師是學習行為的指導者，以學生為中心，通過合理“情境”，學生協(xié)作最終完成對知識的意義構(gòu)建。

2.2 基于建構(gòu)主義的教學設(shè)計

在傳統(tǒng)的教學過程中，學生處于被動接受知識的角色，只能根據(jù)老師的授課思路進行學習，基于建構(gòu)主義學習理論的翻轉(zhuǎn)課堂則可以將學生變成知識的主動構(gòu)建者，讓學生成為課堂的主人[5]。授課教師主要教學任務(wù)由“教”變?yōu)椤爸笇А?，通過學習通、雨課堂等線上自主學習平臺來完成“意義構(gòu)建”，不同層次學生自主選擇適宜難度，符合個體差異的學習內(nèi)容，不同化，高效完成學習過程。為了促進同學之間的相互學習，在開學初期我們對班級的同學進行分組，分組時充分考慮到每位同學的基礎(chǔ)知識、學習能力，性格特點等合理分組。并且線上平臺學習資源不僅來源于教師的支持，學生之間也可以通過談?wù)?，留言板來發(fā)布更優(yōu)質(zhì)的學習資源，完成相互協(xié)作。

2.3 利用翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計《三維動畫制作》任務(wù)驅(qū)動教學設(shè)計

在理論課教學中，我們大力推廣“翻轉(zhuǎn)課堂”教學，基于翻轉(zhuǎn)課堂的“三維動畫制作”課程主要由學生課前預習、老師課中教學、小組課后練習三個部分組成。教師布置教學目標的具體實例任務(wù)，創(chuàng)設(shè)學習情境，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，獲取解決問題途徑，學習環(huán)境設(shè)計，實現(xiàn)小組協(xié)作，最終解決問題，反饋調(diào)整等環(huán)節(jié)來完成學習過程。

研究表明，人類在連續(xù)獲取知識6-7分鐘后效率開始下降，為了獲得更好的教學效果，我們將課程知識點錄制成約10分鐘左右的視頻，并在正式上課前一周上傳至學習通中供學生課前自主學習并進行思考。在課堂教學中，對于學生可通過課前視頻掌握的基本知識點就簡單操作演示，將更多的時間放在重點和難點知識點的講解上，確保更多的學生能夠理解。例如在講授“第三章生成器”中，對于基本的旋轉(zhuǎn)和擠壓生成器進行簡單的演示即可，而對于掃描生成器，由于涉及兩個樣條，其中一個樣條是掃描的圖案，另一個是掃描的路徑，第一次接觸這個生成器的學生往往分不清到底是圖案哪個才是路徑，因此在課堂教學中通過演示不同的樣條種類 （矩形和圓環(huán)），觀察各自掃描之后的結(jié)果，讓學生更加直觀的進行分辨，從而加深印象。

對于實驗課教學，我們讓學生以小組為單位進行實踐操作，同時對教材中的單一案例進行整理，形成綜合案例。這些綜合案例難度適中，讓大多數(shù)小組同學可在一小時左右完成。在進行案例講解的時候也并不是從頭到尾完整的進行演示操作，而是只對案例中的關(guān)鍵步驟、難點步驟進行解釋說明，做到有的放矢，將更多的時間留給學生進行練習，從而鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。當所有的小組都完成實驗后，讓每組進行課堂展示，先由同班同學對作品進行點評，然后再由老師提出修改意見。這種點評模式更加有針對性，使得學生之間可以取長補短，對于普遍出現(xiàn)的問題也可以提醒老師在下次授課時進行重點講授。在小組展示完成后，我們將完整的案例制作過程視頻發(fā)給學生，并且布置2-3個相似的練習題，學生在課后通過觀看演示視頻、小組討論等方式總結(jié)經(jīng)驗，完成練習題不斷提高動手能力。同時由于課堂時間有限，我們還引入優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學資源，作為課程的補充供學生在課后自學。

為了解決學生電腦運行軟件不流暢的問題，我們還將每周一、周三的晚上和周六下午作為專業(yè)實驗室的開放時間，供各年級數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的學生進行實驗，并安排指導教師。不僅僅是“三維動畫制作”，其余課程的學生也可以進入實驗室，這樣使得不同年級、不同課程的學生有了相互交流的機會，低年級的學生如果對高年級做的作品感興趣也可以參與進去，提前接觸有關(guān)知識，這有助于提升學生的學習興趣。

3 創(chuàng)新教學內(nèi)容

參加學科競賽是檢驗學生學習效果的一個有效途徑，我校一直都鼓勵學生參加認可度高的專業(yè)學科競賽。在教學內(nèi)容方面，除了教材中的基礎(chǔ)案例，我們會根據(jù)中國大學生計算機設(shè)計大賽、安徽省大學生數(shù)字媒體創(chuàng)新設(shè)計賽等學科競賽主題指導學生進行相關(guān)作品的創(chuàng)作。一般來說，多數(shù)學生在課程設(shè)計那一周完成參賽作品的初步制作，而后由老師提出修改意見并逐步完善作品，最后選擇合適的比賽參加。我們通過競賽項目來促進教學工作，不斷提升學生實踐創(chuàng)新能力，增強自信心，學生通過參加專業(yè)競賽，不僅有機會與其他高校的學生進行交流，吸取了經(jīng)驗，而且擴展了視野，有助于其今后的發(fā)展。

我們還鼓勵學生將C4D與Unity、Premiere等其他軟件相互配合使用，輔助完成其他作品。如在拍攝陳勝墓紀錄片的時候，為了更加生動直觀地展現(xiàn)出陳勝墓的結(jié)構(gòu)，我們利用C4D對其進行建模，并導入Premiere中進行加工，最后呈現(xiàn)在視頻中。圖1是陳勝墓的C4D建模界面，圖2為紀錄片中截圖。

圖1 利用C4D制作的陳勝墓模型

圖2 記錄片中截圖

我校處于有著千年古銅都之稱的銅陵，結(jié)合當?shù)劂~文化產(chǎn)業(yè)和我校實際，我們指導學生參與以銅文化為主題的數(shù)字博物館項目建設(shè)，包括了銅工藝品的三維建模、場館的虛擬漫游、工藝品的動畫制作等。利用實際項目驅(qū)動教學，將這些內(nèi)容加入到課程的中后期授課過程中，此時教學進度已過大半，多數(shù)學生應該掌握了軟件的基本操作和一些基礎(chǔ)知識，我們讓學生進行相關(guān)的工作，在鍛煉學生創(chuàng)新能力的同時提高學生學習的積極主動性，增強了學生解決實際問題的能力。

4 實踐操作考核改革

“三維動畫制作”是一門考查課，在以往的課程考核中，一直采用的是30%平時成績和70%的期末成績相合成的考核方式。對于期末作品，我們只要求學生根據(jù)所學知識在課后制作一個三維動畫作品，并在課程的最后一周提交即可。對于作品的難易程度、內(nèi)容并沒有做出詳細規(guī)定，這就導致一部分同學期末僅僅提交了一個簡單的三維模型。

在本次課程改革中，我們采用過程考核方式進行，將平時成績的比例提高至60%，并且注重平時的每一次實驗、每一次小組作業(yè)，這些都將直接影響到最終的課程成績。同時我們在課程的最后一周組織學生上機進行實踐操作考核，現(xiàn)場給出作品的具體要求，并要求學生在規(guī)定時間內(nèi)制作完成。根據(jù)作品完成程度結(jié)合平時成績綜合評定課程成績。

為了鼓勵學生高質(zhì)量的參與學科競賽，發(fā)揮學生的主觀能動性，對于學生參加學科競賽并且獲得省級以上獎項，經(jīng)教師認定可以直接用獲獎作品替代期末作品，并且課程評定為“優(yōu)”；對于沒有獲獎的作品經(jīng)過修改也可以替代期末作品。這在一定程度上提高了學生參與學科競賽的積極性和學習的積極主動性。

5 總結(jié)

本次“三維動畫制作”課程改革是在新工科建設(shè)背景下進行的，我們從教學方式、教學內(nèi)容等方面進行了探索。實踐表明學生的學習效果、動手能力和創(chuàng)新能力有了顯著的提升，課程改革也取得了一定的成績。在今后的工作中，我們將不斷總結(jié)教學改革經(jīng)驗，完善教學內(nèi)容，提升自己教學水平，為提升數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生的實踐應用能力，培養(yǎng)面向未來的新時代復合型人才做出應有的貢獻。