基于項目式學習的數字化藝術實驗課程案例設計研究

摘 要：在新文科建設、交叉學科建設背景下，面對目前高校中普遍存在的學科壁壘、教育與產業(yè)脫節(jié)等問題，亟需實驗課程的轉型升級。本研究針對傳統實驗課程存在的系列問題，根據校園虛擬展示空間的實際需要，選取“校園虛擬展廳”作為實際研究項目，融合建筑、設計、美術、歷史、傳播等多學科，依照“交叉互補、分層遞進、學生中心、能力導向”的原則設計數字藝術實驗課程案例。旨在通過課程設計實現數字化實驗課程的升級，同時構建用于多元校園文化展示的數字虛擬空間。

關鍵詞：交叉學科 教學設計 分層遞進

目前高校教學普遍存在學科、專業(yè)壁壘嚴重、知識更新速度緩慢、過度細分的問題，與之相應的實驗教學就更容易出現教學內容垂直、驗證性實驗課程比例過高狀況。即使是在數字化建設程度較高的實驗室，硬件的快速優(yōu)化也不能解決全部問題，數字化實驗課程的升級勢在必行。

項目式學習（Project-Based Learning， PBL）是一種以學生為中心的教學方法，通過對實際項目的深度探究和操作實施來學習和掌握知識和技能。因實際項目涉及知識領域多元，該教學方式能有效跨越邊界、彌合學科壁壘。此外，項目式學習注重學生的主動參與和實際操作，能有效提升學生的綜合能力，包括解決問題的能力、團隊合作的能力以及批判性思維能力。

根據“數字驅動”和“設計驅動”兩個國家及地方發(fā)展戰(zhàn)略，黑龍江大學文科綜合國家級實驗教學示范中心從2021年開始逐步升級部分實驗室的數字功能，建設了“多感官交互體驗”“數字化視聽文獻采集”“虛擬現實技術與工程”三個實驗平臺，下設12個數字化藝術實驗室，整合設立數字化藝術實驗中心。實驗室的教學和研究側重于沉浸式交互體驗、XR虛擬內容制作及跨媒介演繹合成等領域，配備了高端儀器設備。

在此背景下，本研究意圖依托現有的實驗室資源，通過項目式學習的教學模式，研究設計一版數字化藝術實驗課程案例，綜合解決目前數字化實驗課程所存在的系列問題，以實現實驗課程的轉型升級。

一、問題導出

數字智能技術的發(fā)展日新月異，為盡快將其融入教學，各高校均在加大數字化實驗室的建設力度，并不斷更新課程體系。但就目前數字化實驗課程的實施情況來看，依舊存在傳統實驗教學中所存在的問題。

（一）學科壁壘嚴重

盡管數字智能技術已不斷在各學科滲透，然而各學科往往獨立與數字智能技術進行融合，學科間各自為戰(zhàn)，缺乏跨學科的知識整合與應用。在教學中則表現為教學內容垂直、學生綜合能力較弱、教學成果實用性欠缺、產業(yè)融合對接不足等特點。

1.教學內容垂直、學生綜合能力較弱。在學科領域嚴重細分的大背景下，教師往往在自己專業(yè)領域內深耕，鮮有機會向外拓展，由此，學生的知識結構也難以得到全面拓展。實際產業(yè)問題通常需要多學科知識的綜合應用，而由于專業(yè)局限，教師們在教學中往往難以有效指導學生進行跨學科知識的應用和實踐，影響學生綜合能力的培養(yǎng)，也會限制教師自身的職業(yè)發(fā)展和學術提升。

2.教學成果實用性欠缺、產業(yè)融合對接不足。當前的數字化實驗教學成果多以驗證性實驗為主，缺乏完整性和實用性。單一學科實驗成果通常無法解決實際的完整問題，學生在實驗中獲得的知識和技能難以直接應用于生產生活，直接影響教學成果的社會價值。

（二）教學模式陳舊

傳統教學模式普遍存在教學角色不對等問題。在實驗教學過程中，教師通常扮演主導角色，學生處于被動接受狀態(tài)，這模式阻礙了教學相長，不利于教師與學生的共同成長。在這種模式下，學生的自主性和創(chuàng)造性也會受到限制，難以激發(fā)學習興趣，尤其不適用于需要更多創(chuàng)新創(chuàng)造能力的數字智能領域。

（三）評價體系單一

當前的評價體系主要依靠實驗報告和考試成績?yōu)橹?。然而在涉及團隊協作課程中，傳統教學評價體系往往難以確保每個學生成績評價的公正性。缺乏多維度、精細化、精準化的評價標準，無法全面反映學生在實驗過程中的表現和能力。應建立更加科學和全面的評價體系，充分考慮學生的創(chuàng)新能力、團隊合作能力、問題解決能力等多方面表現，以及實驗成果的實用性、完整度、社會價值等多方因素。

本研究則將通過數字化藝術實驗課程案例，對以上學科、教學問題進行改革實踐。通過項目式學習的教學模式，打破學科壁壘，拓展知識邊界，提升師生的綜合實踐能力；通過學生能力導向的課程設計，完成教學角色轉變，兼顧教師和學生的共同成長；通過多維度教學評價體系的構建，在跨學科團隊協作中最大化實現個體評價的準確度和公正性（圖1）。

二、教學設計

虛擬空間技術的出現與發(fā)展極大提升了文化傳播效率。

虛擬空間通過數字展示和互動體驗，為博物館、美術館等文化機構提供了全新方式，吸引廣泛的觀眾，延長展覽時間，促進文化交流和遺產保護。對于校園來說，虛擬展廳可直觀、靈活的展示學校的歷史沿革、學術科研成果、校園活動、學生作品等多方面的內容，豐富校園文化生活，增強師生的文化認同感。也能作為對外交流和合作的平臺，提升學校影響力，促進學校與國內外高校、科研機構、企業(yè)的合作與交流。基于此，課程將“校園虛擬展廳”建設作為實際項目，依托數字化藝術實驗重心平臺的虛擬現實技術，以圍繞在學生身邊的校園空間作為研究實踐對象，以期有效地調動學生興趣，教學成果服務于校園建設。

（一）教學設計思路

1.跨學科交叉

通過項目展開的復雜性和跨學科特性，教師引導學生在掌握課程核心知識技能的同時，廣泛介入其他學科的知識，拓寬視野、發(fā)散思維，利用實驗室的數據采集、掃描建模、高性能計算、仿真模擬等前沿智能技術解決不同學科實際問題，實現理論與實踐的有機融合。不同學科背景的學生通過彼此間的協調、協作能有效拓展知識邊界，同時亦培養(yǎng)團隊意識、責任意識和協作能力，提升綜合問題解決能力。

具體來看，課程面向建筑設計、環(huán)境設計、視覺傳達設計、服裝設計、繪畫、雕塑、傳播學、歷史學、旅游管理等有展覽、展示需求的專業(yè)開放。在教學團隊方面，課程根據具體選課的實際情況，組織相應的跨學院教師團隊，指引和協助不同領域學生展開實驗。在課程內容方面，課程以各不同學科在展覽、展示方面的需求作為切入點，對于面向不同學科的綜合性展示空間如何設計進行充分的交流探討，吸納各方需求和意見，以構建具有高度包容性的展示空間模型。此過程即是在以項目為錨點實施多學科交叉合作。

2.分層遞進

課程采取分層遞進的方式展開，共分為三個教學階段。

第一階段是技術路徑學習。具體則是由主要教師與負責實驗設備技術的教師共同完成以課程最終目標為導向的技術指導。帶領學生了解虛擬展廳建構所涉及的全部技術路徑和設備操作。

第二階段是虛擬空間建模與分組展覽設計。該階段首先對虛擬展廳的設計進行充分探討，以滿足不同學科的展覽需求，在綜合各方需求的基礎上進行展廳空間的建模。與此同時，按學科將學生分組，形成團隊，同步進行各學科的展覽主題探討，確定主題后進行展覽規(guī)劃設計并準備虛擬展品。

第三階段是虛擬空間合成及互動設計。依托于已建成的虛擬展廳空間，各組將已設計好的主題展覽與展廳空間進行融合，即將已準備好的展品在虛擬展廳進行布置。最后在此基礎上，根據展覽需要，拓展更多的虛擬互動體驗設計。

以上三個教學階段是層層遞進的關系，整個實驗教學基于同一個項目，面對同一個目標，通過綜合、分工、再融合的方式，讓學生完整體驗實際項目從開始到結束的分工協作全流程。

（二）課程實施過程

1.設備操作

首先帶領學生了解虛擬展廳建構所涉及gNFSufyQz4fkWz/5xxEse38J/TceXskEiNlSkxMLk08=的技術路徑并指導學生進行設備操作。課程所涉及的技術手段主要分為兩個部分：一部分是基礎空間模型的構建。所涉及的硬件設備主要有無人機（DJI Mavic 3）、照相機，軟件設備主要有Ado-be substance 3D sampler、Zbrush、3ds max、大疆智圖、大疆智模、Marmoset Toolbag 4等。另一部分是虛擬空構建及互動體驗。所涉及的硬件設備有EinScan Pro 2X、HTC VIVE，軟件設備則主要是 Unreal Engine5。此外，課程還會涉及AIGC相關技術，如Chatgpt、Midjourney、Stable Diffusion等，也在此階段進行教學引導。

2.虛擬展廳空間建模

在充分了解技術路徑的基礎上，根據課程目標進行深度課堂討論，在綜合不同學科領域展示需求的基礎上，由環(huán)境設計、建筑設計的同學進行展廳方案設計并實施建模。具體則分為模型生成 — — 模型修補 — — 模型拓撲 — — 模型烘焙 — —虛擬場景構建5個步驟。

3.確定展覽主題，分組進行展覽設計

在環(huán)境設計、建筑設計小組進行空間建模的同時，各不同專業(yè)學科（繪畫、雕塑、服裝、視覺、歷史等）根據專業(yè)學科或設計創(chuàng)意進行分組協作，由指定的指導教師帶領，確立所要完成的展覽主題。如某風格或某作者的畫作、某主題的先鋒藝術品、某階段的歷史文物、某類型的產品（汽車、電器等）、某類型的社會公益展，亦或是某學科的畢業(yè)設計展等等。根據展覽主題進行展覽設計，并與此同時進行展品的建模或掃描。

4.虛擬空間合成與互動拓展設計

在虛擬展廳建模完成，且各主體展覽前期準備完成的基礎上，進行虛擬展廳空間合成。各組將展品布置到虛擬展廳中，并進一步對整個展覽及展品進行互動拓展設計，如產品的虛擬互動體驗、歷史文物的講解及故事演繹、畫作和雕塑的視聽動態(tài)化處理等等。

5.成果展示與課程總結

各組將所合成后的數字展覽進行匯報展示，教師與他組同學進行互動體驗并交流感受，形成評價。全部成果匯報完成后，由教師團隊各個教師進行點評，總結收獲，并展望未來的更多可能性。

（三）思政融入課程

深入挖掘展示空間設計和數字藝術實驗的教學資源，揭示其知識表層和內在結構中的人文精神與價值意義。通過教學實踐，將這些理念外化為具體的教學內容，使學生掌握專業(yè)技能的同時能理解背后的文化價值觀，進而內化為他們的價值追求。通過理論與實踐結合，鼓勵學生在創(chuàng)作中融入深層次理念。

1.樹立環(huán)保意識。通過虛擬展廳的設計與應用，減少了實體展覽對資源的消耗和環(huán)境的破壞。虛擬展廳不僅可以降低展覽搭建和運輸的碳足跡，還能在全球范圍內更便捷地進行文化和藝術交流。這種數字化展示方式培養(yǎng)了學生的環(huán)保意識，讓他們在創(chuàng)作中考慮可持續(xù)發(fā)展的理念。

2.弘揚民族文化。在教學中，結合歷史、文化、社會背景，讓學生設計的展覽能夠體現民族特色，傳遞文化價值。

通過展示傳統工藝、民俗文化等內容，使學生理解并認同自身文化身份，增強文化自信。

3.培養(yǎng)社會責任感。教學中引導學生關注社會熱點和公共議題，如環(huán)境保護、社會公平等。在設計過程中，鼓勵學生思考如何通過作品傳遞積極的社會信息，推動社會進步。例如通過公益展覽、社會主題展等方式，提升學生的社會責任意識和人文關懷。

（四）課程評價體系

建立以能力達成為導向的評價體系模型，并精細化評價權重。包括多學科教師組綜合評價、社會評價、學生互評、社會評價等，以多元化、動態(tài)化的評價方法，真實反映學生的學習成果水平，最大化個體評價的準確度。

1.教師組評價（60%）

教師組評價由兩個部分構成：一是課程成果評價。即教師組的成員結合各組提交的課程報告，根據學生最終成果匯報情況，給出課程成果的整體評價。這部分由教師組的每個成員分別給每組進行打分，最后按比例綜合。二是教師評價。在教學過程中，教師組成員中不同學科領域的教師會指導不同組的課程實踐，詳細掌握該組的成員參與情況、團隊合作情況。這部分即是各組指導教師根據實際情況給組內每個成員進行評分。

2.學生互評（30%）

學生互評部分由兩個部分構成：一是組間互評。即各組根據彼此的成果匯報情況，給其他組的成果進行整體評分。

二是組內成員互評。即各組的組內成員之間，依據課程進行過程中對于團隊成員的了解，對同隊成員的參與貢獻度、團隊合作情況等要素進行組內互評。

3. 社會評價（10%）

社會評價是在課程匯報結束后，將成果匯總到公眾號、小程序等平臺進行公開發(fā)布，配合以問卷的形式，廣泛募集參與者，對課程成果進行參與體驗并給出相應的評價。

以上三大部分是整體的課程評價權重，具體實施時還將細分成更多維度的評價要素，實現精細化評價權重，以確保評價結果的公平、公正（圖2）。

三、效果預期

通過項目式學習驅動跨學科融合教學，打破學科壁壘，增強學生綜合能力、創(chuàng)新思維和解決問題的能力。打破傳統教育中的學科壁壘，師生共同跨學科協作，促進不同學科之間的知識和技能交流。拓寬師生知識視野，增強學生綜合能力、創(chuàng)新思維和解決一般問題的能力。

建立能力導向的評價體系，全面、準確評估學生的學習成果。課程建立了以綜合能力達成為導向的評價體系，改變傳統以知識掌握為核心參考的評價模式。將學生的貢獻度、參與度、靈活度、團隊協作力等納入評價權重。通過多維度的評價方法，全面評估學生的學習成果。

實現教師角色的轉變，激發(fā)學生的主動學習意識，促進自我探究和團隊協作。課程嘗試將教師的角色從傳統的知識傳授者轉變?yōu)閷W生學習的引導者和協助者。這種轉變有利于激發(fā)學生的主動學習意識，促進他們自我探究和團隊協作，助力學生的差異化和個性化發(fā)展。

豐富數字技術在藝術教育中的應用。課程積極探索前沿數字技術在藝術創(chuàng)作和教學中的應用。為學生提供了豐富多樣的學習資源和工具，激發(fā)他們的創(chuàng)作靈感和學習興趣，拓展了藝術創(chuàng)作的可能性，為藝術教育的發(fā)展提供了新方向。

四、結語

本文圍繞“校園虛擬展廳”建設，設計了基于項目式學習的數字藝術實驗課程案例，旨在打破學科壁壘，促進跨學科合作和知識融合。課程設計以“學生中心、能力導向”為原則，培養(yǎng)學生的綜合能力和團隊合作精神，同時促進教師角色從知識傳授者向引導者和協助者的轉變。課程通過實際項目的介入，達成多學科間的協調、協作，以培養(yǎng)團隊意識、責任意識以及綜合問題解決能力；通過構建多維度的評價方法，真實反映學生的學習成果和成長過程；通過虛擬空間技術和前沿數字技術的應用，推動教學內容的多樣化和實驗教學模式的轉型升級，為未來的教學改革和學科建設提供支持。

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注：本文系黑龍江省首批實驗教學和教學實驗室建設研究項目，項目名稱：基于項目式學習的數字化藝術實驗課程群開發(fā)與設計研究，編號：SJGZ20240001。