丁新慧 董仕 彭榕 牛玲

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2023.14.089

摘? 要? 結(jié)合三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程中教學(xué)內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏主動(dòng)性、探索問(wèn)題意識(shí)薄弱的問(wèn)題，嘗試構(gòu)建一種基于首要教學(xué)原理的三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)模式。研究結(jié)果表明，該學(xué)習(xí)模式能有效地提高教和學(xué)的質(zhì)量，有助于學(xué)生構(gòu)建三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生探究和解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞? 首要教學(xué)原理；三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)模式；思維導(dǎo)圖

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2023）14-0089-04

Research on Teaching of 3D Animation Design Based on First Principles of Instruction//DING Xinhui， DONG Shi， PENG Rong， NIU Ling

0? 引言

三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程是周口師范學(xué)院軟件工程專(zhuān)業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)方向的專(zhuān)業(yè)核心課程，一般開(kāi)設(shè)在第五學(xué)期，內(nèi)容涉及三維建模、材質(zhì)和貼圖、燈光、攝影機(jī)、動(dòng)畫(huà)制作等五個(gè)方面，在整個(gè)人才培養(yǎng)方案中有著舉足輕重的作用。筆者在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、課后討論等方面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)如下：

1）課程具有專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)繁雜、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)，部分學(xué)生學(xué)起來(lái)比較吃力；

2）課程知識(shí)點(diǎn)較多，但課時(shí)較少，在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握其全部?jī)?nèi)容較為困難；

3）課程操作性、實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生之間的動(dòng)手能力差異較大，部分學(xué)生實(shí)操能力不足；

4）學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的意識(shí)薄弱，在預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)階段主動(dòng)提問(wèn)的學(xué)生比較少；

5）課程考核評(píng)價(jià)方式比較單一，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)不夠重視。

針對(duì)上述問(wèn)題，為了擺脫三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的困境，尋找新的突破口，我們以學(xué)生的發(fā)展為中心，借鑒了梅里爾教授的首要教學(xué)原理思想[1-2]，嘗試構(gòu)建了一個(gè)較為全面的課程改革教學(xué)體系，以期為操作性、實(shí)踐性較強(qiáng)的同類(lèi)課程提供有價(jià)值的借鑒。

1? 首要教學(xué)原理概述

首要教學(xué)原理也稱為五星教學(xué)模式或五星教學(xué)設(shè)計(jì)，是當(dāng)代美國(guó)著名的教育心理學(xué)家和教學(xué)設(shè)計(jì)理論家梅里爾（M.David Merrill）教授提出的[1]。梅里爾教授認(rèn)為，首要教學(xué)原理以聚焦解決問(wèn)題為核心，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)為目的，從激活舊知識(shí)、示證新知識(shí)、嘗試應(yīng)用新知識(shí)和融會(huì)貫通四個(gè)階段來(lái)實(shí)施整個(gè)教學(xué)過(guò)程。該原理立足學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，從學(xué)生的認(rèn)知角度出發(fā)，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)步步設(shè)疑、循序漸進(jìn)的環(huán)狀學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生探究和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。在國(guó)內(nèi)最先由盛群力教授引入[2-4]，其他學(xué)者也進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，取得了良好的教學(xué)效果[5-7]。

2? 基于首要教學(xué)原理的三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程學(xué)

習(xí)模式構(gòu)建

筆者所在團(tuán)隊(duì)以首要教學(xué)原理和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)思想，以學(xué)生為中心，依據(jù)三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、課程特點(diǎn)和學(xué)生情況，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”，設(shè)計(jì)了以超星爾雅學(xué)習(xí)通為依托的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，構(gòu)建了基于首要教學(xué)原理的三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)模式，將教學(xué)活動(dòng)分為課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1中，課前、課中和課后每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)分別用一個(gè)大圓表示，每個(gè)大圓內(nèi)部再細(xì)分三個(gè)小圓，分別代表教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)和首要教學(xué)原理在各個(gè)環(huán)節(jié)的滲入。以“聚焦問(wèn)題解決”為核心，向外延伸，將課前、課中和課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)緊密地聯(lián)系在一起。

在課前環(huán)節(jié)，教師根據(jù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的要求，首先對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的分析、整理和提煉，把握好課程重難點(diǎn)和各章節(jié)重難點(diǎn)，把各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成學(xué)生感興趣的有深度和廣度的教學(xué)案例。教師在教學(xué)案例中要盡可能多地涵蓋難易程度不同的遞進(jìn)問(wèn)題序列，將所有教學(xué)案例的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，要能夠形成系統(tǒng)的、完整的教學(xué)體系。

在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)提前發(fā)放學(xué)習(xí)資源，在課前讓學(xué)生提前知道引入的新知識(shí)部分、探究將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，從而自然而然地引出課中教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)問(wèn)題序列示證新知識(shí)，由教師答疑解惑，并進(jìn)行講授和操作演示，在學(xué)生掌握新知識(shí)的基礎(chǔ)上，把教學(xué)案例的知識(shí)點(diǎn)以思維導(dǎo)圖的形式展示出來(lái)，幫助學(xué)生梳理、強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)，使其能夠融會(huì)貫通，繼而引出課后環(huán)節(jié)。

師生要利用好課后的時(shí)間，完成一系列的后續(xù)工作，并進(jìn)行教學(xué)反思，并根據(jù)反饋結(jié)果重新修訂完善教學(xué)設(shè)計(jì)。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，構(gòu)建了完整的“問(wèn)題聚焦—激活舊知識(shí)—示證新知識(shí)—應(yīng)用新知識(shí)—融會(huì)貫通”學(xué)習(xí)閉環(huán)，使學(xué)生最終達(dá)到知識(shí)的內(nèi)化和遷移。

3? 基于首要教學(xué)原理的三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程學(xué)

習(xí)模式實(shí)踐

3.1? 課前

3.1.1? 教學(xué)準(zhǔn)備

俗話說(shuō)：磨刀不誤砍柴工。課前準(zhǔn)備是課堂教學(xué)活動(dòng)順利實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，師生的課前活動(dòng)主要在學(xué)習(xí)通平臺(tái)的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)上進(jìn)行。教師準(zhǔn)備各種教學(xué)資源，如教案、教學(xué)課件、教學(xué)案例及相關(guān)微視頻、教學(xué)問(wèn)題序列、課前測(cè)驗(yàn)等，提前一天或更長(zhǎng)時(shí)間將教學(xué)資源上傳至學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)，并借助學(xué)習(xí)通的“通知”功能或QQ班級(jí)群發(fā)送學(xué)習(xí)任務(wù)要求。教師還可以利用學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)的“討論”功能，與學(xué)生在線交流，收集大家遇到的共性問(wèn)題。

3.1.2? 創(chuàng)設(shè)情境，聚焦問(wèn)題

教育學(xué)家蘇霍姆林斯基認(rèn)為，教學(xué)的起點(diǎn)，首先在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和愿望。創(chuàng)設(shè)情境最能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和問(wèn)題意識(shí)。例如，在進(jìn)行“關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)”這一教學(xué)任務(wù)時(shí)，在學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師以微課[8-9]的形式創(chuàng)設(shè)情境：學(xué)生帶著問(wèn)題自主觀看《最強(qiáng)大腦》電視節(jié)目中選手速擰魔方的視頻，鼓勵(lì)學(xué)生自己在家試一試，能不能以最快的速度把打亂的魔方還原回去，引導(dǎo)學(xué)生聚焦于將要學(xué)習(xí)的核心問(wèn)題：以三階魔方旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)為例進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的問(wèn)題序列如下：

①魔方的基礎(chǔ)模型如何創(chuàng)建？

②魔方的6個(gè)面以及面與面之間的棱如何設(shè)計(jì)？

③如何讓每個(gè)面圍繞中心點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)？

④三維動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)原理及流程是什么？

⑤如何利用三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件3ds Max創(chuàng)建關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)？如何制作魔方旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)？

⑥動(dòng)畫(huà)是如何渲染出來(lái)的？動(dòng)畫(huà)的渲染與靜態(tài)圖像渲染有何區(qū)別？

預(yù)先創(chuàng)設(shè)情境，更有現(xiàn)場(chǎng)感和代入感，再讓學(xué)生基于層層遞進(jìn)、逐步深入的問(wèn)題，自主探究如何解決這些問(wèn)題。

3.1.3? 激活舊知識(shí)，引入新知識(shí)

“溫故而知新。”制作魔方旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)之前先對(duì)整個(gè)任務(wù)案例進(jìn)行分析，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)將一個(gè)大問(wèn)題分解成一個(gè)個(gè)小問(wèn)題，并以思維導(dǎo)圖的形式幫助學(xué)生梳理解決問(wèn)題的思路，再逐步引入新知識(shí)。

對(duì)于前面“創(chuàng)設(shè)情境，聚焦問(wèn)題”中問(wèn)題①的解決，需要幫助學(xué)生分析魔方的實(shí)物模型，回憶已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考用多邊形建模的方法完成魔方模型的創(chuàng)建，并提醒學(xué)生建模時(shí)的注意事項(xiàng)。

對(duì)于問(wèn)題②的解決，需用已學(xué)的材質(zhì)和貼圖知識(shí)來(lái)完成，而在設(shè)置材質(zhì)和貼圖之前，還需要注意多邊形建模階段對(duì)魔方各個(gè)面及面與面之間的棱的ID號(hào)的正確設(shè)置，否則，仍不能成功完成材質(zhì)和貼圖的設(shè)置。

對(duì)于問(wèn)題③的解決，需要用到前面學(xué)習(xí)的坐標(biāo)系統(tǒng)和軸心點(diǎn)的知識(shí)來(lái)完成。

問(wèn)題①、②、③的解決，可為引入新知識(shí)（問(wèn)題④）打下良好的基礎(chǔ)。在引入新知識(shí)之后，教師引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)通上的教學(xué)資源和教材，以小組的形式進(jìn)行自主探究，并在討論區(qū)或班級(jí)QQ群進(jìn)行師生討論、交流，教師注意觀察學(xué)生的課前學(xué)習(xí)進(jìn)度及提出的問(wèn)題，從而進(jìn)行學(xué)習(xí)小結(jié)。

3.2? 課中

課中環(huán)節(jié)主要是在教室進(jìn)行，主要包括示證、應(yīng)用新知和融會(huì)貫通。

3.2.1? 示證、應(yīng)用新知識(shí)

在課堂教學(xué)的初始階段，教師用大約3分鐘左右的時(shí)間讓學(xué)生重溫即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容以及線上設(shè)置的待解決的問(wèn)題序列，旨在幫助學(xué)生回憶復(fù)習(xí)，并理清問(wèn)題思路。另外，教師要根據(jù)學(xué)生線上的討論情況，解決學(xué)生疑問(wèn)比較多的問(wèn)題，并復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)教學(xué)重難點(diǎn)，引起學(xué)生的注意，為即將要學(xué)習(xí)的新內(nèi)容打好基礎(chǔ)。在引入新知識(shí)的基礎(chǔ)上，示證講授新知識(shí)，即探究解決問(wèn)題④和⑤。通過(guò)游戲的方式讓學(xué)生快速地瀏覽圖片，讓他們體會(huì)三維動(dòng)畫(huà)帶來(lái)的感受，從而引出視覺(jué)暫留原理、三維動(dòng)畫(huà)原理以及創(chuàng)建三維動(dòng)畫(huà)的流程等知識(shí)點(diǎn)，即問(wèn)題④解決之后，教師再講授演示在3ds Max中如何創(chuàng)建關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)以及創(chuàng)建關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)及注意事項(xiàng)，并講授、演示操作魔方旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)建過(guò)程，解決問(wèn)題⑤。接著，再讓學(xué)生嘗試為旋轉(zhuǎn)的魔方動(dòng)畫(huà)添加動(dòng)畫(huà)文字，實(shí)現(xiàn)文字變色效果。鼓勵(lì)學(xué)生帶著問(wèn)題⑥復(fù)習(xí)靜態(tài)圖像的渲染方法，嘗試探究動(dòng)畫(huà)的渲染方法，并比較它們的區(qū)別。通過(guò)具體的案例操作讓學(xué)生學(xué)會(huì)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)建方法，并對(duì)新知識(shí)進(jìn)行鞏固練習(xí)，從而達(dá)到知識(shí)的領(lǐng)悟和內(nèi)化目的。

3.2.2? 融會(huì)貫通

學(xué)生對(duì)新知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通：通過(guò)“小球跳墻動(dòng)畫(huà)”任務(wù)，自主探究或小組合作探究，并與同學(xué)分享自己的動(dòng)畫(huà)作品。教師以點(diǎn)名表?yè)P(yáng)等方式肯定、鼓勵(lì)做得好的學(xué)生，并根據(jù)學(xué)生做的情況進(jìn)行課堂小結(jié)。課堂小結(jié)以思維導(dǎo)圖的形式進(jìn)行，以清晰的脈絡(luò)幫助學(xué)生重構(gòu)知識(shí)體系，并提醒學(xué)生在創(chuàng)建關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)時(shí)容易出錯(cuò)或混淆的地方。最后，教師布置作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生比比看：自擬主題，利用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)建關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)。

3.3? 課后

3.3.1? 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向化、過(guò)程化

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程不可分割的一個(gè)重要組成部分。傳統(tǒng)的教學(xué)考核評(píng)價(jià)雖然也采用“期末成績(jī)+平時(shí)成績(jī)”的形式來(lái)確定學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的學(xué)習(xí)效果，但是平時(shí)成績(jī)構(gòu)成比較單一，不能準(zhǔn)確記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡。在新的學(xué)習(xí)模式中，過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考學(xué)并用。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，教師可利用學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)，從學(xué)生的課前預(yù)習(xí)完成情況、課堂到課及互動(dòng)情況、課后討論交流及作業(yè)完成情況、章節(jié)學(xué)習(xí)情況等多個(gè)維度來(lái)考查學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，加大平時(shí)成績(jī)的比例，將課程的考試成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)修改為“平時(shí)成績(jī)（占40%）+期末考試成績(jī)（占60%）”。其中，平時(shí)成績(jī)的組成及占比為：作業(yè)55%、課堂互動(dòng)15%、課堂簽到10%、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)和進(jìn)度10%、章節(jié)測(cè)驗(yàn)5%、交流討論5%。這種多元化的過(guò)程性評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)相比，更全面、客觀。

3.3.2? 教學(xué)反思

課堂教學(xué)結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)情況等進(jìn)行教學(xué)反思，總結(jié)本節(jié)課做得比較好的和不足的地方，重新修訂、完善教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，完善作業(yè)，做好個(gè)人學(xué)習(xí)反思，重點(diǎn)攻破不會(huì)、不懂的內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

4? 教學(xué)改革成效

為了更好地驗(yàn)證本課程的學(xué)習(xí)效果，筆者將學(xué)校2016級(jí)數(shù)字媒體技術(shù)方向班級(jí)（簡(jiǎn)稱16軟1）作為對(duì)照班，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，2018級(jí)數(shù)字媒體技術(shù)方向班級(jí)（簡(jiǎn)稱18軟1）作為實(shí)驗(yàn)班，采用首要教學(xué)原理為指導(dǎo)的學(xué)習(xí)模式。對(duì)學(xué)生在各個(gè)學(xué)習(xí)時(shí)段的學(xué)習(xí)次數(shù)作了問(wèn)卷調(diào)查，從調(diào)查問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果以及學(xué)習(xí)通上記錄的學(xué)習(xí)軌跡來(lái)看，18軟1的學(xué)生學(xué)習(xí)總次數(shù)比較多，學(xué)習(xí)積極性整體比較高；從各個(gè)時(shí)段所反映的章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)來(lái)看，18軟1的學(xué)生在課堂與課下時(shí)間的學(xué)習(xí)參與性和自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性比較高。

從本課程學(xué)生的期末綜合成績(jī)來(lái)看，18軟1的平均分、優(yōu)秀率和及格率均高于采用傳統(tǒng)授課方法的班級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)差和方差也優(yōu)于對(duì)照班，詳情如

表1所示。

5? 結(jié)束語(yǔ)

首要教學(xué)原理在三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用可以適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)環(huán)境。本文以“關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)”教學(xué)內(nèi)容為例，構(gòu)建了基于首要教學(xué)原理的三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)模式，以學(xué)生為中心，在教學(xué)過(guò)程中形成了“以問(wèn)題解決為中心—激活舊知識(shí)，引入新知識(shí)—示證新知識(shí)—應(yīng)用新知識(shí)—融會(huì)貫通—教學(xué)反饋”的學(xué)習(xí)閉環(huán)，整體上增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，希望可以為同類(lèi)課程的教學(xué)改革提供有價(jià)值的借鑒。

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基金項(xiàng)目：本文系教育部高等教育司2021年第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程混合學(xué)習(xí)模式研究”（202101055030）；2021年河南省高等教育學(xué)會(huì)高等教育研究項(xiàng)目“新工科背景下混合式課程思政系統(tǒng)化設(shè)計(jì)研究與實(shí)施”（2021SXHLX084）；周口師范學(xué)院2021年教育教學(xué)研究資助項(xiàng)目“三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)課程混合教學(xué)模式研究”（J2021045）；周口師范學(xué)院2021年課程思政專(zhuān)題項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中思政元素的挖掘與思政工作的實(shí)現(xiàn)（SZJG-2021023）”的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：丁新慧，講師；董仕、牛玲，副教授；彭榕，教授。