计算机动画原理与技术课程的教学实践与讨论*

安维华

北京语言大学信息科学学院 北京 100083

计算机动画原理与技术课程的教学实践与讨论*

安维华

北京语言大学信息科学学院 北京 100083

首先介绍数字媒体技术专业的特点，以及计算机动画原理与技术课程在该专业中的重要性；然后基于教学经验，对该课程进行深入分析，具体包括课程定位、教学内容、实验环节等方面；最后对教学效果和改进方向进行总结。

数字媒体技术；计算机动画；教学内容；实验环节

1 引言

数字媒体技术[1]是以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为依据，以现代艺术为指导，将信息传播技术应用到文化、艺术、商业、教育和管理领域的科学与艺术高度融合的综合交叉学科。随着信息技术和计算机网络的发展，数字媒体技术已经渗透到人们的日常生产和生活中，并对人们的生活方式、意识形态以至民族传统文化产生重要影响。目前，与数字媒体相关的行业已经非常广泛，包括影视、出版、新闻、展览、移动通信、数码产品、娱乐游戏、广告等行业。

为了适应数字媒体技术的发展所产生的各种社会需求，国内各个院校已经相继开办数字媒体技术专业。具体来讲，该专业具有下面一些特点。

1）该专业的知识结构非常丰富，并且具有交叉性。媒体技术方面，它融合了计算机图形图像、数字音视频处理、人机交互、二维三维动画、网站开发等多项技术；艺术设计方面，它包括美术基础、色彩素描、平面立体设计、视听语言等内容。

2）该专业的培养目标强调创新能力的培养[2]。因为数字媒体内容的消费是一种精神的消费，这就需要数字媒体产品具有优秀的创意。

3）该专业的定位面向实践和应用。该专业需要为学生提供尽量多的实践机会，这样才能使学生具有扎实的理论基础和丰富的、创新的定位，面向实践和应用。

由此可见，数字媒体技术专业的知识面广，社会需求丰富，特点鲜明。因此，各个学校都根据自己的教学资源和教学特色进行课程设置，选择性地重点突出一个或几个方面，而没有追求大而全的办学模式。

2 计算机动画原理与技术课程的重要性

在数字媒体技术的众多应用领域中，动漫产业最为成熟[3]。因此，很多高校的数字媒体技术专业都将动画技术作为一项重要的教学内容，纷纷开设相关课程。为了完善数字媒体技术专业的课程体系，提高学生的专业综合素质，北京语言大学信息科学学院数字媒体技术专业的教师经过反复调研和讨论，决定将动画技术作为该专业的一项重要技能进行培养，同时将“计算机动画原理与技术”课程设定为核心课程。该课程的开设具有重要意义。

1）从就业需求的角度讲，该课程对于锻炼学生的专业素质，提高学生的就业能力具有重要作用。当前，国家不断加大力度发展文化创意产业，这其中非常重要的一点就是动漫产业的发展[4]。我国已经先后建立众多动漫游戏产业发展基地。可见，社会发展对动漫人才的需求非常迫切。

2）从课程体系的角度讲，该课程对完善数字媒体技术专业的课程体系结构具有重要作用。数字媒体技术专业所教授的基础内容包括图形学、图像处理、视音频等内容。“计算机动画原理与技术”是在此基础上开设的高层次理论和实践课程，能够使学生更深入地掌握矢量媒体的基本原理和实践技能，同时能够为后续的程序开发类课程（计算机游戏、虚拟现实、人机交互技术等课程）打下坚实的基础。

3）从人才培养的角度讲，该课程的指导思想有别于艺术院校和社会培训机构。目前，很多艺术院校和培训机构在动漫方面的培养只是注重软件的应用，而不注重基本原理以及高层次开发能力的培养。这就给学生的职业发展造成诸多问题。例如：学生对动画的基本原理和开发方法不够熟悉，很难在相关领域进行深入发展；学生的综合能力不强，就业面窄。然而，该课程能够将软件应用和软件开发能力紧密结合起来，让学生不但掌握动画创作能力，还具备相关领域的软件研发能力。这样就提高了学生的综合素质和竞争力。

综上所述，该课程的根本作用在于，适应社会对高水平动漫人才的需求，提高学生的综合素质，培养学生的动画创作能力和软件开发能力，使学生在计算机动画领域的应用能力和实践能力得到全面发展。为了实现课程的目标，笔者对北京地区的多所高校进行调研，对动画技术课程的教学内容和实验大纲进行充分的对比，最终形成该课程的具体教学思路。本文的工作就是在此基础上形成的。

3 计算机动画原理与技术课程的教学实践

3.1 课程定位

目前，很多院校开设的动画类课程主要重视艺术的训练和软件的操作，并没有开设专门的原理技术类课程[5]。计算机动画原理与技术课程正是弥补这方面的不足而开设的。该课程的主要目标是，不但使学生对计算机动画的发展、本质特征、表现技术以及制作流程有一个较全面的了解，而且使学生对计算机动画的低层运动控制与高层运动控制技术的基本概念、基本理论有深入认识和理解；通过编程实践，使学生掌握常用动画技术的编程技巧；通过创作软件的操作，使学生对动画软件的组成和功能有一个系统的认识。为此，本课程的定位具有下面几个特点。

1）本课程重视动画原理技术的分析。本课程将着重讲解各种动画的实现技术，例如关键帧插值技术、过程动画技术、分形技术等。对这些技术的理解，能够帮助学生深入理解动画软件的各个模块，从而能够深入掌握动画软件的创作技巧。

2）本课程重视实践能力的培养。这里的实践不但包括软件的操作，而且包括编程的内容。学生通过自己编写程序，实现3Ds Max软件中的功能，这样更能深入掌握这些动画技术。

3）本课程体现最新动画技术的发展。为了让学生的知识结构能够紧跟技术发展，本课程在教学内容的安排上将体现最新动画技术的进步和发展，扩大学生的知识视野。

4）本课程的教学方法体现启发性，重视知识、能力、素质的协调发展。本课程所有作业都具有开放性，教师安排作业的框架性要求，学生自己决定作业的具体内容，这样不但能够锻炼学生的实践能力，而且能够培养创新能力。

3.2 教学内容

北京语言大学信息科学学院数字媒体技术专业将“计算机动画原理与技术”课程设置在大三上学期，每周4学时，共18周，总计72学时。其中，理论教学36学时，实验环节36学时。在授课方式上，理论教学和实验环节全部在机房进行，通过边讲解边实践的方式，来加深学生的理解。本节重点介绍理论教学课程的内容。

该课程在理论教学的安排上突出各种计算机动画技术的讲述。借助相关动画软件的演示，该课程将介绍这些动画技术是如何在实践中应用的。该课程还将分析这些动画技术的发展前景。下面理论教学内容的具体进度[6]。

1）动画概述（1周，2学时）：主要讲述动画的发展历史、制作方法的变革等内容，同时强调计算机在动画发展中的重要作用。

2）传统动画与计算机动画（1周，2学时）：主要讲述传统动画与计算机动画在制作流程上的区别，计算机二维动画与三维动画的区别，常用动画软件等内容。

3）计算机动画的图形基础（2周，4学时）：主要讲述与计算机动画相关的图形学技术，包括矩阵运算、三维变换、坐标系变换、投影变换等内容。

4）几何造型技术（3周，6学时）：主要讲述三维模型在计算机中的存储原理，具体包括参数造型、多边形网格造型、分形造型、样条线技术等。

5）OpenGL编程技术（6周，12学时）：主要讲述这种编程语言的各种语法规则，为学生的编程实验打下基础。

6）各种动画技术的原理（这部分是关键内容）（4周，8学时）：主要讲述插值动画技术、变形动画技术、轨迹动画技术、粒子系统、关节动画与过程动画等。

7）动画技术的最新发展动向（1周，2学时）：主要介绍最新影视作品中所采用的新技术，包括运动跟踪技术、表情识别技术等。

3.3 实验环节

本课程实验环节的定位在于，使学生加深对理论的理解和增强实践能力，而不在于让学生制作出优美的动画片，因为后者是其他课程的内容。为此，该课程设计了两大类上机实验。

第一大类是3Ds Max软件的操作（共10周，20学时），主要内容包括三维物体和场景的建模、材质和贴图的应用、各种动画控制技术（关键帧、运动约束、粒子系统、动力学模拟）、渲染环境设置等。这部分实验的目的是使学生通过软件操作理解相关动画原理，并掌握动画的创作流程和创作技巧。

第二大类是基于OpenGL语言的编程实践（共8周，16学时），主要内容包括二维变形动画、关键帧动画等效果的实现。这部分实验的目的是使学生具备一定的动画程序开发能力。

3.4 考核方式

本课程的考核重点在于，学生对理论知识的掌握效果以及相应的实践能力。为此，具体的考核方式包括4个环节：1）课堂表现（10%），根据学生的课堂表现进行评价，包括学生的积极性、互动性等；2）实验成绩（20%），通过观察学生实验的积极性，检查实验项目完成情况，进行评价；3)）创新能力（20%），根据学生课外作业的创意和完成情况进行评价，这些课外作业是开放性的，教师只给出一个框架要求，学生自己确定实践的内容和细节；4）期末考试（50%），重点考查学生对理论知识的理解情况和综合应用能力。

4 教学效果分析

本课程已经在信息科学学院数字媒体技术专业讲授2个学期。从教学效果来看，学生对计算机动画原理有了深入的认识，对3Ds Max等动画软件的模块划分有了全面的理解，对学生在动画软件操作技巧的学习方面起到辅助作用。另外，学生的编程实践能力得到锻炼和加强。

另一方面，由于该课程是一门较新颖的课程，其他高校很少开设，因此能够借鉴的经验较少，而且该课程的教学周期还很短。这些都使得该课程还存在一些不完善的地方。首先，课程的理论内容较多，时间紧凑，学生对有些难点知识的消化理解不够。为此，今后希望对教学内容有所调整，突出重点内容的讲解，将一些非重点内容改为课下自学形式。其次，计算机动画原理与技术课程与计算机图形学课程具有非常密切的关系。后者主要解决虚拟对象的建模、存储、绘制等问题；前者主要解决虚拟对象的运动问题。在教学过程中发现，这两门课程在教学内容上有一些重复的地方。今后需要深入讨论，使这两门课程的教学达到很好的衔接。

5 总结与展望

本文详细分析“计算机动画原理与技术”课程在数字媒体技术专业中的重要作用。在对北京地区各高校相关专业调研的基础上，本文总结出该课程的定位，以及教学内容、实验环节、考核方式等方面的内容，从而积累丰富的教学经验，取得良好的教学成果。在今后的教学过程中，需要进一步发扬这些教学经验，并根据专业的发展目标对该课程进行不断改进，如进一步强调理论联系实际的能力，与相关企业合作，让学生进一步认识该课程在相关行业中的重要作用。

[1]牟昱,叶福军.浅谈数字媒体技术专业的学习与就业[J].科教文汇,2010(01)∶184

[2]田茵.数字媒体技术专业特色教育的研究与实践[J].科技信息∶科学·教研,2007(3)∶144-145

[3]邬厚民.浅析美国动漫产业的文化与现状[J].中国科技信息,2009(11)∶215-218

[4]刘骏.我国高等院校动画教育探讨[J].新课程学习∶学术教育,2010(08)∶118-119

[5]苏鑫,任世杰,吴成.影视动画实验室课程建设探索[J].科技信息,2010(14)∶734

[6]雍俊海.计算机动画算法与编程基础[M].北京∶清华大学出版社,2008

Teaching Practice and Discussion on Course of Computer Animation Theory and Technology

An Weihua

This paper firstly presents the characteristics of digital media technology, and the significance of computer animation theory and technology course in this major. Then, based on the author’s teaching experience, we deeply analyze the course detail, such as course orientation,teaching content and experimental procedure. Finally, the teaching effect and improvement directions are summarized.

digital media technology; computer animation; teaching content; experimental procedure

Author’s address College of Information Science, Beijing Language and Culture University, Beijing, China 100083

G642

B

1671-489X(2011)03-0031-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.031

北京语言大学校级教学项目（编号：A200904）。

作者：安维华，博士，讲师，研究方向为计算机图形学。