浅析《虚拟现实角色3D建模》课程教学

林宛杨

摘要：针对将传统的3D角色建模和新兴的虚拟现实结合起来的《虚拟现实角色3D建模》是计算机领域的一门新兴专业课。该文从应用性教学方面出发，对该课程内容设置和教学方法改革进行了分析，明确了教学目标，更新了课程体系和教学内容，将PBL方式融入教学，同时改革了复合式作业和评价方式，为新形势下应用型计算机课程教育提出了建议。

关键词：虚拟现实；3D建模；课程教学

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）32-0163-02

The Teaching for the Role of Virtual Reality 3D Modeling

LIN Wan-yang

（Information Technology and Engineering Department， Fujian Chuanzheng Communication College， Fuzhou 350007， China）

Abstract： The role of virtual reality 3D modeling， which is the emerging course in the computer field， Based on the combination of both traditional 3D role modeling and the newly-developing virtual reality. From the applied teaching， the paper analysis the setting of the curriculum content and the reforming of teaching method. Which clear the teaching objects， update the curriculum content， use the problem-based learning method and reform the compound homework and assessment format.

Key words： virtual reality； 3D modeling； teaching

虚拟现实，是近年来发展起来的新兴领域，它利用计算机生成一种模拟环境，通过一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，用来创建和体验虚拟世界[1]。3D角色建模，主要是利用3D软件建立制作人物、动物、道具等，应用于游戏、动漫、影视乃至于应用机械、电子、医学等工程领域的辅助设计[2]。《虚拟现实角色3D建模》是计算机领域一门新兴的專业课程，主要是服务于虚拟现实场景建立完成之后，添加虚现实的角色，包括3D人物、动物、道具等，达到运动、触发动漫、游戏的效果。由于这门课程是通过U3D创建和体验超文本性和交互性的虚拟仿真世界[3]，因此对于角色3D建模有了更高的要求。下面分别从课程内容设置、教学方法改革和现代教育技术引入三个方面上对这门课程的教学进行阐述。

1 课程内容设置

1.1 转变教学理念，明确课程目标

转变教育思想，更新教学理念是开展教学改革的先导。《虚拟现实角色3D建模》是在原来的《3D建模》的课程基础上进一步进行改革，以到达的虚拟现实的角色标准，应用性极强。这门课程学生在修完《虚拟现实场景3D建模》、《Unity 引擎基础与应用》等课程后，再学习《虚拟现实角色3D建模》课程；因此对于3D建模有一定的了解，也对虚拟现实的程序编程有一定的基础，因此可以掌握更为复杂的角色3D建模和3D角色模式导入虚拟世界而运用的全过程，完成一个课程体系的融会贯通。

这需要改变以往重知识轻应用，重课堂轻实践，教学内容与实际应用结合不足，教学手段和作业手段较为落后的做法。同时提出了“将《虚拟现实角色3D建模》课程建设成为理论联系实践、课堂联系现实、教学模式多元化、考核方式多样化”的课程教学改革目标。

1.2 增加应用元素 更新教学内容

由于虚拟现实更求真性，在整个虚拟空间中可以很好地感受整个角色的深度信息和作品尺寸的比例关系，故要求改变原先的《3D建模》传统的初步构想需模型、设计草图草绘实体特征、设计成图三个传统步骤。如果仅通过构想完成角色，在3D设计中或许可以，在虚拟现实中的仿真性会大打折扣，如果应用于现实的医疗或者机制制作，就会“差之毫厘谬以千里”，失去了虚拟现实的角色3D建模的意义。

角色3D建模必须从现实物体如桌子、花瓶等开始进行角色3D建模，逐步过渡到虚拟的卡通人物、怪兽等角色3D建模的过程。最初的实物设计步骤应为初步构想需模型、设计草图草绘实体特征后增加了实地考察实物的工程特性和实地考察实物的装配特性，最后完成绘制成图。在完成实物仿真初见成效后，在实物基础上进一步修改，完成虚拟实物的设计，进而完成虚拟人物、动物的设计。

结合上述要求设定《虚拟现实角色3D建模》课程，将其分为设计模块的三维基本模型的创建、人物设计、四足动物角色设计、卡通角色设计和怪兽设计，3D角色调整设计模块、VR模块的粒子系统及动画、U3D引擎开发共七个模块。

在教学过程中，每个知识模块为一个体系开展教学工作。其中，三维基本模型的创建主要为了夯实课程的基本操作知识，有可以结合实物的工程特性、装配特性等完成实物的仿真模型设计。人物设计主要为了夯实角色比例结构设计和肢体形状，使用和掌握FaceGen Modeller 软件中制作头部模型，Marvelous Designer 软件制作衣服。四足动物角色设计为了使用和掌握ZBrush 中调整姿态。卡通角色设计、怪兽设计主要为了如何设置和修改参考图完成虚拟角色的设计。3D角色调整设计模块主要为了大型讨论课后针对角色3D建模的薄弱环节加以修正，进入下一个环节，起承接作用。VR模块的粒子系统及动画，主要为了3D模型动起来，不再使死物。U3D引擎开发最后真正实现虚拟世界的交互。由浅入深知识点安排让引导学生对于角色3D建模更好的掌握。endprint

2 教学方法改革

2.1 以成果为导向 采用PBL教学

秉承以学生为中心的理念，运用“兴趣激发、问题导向、成果产出”的教学策略，采用PBL（Problem-Based Learning，简称PBL，问题式学习）教学模式，让学生带着问题和兴趣进行课程学习，将创新思维、创新方法、创业训练有机地融入课程教学过程，并通过丰富的案例分析和实践拓展活动，帮助学生实践“从实践中来、到实践中去”的阶梯式上升。

2.2 以学生为中心 采用复合式作业

在作业方面，尝试采用复合式作业模式，即传统作业+自选作业。传统作业为布置具体的3D角色，由学生设计完成后，进行任务和完成作业进行相似度的比较。主要检验学生对于基础设计知识的掌握程度，方便对于学生学习的薄弱环节进一步讲解，帮助学生扎实掌握基础操作。

自选作业选题由学生自行确定，学生在课程教学过程中完成作品开发设计，先进行角色3D的模型结构设计，同时提供了一支3D打印笔，鼓励学生在完成自选作业的数字化建模后，结合3D打印技术将数字模型变为物理模型，使学生对创建的3D模式有一个真实物体的感觉。再进行物理模型的展示评比，建立展示墙，使学生对于设计作品的优劣有进一步的认识。之后进行角色3D的模型的贴图、打光等，完成色彩等设计，使用U3D导入程序，使用VR设备感受设计物品在虚拟世界的效果。

从多方位模型展示的效果考虑，这不仅提升学生的学习兴趣、学习当前热门技术，还可以发现作品设计时存在的问题与不足，为今后的学习工作积累宝贵经验。

2.3 持续改进 拓展课程外延

由于作业在课程中赞助了很大一部分课时，在学生评价和课程考核方面评价方式不拘泥于传统的闭卷考试，而是采取平时成绩、期末考试相结合的综合考核方式。其中，平时成绩包括学生的课堂出勤、课堂文明、课堂表现、及自选作业完成情况等，对于踊跃参与教学、积极交流互动的同学还有额外的奖励分。该课程所掌握的技能是实现创意创新的工具，是连通创意构思与数字化模型的桥梁。因此，在正常课程教学外，积极开展第二课堂，鼓励学生踊跃参加学科技能竞赛，以赛促学，培养创新实践能力。同时，将创新思维、创新精神、创新方法、创业意识和创业训练有机融入课程的教学过程，培养学生创新创业能力，基于大学生创新创业训练计划项目平台。

3 现代教育技术的引入

新型的计算机专业软件、移动端应用平台和网络资源应用平台已成为现代教育技术中不可或缺的重要因素，作为新兴的专业课程，《虚拟现实角色3D建模》在教学过程中也将充分引入和改进先进的现代教育技术，增强学习的效果。

3.1 通过计算机专用软件引导学生掌握基本能力

该课程以是建立在《3D建模》基础上的，3DMax软件是学生在学习这么课程中需要掌握的重要基础软件。在学习中学生的知识来源为教学中获取信息的内容有教材，查找课程关键词、浏览课程内容、提出问题等课前获取的知识，教师授课的课件、同学之间的讨论、学生的作品展示或发言等课堂获得的知识以及課程知识的应用实践等课后作业信息及其相关资料。实际过程中将这整个过程与3D Max软件充分结合，贯穿与教学的每个环节，让学生在学习的同时能够充分熟悉、理解和掌握整个软件，提升应用该软件的基本能力。针对学生自信心不足、沟通组织、语言表达能力不够、英语水平较低等问题，本课程拟采用团队学习、师生共同教学、使用英文原版软件学习时开展相关专业英语学习、融入创新创业知识等教学改革。

以创新角色设计为引入，围绕角色设计过程中碰到的问题进行课程的学习（PBL教学模式），同时激发学生的创新意识、萌发创业精神、培养团队协作能力。对于学习的肯定来源于自我的肯定、教师的肯定、和同学间的肯定。以往，课程学习通常采用个体学习的方式，存在学习效率低、学习效果不近人意等不足，教学改革后，将采用3～4名同学组成一个团队开展学习。加强同学间的互助和肯定，从而促进学生的自我肯定。

同时课程采取师生共同教学的方式，增加教师肯定。增加学生上台发言的机会，培养学生自信和语言表达能力，同时，促使学生在课前自主学习、认真备课。

3.2 利用移动端应用软件平台激发学生的学习兴趣

在兴趣是一切学习的动力，故给出问题是每次课程开始的关键，每个课程模块前，给学生提供一个包含所需知识点的精美的3D模型，让学生产生兴趣。同时，可以充分利用移动终端已有的Kahoot等新兴的应用终端平台来设置问题，让学生积极参与提问和回答来增强教学互动。使学生结合新的移动端教学方法的新鲜程度来提升自身对专业的学习兴趣和求知欲

由于学生知识结构和信息素养是不同的，因而他们在课堂中所能吸收与利用的信息也是各异的，所以先给出一些学习资源，让学生提前研究，提出问题。

3.3 充分采用网络资源检测学生学习效果

充分利用网络上最新的网络资源，如Youtube等软件中展示该领域最新成果来进行案例教学。案例来源于生活，基础的角色3D建模是平时看得见、摸得着、用得上甚至用过的实物，可以先对其进行建模设计。学习理论以“够用”为度，通过有教学活动都在“教、学、做”针对角色的需求。

卡通角色设计、怪兽设计，提出学生小组应用创新方法寻求设计出不一样的角色。根据创新角色的创新程度，进行角色设计评比。

VR模块的粒子系统及动画、结合U3D引擎开发主张让所做模型，在虚拟世界动起来，按照需求交互。让学生觉得做出觉得的鲜活。有了具体案例的设计，让学生有了不断学习的动力。

同时教师也可以利用网络资源在课堂上予以重点讲解，布置作业，学生组合小组项目讨论，设计出传统作业和自选作业。完成后充分利用软件进行案例讨论，了解作业的优点和不足，触发学生的创新思想和创新方法，避免学生的从众心理，进而实现拓展提升。最后以赛促学，完成课程的收官。

4 结束语

本文针对应用型教育模式下《虚拟现实角色3D建模》课程的课程目标和教学内容进行了分析，提出了新的教学和评价方法。该方法首先采用PBL教学模式，让学生带着问题学习，而后对作业进行复合式改革并进行成果展示，对考核方式进行创新，鼓励应用。预期能够让学生更好掌握这门课程。

参考文献：

[1] 赵沁平. 虚拟现实综述[J]. 中国科学： 信息科学， 2009， 39（1）：2-46.

[2] 徐欣， 武仲科， 周明全，等.基于球B样条的3D人物角色建模与动画[J]. 计算机应用， 2009， 29（8）：2053-2055.

[3] 王汝传， 张登银， 辛晨昀.虚拟现实中3D图形建模方法的研究[J]. 计算机辅助工程， 2000（4）：25-31.endprint