新工科背景下基于建构主义学习理论的三维动画制作课程教学改革与实践

陈 飞 ，李田力 ，束红

（1.铜陵学院，安徽 铜陵 244000；2.巢湖学院，安徽 巢湖 238024）

1 课程建设背景

近年来，随着《哪吒之魔童降世》、《姜子牙》等一批优秀国产动画电影陆续登上银幕并刷新电影票房，这在一定程度上改变了人们对传统动画的刻板印象。三维动画也随着科学技术的不断发展越来越多地出现在人们的生活中，从而导致社会对影视三维动画的人才需要不断增大[1，2]。虽然，现在多数高等学校都开设有三维影视动画制作的相关课程，但却很少有高质量的专业学生被培养出来。因此，立足于市场需要，改革相关课程的教学体系、创新教学模式，培养有丰富经验的人才就显得尤为重要[3]。

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略[4]，教育部积极推动新工科的建设，鼓励高校创新原有工科教育模式，推动新工科的创新与改革。不同于传统工科，新工科更强调学科的实用性和多学科之间的相互交叉性，而数字媒体技术是一个兼顾文、理、工、艺等学科特点的专业，在新工科建设中占据着天然的优势。“三维动画制作”课程作为一门专业主干核心课程在传统的教学中存在诸多问题，本文在分析了该课程在我校的授课情况后，在新工科背景下从教学方法、教学内容、教赛结合等方面进行改革，提出了一种新的教学模式。

“三维动画制作”作为数字媒体技术专业的一门主干课程，在大三下学期开设，总课时数为64学时，其中理论40学时，实验24学时，此外本课程还安排了一周的课程设计，我校使用Cinema 4D（简称：C4D）作为“三维动画制作”课程的软件。在以往课程的教学过程中，往往存在以下问题：

（1）在理论课堂上教师以多媒体演示操作为主，更多地讲解每个工具的用法和相关参数的含义。由于C4D软件中不同的工具参数众多，如果只是老师演示而学生没能够第一时间进行实际操作的话可能会导致课堂上讲过的知识，下课就忘的情况发生；或者学生稍微走神就会漏掉某个关键知识点，这种教学模式使得学生一直处于被动接受知识的状态中。同时，随着计算机技术地不断发展，现有教材使用的软件版本相对滞后，且内容很难涵盖软件的所有操作，因此老师常常需要对授课的内容进行补充，并提醒学生对于补充的内容要适当记录，这在一定程度上就占用了课堂时间。

（2）教材中的案例为了突出当前工具的用法，设计的课堂案例较为简单并且使用的工具也相对单一。多数学生都会按照教材上的步骤一步一步进行机械式的重复操作，这就造成了只使用单个或两个工具制作的模型效果很好，遇到稍微复杂一点的模型就没了头绪，不知如何下手的情况出现。

（3）在传统教学模式下，学生往往在课堂上看老师操作感觉很简单，可是到了自己操作时就会遇到各种问题，在实验课中老师要花费大量的时间针对不同学生遇到的问题进行个性化指导，但受制于时间和精力，并不是所有的学生问题都能得到解决，这就导致了一部分学生对软件一知半解。对于学生提交的实验报告，老师也只是简单的进行批阅，并没有根据每个作品给出具体的修改意见。

（4）该课程对计算机硬件有着一定的要求，而学生普遍使用笔记本电脑，配置一般，运行软件没有专业实验室那么流畅，这就会给学生在课后练习带来一些困难。

2 改革教学方法

2.1 建构主义学习理论

建构主义认为学习者的学习过程就是对环境适应的过程，充分发挥学习者的主观能动性才能将学习任务同化到学习者的认知结构中，进而完成学习过程。建构教学理论关注学习者原有的学习经验、心理结构和对课程预设目标为基础来构建知识，在整个教学过程中，强调学习的主动性、社会性和情境性，建构主义学习理论提倡教师是学习行为的指导者，以学生为中心，通过合理“情境”，学生协作最终完成对知识的意义构建。

2.2 基于建构主义的教学设计

在传统的教学过程中，学生处于被动接受知识的角色，只能根据老师的授课思路进行学习，基于建构主义学习理论的翻转课堂则可以将学生变成知识的主动构建者，让学生成为课堂的主人[5]。授课教师主要教学任务由“教”变为“指导”，通过学习通、雨课堂等线上自主学习平台来完成“意义构建”，不同层次学生自主选择适宜难度，符合个体差异的学习内容，不同化，高效完成学习过程。为了促进同学之间的相互学习，在开学初期我们对班级的同学进行分组，分组时充分考虑到每位同学的基础知识、学习能力，性格特点等合理分组。并且线上平台学习资源不仅来源于教师的支持，学生之间也可以通过谈论，留言板来发布更优质的学习资源，完成相互协作。

2.3 利用翻转课堂设计《三维动画制作》任务驱动教学设计

在理论课教学中，我们大力推广“翻转课堂”教学，基于翻转课堂的“三维动画制作”课程主要由学生课前预习、老师课中教学、小组课后练习三个部分组成。教师布置教学目标的具体实例任务，创设学习情境，引导学生发现问题，获取解决问题途径，学习环境设计，实现小组协作，最终解决问题，反馈调整等环节来完成学习过程。

研究表明，人类在连续获取知识6-7分钟后效率开始下降，为了获得更好的教学效果，我们将课程知识点录制成约10分钟左右的视频，并在正式上课前一周上传至学习通中供学生课前自主学习并进行思考。在课堂教学中，对于学生可通过课前视频掌握的基本知识点就简单操作演示，将更多的时间放在重点和难点知识点的讲解上，确保更多的学生能够理解。例如在讲授“第三章生成器”中，对于基本的旋转和挤压生成器进行简单的演示即可，而对于扫描生成器，由于涉及两个样条，其中一个样条是扫描的图案，另一个是扫描的路径，第一次接触这个生成器的学生往往分不清到底是图案哪个才是路径，因此在课堂教学中通过演示不同的样条种类 （矩形和圆环），观察各自扫描之后的结果，让学生更加直观的进行分辨，从而加深印象。

对于实验课教学，我们让学生以小组为单位进行实践操作，同时对教材中的单一案例进行整理，形成综合案例。这些综合案例难度适中，让大多数小组同学可在一小时左右完成。在进行案例讲解的时候也并不是从头到尾完整的进行演示操作，而是只对案例中的关键步骤、难点步骤进行解释说明，做到有的放矢，将更多的时间留给学生进行练习，从而锻炼学生分析问题、解决问题的能力。当所有的小组都完成实验后，让每组进行课堂展示，先由同班同学对作品进行点评，然后再由老师提出修改意见。这种点评模式更加有针对性，使得学生之间可以取长补短，对于普遍出现的问题也可以提醒老师在下次授课时进行重点讲授。在小组展示完成后，我们将完整的案例制作过程视频发给学生，并且布置2-3个相似的练习题，学生在课后通过观看演示视频、小组讨论等方式总结经验，完成练习题不断提高动手能力。同时由于课堂时间有限，我们还引入优秀的网络教学资源，作为课程的补充供学生在课后自学。

为了解决学生电脑运行软件不流畅的问题，我们还将每周一、周三的晚上和周六下午作为专业实验室的开放时间，供各年级数字媒体技术专业的学生进行实验，并安排指导教师。不仅仅是“三维动画制作”，其余课程的学生也可以进入实验室，这样使得不同年级、不同课程的学生有了相互交流的机会，低年级的学生如果对高年级做的作品感兴趣也可以参与进去，提前接触有关知识，这有助于提升学生的学习兴趣。

3 创新教学内容

参加学科竞赛是检验学生学习效果的一个有效途径，我校一直都鼓励学生参加认可度高的专业学科竞赛。在教学内容方面，除了教材中的基础案例，我们会根据中国大学生计算机设计大赛、安徽省大学生数字媒体创新设计赛等学科竞赛主题指导学生进行相关作品的创作。一般来说，多数学生在课程设计那一周完成参赛作品的初步制作，而后由老师提出修改意见并逐步完善作品，最后选择合适的比赛参加。我们通过竞赛项目来促进教学工作，不断提升学生实践创新能力，增强自信心，学生通过参加专业竞赛，不仅有机会与其他高校的学生进行交流，吸取了经验，而且扩展了视野，有助于其今后的发展。

我们还鼓励学生将C4D与Unity、Premiere等其他软件相互配合使用，辅助完成其他作品。如在拍摄陈胜墓纪录片的时候，为了更加生动直观地展现出陈胜墓的结构，我们利用C4D对其进行建模，并导入Premiere中进行加工，最后呈现在视频中。图1是陈胜墓的C4D建模界面，图2为纪录片中截图。

图1 利用C4D制作的陈胜墓模型

图2 记录片中截图

我校处于有着千年古铜都之称的铜陵，结合当地铜文化产业和我校实际，我们指导学生参与以铜文化为主题的数字博物馆项目建设，包括了铜工艺品的三维建模、场馆的虚拟漫游、工艺品的动画制作等。利用实际项目驱动教学，将这些内容加入到课程的中后期授课过程中，此时教学进度已过大半，多数学生应该掌握了软件的基本操作和一些基础知识，我们让学生进行相关的工作，在锻炼学生创新能力的同时提高学生学习的积极主动性，增强了学生解决实际问题的能力。

4 实践操作考核改革

“三维动画制作”是一门考查课，在以往的课程考核中，一直采用的是30%平时成绩和70%的期末成绩相合成的考核方式。对于期末作品，我们只要求学生根据所学知识在课后制作一个三维动画作品，并在课程的最后一周提交即可。对于作品的难易程度、内容并没有做出详细规定，这就导致一部分同学期末仅仅提交了一个简单的三维模型。

在本次课程改革中，我们采用过程考核方式进行，将平时成绩的比例提高至60%，并且注重平时的每一次实验、每一次小组作业，这些都将直接影响到最终的课程成绩。同时我们在课程的最后一周组织学生上机进行实践操作考核，现场给出作品的具体要求，并要求学生在规定时间内制作完成。根据作品完成程度结合平时成绩综合评定课程成绩。

为了鼓励学生高质量的参与学科竞赛，发挥学生的主观能动性，对于学生参加学科竞赛并且获得省级以上奖项，经教师认定可以直接用获奖作品替代期末作品，并且课程评定为“优”；对于没有获奖的作品经过修改也可以替代期末作品。这在一定程度上提高了学生参与学科竞赛的积极性和学习的积极主动性。

5 总结

本次“三维动画制作”课程改革是在新工科建设背景下进行的，我们从教学方式、教学内容等方面进行了探索。实践表明学生的学习效果、动手能力和创新能力有了显著的提升，课程改革也取得了一定的成绩。在今后的工作中，我们将不断总结教学改革经验，完善教学内容，提升自己教学水平，为提升数字媒体技术专业学生的实践应用能力，培养面向未来的新时代复合型人才做出应有的贡献。