基于学习进阶的《计算机辅助设计Rhino》课程项目式教学研究

程雪琪

关键词：学习进阶;计算机辅助设计;工业设计;项目式教学

基于学习进阶的《计算机辅助设计Rhino》课程项目式教学研究是以学习进阶为主并融合了项目教学法，从而进行课程开发的一种教学思路。在两种教学思想的融合与促进过程中，着重强调对以项目化方式呈现的《计算机辅助设计Rhino》课程内容进行依次进阶、逐级深化。课程的改革需要注重课程的整合与发展，整合是课程概念体系的建构，发展是在概念体系的基础上，通过学习进阶提出适合不同阶段学生认知发展的表现期望，使学生的科学素养实现连贯一致的进阶发展[1]。学习进阶理论和项目教学这两种教学方法并不是割裂开来的，而是处于一种相互促进、相互支撑的模式。文章将学习进阶法和企业真实转化的课程任务结合在一起，强调学生在课程教学的主体位置，对企业项目进行阶层递进式划分，层层突破，促进学生对知识和技能的有效掌握，从而帮助学生进行职业转化，树立职业自信。

1 学习进阶理论概述

学习进阶理论是近年来美国教育改革中的新型概念。自史密斯（Caro Smith）等学者向美国国家研究理事会提出“学习进阶”以来，针对于学习进阶理论的讨论和争议不断，国际上对该定义也有诸多探讨和描述。2007 年美国国家研究理事会将学习进阶定义为“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”[2]。在此之后，虽然诸多学者对该理论的研究方法各有不同，但是该定义基本得到学术界的认同。从目前掌握的资料来看，建构主义是学习进阶的哲学基础，概念发展研究提供了范式预备，教育评价和课程设计提出了需求，心理测量方法的应用是技术保障[2]。学习进阶的提出和运用虽然不过几十年，但是从学习进阶的基本理论构成来看，其根本的教学理念来源于教育界的众多教育理念。从结构要素来看，学习进阶的构成要素主要包括进阶维度、进阶的起点和终点、多个相互关联的成就水平、各水平的预期表现、基于学习进阶的测评工具等。

2《计算机辅助设计Rhino》课程现状与问题

Rhinoceros 3D 是美国Robert McNeel&Assoc（McNeel）公司于1992 年开始开发的一款功能强大的三维造型软件。该软件目前广泛的应用于工业设计、工业制造、机械设计、三维动画、珠宝设计、建筑行业等领域。Rhino 软件相较于其他三维建模软件如3ds MAX、Maya、UG 等软件而言，对电脑配置的要求不高，因此在传播的广泛性上极具优势。建模软件是实现产品三维立体化的必要手段，在整个软件教学过程中应注重理论和实践的结合，注重校企合一的必要性，现阶段《计算机辅助设计Rhino》课程的教学仍存在诸多问题。

2.1 思维构建遭忽略

传统的Rhino 软件教学方式注重学生对于软件的命令操作，强调命令的综合运用，在课堂上往往是老师教授步骤，学生遵循标准化的建模步骤实施建模。这种授课方式，在一定程度上增加了学生标准化建模的能力，但是忽略了学生建模思维的构建。建模思路是决定模型最终效果的关键因素，它贯穿整个建模流程，既是建模命令的综合展现，也对模型的结构特征、工艺质量具有决定性作用。传统的示范式授课方式忽略了学生建模思维的构建，割裂了理论知识和实践操作的有效联系，学生不能举一反三，掌握建模的基本规律。

2.2 知识拓展有局限

随着Rhino 软件的升级迭代，软件的功能性也在不断强大，每一次的升级都会带给设计师不同的感官体验。例如Rhino7 版本增加了细分建模、四边面重新拓扑等新的功能，使得建模曲面更加精确，建模流程更加自由。而很多学校使用的Rhino 软件教学版本依然较低，虽然低版本的软件依然能够满足学生软件学习的基础操作，但是忽略了因版本更新缓慢而造成新知识学习的迟缓。同时，很多老师疲于新知识的更新换代，满足于现有知识的储备，很多软件新的功能无法正确运用并传授讲解，这也是造成学生知识拓展有限的原因之一。

2.3 项目缺乏创新性

传统的计算机辅助设计Rhino 课程的知识目标和课程标准的设定往往是根据学生的学情分析和书本教材进行制作，教学内容为功能技术解析、案例演练引导，授课教师利用大量的课堂习题对学生进行训练。这种教学方式从知识点的运用方面由浅入深，在一定程度上训练了学生的建模能力，但是教学内容来源单一，缺乏企业真实案例，项目实战应用缺乏知识体系的有序进阶，项目模型制作缺乏创新性，课程前后缺乏应有的连续性。

2.4 课程忽视转化性

当下很多有关Rhino 软件的教学多是局限于产品外观的基本造型，对于产品内部的功能结构解析较少，忽略了与其他专业课程之间的有效联系，例如工程制图、机械基础等课程，特别是在工程圖出图规范上，学生缺乏相应的训练，对生产和制造规则知之甚少，职业技能转化面临困境。此外，Rhino 课程内容大多数涉及民用电器、日用百货等产品外观及结构的制作，而高精尖机械设计、大型工程建模的市场份额占比较少，课程的经济效益转化度不高[3]。造成学校人才培养和企业生产设计之间的障碍，使学生与社会企业脱节，毕业后无法迅速融入企业。

3 基于学习进阶的《计算机辅助设计Rhino》课程项目式教学流程

基于对计算机辅助设计Rhino 现阶段教学基本情况和问题点的分析，文章以学习进阶为主并结合项目教学法“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”的显著特点，对《计算机辅助设计Rhino》课程的项目式教学流程进行了探究[4]。将学习进阶与项目结合，一个从学生的认知结构上激发学生学习兴趣，一个从实操上培养职业能力，起到珠联璧合的作用[5]。如图1 所示，文章将基于学习进阶的Rhino 课程项目式教学分为课前、课中、课后三个阶段进行阐述。

3.1 基于学习进阶的课程项目式教学课前阶段

1） 项目转化。课前阶段通过企业实践探究，搜集并提取出适合课程教学的企业真实项目并进行可实施性转化。在案例提取上，既要有满足学生基础建模造型学习的案例项目，也应有涉及高精尖领域的复杂建模，提取的企业案例尽可能覆盖Rhino 软件功能的方方面面，这样才能保证学生学习接触的范围较为广泛。

2） 进阶维度。进阶维度一般是指学科内或学科实践过程中的核心概念，通过追踪学生在这些维度上的发展可以了解其整体学习进程[6]。对提取的企业案例进行各个主题分类后，对某一主题划分进阶维度，根据进阶维度从而确定整个主题的教学框架，以便于课程主题核心体系的构建。《计算机辅助设计Rhino》课程在进阶维度设定时，可根据项目的特殊性分析该项目涉及的不同维度，以此作为课程学习的突破点。

3） 进阶起点及终点。课程进阶维度确定后，分析学生现有的学习特征和知识储备以此作为进阶的起点。由教师仔细研读教学目标、考试大纲及社会能力需求后确定学生学习某个主题需要达到的预期水平[5]。

4） 学习进阶的多个相互关联的成就水平。反映的是学生在学习过程中知识技能所能达到的水平，即学生在同一维度学习过程中，由低到高所历经的水平提升阶段。例如在提取企业项目，以“基本实体建模项目”作为核心主题概念时，根据企业项目转化分析，将企业项目融入“基本实体建模项目”主题，并对该主题进行进阶维度划分，进阶的起点可以根据学生对建模软件的学习基础和对每个维度的不同来确定，进阶的终点则是从不同维度熟练掌握基本体建模思路并熟练运用建模命令。在成就水平的确定上可从不同角度对该维度进行层级划分，层层递进，以此完成任务学习。

5） 预期表现。对于各个层级所达到的预期表现是指学生在迈过这一“阶”时对知识和技能的掌握程度和对主题核心概念的理解程度。

6） 教学设计。教师根据学习进阶任务分析后，根据企业工作流程设计课程教学，在此过程中教师根据进阶内容对课时进行划定并对学生活动和教师活动进行制定，课程设计体现理论和实践的结合、知识点和技能点的结合。

3.2 基于学习进阶的课程项目式教学课中阶段

在对企业项目进行课程转化后，学生对教师发布的项目进行市场调研和竞品分析，并在充分掌握产品特征和结构的基础上制定工作计划，该过程计入学生过程性评价。

在确定工作计划无误之后，学生分组实施任务。任务的实施以学生为主体，教师起引导和辅助作用，在此过程中可以利用分组合作、翻转课堂、分层教学等教学方法，充分体现学生的主体性、独立性，培养学生的合作意识，从而激发学生的创造力，该过程计入学生过程性评价。

通过质量检测对任务实施阶段性成果进行优化。在此过程，以教师、学生为主体的检测团队可通过学生自检、教师质检、组间互检的方式对产品质量进行优化，该过程计入学生过程性评价。

项目成果交流和综合评价。在此阶段，学生对本组实施的课程项目进行综合展示，其他同学对该组所做的项目进行交流评价并提出建议。最后，通过学生评价、教师评价和企业专家评价多角度对项目成果进行过程性评价和终结性评价（教师根据项目特点和学生特征，在教学设计阶段设计过程性评价表和终结性评价表）。

3.3 基于学习进阶的课程项目式教学课后阶段

课堂的结束并不是课程学习的终止，在基于学习进阶的课程项目式教学上重视学生知识体系的连贯性，重视课后知识技能的融合与拓展。课后通过知识点和技能点的复习，巩固旧识，发现问题。同时教师为学生设置拓展训练，通过课后任务训练让學生明确职责、落实分工、制定计划，明确个人与团队的重要性，在巩固拓展知识体系的过程中，完善职业性格结构。

4 基于学习进阶的《计算机辅助设计Rhino》课程项目式教学特色

4.1 教学资源企业转化

为了缓解职业技能转化的问题，培养职业性人才，在《计算机辅助设计Rhino 课程》开发中，项目来源于企业真实的工作情境，对接职业需求。首先在课程项目开发过程中应严格按照企业真实的工作过程进行组织构建，该过程包含了市场竞品分析、设计建模、成本核算和产品开模成型等基本步骤。通过学校、市场、企业三方对接，提升学生的建模技能，让学生们能够更好更快的适应企业实践要求，培养学生的综合职业素养。其次，在项目开发过程中应将企业的人员组织架构对接职业需求，在项目实施的过程中，根据学生特点进行动态职业划分，在保证全员参与的同时分工合作、共同进步，为学生在企业中找到合适的职业定位。

在计算机辅助设计Rhino 课程开发中，可引入完整的企业运作模式，在授课过程中借鉴企业管理模式和管理办法，课前、课中和课后，学校教学过程对接企业工作流程，从用户信息收集、制定计划、实施项目、项目检测到项目评价的过程中确保并完善每个阶段的成果。

4.2 教学内容进阶突破

学习进阶下的企业项目筛选，要求在课程开发时遵循造型难度“由浅入深”，知识点“积少成多”。在对项目阶级进行定位时，知识点对比技能点，对筛选出的项目进行阶梯化排序。如图2所示，文章将基于学习进阶的Rhino 课程项目式教学内容分为三个主题阶段：基本实体建模项目、复杂曲面建模项目和创新性建模项目。

基本实体建模项目，该类项目并非Rhino 建模核心方法的学习，建模项目类型集中于日常生活用品的简单成型，通过基本几何体的建模项目的练习，遵循“由浅入深”的学习模式，以达到理解并消化相关知识点，从而提高技能。

复杂曲面体建模项目，该类项目是在对基本体建模项目充分掌握的基础上的进一步突破，建模项目集中于企业大型高精尖设备的成型建模。就Rhino 课程而言，其知识点和技能点充分包括了旋转、放样、轨道成型、网格曲面等综合建模技术的学习。

创新性建模项目，该类项目不仅包含对Rhino 软件命令操作的综合运用，还包括对T-Splines、Grasshopper 等插件、Keyshotfor Rhino 渲染等的综合运用，此外还包括与其他软件之间进行的数据交换，完成产品工艺图纸的制作，产品结构的改良与创新等。创新性建模项目的完成，是学生综合技能的集中展现，是多种成型技术的融合，能够促进学生职业自信的建立和形成。

4.3 教学主体学生本位

学习进阶下的Rhino 课堂教学不再是传统的教师教一步，学生跟着完成一步这种教学模式。在教学过程的设计上，整个教学过程有计划、有逻辑。从市场调研到评价反馈的整个学习过程以学生为主，教师起到指导辅助性作用。学生们在小组合作的学习模式中，建立自身的职业定位，充分调动学生学习的积极性和主动性，培养团队合作意识，项目的最终完成也能够帮助学生树立职业自信。

4.4 教学评价综合多元

项目教学从价值特征上来讲注重过程性。传统的计算机辅助课程考核是以课程结果性产品作为评价标准，注重结果性。而学习进阶和项目教学贯穿课程始末，注重培养学生职业技能、思维逻辑的养成。对于学生评价从主体性上进行多元化处理。如图3 所示，评价主体可按照不同权重分配给学生、教师和企业专家，“三方评价”从学习性、专业性和市场性三个角度侧重评价，企业专家的引入也能在不同程度上促进学生职业技能的转化。

对于学生评价的结果可将过程性评价和结果性评价相结合，过程性评价侧重课前、课中、课后学生的职业素养的体现和项目阶段性成果展示，结果性评价侧重最终产品质量检测及作品完成度，不再仅仅只是以一场期末考试分数作为最终评定。

5 结语

文章以《计算机辅助设计Rhino》课程教学为例，将学习进阶和项目教学相互融合，对企业提炼的任务进行进阶处理。通过确立进阶维度、进阶起点和终点等，为项目教学设计提供教学内容，明确知识点和技能点。通过分析企业项目工作流程对接学校教学流程，从而明确学生活动、教师活动，为项目教学设计提供教学流程。通过项目指引，激发学生学习的主动性和积极性，从而树立职业自信，更好的进行职业转化。通过课程项目多元化评价，从专业性、学习性和市场性对学习质量进行综合测评，改变原来的最终考核分值测评式。同时基于学习进阶的《计算机辅助设计Rhino》课程项目式教学研究，也为其他计算机辅助设计课程的开发提供了新的思路和方向。