計算機動畫課程合作性學習教學方案設計

　　摘要：以計算機動畫設計課程為例，討論在合作性學習的指導思想下開展合作性教學的方式方法，為全方位實施合作性學習設計出一套全新的教學方案。通過實踐，該方案在教學效果上表現突出，取得一定的教學成效。
　　關鍵詞：合作性學習；討論；教學；設計
　　
　　隨著我國動漫產業的興起、國家的扶植以及動漫行業對技術和藝術兼備的復合、應用型人才的需求，計算機動畫設計這門課程在大中專、職業高等院校的計算機相關專業中逐漸開設起來。對于計算機相關專業的學生來說，要想學好這門課程，需要具有積極的參與意識、較強的動手能力。同時，教師在講授這門課時，還需要針對計算機相關專業的學生，激發學生的創造能力，培養學生的創新意識。所以，僅僅依靠傳統的課堂已不能滿足新形式下該課程的教學需求。
　　為了達到教學目的，我們參考了國內外多種合作性學習方案，并結合我校合作性學習創新實驗區的教學改革，設計了一套全新的合作性教學方案。該方案按照基于信息技術的動漫方向復合型應用人才培養的定位，結合計算機專業特色，依據Autodesk認證考試的架構(具體內容參考文獻[1])、課程定位，對學生進行動畫工程師素質的教育和培養。
　　1設計思想
　　Autodesk Maya 軟件是一個強大、集成的三維建模、動畫、視覺特效和渲染解決方案。由于Autodesk Maya基于開放結構，所有工作都可以利用文檔齊全的綜合API(應用程序編程接口)或兩種嵌入式腳本語言之一(Maya嵌入式語言(MEL)或Python)進行腳本處理或編程[1]。結合專業特色，我校的課程選用Maya作為授課工具軟件。我們參照Autodesk Maya認證考試大綱(一級)的要求，要求學生學習完課程，具有初、中級的Maya應用水平，熟練掌握Maya基本功能模塊的使用方法，并且可以使用Maya軟件進行基本的動畫創作[1]。所以，我們的課程以初學為起點，以實際動畫短片項目為例，基于Maya軟件講授三維動畫制作的基礎知識，同時依據CDIO[2]工程設計理念，從動畫項目運作出發，讓學生在實踐中著重練習動畫短片的構思、策劃、設計、制作、合成等實現步驟，培養學生對動畫項目的運作能力。
　　2課程教學內容設計
　　2.1課程的知識點
　　Maya軟件功能龐雜，若按軟件功能模塊來組織課程內容，就會使課程成為軟件操作培訓課，也很難引起學生的學習興趣。為了達到能力培養的課程目標，課程依據動畫項目制作的步驟和工種組織課程內容，按照動畫制作流程，將課程主干知識點整合成如下幾個模塊，如圖1所示。
　　圖1三維動畫制作流程
　　1) 建模。
　　建模是三維動畫的基礎。目前通用的建模方式有三種。在介紹各種建模方式的基本原理、差異及優缺點的基礎之上，因為多邊形建模方式技術理論成熟、簡單易學，完全可以滿足教學需要，所以我們選擇多邊形建模方法，作為重點內容介紹給學生。教學內容包括多邊形基本概念、多邊形基本物體的創建、多邊形基本操作、多邊形的編輯和整理四大部分。而其中又以多邊形的基本操作、編輯和整理為重點。
　　2) 材質。
　　在動畫制作中，材質編輯人員需要有較強的藝術功底。而對于計算機專業學生，則側重于掌握材質設置的基本概念和基本操作方法，不作為整個課程教學的重點內容。
　　3) 動畫設置。
　　該部分是整個課程的核心，在動畫制作中起著至關重要的作用，而動畫工程師的價值也主要體現在這一部分。所以，在授課過程中，我們將這部分內容作為重點講解。Maya軟件有很強大的動畫功能，各種操作也比較復雜。教師在課堂上主要講授基本動畫、骨骼設置、蒙皮、角色設定和動力學五部分內容。其中基本動畫、骨骼設置及蒙皮作為重點內容講授。
　　4) 燈光與渲染。
　　課程最后一部分主要講授燈光系統與基本屬性、攝像機系統和渲染設置，為學生能將創作表現成最終作品作好準備。
　　2.2課程內容外延
　　除了以上課程主干內容，要完成一個完整的動畫項目，還需要有前期的策劃與設計以及后期的編輯與合成。為了使學生在知識上構建一個完整的動畫制作體系，保證學生能獨立運作一個完整的動畫項目，教師有必要在課程開始和結束時簡要介紹動畫的前期和后期工作，包括動畫前期的策劃及一系列設計工作，還需要介紹目前動畫制作公司常用的動畫后期編輯軟件After Effects的基本使用方法。這些知識YDeVi0DJc1FGMb5Rh2Bw9HWs2Dxy62Ep9q6POPq9awo=依附動畫設計主干知識結構，形成動畫設計課程的外延。
　　2.3課時分配
　　篩選編排過的課程內容可按照表1所示課時和順序來安排。
　　3教學方法設計
　　對于實踐性很強的課程，學習過程是不斷地模仿、驗證、創作的過程。我校課程選用上海市多媒體設計與應用能力考核辦公室主編、上海科學技術文獻出版社出版的《影視動畫實踐之Maya》為教材[3]。在課堂上，教師以《淘氣的企鵝》動畫短片為例，介紹三維動畫制作的基本概念、流程和技術，通過團隊的實踐和鍛煉，使學生掌握短篇動畫項目的制作。課程采用合作性學習模式，授課形式分為理論課、討論課和實驗課三種，如圖2所示。我們把課程的教學分為課內和課外兩個環節，以不同的小組形式完成合作性學習過程。
　　圖2合作性學習教學組織形式
　　3.1課內安排
　　3.1.1理論教學
　　理論教學，簡而言之就是講座。從教學理論上講，講座是一種擴展性的知識表述形式，教師有組織、有邏輯地表述真實的信息[4]。但這種方式往往導致了以教師為中心的長時間無間斷的純講解式的教學模式，使學生在課堂內成為被動的觀眾。即便是教師能充分運用多媒體技術，或者施展個人魅力，都無法在整個課時的教學過程中始終保持學生的注意力高度集中。有研究表明，在聽講座時，學生的注意力在5分鐘內漸漸進入狀態，接著5分鐘內比較穩定，10～15分鐘后達到高峰，然后逐漸下降[5]。所以，在理論教學中，我們在授課中采用帶有非正式合作性學習小組討論的講座形式。
　　非正式合作性學習小組是暫時的，為一次討論或一節課臨時組成。其目的是把學生的注意力集中到所學的材料上來，有利于建立一種學習情緒，有助于教師預先組織課內所涉及的材料，確保學生掌握所學的內容，并對講述課程進行總結[4]。
　　按照課程內容，教師將每次課的知識點分解為15～20分鐘的講座專題，每個專題分成3部分，即引論部分、主體部分和討論部分。
　　引論部分告訴學生準備講什么，提供提綱，并指出課本相應內容，供學生用1～2分鐘瀏覽。
　　主體部分開始講座，教師講解教學內容，持續10～15分鐘。這段時間內，學生的注意力能集中在講座上。
　　討論部分讓學生就近組成非正式合作性學習小組，對剛講述的內容進行討論，大概持續3～4分鐘。討論任務包括回答提出的問題；對講述的概念和信息進行消化(有條件可讓部分學生攜帶筆記本電腦上課，對講過的內容進行驗證性操作)；闡述教師講述的內容。
　　最后，教師任意挑選2～3個學生，讓他們用30秒總結討論結果。在課程中，學生完成一個專題再開始討論另一個專題，如此循環，直到講座結束。
　　在下課前，教師花4～5分鐘進行總結討論，要求學生回答以下兩個問題。
　　1) 你所學到的最重要的5樣東西是什么。
　　2) 你想問哪兩個問題。
　　討論使學生把剛學到的知識與過去的知識進行聯系，融入到現存的概念框架中。同時，教師提出課外作業(包括閱讀)或下節課內容，作為對整個講座的總結。課程組織形式如圖2所示。
　　圖2理論教學組織形式
　　
　　3.1.2討論教學
　　討論教學采用正式的合作性學習小組形式開展。正式合作學習小組貫穿整個學期，目的是為了使學生和他所在小組所有成員對本課程的學習達到最大化，并完成本課程中布置的大作業。正式合作學習小組人數限制在2～3人，教師參照學生在學期初簽署的學習合同中預期達到的學習等級，將學生分成小組。
　　在小組中，學生除了學習知識外，還要承擔另一種責任，就是協助其他組員更有效地合作，使每位學生與其他人合作實現共同目標。學生完成作業時，如果需要幫助，教師要求學生先向同伴求助，其次再向教師求助，同時要和組員互動，分享創意和材料，支持鼓勵其他人的成就，口頭解釋所學概念和技巧，讓每個人都盡力完成實驗任務和作業。
　　每次討論教學分為前后兩個階段。第一階段的主要任務如下。
　　1) 收集基層小組討論測試報告。
　　2) 檢查一下成員是否完成了作業或是否需要幫助。
　　3) 針對當前教學內容所布置的討論題，回顧一下自上次小組會議以來，小組成員讀了些什么和做了些什么。成員應該能夠對他們所讀、所想和所做的內容作一個言簡意賅的總結。學生可以把一些想和組員分享的資料或是一些想分發給同學的自身作品復印件帶到班里來(允許帶筆記本)。
　　4) 針對討論題，教師進行學習抽查，提請討論小組發言，同時鼓勵小組成員補充。教師進行記錄，并酌情對發言小組所有成員進行獎勵加分。
　　第二階段主要針對本課程的大作業進行課堂討論，主要任務如下。
　　1) 互相檢查前期任務完成情況，提出問題進行討論，教師在此過程中給出參考資料和解決疑難問題。
　　2) 明確新任務并互相解釋，形成統一理解。
　　3) 討論解決方案，分配新任務。
　　3.1.3實驗教學
　　實驗教學在實驗室中完成，也采用正式的合作性學習小組形式開展，分為前后兩個階段。第一個階段主要由教師指導，完成必要的示范性實驗步驟和操作。第二階段以正式的合作性學習小組為單位，進行討論實驗，主要任務如下。
　　1) 重復第一階段實驗步驟，解決疑難問題。
　　2) 對大作業創作進行討論。
　　3) 教師對實驗學習情況進行抽查。教師任意抽查小組內任意一名成員的實驗操作水平，并對其進行打分，將分數作為其所在小組所有成員的實驗抽查分。
　　3.2課外安排
　　課程課外采用基層小組的組織形式開展課程合作性學習。
　　基層小組是長期具有固定成員的合作學習小組。我們鼓勵學生把這個小組延續到以后各學期的課程學習中，也可以延伸到其他課程的學習中。成員的基本責任，是在取得進步過程中互相提8tF61YpmeIFbQdWuioO2vQ==供所需的支持、鼓勵和幫助。基層小組可以是由3～6人組成的小組，在整個課程乃至今后任何課程和學習中，小組成員不變。小組可以由2～3個正式合作性學習小組合成，成員要互相熟知，相互交換電話號碼和時間安排的情況，以便能一起開展課外活動。
　　開展課外活動時，學生應明確基層小組的作用和責任，定期召開基層小組會議，一般在周一和周五，基層小組成員聚集在一起，開展給定的活動。
　　活動中一項重要內容是基層小組討論測試，主要是進行基礎概念測試和小組討論的最終測試。基層小組成員要為自己及所有組員都達到90分負責。
　　班級基層小組能夠支持每個小組成員。如果一個小組成員遲到或必須早退，小組可以把他漏掉的信息提供給他。另外，在寫作論文時，小組成員可以互相幫助。在基層小組里，成員可以討論作業，計劃、評論和編寫論文，也可以提出關于課程作業和課程安排的問題。如果小組不能解決問題，應及時向老師反映。
　　4測試與評價標準設計
　　4.1基層小組測試
　　4.1.1小組討論測試
　　小組討論測試包括對所布置的內容進行討論的基層小組會議。小組要提交討論問題、小組答案和過
　　程記錄，以及小組對通過討論所學知識的主觀評價。這個測試由各小組在課外進行，從第一課開始直到最后一課。
　　進行基層小組討論測試時，組員必須聚在一起討論布置的閱讀材料，小組聚會要找一個合適的地方。小組討論測試的目的，是對布置的課文進行一個具有促進性、創新性、趣味性，并有實際效果的討論。具體地說，是為了加深組員對所布置材料的理解，這必須通過合作完成。小組要對提出的問題進行回答，所有組員都要贊同這些答案，并能進行解釋。
　　為了構建這個過程，學生必須作大量的準備。學生要從整個動畫項目的角度出發，回答不同章節的問題，并與書本內容整合起來，同時也要運用到個人實踐經驗。
　　小組討論測試持續1～2個小時，至少包含每個學生的一個問題。由于每個學生都準備了兩個問題，可以用拋硬幣的方式決定在考試中討論哪個問題。
　　為了表明確實進行了小組測試，并且小組成員都達到了標準，每個成員都要求簽一份確認表。為了確保沒有不勞而獲的人，測試必須持續到每個小組成員都對考試進行了充分的準備，并積極參加了每個問題的討論，才能停止。如果有組員缺席，小組必須確定他的缺席有正當理由以及他如何補考。
　　小組要交一份報告，其中包括確認表、所討論問題的列表以及在討論中產生的該問題的答案和結論的總結、對這ey6P4ETYUFbzdRyZ+CQMog==個過程的描述、對從中所學知識的主觀描述。
　　4.1.2基本概念的單元測驗
　　該測驗由教師布置，包括關于課本、講課和課堂討論的選擇題和配對題。回答正確率達90%以上的為優秀。有任何成員得不到90分以上的小組，要對錯誤題目進行訂正。本測驗分課程單元進行，鼓勵基層學習小組共同完成。
　　4.1.3基本概念總結測試
　　該測試安排在整個課程結束時進行，是整個課程的最后測試，采用閉卷形式。題目從基本概念單元測驗中抽取，要求每個成員必須答對90%以上。
　　4.2大作業
　　課程以大作業作為考核的重要組成部分，大作業分為兩種，內容如下。
　　一種為設計作品，要求學生以正式合作學習小組為單位，按照大作業格式要求，完成動畫短片設計和制作。
　　第二種為短篇論文，要求學生以正式合作學習小組為單位，就計算機動畫設計課程內容(如三維建模、材質與貼圖、動畫驅動、計算燈光、計算機渲染等)，結合計算機專業研究領域，進行詳細深入的了解，運用計算機專業知識(如計算機圖形學、數據結構、人工智能、軟件工程等)，圍繞動畫設計相關的計算機解決方法，寫一篇5～6頁的研究論文。
　　對課程中的研究綜述論文，要求學生撰寫時要與基層小組的成員進行溝通。提交的論文要經過所在基層小組至少兩位組員的修改。
　　4.3評分
　　在學習承諾的基礎上進行評分。所有的學生要及
　　格，必須完成一定量的工作。
　　在課程最后，學生必須呈交一個書面報告，寫明已經按照要求完成了學習承諾的相應工作。基層學習小組內成員的最低成績將作為全組所有成員的成績。
　　在討論和實驗抽查過程中記錄的得分和評價，將被作為最后等級確定的參考。教師根據正式合作學習小組的學習情況，可對成績進行上下一個等級的浮動。
　　5結語
　　經過多個學期的探索和實踐，我們已經將該教學方案成功地運用到計算機動畫設計課程的教學之中。通過比較發現，在方案實施之前，學生的學習主動性差，沒有毅力，課外沒有自學的學生會放棄整個課程的學習，得過且過。而實施該方案之后，學生有互相交流的環境和對象，有參照和對比，學習自覺性有了很大提升。另外，學習過程分階段實施，學生即便顧此失彼，也能有所收獲，特別是各階段實驗能力的抽查，將個人成績作為所有組員本階段的成績，極大地促進了學生的交流和自學，收效顯著。
　　參考文獻：
　　
　　[1] Maya產品專家認證考試說明[EB/OL]. [2010-09-18]. http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/files/maya_ 2010.pdf.
　　[2]