試論三維渲染課程的教學(xué)模式

【摘 要】本文主要用交叉學(xué)科的思維模式來研究分析三維渲染課程的教學(xué)模式與教學(xué)內(nèi)容。強調(diào)藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合，培養(yǎng)運用能力與思考能力。針對的受眾群體為高等教育階段藝術(shù)設(shè)計、數(shù)字媒體藝術(shù)等藝術(shù)類專業(yè)的教師和學(xué)生。

【關(guān)鍵詞】三維渲染 教學(xué)模式 藝術(shù) 技術(shù)

一、 引言

三維圖像是隨著計算機軟硬件的發(fā)展而產(chǎn)生的一項新興技術(shù)，在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域以及數(shù)字媒體藝術(shù)中被廣為運用。優(yōu)秀的模擬與表現(xiàn)能力使其成為一個有用的工具。隨著三維圖形技術(shù)在藝術(shù)、設(shè)計、傳媒等諸多領(lǐng)域的使用，“建模”和“渲染”這兩個三維圖像制作中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)逐漸進(jìn)入了人們的視野。這里所指的“渲染”就是給三維圖像軟件中的模型加上特定的材質(zhì)與燈光，設(shè)定環(huán)境氣氛與成像效果的統(tǒng)稱。當(dāng)這一切完成后就可以讓計算機自動運算，渲染生成單幀圖像或序列動畫。

三維渲染課程是數(shù)字媒體藝術(shù)、藝術(shù)設(shè)計等藝術(shù)類專業(yè)為適應(yīng)社會發(fā)展需求新開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。然而由于知識體系的建立時間較短，培養(yǎng)方式尚處于摸索階段。目前許多院校的三維渲染課程使用理工科專業(yè)學(xué)習(xí)計算機軟件的教學(xué)模式，偏重軟件操作。在教學(xué)過程中慢慢形成了只學(xué)習(xí)軟件操作技能，容易使教學(xué)對象善于形象思維的藝術(shù)類學(xué)生逐漸喪失學(xué)習(xí)的熱情與主動性。導(dǎo)致運用該工具進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)造提升表現(xiàn)能力的培養(yǎng)被大大弱化。

雖然世界范圍內(nèi)三維圖像渲染的發(fā)展突飛猛進(jìn)，但是對于如何系統(tǒng)教授三維圖像渲染這一新興學(xué)科的研究還非常不成熟。通過文獻(xiàn)檢索我發(fā)現(xiàn)目前在國內(nèi)幾乎沒有相關(guān)的研究，也無權(quán)威的指導(dǎo)意見。許多教師用企業(yè)技能培訓(xùn)的模式教授這門課程，在教學(xué)中過渡技術(shù)化、操作化，缺少理論性闡述、缺少自然科學(xué)的介紹、缺少藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合教學(xué)。此外由于三維渲染涵蓋了視覺科學(xué)、美術(shù)欣賞、計算機軟硬件技術(shù)等多重知識體系構(gòu)架，該教學(xué)過程對教師要求較高，需要教師有較為寬泛的知識結(jié)構(gòu)背景開展教學(xué)內(nèi)容，針對學(xué)生特點運用豐富的教學(xué)方法開展教學(xué)活動。

二、改革思路

根據(jù)總結(jié)我5年來的教學(xué)實踐經(jīng)驗，以及通過調(diào)查問卷方式了解分析學(xué)生和同行教師對于當(dāng)前三維渲染課程教學(xué)效果的反饋信息。再結(jié)合數(shù)字藝術(shù)發(fā)展情況與設(shè)計類課程的教學(xué)內(nèi)容，制定了該課程的新教學(xué)模式。具體為課程的總體結(jié)構(gòu)可以分為四個模塊：1. 背景知識 2. 理論概況 3. 操作技能 4. 綜合運用

（一）背景知識

從我的教學(xué)經(jīng)驗來說，絕不提倡無目的灌輸專業(yè)技術(shù)知識。作為一門新興的專業(yè)基礎(chǔ)課程，我認(rèn)為不必要過分強調(diào)技術(shù)操作的嫻熟度，不需要過分要求對單一專業(yè)工作崗位的技能匹配度。開闊視野培養(yǎng)思維模式是需要重視的部分。大學(xué)生有很強的獨立思考能力，他們會在心里問自己，我為何學(xué)這門課程？它對我有何幫助？因此在具體教授課程內(nèi)容前，講述課程的背景知識，解答學(xué)生內(nèi)心的疑惑是很有必要的。會對后續(xù)的教學(xué)活動有很大的幫助。

在課程初期應(yīng)介紹的背景知識，如：有哪些職業(yè)和工作會使用到該門課程的知識。生活中有哪些情況下會使用到該課程的技術(shù)、理論、思考方式。現(xiàn)在社會上，世界上有哪些公司或個人使用該課程的知識或技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營活動。在這個領(lǐng)域又有哪些名人，等等。要告訴學(xué)生該課程的教學(xué)目的。同時在有條件的情況下，把教師本人利用該課程知識進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作或設(shè)計活動的案例展示給學(xué)生看，并和學(xué)生溝通期間的心得體會。

（二）理論概念

在教授這一部分內(nèi)容時應(yīng)該向?qū)W生指出的是：軟件的升級變化是非常迅速的，軟件只是一個表現(xiàn)思想意識的工具。因此我們在教學(xué)中需要講述一些相應(yīng)的理論知識，這些理論知識是通用于各個不同的平行軟件的。這樣做的好處是使學(xué)生學(xué)得更透徹全面。在后階段的學(xué)習(xí)工作中遇到需要使用不同的三維軟件做渲染工作時，能更快地運用普遍規(guī)律開展工作。

根據(jù)我的教學(xué)經(jīng)歷，我認(rèn)為以下知識概念是需要涉及的。分為三個方面：第一是自然科學(xué)方面的知識，包括1）自然光與人造光的特點及區(qū)別 2）光線照射反彈的規(guī)律 3）各類陰影 4）常用材質(zhì)的屬性 5）攝影技術(shù)對三維圖像渲染的影響；第二是美術(shù)方面的知識，包括1）三維藝術(shù)的美術(shù)欣賞 2）材質(zhì)質(zhì)感 3）燈光色彩 4）模擬真實環(huán)境的要點： 第三是軟件技術(shù)方面的知識，包括1）軟件默認(rèn)渲染器的工作原理 2）關(guān)于渲染的計算機軟硬件知識 3）高級渲染器（插件）的工作原理。以上三個方面的理論知識內(nèi)容可以和下面第三模塊操作技能部分穿插教授，做到理論知識結(jié)合實踐逐步推進(jìn)。

（三）操作技能

在操作技能板塊，我采用的是教授3DS MAX軟件，該軟件在全球范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于廣告、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、多媒體制作、游戲、影視、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。具體教學(xué)過程中我采取的辦法是精簡壓縮操作技能教學(xué)的課程時間，節(jié)約的課時用于擴大第四板塊綜合性應(yīng)用的課程時間。這樣做是因為在早期的教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生學(xué)了知識學(xué)了技術(shù)，不會應(yīng)用。長期的應(yīng)試教育使學(xué)生習(xí)慣了老師說一步，自己做一步，主觀能動性很差。因此我覺得在課堂上要讓學(xué)生學(xué)會應(yīng)用，學(xué)會創(chuàng)造，學(xué)會不依賴?yán)蠋煟瑢W(xué)會自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

在教授操作技術(shù)時需要選擇出常用的重點部分。由于三維渲染的知識點，操作點很多，而課程時間又是非常有限的。一些不常用的邊緣技術(shù)知識可以作為課外補充材料給學(xué)生讓其自行學(xué)習(xí)實踐，不應(yīng)該過多占用課堂時間逐個講解。

具體內(nèi)容上我認(rèn)為以下知識點是需要涉及的內(nèi)容：1）對于貼圖、材質(zhì)、燈光的基本操作方法 2）各種特殊材質(zhì)類型，如：建筑材質(zhì)，多維材質(zhì)等的運用方法 3）掌握各種陰影效果的設(shè)置 4）攝像機的設(shè)置及景深效果 5）各種燈光類型的運用 6）燈光陣列技術(shù) 7）VRAY渲染器的操作方法 8）HDRI環(huán)境貼圖的運用。

（四）綜合運用

在綜合性應(yīng)用的鍛煉方面我建議采用項目教學(xué)的方法，讓學(xué)生綜合運用已經(jīng)學(xué)過的知識來獨立完成。教師在這一環(huán)節(jié)要多關(guān)注如何培養(yǎng)學(xué)生掌握相關(guān)技術(shù)，并靈活運用該技術(shù)進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作、設(shè)計、展示的能力。在我的教學(xué)活動中會提供海量的模型、貼圖素材，要求學(xué)生以我提供的素材為基礎(chǔ)，每個學(xué)生的任務(wù)均不同。根據(jù)具體情況可以由教師指定也可以由學(xué)生自擬。這樣安排同時也能杜絕學(xué)生投機取巧拷貝作業(yè)的問題。綜合運用練習(xí)是該課程中的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過該教學(xué)內(nèi)容，綜合性地運用所學(xué)知識去分析、解決問題，完成一個項目。

在這個教學(xué)過程中教師需要做到以下幾點：

1）引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)、發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)習(xí)探索

2）引導(dǎo)學(xué)生獨立開展、 獨立思考、 獨立完成

3）點評、 交流經(jīng)驗、解答疑問

三、總結(jié)

由前文可見在整個三維渲染課程的教學(xué)過程中，開拓眼界、培養(yǎng)思考方式及運用能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。因為學(xué)習(xí)該課程的目的就是為了要讓學(xué)生了解掌握新技術(shù)增加學(xué)生運用新技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)造表現(xiàn)的能力。在課程教學(xué)中把技術(shù)學(xué)習(xí)和藝術(shù)學(xué)習(xí)有機地結(jié)合起來是需要教師重視的地方，純粹的軟件學(xué)習(xí)是無法滿足社會需求的。同時可以看出教授三維渲染課程的教師必須具有很強的選擇能力，較寬的知識結(jié)構(gòu)體系。此外在三維渲染教學(xué)中要強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體創(chuàng)造性，由于長期的應(yīng)試教育多數(shù)學(xué)生自學(xué)能力和想象能力偏弱，習(xí)慣教一步做一步。因此在實施教學(xué)過程中，作為教師引導(dǎo)學(xué)生在掌握基本技術(shù)知識后，自發(fā)運用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)造表現(xiàn)是非常重要的。

通過我的課堂試驗發(fā)現(xiàn)，新教學(xué)模式應(yīng)用到三維渲染課程教學(xué)中時，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高于先前，學(xué)生普遍樂于接受更多的藝術(shù)、自然科學(xué)方面的內(nèi)容加入到三維渲染課程教學(xué)中。較為開放的綜合運用教學(xué)模塊激發(fā)了不同層次學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。

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