淺析人工智能背景下三維模型課程的轉型

蒲蓓蕾

摘要：在人工智能背景之下，三維建模呈現出新的智媒體語境：不斷涌現智能和簡便的三維建模的方法，模型的應用重心也從動畫游戲模型向VR，AR模型轉變，在AI技術的支持之下，新型教學工具得到越來越多的應用。在人工智能時代三維模型課程也出現了轉型的要求，目前，人工智能及相關技術在教育領域的應用主要有以下五個方面：自適應/個性化學習;虛擬導師;教育機器人;基于編程和機器人的科技教育;基于虛擬現實/增強現實的場景式教育。筆者通過一段時間的教學探索與實踐，認為三維建模課程應該在課程本身，課程資源，課程團隊方面做出相應的改變才能應對時代的發展。

關鍵詞：人工智能;三維建模;教學改革

隨著人工智能在教育領域應用日益廣泛，人工智能必將引發教育模式、教學方式、教學內容、評價方式、教育治理、教師隊伍等一系列的變革和創新。并且隨著人工智能的發展，三維建模的方式發生了巨大的轉變，呈現出智能化與簡單化的趨勢。涌現出的新技術有：基于大數據的模型、紋理、視頻、音頻、動作、界面素材自動生成與加工技術，基于模型拓撲特征的自動紋理映射技術，基于視覺識別的3D自動化逆向建模技術，基于平面圖像的AI智能結算建模技術等。

在AI時代，三維建模變得越來越簡單，不再需要大量的時間，對技術、甚至造型能力的要求都大大的降低。此外三維模型的應用領域的重心也發生了偏移.從影視動畫，游戲模型到VR模型轉變。因為VR技術的蓬勃發展，以及政策、行業滲透等因素，新的VR應用場景不斷涌現，對VR及AR內容的需求增大。

可以看出人工智能背景之下，三維建模呈現出新的智媒體語境，并且在AI技術的支持之下，新型教學工具得到越來越多的應用。基于這些變化，三維建模課程也必須適應新形勢的發展進行課程改革。本文探討在人工智能背景之下三維建模教學的變革，這對于解決目前三維建模教學中的實際問題有著的積極的實踐價值。

一、三維建模教學現狀分析

當前的三維模型教學，以學習三維軟件基本操作為主，教學目標涵蓋知識目標和技能目標。其中知識目標包括：了解模型的文化背景，掌握建模思路，掌握結構分析策略;技能目標為建立三維空間意識，養成良好的三維學習習慣，建立正確的三維制作觀念，掌握三維動畫軟件，操作掌握Polygon多邊形建模方法，掌握曲面建模方法，學會對建模目標進行結構拆分，了解三維動畫制作流程中材質燈光及動畫模塊的工作原理，以及掌握基本操作等。課程雖然旨在提高學生的全面素質和培養學生的各項能力為核心組織教學。但仍然是以技能講述為主，講述性為主，且實行無差異性教學。還是保留傳統的教學模式。存在以下問題：

（一）課程目標設置落后

當前的課程目標是以培養掌握三維建模的專業技術型人才，講授軟件操作和進行項目實訓為主。旨在培養技能型人才。但人工智能時代的來了，模型的建立變得越來越簡單和智能化，三維建模變得越來越簡單，不再需要大量的時間，對技術甚至是造型能力的要求都大大的降低。基于此單純的講授技術，將不再適應目前的發展。

（二）課程內容設置有偏差

當前人才培養是貼合動畫游戲模型行業需求，針對性的培養適合影視動畫及游戲行業的模型師需求，但目前隨著VR和AR行業的興起，模型的需求重心也發生了偏移，單純的講述動畫及游戲模型，學生如果對VR和AR模型的制作不了解，將不利于學生就業。

（三）教學方式的陳舊

目前的教學方式以往教學設計內容以教授技術為主，內容單一，以教師為中心采取傳統講授型。學生在課堂上學習單純的技術，是知識的被動接受者。學生自主學習能力得不到鍛煉。且無差異的教學，只能滿足一部分學生的需要。不能惠及所有學生。

二、三維建模教學課程的變革的探討

（一）教學目標的變革

在人工智能背景之下以往教學設計內容以教授技術為主，內容單一，新的教學設計應該結合技術學習，學習方法學習，人文藝術素養培養，文化自信和工匠精神培養，以信息化手段和人工智能為支撐，全面多維進行。同時學生應該掌握敏捷化學習能力，以便快速掌握先進技能與技術，AI將我們從技術的局限中解放，學習能力，創新創意能力，跨界復合能力，是我們當前的課程培養重點。

例如筆者的課程改革中嘗試使用智慧職教平臺，以省級專業教學資源庫為基礎。案例選取以企業真實案例（如博物館文物修復項目）為導向，模擬真實工作環境，注重培育從業者的使命感。在教學內容方面，以中國經典瓷器相關文化為載體，思政進課堂，增強學生文化自信。注重培養學生的創新創意能力，以及VR模型的制作能力。

（二）教學方法的變革

從以教師為中心轉變為以學生為中心。以傳統講授型變革為學生試錯、教師點評的方式。采用信息化教學手段及利用職教云平臺，提前發布學習任務，并拆解為子任務、分組討論、師生互動方式，讓學生容易學。學生利用碎片化時間學習，縮短了授課時長。并且分層次教學，根據職教云數據、AI問答后臺數據、測試成績、作業評分等元素為輔助，通過神經網絡算法形成學生畫像，得出學生畫像。進行個性化推送和輔導，做到因材施教，讓學生精準學習。

（三）教學設計的變革

結合優質資源，充分利用信息化資源和技術，采用線上線下形結合的混合式教學模式，把一次課分成課前，課中，課后三個階段。

課前：通過職教云平臺布置課前任務，教師根據平臺數據，調整接下來的課堂教學，設計課堂活動，以學定教。并且將技術性的學習放在課下，利用碎片化時間學習，可以大大縮短學生課堂時間，也鍛煉學生的自主性。

課中：包括分析、測試、操作、比賽、評價五個層層遞進的教學環節。采用問題引導，任務驅動，小組探究等教學方法，做中學，做中教。

在實踐中應用所學。采用課堂建模競賽的方式，充分調動學生的學習積極性和學習熱情。采用學生互評，教師評價和企業評價的多元評價方式。

課后：在線測試，反饋學生掌握情況加強學習，同時展開拓展環節，討論三維造型在游戲產品、文創產品、衍生產品等環節的深度應用。

通過教學設計的改變，讓學生從被動的參與者變為課堂的主導者，從被動學習到主動學習，提高學生的自主學習能力。

（四）變革中的信息化手段應用

1.結合AR技術全息展現素材，做到了學生不受時空限制，全面細致觀察素材。

2.采用人工智能AI建模助手輔助學習，對學生提問進行分析，形成學生畫像，后期進行學習任務的精準推送。

3.在線專家點評，引入企業標準，更加貼近行業要求，形成學校、企業兩位一體的良性互動生態教學環境。

4.引入3D打印技術，學生建造的模型輸出為實物，這大大激發學生的學習興趣。

5.VR及AR內容拓展訓練課程引入。

三、教學資源的重構的探討

面對人工智能，大數據，互聯網資源的大量涌入，教學資源方得到了豐富、大量的教學資源，也對三維模型課程變革給出了信息與要求。

首先對于教材進行改編：采用前沿教材，在此基礎上，根據課時長度和學生后續課程的創作需求，加強了結構講解，補充了簡要的分UV和綁定介紹知識，對順序上也做了相應的調整，并且引入了前沿技術：如VR虛擬現實近距離全息觀察系統、三維掃描系統、3D打印設備、立體成像系統等。

其次使用現代的信息化教學資源：資源庫，微信輔導群，項目管理系統，職教云平臺等的升級完善，另一方面課程可以和人工智能軟件開發企業合作，進行新資源的開發。開發AI建模回復系統，可以二十四小時在線相應學生咨詢，并且可以根據學生咨詢的問題進行數據分析，自動推送相關教學視頻和測試。人工智能的加入，讓因材施教在大規模教育中變為可能，教育、教學內容更加精準化。

四、教學體系反饋和評測

人工智能在三維建模課程教學當中，也可以為教學反饋與評測系統，當某學生在查詢自己的期末成績的時候，他看到的不僅僅是一個簡單的分數，還附有一份“診斷報告單”。通過這份報告，他不但可以了解到自己學科板塊知識點和能力點的掌握情況，還能看到對自己的優勢、劣勢的學科分析。通過這些數據為每個學生進行“畫像”，從而找到提升成績的方法。這就是借助大數據的幫助，通過對學生學習成長過程與成效的數據統計，診斷出學生知識、能力結構和學習需求的不同，以幫助學生和教師獲取真實有效的診斷數據。

學生可以清楚看到問題所在，學習更高效;教師也可對癥下藥地針對具體情況，選擇不同的教學目標和內容，實施不同的教學方式，進一步提高教與學的針對性、有效性和科學性。三維建模課程可以規劃三維模型人工智能評價系統的開發。雖然現在還沒有人工智能評價系統在三維建模方向的應用。但工業造型領域應用的智能評價系統已經落地，三維模型的AI評價系統的應用，是課程的未來展望的方向。

五、教學團隊的變革思考

人工智能系統將打通教育數據孤島，有效幫助教師分析出學生的興趣愛好，然后進行個性化教學，相比傳統的教學管理模式，這種數據化的管理行為為個性化教育和資源合理配置也提供了智能化決策。當前三維建模課程的教學團隊大多數為專任教師為主，輔助于相關模型行業的企業專家。面對人工智能時代的來臨，課程應當引入VR及AR內容開發專家的輔助，以及人工智能開發背景企業專家，在課程整體建設，課程整體開發方面，才能積極面對，真正應對學生需求，應對時代的變革。

六、結束語

隨著人工智能的發展，人類在社會經濟中的位置也會不斷變化，要讓我們的下一代適應這些變化，并在其中游刃有余，我們的教育就必須跟上科技的發展，甚至需要比科技的進步更前衛。目前，人工智能技術在教育上的應用主要體現在圖像識別、語義識別、語音識別等方面。這些技術雖然得到了應用，但目前尚處于初級階段。在技術和應用場景上還需要更多的探索。盡管教育工作者、心理學家和家長們，對于人工智能教育有不同的看法，但人工智能和機器學習這一新興技術，正在改變教育的未來。所以在人工智能時代，三維模型課程只能積極面對“智能+”時代的產業與教育變革，同時也要兼顧產業未來發展需求以及行業現狀，在尊重專業性格的基礎上，探析人工智能與數字創意內容產業交叉發展格局所形成的壓力、動力和機遇，淡化技術，著力培養學生的創新創意能力，才能更好的改造現有的課程。