基于學習進階的《計算機輔助設計Rhino》課程項目式教學研究

程雪琪

關鍵詞：學習進階;計算機輔助設計;工業設計;項目式教學

基于學習進階的《計算機輔助設計Rhino》課程項目式教學研究是以學習進階為主并融合了項目教學法，從而進行課程開發的一種教學思路。在兩種教學思想的融合與促進過程中，著重強調對以項目化方式呈現的《計算機輔助設計Rhino》課程內容進行依次進階、逐級深化。課程的改革需要注重課程的整合與發展，整合是課程概念體系的建構，發展是在概念體系的基礎上，通過學習進階提出適合不同階段學生認知發展的表現期望，使學生的科學素養實現連貫一致的進階發展[1]。學習進階理論和項目教學這兩種教學方法并不是割裂開來的，而是處于一種相互促進、相互支撐的模式。文章將學習進階法和企業真實轉化的課程任務結合在一起，強調學生在課程教學的主體位置，對企業項目進行階層遞進式劃分，層層突破，促進學生對知識和技能的有效掌握，從而幫助學生進行職業轉化，樹立職業自信。

1 學習進階理論概述

學習進階理論是近年來美國教育改革中的新型概念。自史密斯（Caro Smith）等學者向美國國家研究理事會提出“學習進階”以來，針對于學習進階理論的討論和爭議不斷，國際上對該定義也有諸多探討和描述。2007 年美國國家研究理事會將學習進階定義為“對學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述”[2]。在此之后，雖然諸多學者對該理論的研究方法各有不同，但是該定義基本得到學術界的認同。從目前掌握的資料來看，建構主義是學習進階的哲學基礎，概念發展研究提供了范式預備，教育評價和課程設計提出了需求，心理測量方法的應用是技術保障[2]。學習進階的提出和運用雖然不過幾十年，但是從學習進階的基本理論構成來看，其根本的教學理念來源于教育界的眾多教育理念。從結構要素來看，學習進階的構成要素主要包括進階維度、進階的起點和終點、多個相互關聯的成就水平、各水平的預期表現、基于學習進階的測評工具等。

2《計算機輔助設計Rhino》課程現狀與問題

Rhinoceros 3D 是美國Robert McNeel&Assoc（McNeel）公司于1992 年開始開發的一款功能強大的三維造型軟件。該軟件目前廣泛的應用于工業設計、工業制造、機械設計、三維動畫、珠寶設計、建筑行業等領域。Rhino 軟件相較于其他三維建模軟件如3ds MAX、Maya、UG 等軟件而言，對電腦配置的要求不高，因此在傳播的廣泛性上極具優勢。建模軟件是實現產品三維立體化的必要手段，在整個軟件教學過程中應注重理論和實踐的結合，注重校企合一的必要性，現階段《計算機輔助設計Rhino》課程的教學仍存在諸多問題。

2.1 思維構建遭忽略

傳統的Rhino 軟件教學方式注重學生對于軟件的命令操作，強調命令的綜合運用，在課堂上往往是老師教授步驟，學生遵循標準化的建模步驟實施建模。這種授課方式，在一定程度上增加了學生標準化建模的能力，但是忽略了學生建模思維的構建。建模思路是決定模型最終效果的關鍵因素，它貫穿整個建模流程，既是建模命令的綜合展現，也對模型的結構特征、工藝質量具有決定性作用。傳統的示范式授課方式忽略了學生建模思維的構建，割裂了理論知識和實踐操作的有效聯系，學生不能舉一反三，掌握建模的基本規律。

2.2 知識拓展有局限

隨著Rhino 軟件的升級迭代，軟件的功能性也在不斷強大，每一次的升級都會帶給設計師不同的感官體驗。例如Rhino7 版本增加了細分建模、四邊面重新拓撲等新的功能，使得建模曲面更加精確，建模流程更加自由。而很多學校使用的Rhino 軟件教學版本依然較低，雖然低版本的軟件依然能夠滿足學生軟件學習的基礎操作，但是忽略了因版本更新緩慢而造成新知識學習的遲緩。同時，很多老師疲于新知識的更新換代，滿足于現有知識的儲備，很多軟件新的功能無法正確運用并傳授講解，這也是造成學生知識拓展有限的原因之一。

2.3 項目缺乏創新性

傳統的計算機輔助設計Rhino 課程的知識目標和課程標準的設定往往是根據學生的學情分析和書本教材進行制作，教學內容為功能技術解析、案例演練引導，授課教師利用大量的課堂習題對學生進行訓練。這種教學方式從知識點的運用方面由淺入深，在一定程度上訓練了學生的建模能力，但是教學內容來源單一，缺乏企業真實案例，項目實戰應用缺乏知識體系的有序進階，項目模型制作缺乏創新性，課程前后缺乏應有的連續性。

2.4 課程忽視轉化性

當下很多有關Rhino 軟件的教學多是局限于產品外觀的基本造型，對于產品內部的功能結構解析較少，忽略了與其他專業課程之間的有效聯系，例如工程制圖、機械基礎等課程，特別是在工程圖出圖規范上，學生缺乏相應的訓練，對生產和制造規則知之甚少，職業技能轉化面臨困境。此外，Rhino 課程內容大多數涉及民用電器、日用百貨等產品外觀及結構的制作，而高精尖機械設計、大型工程建模的市場份額占比較少，課程的經濟效益轉化度不高[3]。造成學校人才培養和企業生產設計之間的障礙，使學生與社會企業脫節，畢業后無法迅速融入企業。

3 基于學習進階的《計算機輔助設計Rhino》課程項目式教學流程

基于對計算機輔助設計Rhino 現階段教學基本情況和問題點的分析，文章以學習進階為主并結合項目教學法“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”的顯著特點，對《計算機輔助設計Rhino》課程的項目式教學流程進行了探究[4]。將學習進階與項目結合，一個從學生的認知結構上激發學生學習興趣，一個從實操上培養職業能力，起到珠聯璧合的作用[5]。如圖1 所示，文章將基于學習進階的Rhino 課程項目式教學分為課前、課中、課后三個階段進行闡述。

3.1 基于學習進階的課程項目式教學課前階段

1） 項目轉化。課前階段通過企業實踐探究，搜集并提取出適合課程教學的企業真實項目并進行可實施性轉化。在案例提取上，既要有滿足學生基礎建模造型學習的案例項目，也應有涉及高精尖領域的復雜建模，提取的企業案例盡可能覆蓋Rhino 軟件功能的方方面面，這樣才能保證學生學習接觸的范圍較為廣泛。

2） 進階維度。進階維度一般是指學科內或學科實踐過程中的核心概念，通過追蹤學生在這些維度上的發展可以了解其整體學習進程[6]。對提取的企業案例進行各個主題分類后，對某一主題劃分進階維度，根據進階維度從而確定整個主題的教學框架，以便于課程主題核心體系的構建。《計算機輔助設計Rhino》課程在進階維度設定時，可根據項目的特殊性分析該項目涉及的不同維度，以此作為課程學習的突破點。

3） 進階起點及終點。課程進階維度確定后，分析學生現有的學習特征和知識儲備以此作為進階的起點。由教師仔細研讀教學目標、考試大綱及社會能力需求后確定學生學習某個主題需要達到的預期水平[5]。

4） 學習進階的多個相互關聯的成就水平。反映的是學生在學習過程中知識技能所能達到的水平，即學生在同一維度學習過程中，由低到高所歷經的水平提升階段。例如在提取企業項目，以“基本實體建模項目”作為核心主題概念時，根據企業項目轉化分析，將企業項目融入“基本實體建模項目”主題，并對該主題進行進階維度劃分，進階的起點可以根據學生對建模軟件的學習基礎和對每個維度的不同來確定，進階的終點則是從不同維度熟練掌握基本體建模思路并熟練運用建模命令。在成就水平的確定上可從不同角度對該維度進行層級劃分，層層遞進，以此完成任務學習。

5） 預期表現。對于各個層級所達到的預期表現是指學生在邁過這一“階”時對知識和技能的掌握程度和對主題核心概念的理解程度。

6） 教學設計。教師根據學習進階任務分析后，根據企業工作流程設計課程教學，在此過程中教師根據進階內容對課時進行劃定并對學生活動和教師活動進行制定，課程設計體現理論和實踐的結合、知識點和技能點的結合。

3.2 基于學習進階的課程項目式教學課中階段

在對企業項目進行課程轉化后，學生對教師發布的項目進行市場調研和競品分析，并在充分掌握產品特征和結構的基礎上制定工作計劃，該過程計入學生過程性評價。

在確定工作計劃無誤之后，學生分組實施任務。任務的實施以學生為主體，教師起引導和輔助作用，在此過程中可以利用分組合作、翻轉課堂、分層教學等教學方法，充分體現學生的主體性、獨立性，培養學生的合作意識，從而激發學生的創造力，該過程計入學生過程性評價。

通過質量檢測對任務實施階段性成果進行優化。在此過程，以教師、學生為主體的檢測團隊可通過學生自檢、教師質檢、組間互檢的方式對產品質量進行優化，該過程計入學生過程性評價。

項目成果交流和綜合評價。在此階段，學生對本組實施的課程項目進行綜合展示，其他同學對該組所做的項目進行交流評價并提出建議。最后，通過學生評價、教師評價和企業專家評價多角度對項目成果進行過程性評價和終結性評價（教師根據項目特點和學生特征，在教學設計階段設計過程性評價表和終結性評價表）。

3.3 基于學習進階的課程項目式教學課后階段

課堂的結束并不是課程學習的終止，在基于學習進階的課程項目式教學上重視學生知識體系的連貫性，重視課后知識技能的融合與拓展。課后通過知識點和技能點的復習，鞏固舊識，發現問題。同時教師為學生設置拓展訓練，通過課后任務訓練讓學生明確職責、落實分工、制定計劃，明確個人與團隊的重要性，在鞏固拓展知識體系的過程中，完善職業性格結構。

4 基于學習進階的《計算機輔助設計Rhino》課程項目式教學特色

4.1 教學資源企業轉化

為了緩解職業技能轉化的問題，培養職業性人才，在《計算機輔助設計Rhino 課程》開發中，項目來源于企業真實的工作情境，對接職業需求。首先在課程項目開發過程中應嚴格按照企業真實的工作過程進行組織構建，該過程包含了市場競品分析、設計建模、成本核算和產品開模成型等基本步驟。通過學校、市場、企業三方對接，提升學生的建模技能，讓學生們能夠更好更快的適應企業實踐要求，培養學生的綜合職業素養。其次，在項目開發過程中應將企業的人員組織架構對接職業需求，在項目實施的過程中，根據學生特點進行動態職業劃分，在保證全員參與的同時分工合作、共同進步，為學生在企業中找到合適的職業定位。

在計算機輔助設計Rhino 課程開發中，可引入完整的企業運作模式，在授課過程中借鑒企業管理模式和管理辦法，課前、課中和課后，學校教學過程對接企業工作流程，從用戶信息收集、制定計劃、實施項目、項目檢測到項目評價的過程中確保并完善每個階段的成果。

4.2 教學內容進階突破

學習進階下的企業項目篩選，要求在課程開發時遵循造型難度“由淺入深”，知識點“積少成多”。在對項目階級進行定位時，知識點對比技能點，對篩選出的項目進行階梯化排序。如圖2所示，文章將基于學習進階的Rhino 課程項目式教學內容分為三個主題階段：基本實體建模項目、復雜曲面建模項目和創新性建模項目。

基本實體建模項目，該類項目并非Rhino 建模核心方法的學習，建模項目類型集中于日常生活用品的簡單成型，通過基本幾何體的建模項目的練習，遵循“由淺入深”的學習模式，以達到理解并消化相關知識點，從而提高技能。

復雜曲面體建模項目，該類項目是在對基本體建模項目充分掌握的基礎上的進一步突破，建模項目集中于企業大型高精尖設備的成型建模。就Rhino 課程而言，其知識點和技能點充分包括了旋轉、放樣、軌道成型、網格曲面等綜合建模技術的學習。

創新性建模項目，該類項目不僅包含對Rhino 軟件命令操作的綜合運用，還包括對T-Splines、Grasshopper 等插件、Keyshotfor Rhino 渲染等的綜合運用，此外還包括與其他軟件之間進行的數據交換，完成產品工藝圖紙的制作，產品結構的改良與創新等。創新性建模項目的完成，是學生綜合技能的集中展現，是多種成型技術的融合，能夠促進學生職業自信的建立和形成。

4.3 教學主體學生本位

學習進階下的Rhino 課堂教學不再是傳統的教師教一步，學生跟著完成一步這種教學模式。在教學過程的設計上，整個教學過程有計劃、有邏輯。從市場調研到評價反饋的整個學習過程以學生為主，教師起到指導輔助性作用。學生們在小組合作的學習模式中，建立自身的職業定位，充分調動學生學習的積極性和主動性，培養團隊合作意識，項目的最終完成也能夠幫助學生樹立職業自信。

4.4 教學評價綜合多元

項目教學從價值特征上來講注重過程性。傳統的計算機輔助課程考核是以課程結果性產品作為評價標準，注重結果性。而學習進階和項目教學貫穿課程始末，注重培養學生職業技能、思維邏輯的養成。對于學生評價從主體性上進行多元化處理。如圖3 所示，評價主體可按照不同權重分配給學生、教師和企業專家，“三方評價”從學習性、專業性和市場性三個角度側重評價，企業專家的引入也能在不同程度上促進學生職業技能的轉化。

對于學生評價的結果可將過程性評價和結果性評價相結合，過程性評價側重課前、課中、課后學生的職業素養的體現和項目階段性成果展示，結果性評價側重最終產品質量檢測及作品完成度，不再僅僅只是以一場期末考試分數作為最終評定。

5 結語

文章以《計算機輔助設計Rhino》課程教學為例，將學習進階和項目教學相互融合，對企業提煉的任務進行進階處理。通過確立進階維度、進階起點和終點等，為項目教學設計提供教學內容，明確知識點和技能點。通過分析企業項目工作流程對接學校教學流程，從而明確學生活動、教師活動，為項目教學設計提供教學流程。通過項目指引，激發學生學習的主動性和積極性，從而樹立職業自信，更好的進行職業轉化。通過課程項目多元化評價，從專業性、學習性和市場性對學習質量進行綜合測評，改變原來的最終考核分值測評式。同時基于學習進階的《計算機輔助設計Rhino》課程項目式教學研究，也為其他計算機輔助設計課程的開發提供了新的思路和方向。