基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程項(xiàng)目式教學(xué)研究

程雪琪

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;計算機(jī)輔助設(shè)計;工業(yè)設(shè)計;項(xiàng)目式教學(xué)

基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程項(xiàng)目式教學(xué)研究是以學(xué)習(xí)進(jìn)階為主并融合了項(xiàng)目教學(xué)法，從而進(jìn)行課程開發(fā)的一種教學(xué)思路。在兩種教學(xué)思想的融合與促進(jìn)過程中，著重強(qiáng)調(diào)對以項(xiàng)目化方式呈現(xiàn)的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程內(nèi)容進(jìn)行依次進(jìn)階、逐級深化。課程的改革需要注重課程的整合與發(fā)展，整合是課程概念體系的建構(gòu)，發(fā)展是在概念體系的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)進(jìn)階提出適合不同階段學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的表現(xiàn)期望，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)連貫一致的進(jìn)階發(fā)展[1]。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論和項(xiàng)目教學(xué)這兩種教學(xué)方法并不是割裂開來的，而是處于一種相互促進(jìn)、相互支撐的模式。文章將學(xué)習(xí)進(jìn)階法和企業(yè)真實(shí)轉(zhuǎn)化的課程任務(wù)結(jié)合在一起，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課程教學(xué)的主體位置，對企業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行階層遞進(jìn)式劃分，層層突破，促進(jìn)學(xué)生對知識和技能的有效掌握，從而幫助學(xué)生進(jìn)行職業(yè)轉(zhuǎn)化，樹立職業(yè)自信。

1 學(xué)習(xí)進(jìn)階理論概述

學(xué)習(xí)進(jìn)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(xué)者向美國國家研究理事會提出“學(xué)習(xí)進(jìn)階”以來，針對于學(xué)習(xí)進(jìn)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(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“對學(xué)生在一個時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時，依次進(jìn)階、逐級深化的思維方式的描述”[2]。在此之后，雖然諸多學(xué)者對該理論的研究方法各有不同，但是該定義基本得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)同。從目前掌握的資料來看，建構(gòu)主義是學(xué)習(xí)進(jìn)階的哲學(xué)基礎(chǔ)，概念發(fā)展研究提供了范式預(yù)備，教育評價和課程設(shè)計提出了需求，心理測量方法的應(yīng)用是技術(shù)保障[2]。學(xué)習(xí)進(jìn)階的提出和運(yùn)用雖然不過幾十年，但是從學(xué)習(xí)進(jìn)階的基本理論構(gòu)成來看，其根本的教學(xué)理念來源于教育界的眾多教育理念。從結(jié)構(gòu)要素來看，學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)成要素主要包括進(jìn)階維度、進(jìn)階的起點(diǎn)和終點(diǎn)、多個相互關(guān)聯(lián)的成就水平、各水平的預(yù)期表現(xiàn)、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的測評工具等。

2《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程現(xiàn)狀與問題

Rhinoceros 3D 是美國Robert McNeel&Assoc（McNeel）公司于1992 年開始開發(fā)的一款功能強(qiáng)大的三維造型軟件。該軟件目前廣泛的應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、工業(yè)制造、機(jī)械設(shè)計、三維動畫、珠寶設(shè)計、建筑行業(yè)等領(lǐng)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(yōu)勢。建模軟件是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品三維立體化的必要手段，在整個軟件教學(xué)過程中應(yīng)注重理論和實(shí)踐的結(jié)合，注重校企合一的必要性，現(xiàn)階段《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程的教學(xué)仍存在諸多問題。

2.1 思維構(gòu)建遭忽略

傳統(tǒng)的Rhino 軟件教學(xué)方式注重學(xué)生對于軟件的命令操作，強(qiáng)調(diào)命令的綜合運(yùn)用，在課堂上往往是老師教授步驟，學(xué)生遵循標(biāo)準(zhǔn)化的建模步驟實(shí)施建模。這種授課方式，在一定程度上增加了學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)化建模的能力，但是忽略了學(xué)生建模思維的構(gòu)建。建模思路是決定模型最終效果的關(guān)鍵因素，它貫穿整個建模流程，既是建模命令的綜合展現(xiàn)，也對模型的結(jié)構(gòu)特征、工藝質(zhì)量具有決定性作用。傳統(tǒng)的示范式授課方式忽略了學(xué)生建模思維的構(gòu)建，割裂了理論知識和實(shí)踐操作的有效聯(lián)系，學(xué)生不能舉一反三，掌握建模的基本規(guī)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(qiáng)大，每一次的升級都會帶給設(shè)計師不同的感官體驗(yàn)。例如Rhino7 版本增加了細(xì)分建模、四邊面重新拓?fù)涞刃碌墓δ?，使得建模曲面更加精確，建模流程更加自由。而很多學(xué)校使用的Rhino 軟件教學(xué)版本依然較低，雖然低版本的軟件依然能夠滿足學(xué)生軟件學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)操作，但是忽略了因版本更新緩慢而造成新知識學(xué)習(xí)的遲緩。同時，很多老師疲于新知識的更新?lián)Q代，滿足于現(xiàn)有知識的儲備，很多軟件新的功能無法正確運(yùn)用并傳授講解，這也是造成學(xué)生知識拓展有限的原因之一。

2.3 項(xiàng)目缺乏創(chuàng)新性

傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino 課程的知識目標(biāo)和課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定往往是根據(jù)學(xué)生的學(xué)情分析和書本教材進(jìn)行制作，教學(xué)內(nèi)容為功能技術(shù)解析、案例演練引導(dǎo)，授課教師利用大量的課堂習(xí)題對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。這種教學(xué)方式從知識點(diǎn)的運(yùn)用方面由淺入深，在一定程度上訓(xùn)練了學(xué)生的建模能力，但是教學(xué)內(nèi)容來源單一，缺乏企業(yè)真實(shí)案例，項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用缺乏知識體系的有序進(jìn)階，項(xiàng)目模型制作缺乏創(chuàng)新性，課程前后缺乏應(yīng)有的連續(xù)性。

2.4 課程忽視轉(zhuǎn)化性

當(dāng)下很多有關(guān)Rhino 軟件的教學(xué)多是局限于產(chǎn)品外觀的基本造型，對于產(chǎn)品內(nèi)部的功能結(jié)構(gòu)解析較少，忽略了與其他專業(yè)課程之間的有效聯(lián)系，例如工程制圖、機(jī)械基礎(chǔ)等課程，特別是在工程圖出圖規(guī)范上，學(xué)生缺乏相應(yīng)的訓(xùn)練，對生產(chǎn)和制造規(guī)則知之甚少，職業(yè)技能轉(zhuǎn)化面臨困境。此外，Rhino 課程內(nèi)容大多數(shù)涉及民用電器、日用百貨等產(chǎn)品外觀及結(jié)構(gòu)的制作，而高精尖機(jī)械設(shè)計、大型工程建模的市場份額占比較少，課程的經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)化度不高[3]。造成學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計之間的障礙，使學(xué)生與社會企業(yè)脫節(jié)，畢業(yè)后無法迅速融入企業(yè)。

3 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程項(xiàng)目式教學(xué)流程

基于對計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino 現(xiàn)階段教學(xué)基本情況和問題點(diǎn)的分析，文章以學(xué)習(xí)進(jìn)階為主并結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)法“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的顯著特點(diǎn)，對《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程的項(xiàng)目式教學(xué)流程進(jìn)行了探究[4]。將學(xué)習(xí)進(jìn)階與項(xiàng)目結(jié)合，一個從學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，一個從實(shí)操上培養(yǎng)職業(yè)能力，起到珠聯(lián)璧合的作用[5]。如圖1 所示，文章將基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的Rhino 課程項(xiàng)目式教學(xué)分為課前、課中、課后三個階段進(jìn)行闡述。

3.1 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課程項(xiàng)目式教學(xué)課前階段

1） 項(xiàng)目轉(zhuǎn)化。課前階段通過企業(yè)實(shí)踐探究，搜集并提取出適合課程教學(xué)的企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目并進(jìn)行可實(shí)施性轉(zhuǎn)化。在案例提取上，既要有滿足學(xué)生基礎(chǔ)建模造型學(xué)習(xí)的案例項(xiàng)目，也應(yīng)有涉及高精尖領(lǐng)域的復(fù)雜建模，提取的企業(yè)案例盡可能覆蓋Rhino 軟件功能的方方面面，這樣才能保證學(xué)生學(xué)習(xí)接觸的范圍較為廣泛。

2） 進(jìn)階維度。進(jìn)階維度一般是指學(xué)科內(nèi)或?qū)W科實(shí)踐過程中的核心概念，通過追蹤學(xué)生在這些維度上的發(fā)展可以了解其整體學(xué)習(xí)進(jìn)程[6]。對提取的企業(yè)案例進(jìn)行各個主題分類后，對某一主題劃分進(jìn)階維度，根據(jù)進(jìn)階維度從而確定整個主題的教學(xué)框架，以便于課程主題核心體系的構(gòu)建。《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程在進(jìn)階維度設(shè)定時，可根據(jù)項(xiàng)目的特殊性分析該項(xiàng)目涉及的不同維度，以此作為課程學(xué)習(xí)的突破點(diǎn)。

3） 進(jìn)階起點(diǎn)及終點(diǎn)。課程進(jìn)階維度確定后，分析學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)特征和知識儲備以此作為進(jìn)階的起點(diǎn)。由教師仔細(xì)研讀教學(xué)目標(biāo)、考試大綱及社會能力需求后確定學(xué)生學(xué)習(xí)某個主題需要達(dá)到的預(yù)期水平[5]。

4） 學(xué)習(xí)進(jìn)階的多個相互關(guān)聯(lián)的成就水平。反映的是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知識技能所能達(dá)到的水平，即學(xué)生在同一維度學(xué)習(xí)過程中，由低到高所歷經(jīng)的水平提升階段。例如在提取企業(yè)項(xiàng)目，以“基本實(shí)體建模項(xiàng)目”作為核心主題概念時，根據(jù)企業(yè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化分析，將企業(yè)項(xiàng)目融入“基本實(shí)體建模項(xiàng)目”主題，并對該主題進(jìn)行進(jìn)階維度劃分，進(jìn)階的起點(diǎn)可以根據(jù)學(xué)生對建模軟件的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和對每個維度的不同來確定，進(jìn)階的終點(diǎn)則是從不同維度熟練掌握基本體建模思路并熟練運(yùn)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(jìn)行層級劃分，層層遞進(jìn)，以此完成任務(wù)學(xué)習(xí)。

5） 預(yù)期表現(xiàn)。對于各個層級所達(dá)到的預(yù)期表現(xiàn)是指學(xué)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(xué)設(shè)計。教師根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階任務(wù)分析后，根據(jù)企業(yè)工作流程設(shè)計課程教學(xué)，在此過程中教師根據(jù)進(jìn)階內(nèi)容對課時進(jìn)行劃定并對學(xué)生活動和教師活動進(jìn)行制定，課程設(shè)計體現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合、知識點(diǎn)和技能點(diǎn)的結(jié)合。

3.2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課程項(xiàng)目式教學(xué)課中階段

在對企業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行課程轉(zhuǎn)化后，學(xué)生對教師發(fā)布的項(xiàng)目進(jìn)行市場調(diào)研和競品分析，并在充分掌握產(chǎn)品特征和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制定工作計劃，該過程計入學(xué)生過程性評價。

在確定工作計劃無誤之后，學(xué)生分組實(shí)施任務(wù)。任務(wù)的實(shí)施以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)和輔助作用，在此過程中可以利用分組合作、翻轉(zhuǎn)課堂、分層教學(xué)等教學(xué)方法，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性、獨(dú)立性，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，該過程計入學(xué)生過程性評價。

通過質(zhì)量檢測對任務(wù)實(shí)施階段性成果進(jìn)行優(yōu)化。在此過程，以教師、學(xué)生為主體的檢測團(tuán)隊可通過學(xué)生自檢、教師質(zhì)檢、組間互檢的方式對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，該過程計入學(xué)生過程性評價。

項(xiàng)目成果交流和綜合評價。在此階段，學(xué)生對本組實(shí)施的課程項(xiàng)目進(jìn)行綜合展示，其他同學(xué)對該組所做的項(xiàng)目進(jìn)行交流評價并提出建議。最后，通過學(xué)生評價、教師評價和企業(yè)專家評價多角度對項(xiàng)目成果進(jìn)行過程性評價和終結(jié)性評價（教師根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和學(xué)生特征，在教學(xué)設(shè)計階段設(shè)計過程性評價表和終結(jié)性評價表）。

3.3 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課程項(xiàng)目式教學(xué)課后階段

課堂的結(jié)束并不是課程學(xué)習(xí)的終止，在基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課程項(xiàng)目式教學(xué)上重視學(xué)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(diǎn)和技能點(diǎn)的復(fù)習(xí)，鞏固舊識，發(fā)現(xiàn)問題。同時教師為學(xué)生設(shè)置拓展訓(xùn)練，通過課后任務(wù)訓(xùn)練讓學(xué)生明確職責(zé)、落實(shí)分工、制定計劃，明確個人與團(tuán)隊的重要性，在鞏固拓展知識體系的過程中，完善職業(yè)性格結(jié)構(gòu)。

4 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程項(xiàng)目式教學(xué)特色

4.1 教學(xué)資源企業(yè)轉(zhuǎn)化

為了緩解職業(yè)技能轉(zhuǎn)化的問題，培養(yǎng)職業(yè)性人才，在《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino 課程》開發(fā)中，項(xiàng)目來源于企業(yè)真實(shí)的工作情境，對接職業(yè)需求。首先在課程項(xiàng)目開發(fā)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照企業(yè)真實(shí)的工作過程進(jìn)行組織構(gòu)建，該過程包含了市場競品分析、設(shè)計建模、成本核算和產(chǎn)品開模成型等基本步驟。通過學(xué)校、市場、企業(yè)三方對接，提升學(xué)生的建模技能，讓學(xué)生們能夠更好更快的適應(yīng)企業(yè)實(shí)踐要求，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。其次，在項(xiàng)目開發(fā)過程中應(yīng)將企業(yè)的人員組織架構(gòu)對接職業(yè)需求，在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)職業(yè)劃分，在保證全員參與的同時分工合作、共同進(jìn)步，為學(xué)生在企業(yè)中找到合適的職業(yè)定位。

在計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino 課程開發(fā)中，可引入完整的企業(yè)運(yùn)作模式，在授課過程中借鑒企業(yè)管理模式和管理辦法，課前、課中和課后，學(xué)校教學(xué)過程對接企業(yè)工作流程，從用戶信息收集、制定計劃、實(shí)施項(xiàng)目、項(xiàng)目檢測到項(xiàng)目評價的過程中確保并完善每個階段的成果。

4.2 教學(xué)內(nèi)容進(jìn)階突破

學(xué)習(xí)進(jìn)階下的企業(yè)項(xiàng)目篩選，要求在課程開發(fā)時遵循造型難度“由淺入深”，知識點(diǎn)“積少成多”。在對項(xiàng)目階級進(jìn)行定位時，知識點(diǎn)對比技能點(diǎn)，對篩選出的項(xiàng)目進(jìn)行階梯化排序。如圖2所示，文章將基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的Rhino 課程項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容分為三個主題階段：基本實(shí)體建模項(xiàng)目、復(fù)雜曲面建模項(xiàng)目和創(chuàng)新性建模項(xiàng)目。

基本實(shí)體建模項(xiàng)目，該類項(xiàng)目并非Rhino 建模核心方法的學(xué)習(xí)，建模項(xiàng)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(xiàng)目的練習(xí)，遵循“由淺入深”的學(xué)習(xí)模式，以達(dá)到理解并消化相關(guān)知識點(diǎn)，從而提高技能。

復(fù)雜曲面體建模項(xiàng)目，該類項(xiàng)目是在對基本體建模項(xiàng)目充分掌握的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步突破，建模項(xiàng)目集中于企業(yè)大型高精尖設(shè)備的成型建模。就Rhino 課程而言，其知識點(diǎn)和技能點(diǎn)充分包括了旋轉(zhuǎn)、放樣、軌道成型、網(wǎng)格曲面等綜合建模技術(shù)的學(xué)習(xí)。

創(chuàng)新性建模項(xiàng)目，該類項(xiàng)目不僅包含對Rhino 軟件命令操作的綜合運(yùn)用，還包括對T-Splines、Grasshopper 等插件、Keyshotfor Rhino 渲染等的綜合運(yùn)用，此外還包括與其他軟件之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換，完成產(chǎn)品工藝圖紙的制作，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改良與創(chuàng)新等。創(chuàng)新性建模項(xiàng)目的完成，是學(xué)生綜合技能的集中展現(xiàn)，是多種成型技術(shù)的融合，能夠促進(jìn)學(xué)生職業(yè)自信的建立和形成。

4.3 教學(xué)主體學(xué)生本位

學(xué)習(xí)進(jìn)階下的Rhino 課堂教學(xué)不再是傳統(tǒng)的教師教一步，學(xué)生跟著完成一步這種教學(xué)模式。在教學(xué)過程的設(shè)計上，整個教學(xué)過程有計劃、有邏輯。從市場調(diào)研到評價反饋的整個學(xué)習(xí)過程以學(xué)生為主，教師起到指導(dǎo)輔助性作用。學(xué)生們在小組合作的學(xué)習(xí)模式中，建立自身的職業(yè)定位，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識，項(xiàng)目的最終完成也能夠幫助學(xué)生樹立職業(yè)自信。

4.4 教學(xué)評價綜合多元

項(xiàng)目教學(xué)從價值特征上來講注重過程性。傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助課程考核是以課程結(jié)果性產(chǎn)品作為評價標(biāo)準(zhǔn)，注重結(jié)果性。而學(xué)習(xí)進(jìn)階和項(xiàng)目教學(xué)貫穿課程始末，注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能、思維邏輯的養(yǎng)成。對于學(xué)生評價從主體性上進(jìn)行多元化處理。如圖3 所示，評價主體可按照不同權(quán)重分配給學(xué)生、教師和企業(yè)專家，“三方評價”從學(xué)習(xí)性、專業(yè)性和市場性三個角度側(cè)重評價，企業(yè)專家的引入也能在不同程度上促進(jìn)學(xué)生職業(yè)技能的轉(zhuǎn)化。

對于學(xué)生評價的結(jié)果可將過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合，過程性評價側(cè)重課前、課中、課后學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)的體現(xiàn)和項(xiàng)目階段性成果展示，結(jié)果性評價側(cè)重最終產(chǎn)品質(zhì)量檢測及作品完成度，不再僅僅只是以一場期末考試分?jǐn)?shù)作為最終評定。

5 結(jié)語

文章以《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程教學(xué)為例，將學(xué)習(xí)進(jìn)階和項(xiàng)目教學(xué)相互融合，對企業(yè)提煉的任務(wù)進(jìn)行進(jìn)階處理。通過確立進(jìn)階維度、進(jìn)階起點(diǎn)和終點(diǎn)等，為項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計提供教學(xué)內(nèi)容，明確知識點(diǎn)和技能點(diǎn)。通過分析企業(yè)項(xiàng)目工作流程對接學(xué)校教學(xué)流程，從而明確學(xué)生活動、教師活動，為項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計提供教學(xué)流程。通過項(xiàng)目指引，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，從而樹立職業(yè)自信，更好的進(jìn)行職業(yè)轉(zhuǎn)化。通過課程項(xiàng)目多元化評價，從專業(yè)性、學(xué)習(xí)性和市場性對學(xué)習(xí)質(zhì)量進(jìn)行綜合測評，改變原來的最終考核分值測評式。同時基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的《計算機(jī)輔助設(shè)計Rhino》課程項(xiàng)目式教學(xué)研究，也為其他計算機(jī)輔助設(shè)計課程的開發(fā)提供了新的思路和方向。