“三維設計對社會的影響”單元教材簡析與教學實施建議

馬靜 熊雪亭

摘要：“三維設計對社會的影響”單元出自高中信息技術選擇性必修模塊5“三維設計與創意”。作為該模塊的起始單元，其擔負著打好核心概念基礎、激發學習興趣、使學生感受三維技術魅力的重任。本文通過對課程標準的理解、各版教材的分析，力求在實際教學中有效設計與實施，凸顯三維技術與創意獨特的育人價值，為后續內容的學習打下堅實基礎。

關鍵詞：三維設計;教材分析;教學建議;高中信息技術教學

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）14-0019-03

選擇性必修模塊5“三維設計與創意”在普通高中信息技術課程中，承載著培養學生的空間想象能力，發展學生科學、技術、工程、人文藝術、數學等學科綜合思維能力的重任。近年來，虛擬現實、元宇宙等新興技術為人們提供了更為廣闊的虛擬空間，帶來了無與倫比的浸入感。三維技術本身在設計建模之外，更是涉及編程交互、高速通信、人工智能等最新科學技術及眾多領域，應用前景十分廣闊。

課標要求分析

“三維設計對社會的影響”是該模塊的入門單元，《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）要求從日常生活可見可感的實例入手，結合學生的生活經驗，讓學生體會三維設計的重要性，認識三維設計對社會及其相關領域發展的促進意義，形成三維設計對社會的影響的系統性認識。

1.內容要求

《課標》對“三維設計與創意”模塊明確提出了7項內容要求，其中前兩項與本單元的教學緊密相關。具體教學內容及要求（行為動詞）如下：

三維設計及相關技術的現狀和發展趨勢——描述

三維設計及相關技術給人們生活、工作、學習帶來的影響——具體說明

三維設計及相關技術在數字化環境中的普遍性——認識

三維設計及相關技術在不同領域的實際應用——了解

2.學業要求

《課標》中的“三維設計及相關技術的基礎知識，形成三維設計及相關技術在當今社會有重要作用的認識”是本單元的重點內容，而“掌握三維設計中關于建模的基本知識與技能”在本單元中則可以落實為通過體驗三維項目，初步了解三維建模的過程，為后續第二單元深入學習打下基礎。

“能夠利用數字化環境查找學習資源”也是“三維設計對社會的影響”的重點內容。由于近年虛擬現實、元宇宙等新興技術的不斷發展，現有教材往往難以更新相關內容，因此要求帶領學生對這些新事物新技術進行探索，進而分析它們在社會發展中起到的作用，形成三維設計對社會影響的系統性認識，幫助學生樹立“數字化環境下積極進取的態度”。

教學內容分析

1.各版教材分析

現行各版本教材均緊扣《課標》展開，且各具特色。各版本教材大多突出以項目學習方式組織開展設計、調查等活動;通過將二維與三維作品進行對比體驗，呈現三維技術的特點，幫助學生理解三維設計的基本概念、三維技術的具體應用以及對社會的影響。

例如，人教-中圖版教材第一單元“三維設計基礎”以“我的家居我設計”為主題學習項目，主要教學內容包括“初識三維設計”“三維設計的相關技術”“三維設計在社會中的應用”三部分。

粵教版教材第一單元“認識三維設計及其技術”以“三維設計在教育領域現狀及發展的調查”為主題學習項目，主要內容包括“了解三維設計”“三維設計常用軟件及工具”“三維創意作品賞析”“三維設計的應用與影響”“三維設計的發展趨勢”幾部分。

2.教學目標設定

根據《課標》要求，并結合上面兩個版本教材的對比分析，可以設定本單元的教學目標為如下四部分：①通過觀察和對比分析學生作品，了解二維和三維設計的異同，初步認識三維設計，了解三維設計的一般過程;②通過體驗典型三維作品，初步了解相關技術的應用，探索三維設計相關技術的原理;③通過閱讀、搜集、分析與交流，了解三維設計的現狀和發展趨勢，體會三維設計的優勢;④通過典型案例的賞析，了解三維設計及相關技術在不同領域的實際應用，體驗和感受技術發展為三維設計帶來的便利。

在以上教學目標中，對于教師來說，典型案例的選擇準備以及引導學生對三維技術的特點進行交流分析和評價是教學工作的重點。而對于學生來說，總結三維設計對社會的影響以及對未來趨勢展開預測則較為困難。

3.核心概念分析

對于“三維”這一核心概念，各版本教材不約而同地與學生最熟悉的二維平面以及高中數學中的立體幾何相關知識聯系起來。在平面二維坐標中引入一個方向向量構成的空間系，形成三維空間，獲得立體感。

對于“三維設計”這一核心概念，各版本教材則從不同的角度進行了闡釋。例如，“三維設計是以長、寬和高構成的三維立體工具為載體的設計活動。”（人教-中圖版）“三維設計作為一種立體化、形象化的新興設計方法，已經成為新一代數字化、虛擬化、智能化設計平臺的重要基礎。它是建立在平面和二維設計的基礎上，讓設計目標更立體化、更形象化的一種新型設計方法。”（粵教版）“三維設計（Three Dimensional Design）是利用計算機以及圖形處理技術來構造物體的三維幾何形狀，模擬物體的動、靜態處理過程的技術。”（滬教版）

在教學過程中，教師可通過帶領學生體驗典型案例理解三維設計這一概念，從而引導學生列舉出更多生活中融合三維設計的技術。

教學實施建議

1.基于現實生活，創設情境，引發學習興趣

在本單元教學中，運用情境化策略能在學生模糊的知識概念與繁雜的現實應用之間搭建起橋梁。教師在教學過程中應有意識地引入或創設三維技術的來源或典型應用的情境，通過帶領學生參與、體驗抽象的理論轉化為技術產生或具體運用的過程，使其直觀地感受、理解和掌握知識，引發深度思考，甚至創造性地解決新問題。

例如，從生活中常見的旅游景點照片引入，利用VR技術帶領學生“走入”故宮、西湖等經典景區，獲得立體化、沉浸式的體驗。進而通過二維照片與三維全景的對比，引發思考，激發學生進一步學習的興趣，探索由二維照片拼合為全景圖的原理。

2.利用學生經驗，設計互動，發揮學科特色

發揮三維技術的學科特色，需要在枯燥的理論知識與學生的經驗之間搭建橋梁，同時還需要了解和利用學生的已有知識基礎。在中學開展三維技術教學，雖然學生的理論儲備不足，但很多的經典算法均可以與學生之前的學習生活進行聯系。

例如，在三維模型在顯示器平面呈現這一環節中，在互動小程序中，教師可通過模型的平移、旋轉和縮放等操作，將艱深的計算機圖形學知識可視化地呈現出來，帶領學生深入理解三維模型的平面呈現原理。

3.跨越學科界限，深挖項目，提升綜合能力

三維設計與創意這一內容有著豐富的可擴展性。為了有效落實《課標》中提到的“發展學生科學、技術、工程、人文藝術、數學等學科綜合性思維能力”，體驗項目的設計需要考慮技術、設計、科學、數學等多學科鏈接。在本單元中可以設計三維技術及交互為主的跨學科項目，讓學生在項目中通過教師啟發引導、學生動手實踐的方式，對原有的知識進行重新鏈接。案例項目如下表所示。

4.緊跟技術發展，走向專業，培養自學意識

在教學過程中，可以在已有項目基礎上結合最新技術進行拓展。例如，在虛擬全景漫游的基礎上，利用手機盒子或頭盔提供更加沉浸式的虛擬現實效果，進而介紹元宇宙等最新技術;也可請業界專家走進校園或帶領學生走出教室來到高新技術企業實地參觀實踐，以更加豐富多彩的教學形式展示數字特效、虛擬現實、人工智能和元宇宙等最新技術。

應用混合式教學模式，結合項目準備相關的短視頻等教學輔助材料。學生按需求開展自主學習，關注具體的理論與操作方法;教師在課堂注重對每位學生提供個別指導，協助小組項目的運營展開，并引導學生進行知識總結、優化。

5.關注知識產權，強調責任，凸顯育人價值

本單元雖然關注三維設計對社會的影響，但中學生的世界觀、人生觀、價值觀都尚未成型，生活方式、思維方式受到各種文化的沖擊，可塑性非常強。在三維技術與社會的教學中更需要注意滲透信息社會責任和知識產權意識。近年來，如文物三維掃描保護及修復、故宮博物院全景漫游和動畫電影《哪吒之魔童降世》等基于我國優秀傳統文化的三維技術應用和作品層出不窮，教學中不妨通過這樣的案例項目，讓學生體驗探索的樂趣，同時對學生的行為方式、價值取向、人格修養、審美情趣乃至弘揚傳統文化的責任意識、知識產權保護意識等方面產生深遠影響。

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