基于首要教學原理的三維動畫設計課程教學研究

丁新慧 董仕 彭榕 牛玲

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2023.14.089

摘? 要? 結合三維動畫設計課程中教學內容多、實踐性強的特點，針對學生在學習過程中缺乏主動性、探索問題意識薄弱的問題，嘗試構建一種基于首要教學原理的三維動畫設計課程學習模式。研究結果表明，該學習模式能有效地提高教和學的質量，有助于學生構建三維動畫設計的知識體系，培養學生探究和解決問題的能力。

關鍵詞? 首要教學原理；三維動畫設計；學習模式；思維導圖

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）14-0089-04

Research on Teaching of 3D Animation Design Based on First Principles of Instruction//DING Xinhui， DONG Shi， PENG Rong， NIU Ling

0? 引言

三維動畫設計課程是周口師范學院軟件工程專業數字媒體技術方向的專業核心課程，一般開設在第五學期，內容涉及三維建模、材質和貼圖、燈光、攝影機、動畫制作等五個方面，在整個人才培養方案中有著舉足輕重的作用。筆者在長期的教學實踐中，對學生的課堂表現、作業完成情況、課后討論等方面進行分析，發現其中存在一些問題，主要表現如下：

1）課程具有專業術語繁雜、多學科交叉等特點，部分學生學起來比較吃力；

2）課程知識點較多，但課時較少，在有限的時間內讓學生學習掌握其全部內容較為困難；

3）課程操作性、實踐性較強，學生之間的動手能力差異較大，部分學生實操能力不足；

4）學生主動發現問題、解決問題的意識薄弱，在預習或課后復習階段主動提問的學生比較少；

5）課程考核評價方式比較單一，對學生的學習過程評價不夠重視。

針對上述問題，為了擺脫三維動畫設計課程教學的困境，尋找新的突破口，我們以學生的發展為中心，借鑒了梅里爾教授的首要教學原理思想[1-2]，嘗試構建了一個較為全面的課程改革教學體系，以期為操作性、實踐性較強的同類課程提供有價值的借鑒。

1? 首要教學原理概述

首要教學原理也稱為五星教學模式或五星教學設計，是當代美國著名的教育心理學家和教學設計理論家梅里爾（M.David Merrill）教授提出的[1]。梅里爾教授認為，首要教學原理以聚焦解決問題為核心，以促進學生的學習為目的，從激活舊知識、示證新知識、嘗試應用新知識和融會貫通四個階段來實施整個教學過程。該原理立足學生的學習過程，從學生的認知角度出發，在教學過程中通過步步設疑、循序漸進的環狀學習，逐步培養學生探究和發現問題的能力。在國內最先由盛群力教授引入[2-4]，其他學者也進行了教學實踐驗證，取得了良好的教學效果[5-7]。

2? 基于首要教學原理的三維動畫設計課程學

習模式構建

筆者所在團隊以首要教學原理和建構主義學習理論為指導思想，以學生為中心，依據三維動畫設計教學目標、課程特點和學生情況，借助“互聯網+”，設計了以超星爾雅學習通為依托的課程學習網站，構建了基于首要教學原理的三維動畫設計課程學習模式，將教學活動分為課前、課中和課后三個環節，如圖1所示。

圖1中，課前、課中和課后每個教學環節分別用一個大圓表示，每個大圓內部再細分三個小圓，分別代表教師活動、學生活動和首要教學原理在各個環節的滲入。以“聚焦問題解決”為核心，向外延伸，將課前、課中和課后三個教學環節緊密地聯系在一起。

在課前環節，教師根據專業人才培養方案和教學大綱的要求，首先對教學內容進行認真的分析、整理和提煉，把握好課程重難點和各章節重難點，把各章節知識點設計成學生感興趣的有深度和廣度的教學案例。教師在教學案例中要盡可能多地涵蓋難易程度不同的遞進問題序列，將所有教學案例的知識點串聯起來，要能夠形成系統的、完整的教學體系。

在學習通教學平臺提前發放學習資源，在課前讓學生提前知道引入的新知識部分、探究將要學習的內容，從而自然而然地引出課中教學環節，通過問題序列示證新知識，由教師答疑解惑，并進行講授和操作演示，在學生掌握新知識的基礎上，把教學案例的知識點以思維導圖的形式展示出來，幫助學生梳理、強化知識點，使其能夠融會貫通，繼而引出課后環節。

師生要利用好課后的時間，完成一系列的后續工作，并進行教學反思，并根據反饋結果重新修訂完善教學設計。

整個教學過程環環相扣，構建了完整的“問題聚焦—激活舊知識—示證新知識—應用新知識—融會貫通”學習閉環，使學生最終達到知識的內化和遷移。

3? 基于首要教學原理的三維動畫設計課程學

習模式實踐

3.1? 課前

3.1.1? 教學準備

俗話說：磨刀不誤砍柴工。課前準備是課堂教學活動順利實施的重要環節，師生的課前活動主要在學習通平臺的課程學習網上進行。教師準備各種教學資源，如教案、教學課件、教學案例及相關微視頻、教學問題序列、課前測驗等，提前一天或更長時間將教學資源上傳至學習通學習平臺，并借助學習通的“通知”功能或QQ班級群發送學習任務要求。教師還可以利用學習通學習平臺的“討論”功能，與學生在線交流，收集大家遇到的共性問題。

3.1.2? 創設情境，聚焦問題

教育學家蘇霍姆林斯基認為，教學的起點，首先在于激發學生學習的興趣和愿望。創設情境最能激發學生的學習興趣和問題意識。例如，在進行“關鍵幀動畫”這一教學任務時，在學習通學習平臺，教師以微課[8-9]的形式創設情境：學生帶著問題自主觀看《最強大腦》電視節目中選手速擰魔方的視頻，鼓勵學生自己在家試一試，能不能以最快的速度把打亂的魔方還原回去，引導學生聚焦于將要學習的核心問題：以三階魔方旋轉動畫為例進行三維動畫設計。設計的問題序列如下：

①魔方的基礎模型如何創建？

②魔方的6個面以及面與面之間的棱如何設計？

③如何讓每個面圍繞中心點進行旋轉？

④三維動畫的設計原理及流程是什么？

⑤如何利用三維動畫設計軟件3ds Max創建關鍵幀動畫？如何制作魔方旋轉動畫？

⑥動畫是如何渲染出來的？動畫的渲染與靜態圖像渲染有何區別？

預先創設情境，更有現場感和代入感，再讓學生基于層層遞進、逐步深入的問題，自主探究如何解決這些問題。

3.1.3? 激活舊知識，引入新知識

“溫故而知新。”制作魔方旋轉動畫之前先對整個任務案例進行分析，逐步引導學生學會將一個大問題分解成一個個小問題，并以思維導圖的形式幫助學生梳理解決問題的思路，再逐步引入新知識。

對于前面“創設情境，聚焦問題”中問題①的解決，需要幫助學生分析魔方的實物模型，回憶已經學習過的內容，引導學生思考用多邊形建模的方法完成魔方模型的創建，并提醒學生建模時的注意事項。

對于問題②的解決，需用已學的材質和貼圖知識來完成，而在設置材質和貼圖之前，還需要注意多邊形建模階段對魔方各個面及面與面之間的棱的ID號的正確設置，否則，仍不能成功完成材質和貼圖的設置。

對于問題③的解決，需要用到前面學習的坐標系統和軸心點的知識來完成。

問題①、②、③的解決，可為引入新知識（問題④）打下良好的基礎。在引入新知識之后，教師引導學生利用學習通上的教學資源和教材，以小組的形式進行自主探究，并在討論區或班級QQ群進行師生討論、交流，教師注意觀察學生的課前學習進度及提出的問題，從而進行學習小結。

3.2? 課中

課中環節主要是在教室進行，主要包括示證、應用新知和融會貫通。

3.2.1? 示證、應用新知識

在課堂教學的初始階段，教師用大約3分鐘左右的時間讓學生重溫即將學習的內容以及線上設置的待解決的問題序列，旨在幫助學生回憶復習，并理清問題思路。另外，教師要根據學生線上的討論情況，解決學生疑問比較多的問題，并復習相關內容，強調教學重難點，引起學生的注意，為即將要學習的新內容打好基礎。在引入新知識的基礎上，示證講授新知識，即探究解決問題④和⑤。通過游戲的方式讓學生快速地瀏覽圖片，讓他們體會三維動畫帶來的感受，從而引出視覺暫留原理、三維動畫原理以及創建三維動畫的流程等知識點，即問題④解決之后，教師再講授演示在3ds Max中如何創建關鍵幀動畫以及創建關鍵幀動畫時的關鍵點及注意事項，并講授、演示操作魔方旋轉動畫的創建過程，解決問題⑤。接著，再讓學生嘗試為旋轉的魔方動畫添加動畫文字，實現文字變色效果。鼓勵學生帶著問題⑥復習靜態圖像的渲染方法，嘗試探究動畫的渲染方法，并比較它們的區別。通過具體的案例操作讓學生學會關鍵幀動畫的創建方法，并對新知識進行鞏固練習，從而達到知識的領悟和內化目的。

3.2.2? 融會貫通

學生對新知識進行融會貫通：通過“小球跳墻動畫”任務，自主探究或小組合作探究，并與同學分享自己的動畫作品。教師以點名表揚等方式肯定、鼓勵做得好的學生，并根據學生做的情況進行課堂小結。課堂小結以思維導圖的形式進行，以清晰的脈絡幫助學生重構知識體系，并提醒學生在創建關鍵幀動畫時容易出錯或混淆的地方。最后，教師布置作業，鼓勵學生比比看：自擬主題，利用所學知識創建關鍵幀動畫。

3.3? 課后

3.3.1? 學習評價導向化、過程化

學習評價是整個學習過程不可分割的一個重要組成部分。傳統的教學考核評價雖然也采用“期末成績+平時成績”的形式來確定學生學習本課程的學習效果，但是平時成績構成比較單一，不能準確記錄學生的學習軌跡。在新的學習模式中，過程性評價和終結性評價相結合，考學并用。為了提高學生的學習參與度，教師可利用學習通學習平臺，從學生的課前預習完成情況、課堂到課及互動情況、課后討論交流及作業完成情況、章節學習情況等多個維度來考查學生的學習軌跡，加大平時成績的比例，將課程的考試成績評定標準修改為“平時成績（占40%）+期末考試成績（占60%）”。其中，平時成績的組成及占比為：作業55%、課堂互動15%、課堂簽到10%、章節學習次數和進度10%、章節測驗5%、交流討論5%。這種多元化的過程性評價與傳統的教學評價相比，更全面、客觀。

3.3.2? 教學反思

課堂教學結束后，教師根據學生的課堂表現和作業情況等進行教學反思，總結本節課做得比較好的和不足的地方，重新修訂、完善教學設計和教學資源，引導學生積極、主動進行相關知識的學習，完善作業，做好個人學習反思，重點攻破不會、不懂的內容，加強實踐動手能力的訓練，為后續學習打下良好的基礎。

4? 教學改革成效

為了更好地驗證本課程的學習效果，筆者將學校2016級數字媒體技術方向班級（簡稱16軟1）作為對照班，采用傳統的教學模式，2018級數字媒體技術方向班級（簡稱18軟1）作為實驗班，采用首要教學原理為指導的學習模式。對學生在各個學習時段的學習次數作了問卷調查，從調查問卷數據統計的結果以及學習通上記錄的學習軌跡來看，18軟1的學生學習總次數比較多，學習積極性整體比較高；從各個時段所反映的章節學習次數來看，18軟1的學生在課堂與課下時間的學習參與性和自主學習的主動性比較高。

從本課程學生的期末綜合成績來看，18軟1的平均分、優秀率和及格率均高于采用傳統授課方法的班級，標準差和方差也優于對照班，詳情如

表1所示。

5? 結束語

首要教學原理在三維動畫設計課程中的應用可以適應“互聯網+”的教學環境。本文以“關鍵幀動畫”教學內容為例，構建了基于首要教學原理的三維動畫設計課程學習模式，以學生為中心，在教學過程中形成了“以問題解決為中心—激活舊知識，引入新知識—示證新知識—應用新知識—融會貫通—教學反饋”的學習閉環，整體上增強了學生的學習效果，希望可以為同類課程的教學改革提供有價值的借鑒。

6? 參考文獻

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基金項目：本文系教育部高等教育司2021年第一批產學合作協同育人項目“三維動畫設計課程混合學習模式研究”（202101055030）；2021年河南省高等教育學會高等教育研究項目“新工科背景下混合式課程思政系統化設計研究與實施”（2021SXHLX084）；周口師范學院2021年教育教學研究資助項目“三維動畫設計課程混合教學模式研究”（J2021045）；周口師范學院2021年課程思政專題項目“計算機課程教學中思政元素的挖掘與思政工作的實現（SZJG-2021023）”的研究成果。

作者簡介：丁新慧，講師；董仕、牛玲，副教授；彭榕，教授。