《計算機動畫技術(shù)》課程研究型教學方式設計

楊麗潔

摘要：隨著數(shù)字媒體教育的不斷發(fā)展，學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力的欠缺與企業(yè)的需求之間的矛盾越來越突出。以計算機動畫技術(shù)課程為例，探討設計一種研究性教學方式。通過實踐，該教學方式在教學效果上表現(xiàn)突出，十分有助于學生由單純技術(shù)應用型思維向綜合研究創(chuàng)新型思維的轉(zhuǎn)變。為學生就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計算機動畫技術(shù)；研究性教學；數(shù)字媒體

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0180-02

隨著我國動漫產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，計算機數(shù)字媒體專業(yè)作為一個新興的培養(yǎng)方向，為相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)及研究行業(yè)輸送越來越多的專業(yè)人才。計算機動畫技術(shù)成為高等院校中必修的專業(yè)課。近年來，我校從設立數(shù)字媒體專業(yè)開始，經(jīng)過不斷的教學改革與實踐，在計算機動畫技術(shù)課程專業(yè)建設上取得明顯的效果，對提高學生整體素質(zhì)發(fā)揮了極大的作用，它的教育模式也從原有的科普型講述形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉莆蘸诵膭赢嫾夹g(shù)為目標的技術(shù)應用示范方式，形成了鮮明的專業(yè)特色，成為我校計算機專業(yè)課程系統(tǒng)中的重要課程。

一、計算機動畫技術(shù)課程的教學現(xiàn)狀

計算機動畫技術(shù)是計算機圖形圖像技術(shù)的綜合運用，是當前數(shù)字媒體領(lǐng)域中的重要技術(shù)之一，正不斷向規(guī)?；?、網(wǎng)絡化、多樣化方向發(fā)展。然而在目前實際應用過程中，對具體技術(shù)較為熟悉，對各種核心技術(shù)的原理、算法及處理機制較為陌生，不利于高效地解決動畫制作中的各種難點、問題。因此，在教學過程中需要對教學方法進行研究和完善。以本人所在高校的計算機學院的數(shù)字媒體系的學生為例，從以下幾個方面分析當前計算機動畫技術(shù)課程的教學狀況和學生的學習情況。

1.采用“灌輸”式教學模式講授。將大量的動畫技術(shù)理論直接“灌輸”給學生，略顯枯燥單調(diào)。對于本科階段的學生或基礎(chǔ)較為薄弱的學生來說，“灌輸”的理論知識很難消化理解，更難以應用于實踐，造成學習效率和效果都不理想的狀況。在期中考試成績中，發(fā)現(xiàn)“死記硬背”的應付考試的現(xiàn)象，理解應用類的題目普遍存在得分率較低的現(xiàn)象。因此，需要改變目前的授課模式，充分激起學生的學習興趣，提高學習效率。

2.全面依賴教材的教學內(nèi)容。在目前的教學活動中主要以教材內(nèi)容為課堂講授內(nèi)容，而教材內(nèi)容很難涵蓋某些前沿重要的技術(shù)應用、技術(shù)改良實例，使得要求學生掌握的知識與現(xiàn)實的實踐活動存在一定的時間跨度；同時，教材中的教學素材與案例具有簡單、應用背景單一的特點，與當前主流的動畫技術(shù)的結(jié)合度較低。以上兩點將大大降低學生獲得動畫技術(shù)的興趣，以及解決實際問題的能力。因此，教學內(nèi)容中需要引入前沿的技術(shù)應用實例，如新版本的3ds Max、Maya商業(yè)軟件中關(guān)于動畫制作一些功能與動畫技術(shù)的結(jié)合。

3.實驗課時安排不足。目前的教學計劃中對于動畫技術(shù)課程的課時分配主要集中在理論課，學生學習過程中對具體算法或技術(shù)的操作體驗、實踐時間不充分，因為動畫技術(shù)是計算機應用領(lǐng)域中的熱門技術(shù)之一，在實踐中才能領(lǐng)悟其中的核心思想。過多的理論學習使得知識難以被真正理解掌握，難以在問題解決過程中發(fā)揮作用，也使理論知識的學習無的放矢，缺乏目的性。因此，理論課時與實驗課時最好應平均分配，一周內(nèi)安排一次實驗課，把理論課上的內(nèi)容通過若干實驗得到充分的消化吸收，落實提高學生技能水平的要求。

4.課程學習的目的性模糊。通過對現(xiàn)有的授課學生進行調(diào)查，大多數(shù)學生對課程的學習目的存在誤解，認為動畫技術(shù)僅僅是一門普及性的理論課程，只是常識性地補充現(xiàn)有的知識體系，并不認為這門課程是理論與實踐相結(jié)合的技術(shù)型課程。所以在學習的過程中沒有投入全部的精力與積極性，為了應付考試而采用“臨時抱佛腳”的策略。這些現(xiàn)象與是否在專業(yè)學習的開始階段進行學科建設規(guī)劃、目標與要求的說明與強調(diào)有很大關(guān)系。學院領(lǐng)導與專業(yè)教師應反復強調(diào)每一門專業(yè)學習的重點與目標，讓學生明確動畫技術(shù)課程是數(shù)字媒體系學生在今后職業(yè)生涯規(guī)劃中不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。同樣，這種誤解也可能會影響學生的擇業(yè)方向及專業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)字媒體專業(yè)不是向社會培養(yǎng)如動漫畫家、動畫技師一類的美術(shù)藝術(shù)人才，而是在數(shù)字化媒體行業(yè)空前發(fā)展的大背景下，培養(yǎng)一批利用先進的計算機技術(shù)專門解決與媒體應用相關(guān)的領(lǐng)域中的問題，從而大力擴展計算機的應用領(lǐng)域的人才，他們的核心競爭力仍是高水平的計算機技術(shù)，而目標變成針對某個特殊性領(lǐng)域的學習與深造。因此，教師有必要時常與學生溝通，引導他們向正確的學習目標努力。

二、研究型教學方式的設計模型

通過對現(xiàn)有的教學情況及學生的學習效果進行全面的分析，可以清楚地看到，現(xiàn)有的教學模式需要調(diào)整與改良。因此，我在計算機動畫技術(shù)課程的教學過程中，做了一些試探性的創(chuàng)新與改良，形成一種針對本科生教育的研究型教學方式，在理論與實踐中，讓學生真正掌握技術(shù)的應用效果，提高掌握技能及解決問題的能力。為了改變動畫技術(shù)課程的單一的技能性培訓的教學目標，增加理解技術(shù)原理的教學目的，提高學生解決問題的能力，既能“知其然”，也能“知其所以然”，我選擇難度水平稍高的教材《計算機動畫算法與技術(shù)》[1]作為課程的內(nèi)容依據(jù)，并選擇其中具有代表性的、難度較低的章節(jié)進行講解和實踐。另外為學生推薦輔助的參考書《計算機動畫的算法基礎(chǔ)》[2]，其內(nèi)容相對簡單、易懂。課程主要內(nèi)容如下：

1.對動畫制作進行概述。首先，講述動畫在人類視覺方面的原理；其次，通過不同時期的動畫技術(shù)列舉動畫制作的過程，了解動畫的發(fā)展進程。圖1展示了動畫制作的一般工序：

2.技術(shù)背景知識介紹。計算機動畫技術(shù)需應用《計算機圖形學》中的一些理論知識，因此在講授主要動畫技術(shù)之前，先介紹這些背景知識在動畫技術(shù)中的應用。包括兩部分：第一部分闡述了與計算機圖形顯示管線相關(guān)的基礎(chǔ)知識以及處理圖形數(shù)據(jù)時的潛在問題源。第二部分主要探討定向表示方法，對于動畫技術(shù)中的方向插值計算很重要。圖2顯示具體包含的知識點。

3.插值技術(shù)介紹。動畫是在一段時間內(nèi)改變數(shù)據(jù)值進而影響視覺效果的過程，因而插值技術(shù)在動畫技術(shù)中占有重要的地位。對于理解動畫技術(shù)的應用有很大幫助。這部分討論與各類插值技術(shù)以及逼近曲線相關(guān)的基礎(chǔ)知識，并闡述曲線上的頂點移動控制方案。隨后，對方向插值技術(shù)加以介紹。另外，還將簡單介紹路徑的工作方式。同時，安排4次實驗課對插值方案進行編程實現(xiàn)，并對比插值計算結(jié)果。

4.插值動畫方案介紹。討論數(shù)值插值方案在計算機動畫制作過程中的應用方案。首先討論基于關(guān)鍵幀的動畫系統(tǒng)，該過程可視為與傳統(tǒng)手繪動畫對應的三維計算機動畫版本。然后，對動畫語言加以分析。動畫語言可用于控制高層算法，且從歷史角度來看，該語言多與數(shù)值插值應用方案相關(guān)。實際上，大多數(shù)語言均針對特定的動畫場景構(gòu)建，并在各關(guān)鍵幀及其插值過程中設置相應的轉(zhuǎn)換操作。最后，將分別探討對象的變形技術(shù)、三維對象形狀間的插值技術(shù)以及二維變形技術(shù)。同時，安排5次實驗課對插值動畫方案的技術(shù)細節(jié)通過程序?qū)崿F(xiàn)的方式深入理解、掌握。具體知識點如圖3：

在改進后的教學模型中，學生對計算機動畫技術(shù)的學習興趣較舊的教學方式下，有了明顯提升，主要反映在課堂教學的互動活動、平時作業(yè)的完成情況、實驗課的實踐任務的進展情況等方面。學生開始主動思考、探索問題，而不再是單純被動接受教學內(nèi)容。在期末測試中主觀題目的答題率和正確率均有提高，由于理解性地記憶相關(guān)知識點的概念，客觀題目的答題時間也相對縮短。由此不難看出，在研究型的教學模式下，學生更容易獲得應用技術(shù)的方法，掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的要領(lǐng)。此外，隨著學習的深入，學生也能逐漸明白數(shù)字媒體專業(yè)的學習方向及要求，端正態(tài)度，有助于其他專業(yè)課程的學習。數(shù)字媒體專業(yè)是計算機應用技術(shù)下一個新興的專業(yè)方向，與之相關(guān)的計算機技術(shù)不斷地發(fā)展，因此，我們需要適時地調(diào)整已有的教學模式，使專業(yè)教育與時俱進，才能不斷為科技發(fā)展及社會進步提供高水平的專業(yè)人才。

參考文獻：

[1]帕倫特.計算機動畫算法與技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，2012.

[2]鮑虎軍，金小剛，彭群生.計算機動畫的算法基礎(chǔ)[M].杭州：浙江大學出版社，2000.