三維動畫技術在《包裝結構設計》教學中的應用

樊 敏

（上海海洋大學食品學院 上海 201306）

為了推進我國工程教育改革，進一步提高工程教育質量，2006年3月教育部啟動了工程教育專業(yè)認證工作[1-3]。

工程認證要求以學生為中心，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向，最終保證學生在畢業(yè)時的能力都能達到畢業(yè)要求所規(guī)定的能力要求。包裝工程是一門涵蓋社會科學、自然科學和工程技術科學的綜合交叉學科，每年為社會培養(yǎng)4000多名包裝專業(yè)人才，《包裝結構設計》課程作為包裝工程專業(yè)的主干課程，一直在包裝工程專業(yè)的課程體系中占有重要的地位。

1 《包裝結構設計》課程特點

（1）內容多，涉及面廣。其中既有計算要求，又有構造要求，還有加工成型要求；既有理論推導，又有試驗數(shù)據(jù)，既有設計原理的通用性，又有各容器類別的規(guī)范要求。因此，在課程中應該合理安排教學學時，有針對的解決重點難點問題。

（2）難度較大，經驗性強。課程中涉及許多成型結構，尤其是紙包裝容器結構的變化非常多，每年都有很多不同的結構出現(xiàn)。受條件限制，在課堂上只能展示部分經典紙盒結構的成型過程，大多數(shù)結構需要通過空間想象來完成，學習起來抽象難懂、枯燥乏味。

（3）課程重點內容的學習使學生不僅掌握理論知識，還要能夠運用所學理論知識，根據(jù)實際設計條件，完成包裝容器從選材、到結構、到成型工藝的設計工作。

傳統(tǒng)的教學是按照教材的章節(jié)順序由主講教師講述包裝容器結構特點、材料、設計制圖以及成型工藝等，并列舉典型作品進行說明。由于課程的內容龐雜，而且由于教學計劃安排的學時數(shù)一般不多(上海海洋大學為32學時)，在教學過程中往往顧此失彼，容易陷入教學效果不佳的境地。

運用三維動畫可以突破時間、空間等限制，將原本復雜、抽象、需要很強空間想象力的紙盒成型過程以生動、形象的動態(tài)影像呈現(xiàn)，從學生的角度出發(fā)，這種技術的應用可以幫助學生更好地理解知識點，將復雜的平面紙盒展開圖與立體盒型有效鏈接。從教師的角度出發(fā)，運用三維動畫技術，教師無須再準備大量的紙盒模型、演示的范圍也不再只局限于部分同學可見，減輕了教師的教學負擔，同時可以在有限的課堂時間內完成更多內容的講解，幫助教師提升了課堂效率。

2 三維動畫技術對包裝結構設計課堂教學的幫助

2.1 提升學生課堂注意力和學習興趣

三維動畫技術通過動畫影片的形式對折疊紙盒折疊過程進行細致呈現(xiàn)，或是將折疊步驟分解開來，從多角度入手對紙盒成型方式展開分析，為教師的講解提供輔助。這種新奇且參與感較強的教學模式，使學生能夠將注意力集中起來，并獲得良好學習體驗，長此以往，對于包裝結構設計的學習興趣自然也會增長，學生愿意參與課堂，愿意動手設計，在設計活動中糾差改錯，揚長避短，加深對理論知識的理解，不斷提升設計能力，為后期的自主設計工作打下良好基礎。

2.2 加深學生對紙盒成型過程的理解

折疊紙盒的成型過程復雜程度差異性較大，對于簡單盒型，學生通過聯(lián)想就能理解這類紙盒的成型過程，但是有些盒型就比較復雜，需要若干不同的折疊方式和步驟才能完成，學生很難通過聯(lián)想理解這類盒型的成型過程，如果依靠教師在課堂上用紙盒模型示范來展開教學，受觀察視角、觀察時間等因素的限制，學生往往只能對教師的動作進行單純模仿，學習過程中很容易出現(xiàn)理解不夠深入、邊學邊忘等一系列問題。

利用三維動畫技術，教師通過虛擬的紙盒成型三維動畫來向學生展示成型過程中的各個折疊步驟和折疊方式，并將整個型流程動態(tài)化呈現(xiàn)。這樣的教學手段，可以幫助學生輕松理解復雜紙盒的成型過程，理解紙盒各個結構之間的關聯(lián)，同時，學生可以明確地將折疊紙盒的平面展開圖結構和立體結構聯(lián)系起來，清楚掌握什么樣的平面展開結構對應什么樣的立體結構，對學生后期自己完成折疊紙盒的設計工作起到有效的引導作用，并且對于培養(yǎng)學生的紙盒結構設計能力具有明顯的補益效果。在復雜的或關鍵的折疊步驟，還能夠通過停止、放大、慢放、重復觀看等操作來加深理解和記憶。此外，因為教師不用再使用紙盒模型進行折疊示范，在課堂上教師可以將更多的精力用于進行折疊步驟講解，并且能將更多的精力用于觀察學生的學習情況，這對于教學效率和教學質量的提升同樣具有補益作用。

2.3 減輕教師教學負擔

折疊紙盒形態(tài)千變萬化，每一種盒型對應的都是不同的平面展開結構，雖然有些盒型比較相似，學生們可以根據(jù)某一款盒型舉一反三進行學習，但是還有很多結構差異很大的折疊紙盒，只能單獨進行學習。針對這種情況，傳統(tǒng)的教學方式是教師挑選一些紙盒模型，在課堂上對應著相應的平面展開結構進行演示教學，這種演示行為的效果有限，受眾往往只有教師面前的一小部分學生，為了力求大多數(shù)學生能夠掌握相應的知識點，教師可能要重復多次演示，重復的演示會讓學生失去課堂注意力，既費時又費力，課堂效果不佳。而且，大量的紙盒模型的準備和攜帶也給教師帶來了巨大的教學負擔和壓力，課堂上無法顧及的內容只能留給學生課下自學。而利用三維動畫技術，可以根據(jù)教學需求來制作相應的紙盒成型三維動畫，課堂上從平面展開結構圖逐步折疊成為最后的立體盒型，教師不用再演示，放映的動畫所有人可以同時看到，講解起來也比較輕松，可以大大減輕教師教學負擔。

3 三維動畫技術在包裝結構設計教學中的應用

3.1 重視情景模擬教學

三維動畫技術加持的課堂教學雖然比較新穎有趣，能夠在一定程度上激發(fā)學生學習興趣，然而當新鮮感消失后，學生的學習興趣很難保持下去。因此，在課堂上運用三維動畫技術要結合情景教學，將學生引入課程內容相關的虛擬場景之中，以培養(yǎng)學生的長期學習興趣。例如，在折疊紙盒尺寸設計的教學中，學生需要將被包裝物、折疊紙盒結構、內部配件等諸多元素進行綜合考量，才能完成折疊紙盒的尺寸設計，由于涉及到的影響因素太多，學生往往顧此失彼，會出現(xiàn)諸多問題。針對這一情況，教師就可以在制作本章教學內容時，可以根據(jù)設計要素分步驟進行教學設計，同時還可以用學生常見的錯誤來制作幾組比較具有代表性的錯誤案例，并模擬出被包裝物從一級包裝到二級包裝、再到運輸包裝以及消費者手中的應用場景。課堂教學中教師需要先圍繞設計要素分步驟進行基礎講解，在學生學習各個設計要領并進行過初步尺寸設計實踐后，再引導學生進入到模擬的實際應用場景之中，進行綜合設計。通過情景模擬教學，學生不僅能夠明確折疊紙盒尺寸設計中的常見錯誤，并且會在設計實踐中自覺加以規(guī)避，同時在扮演“消費者”的趣味情景中，也可以充分感受到設計的樂趣，實現(xiàn)身心的愉悅，長期下來，學生對于《包裝結構設計》的學習興趣自然就會得到提升。

3.2 幫助理解課程難點

《包裝結構設計》有一些難點內容很難通過講解和展示達到良好的教學效果。例如，管式折疊紙盒的作業(yè)線在管式折疊紙盒的盒體設計中非常重要。作業(yè)線的設計，要求采用最少折疊次數(shù)把管式紙盒壓成平板狀。如果是簡單的紙盒結構，學生可以比較輕松地理解作業(yè)線的選擇，一旦盒型比較復雜，比如說內分隔的雙層盒或者異形盒，學生就很難理解作業(yè)線怎么設計選擇。借助三維動畫技術，教師可以將這些復雜盒型的展開圖先進行展示，然后分步驟、按照不同折疊方式沿著不同的折疊線進行折疊展示，讓學生更直觀地理解壓成平板狀和最少折疊次數(shù)的含義，學生可以自行對比沿著哪些線可以把紙盒折疊成平板，沿著哪些線可以實現(xiàn)最少折疊次數(shù)，以及異形盒要怎么進行設計。將抽象的內容轉變?yōu)橛H自參與的體驗，加強對知識點的理解與掌握。

3.3 鼓勵學生獨立學習

三維動畫技術的應用不僅使《包裝結構設計》教學突破了很多常規(guī)教學所存在的局限，同時也為學生創(chuàng)造了良好的自主學習基礎條件，而在《包裝結構設計》教學過程中，教師也同樣需要鼓勵學生借助三維動畫進行自學，并有意識地對學生自學能力進行培養(yǎng)，為學生課后獨立訓練創(chuàng)造良好基礎條件。

4 結語

總而言之，三維動畫技術能夠在學習興趣培養(yǎng)、教學效率提升等方面為《包裝結構設計》教學提供很大幫助，但要想在實際教學中將三維動畫技術的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，還需在情景模擬教學、互動教學等方面采取合適的教學策略。