“三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響”單元教材簡(jiǎn)析與教學(xué)實(shí)施建議

馬靜 熊雪亭

摘要：“三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響”單元出自高中信息技術(shù)選擇性必修模塊5“三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意”。作為該模塊的起始單元，其擔(dān)負(fù)著打好核心概念基礎(chǔ)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、使學(xué)生感受三維技術(shù)魅力的重任。本文通過(guò)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的理解、各版教材的分析，力求在實(shí)際教學(xué)中有效設(shè)計(jì)與實(shí)施，凸顯三維技術(shù)與創(chuàng)意獨(dú)特的育人價(jià)值，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì);教材分析;教學(xué)建議;高中信息技術(shù)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）14-0019-03

選擇性必修模塊5“三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意”在普通高中信息技術(shù)課程中，承載著培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、人文藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合思維能力的重任。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)、元宇宙等新興技術(shù)為人們提供了更為廣闊的虛擬空間，帶來(lái)了無(wú)與倫比的浸入感。三維技術(shù)本身在設(shè)計(jì)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(xué)技術(shù)及眾多領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。

課標(biāo)要求分析

“三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響”是該模塊的入門(mén)單元，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課標(biāo)》）要求從日常生活可見(jiàn)可感的實(shí)例入手，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)三維設(shè)計(jì)的重要性，認(rèn)識(shí)三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)及其相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的促進(jìn)意義，形成三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。

1.內(nèi)容要求

《課標(biāo)》對(duì)“三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意”模塊明確提出了7項(xiàng)內(nèi)容要求，其中前兩項(xiàng)與本單元的教學(xué)緊密相關(guān)。具體教學(xué)內(nèi)容及要求（行為動(dòng)詞）如下：

三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)——描述

三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)給人們生活、工作、學(xué)習(xí)帶來(lái)的影響——具體說(shuō)明

三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)在數(shù)字化環(huán)境中的普遍性——認(rèn)識(shí)

三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用——了解

2.學(xué)業(yè)要求

《課標(biāo)》中的“三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，形成三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)有重要作用的認(rèn)識(shí)”是本單元的重點(diǎn)內(nèi)容，而“掌握三維設(shè)計(jì)中關(guān)于建模的基本知識(shí)與技能”在本單元中則可以落實(shí)為通過(guò)體驗(yàn)三維項(xiàng)目，初步了解三維建模的過(guò)程，為后續(xù)第二單元深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

“能夠利用數(shù)字化環(huán)境查找學(xué)習(xí)資源”也是“三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響”的重點(diǎn)內(nèi)容。由于近年虛擬現(xiàn)實(shí)、元宇宙等新興技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有教材往往難以更新相關(guān)內(nèi)容，因此要求帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)這些新事物新技術(shù)進(jìn)行探索，進(jìn)而分析它們?cè)谏鐣?huì)發(fā)展中起到的作用，形成三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)影響的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生樹(shù)立“數(shù)字化環(huán)境下積極進(jìn)取的態(tài)度”。

教學(xué)內(nèi)容分析

1.各版教材分析

現(xiàn)行各版本教材均緊扣《課標(biāo)》展開(kāi)，且各具特色。各版本教材大多突出以項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式組織開(kāi)展設(shè)計(jì)、調(diào)查等活動(dòng);通過(guò)將二維與三維作品進(jìn)行對(duì)比體驗(yàn)，呈現(xiàn)三維技術(shù)的特點(diǎn)，幫助學(xué)生理解三維設(shè)計(jì)的基本概念、三維技術(shù)的具體應(yīng)用以及對(duì)社會(huì)的影響。

例如，人教-中圖版教材第一單元“三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”以“我的家居我設(shè)計(jì)”為主題學(xué)習(xí)項(xiàng)目，主要教學(xué)內(nèi)容包括“初識(shí)三維設(shè)計(jì)”“三維設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)”“三維設(shè)計(jì)在社會(huì)中的應(yīng)用”三部分。

粵教版教材第一單元“認(rèn)識(shí)三維設(shè)計(jì)及其技術(shù)”以“三維設(shè)計(jì)在教育領(lǐng)域現(xiàn)狀及發(fā)展的調(diào)查”為主題學(xué)習(xí)項(xiàng)目，主要內(nèi)容包括“了解三維設(shè)計(jì)”“三維設(shè)計(jì)常用軟件及工具”“三維創(chuàng)意作品賞析”“三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用與影響”“三維設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)”幾部分。

2.教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)《課標(biāo)》要求，并結(jié)合上面兩個(gè)版本教材的對(duì)比分析，可以設(shè)定本單元的教學(xué)目標(biāo)為如下四部分：①通過(guò)觀察和對(duì)比分析學(xué)生作品，了解二維和三維設(shè)計(jì)的異同，初步認(rèn)識(shí)三維設(shè)計(jì)，了解三維設(shè)計(jì)的一般過(guò)程;②通過(guò)體驗(yàn)典型三維作品，初步了解相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，探索三維設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的原理;③通過(guò)閱讀、搜集、分析與交流，了解三維設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，體會(huì)三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì);④通過(guò)典型案例的賞析，了解三維設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，體驗(yàn)和感受技術(shù)發(fā)展為三維設(shè)計(jì)帶來(lái)的便利。

在以上教學(xué)目標(biāo)中，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，典型案例的選擇準(zhǔn)備以及引導(dǎo)學(xué)生對(duì)三維技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行交流分析和評(píng)價(jià)是教學(xué)工作的重點(diǎn)。而對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，總結(jié)三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)展開(kāi)預(yù)測(cè)則較為困難。

3.核心概念分析

對(duì)于“三維”這一核心概念，各版本教材不約而同地與學(xué)生最熟悉的二維平面以及高中數(shù)學(xué)中的立體幾何相關(guān)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。在平面二維坐標(biāo)中引入一個(gè)方向向量構(gòu)成的空間系，形成三維空間，獲得立體感。

對(duì)于“三維設(shè)計(jì)”這一核心概念，各版本教材則從不同的角度進(jìn)行了闡釋。例如，“三維設(shè)計(jì)是以長(zhǎng)、寬和高構(gòu)成的三維立體工具為載體的設(shè)計(jì)活動(dòng)。”（人教-中圖版）“三維設(shè)計(jì)作為一種立體化、形象化的新興設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)成為新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的重要基礎(chǔ)。它是建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化、更形象化的一種新型設(shè)計(jì)方法。”（粵教版）“三維設(shè)計(jì)（Three Dimensional Design）是利用計(jì)算機(jī)以及圖形處理技術(shù)來(lái)構(gòu)造物體的三維幾何形狀，模擬物體的動(dòng)、靜態(tài)處理過(guò)程的技術(shù)?！保贪妫?/p>

在教學(xué)過(guò)程中，教師可通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)典型案例理解三維設(shè)計(jì)這一概念，從而引導(dǎo)學(xué)生列舉出更多生活中融合三維設(shè)計(jì)的技術(shù)。

教學(xué)實(shí)施建議

1.基于現(xiàn)實(shí)生活，創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在本單元教學(xué)中，運(yùn)用情境化策略能在學(xué)生模糊的知識(shí)概念與繁雜的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之間搭建起橋梁。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)有意識(shí)地引入或創(chuàng)設(shè)三維技術(shù)的來(lái)源或典型應(yīng)用的情境，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生參與、體驗(yàn)抽象的理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)產(chǎn)生或具體運(yùn)用的過(guò)程，使其直觀地感受、理解和掌握知識(shí)，引發(fā)深度思考，甚至創(chuàng)造性地解決新問(wèn)題。

例如，從生活中常見(jiàn)的旅游景點(diǎn)照片引入，利用VR技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生“走入”故宮、西湖等經(jīng)典景區(qū)，獲得立體化、沉浸式的體驗(yàn)。進(jìn)而通過(guò)二維照片與三維全景的對(duì)比，引發(fā)思考，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，探索由二維照片拼合為全景圖的原理。

2.利用學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)互動(dòng)，發(fā)揮學(xué)科特色

發(fā)揮三維技術(shù)的學(xué)科特色，需要在枯燥的理論知識(shí)與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)之間搭建橋梁，同時(shí)還需要了解和利用學(xué)生的已有知識(shí)基礎(chǔ)。在中學(xué)開(kāi)展三維技術(shù)教學(xué)，雖然學(xué)生的理論儲(chǔ)備不足，但很多的經(jīng)典算法均可以與學(xué)生之前的學(xué)習(xí)生活進(jìn)行聯(lián)系。

例如，在三維模型在顯示器平面呈現(xiàn)這一環(huán)節(jié)中，在互動(dòng)小程序中，教師可通過(guò)模型的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作，將艱深的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)可視化地呈現(xiàn)出來(lái)，帶領(lǐng)學(xué)生深入理解三維模型的平面呈現(xiàn)原理。

3.跨越學(xué)科界限，深挖項(xiàng)目，提升綜合能力

三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意這一內(nèi)容有著豐富的可擴(kuò)展性。為了有效落實(shí)《課標(biāo)》中提到的“發(fā)展學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、人文藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合性思維能力”，體驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要考慮技術(shù)、設(shè)計(jì)、科學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科鏈接。在本單元中可以設(shè)計(jì)三維技術(shù)及交互為主的跨學(xué)科項(xiàng)目，讓學(xué)生在項(xiàng)目中通過(guò)教師啟發(fā)引導(dǎo)、學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的方式，對(duì)原有的知識(shí)進(jìn)行重新鏈接。案例項(xiàng)目如下表所示。

4.緊跟技術(shù)發(fā)展，走向?qū)I(yè)，培養(yǎng)自學(xué)意識(shí)

在教學(xué)過(guò)程中，可以在已有項(xiàng)目基礎(chǔ)上結(jié)合最新技術(shù)進(jìn)行拓展。例如，在虛擬全景漫游的基礎(chǔ)上，利用手機(jī)盒子或頭盔提供更加沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)效果，進(jìn)而介紹元宇宙等最新技術(shù);也可請(qǐng)業(yè)界專(zhuān)家走進(jìn)校園或帶領(lǐng)學(xué)生走出教室來(lái)到高新技術(shù)企業(yè)實(shí)地參觀實(shí)踐，以更加豐富多彩的教學(xué)形式展示數(shù)字特效、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能和元宇宙等最新技術(shù)。

應(yīng)用混合式教學(xué)模式，結(jié)合項(xiàng)目準(zhǔn)備相關(guān)的短視頻等教學(xué)輔助材料。學(xué)生按需求開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，關(guān)注具體的理論與操作方法;教師在課堂注重對(duì)每位學(xué)生提供個(gè)別指導(dǎo)，協(xié)助小組項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)展開(kāi)，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)總結(jié)、優(yōu)化。

5.關(guān)注知識(shí)產(chǎn)權(quán)，強(qiáng)調(diào)責(zé)任，凸顯育人價(jià)值

本單元雖然關(guān)注三維設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)的影響，但中學(xué)生的世界觀、人生觀、價(jià)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(qiáng)。在三維技術(shù)與社會(huì)的教學(xué)中更需要注意滲透信息社會(huì)責(zé)任和知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。近年來(lái)，如文物三維掃描保護(hù)及修復(fù)、故宮博物院全景漫游和動(dòng)畫(huà)電影《哪吒之魔童降世》等基于我國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的三維技術(shù)應(yīng)用和作品層出不窮，教學(xué)中不妨通過(guò)這樣的案例項(xiàng)目，讓學(xué)生體驗(yàn)探索的樂(lè)趣，同時(shí)對(duì)學(xué)生的行為方式、價(jià)值取向、人格修養(yǎng)、審美情趣乃至弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化的責(zé)任意識(shí)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

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