1、“數字設計化工具”課程的教學設計初探【摘要】：Ap : “教學設計”以學習過程與學習資的設計和評價為研究對象 , 是教育技術學的核心內容, 是連接學習理論、教學理論與教學實踐的橋梁。“數字設計化工具”課程的教學應當運用現代教育理論, 明確教學目標 , 充分重視學習者特征 , 圍繞教學組織策略、教學內容傳遞策略、教學資管理策略、激發學生動機策略和教學評價諸方面進行設計?！娟P鍵詞】： Ap : 教學設計 ; 數字設計化工具;Rhino作者簡介 : 任衣偉 (1952-) 男 , 江蘇宜興人, 江蘇工業學院經濟管理學院 , 副教授 ,主要研究方向 : 設計藝術、計算機輔助設計。 ( 江蘇常州 213

2、001)基金項目 : 本文系江蘇工業學院課程建設“三維數碼設計” ( 課題編號:ZDK070206)的研究成果。隨著計算機圖形技術的高速發展和日益普及, “數字設計化工具”課程已經成為高等學校工業設計專業和藝術設計專業的重要基礎課程。近年來, 有關“數字設計化工具”課程的教學研究正在逐步開展, 但這種研究主要集中于教學內容的開拓與組織 , 教學設施的建設和教學環境的營造方面, 而對于這類課程的思維特征、知識傳授策略以及在教學情景的創設方面的探討, 則顯得深度不夠, 主要原因是這類課程在高校設計專業的教學中尚處在實踐探索層面, 而設計軟件的頻繁升級也使教學者無暇顧及對課程的深入研究。面對高速發展

3、的現代教育, 筆者認為 , 運用現代教育理論的觀念和方法對“數字設計化工具”課程開展深入而全面的教學研究, 特別是運用現代教育理論中的“教學設計”思想對課程進行系統的設計, 使現代教育理念盡快融進設計教育實踐, 提高這類課程的教學質量, 以促進學生數字技術素質與藝術素質的互補與提高, 應當成為高校設計教育改革的一個緊迫任務?！敖虒W設計” (Instructional Design, 簡稱 ID) 一般也稱為“教學系統設計” , 是關于學習過程與學習資的設計和評價的研究, 自 20 世紀 60 年代末以來,ID已逐漸發展成為一門獨立學科, 并且成為教育技術學的核心內容。教學設計包含對課程的分析A

4、p 、設計與評價三個階段, 是連接學習理論、教學理論與教學實踐的橋梁 , 也是指導具體課程進行教學改革的有力工具。本文以數字設計化工具課程“ Rhino ”為例, 在明確教學目標和學習者特征的基礎上 , 圍繞課程的教學組織策略、教學內容傳遞策略、教學資管理策略、激發學生動機策略和教學評價諸方面進行教學設計的探討, 目的在于對這類課程的教學形成一個清晰的認識。一、“Rhino”課程分析午“Rhino”課程的學習任務“Rhino”課程的教學目標分析 ”。設計軟件課程的教學目標絕不僅僅止于介紹軟件的功能。使用“Rhino ”軟件的有限功能去創建復雜的三維形態是一件需要高度思維技巧的工作, 學習“Rh

5、ino ”軟件的過程, 既是一個對智能化設計工具的探索學習過程, 也是發展學生空間想象能力和創造性思維能力的過程。因此 , “ Rhino ”課程的教學工作至少應當同時完成四個任務:一是使學生系統掌握軟件的功能, 能比較自如地以此創建各種復雜的三維曲面體形態 ;二是使學生了解學習數字設計化工具的方法, 為今后的長期學習打好基礎;三是對學生進行理性思維方式的訓練; 四是提高學生創造性地解決問題的能力使之形成良好的設計思維品質?！癛hino”課程的學習過程分析”。在“Rhino”課程的教學實踐中經常見到兩種教學模式:1） 以介紹軟件功能作為教學的全部內容, 系統、扼要, 但是較枯燥、淺顯, 學生在

6、課程結束以后面對具體的設計應用問題依舊束手無策。 2） 以建模實例作為教學的主要內容, 實在、生動, 但因為介紹的知識不成系統, 故不能轉化為學生的設計思維能力 , 學生只能模仿性地將所學的案例移植到相似的建模任務中缺乏舉一反三的靈活運用能力。我們認為這兩種教學模式不僅都存在著對“ Rhino ”課程教學目標的誤讀, 而且也存在著對其教學內容的誤讀, 因而皆不能取得理想的教學效果。現代教學理論將學科知識內容劃分為四種類型: 即事實性內容（ 介紹其“怎么樣” ） 、概念性內容（說明其“是什么” ） 、過程性內容（說明其“如何作” ）和理論性內容 （ 說明其“為什么” ） 。 1 在“Rhino

7、”課程中, 對軟件基本操作方法和簡單功能的介紹屬于概念性內容和事實性內容, 而對軟件復雜功能的介紹和對建模思路的探討則屬于過程性內容。整個課程的教學重點應當放在訓練學生靈活利用軟件的功能體系去創建復雜的三維形態方面, 因此它主要是一門研究過程性知識的課程。根據以上分析Ap,“Rhino”課程的教學過程應當與數學課的教學過程有很大程度的相似性: 首先介紹軟件的部分功能體系 ( 相當于學習數學時先給出部分的概念和公式體系 ), 然后進行靈活地運用軟件功能創建相關三維形態的訓練( 相當于學習數學時靈活地運用概念和公式求解問題 ), 創建具體的三維形態既是學習的目的又是對知識的綜合和總結, 如此有序地

8、推進直至掌握整個功能體系和創建各種三維形態的方法?！?Rhino ”課程的學習者特征分析Ap“ Rhino ”課程學習者的學習基礎和知識水平?！癛hino ”的學習者一般為工業設計專業的學生, 隨著國際交流的擴大和國外設計公司陸續進入中國 , 藝術設計專業環境藝術方向的學生、建筑設計專業的學生也將陸續進入學習者行列。這些學生在進入“Rhino ”課程學習以前都學習過計算機基礎知識, 不存在學習基礎的障礙?！?Rhino ”課程學習者的學習動機、認知能力與認知策略。由于“Rhino ”軟件是一種非常有用的設計工具, 因此學習者通常學習動機強烈 , 急于將其用于設計實踐。據此, 教師不僅應熟悉當“

9、Rhino ”軟件本身, 而且應當有豐富的設計實踐經驗 , 善于精心選擇設計實例充實教學內容, 將軟件功能中與設計最關聯的部分作為教學的重點。學習者對“Rhino ”課程的認知能力與其習慣性思維方式密切相關?！?Rhino ”課程的學習者可能是藝術類學生 , 也可能是理工科學生, 藝術類學生長于形象思維而弱于邏輯思維, 理工科學生長于邏輯思維而弱于形象思維, 而學習“ Rhino ”軟件應當兼用形象思維和邏輯思維兩者, 因此對這兩類學生, 應當注意他們在思維習慣方面的差別, 用其長而補其短?！?Rhino ”課程的認知策略與學習者是否學過其它三維軟件或繪圖軟件相關。如果他們已經學習過其它三維軟

10、件或繪圖軟件, 則教師可以用類比的方法去拓展他們的原有知識結構, 引導他們較快地實現對新知識的“同化” ; 如果學生在進入“ Rhino ”課程學習以前只是用繪畫方式進行過三維形態的表達和探索, 那么學習三維軟件將是使他們興奮不已的全新體驗, 但是他們原有的平面表達習慣和感性思維模式顯然不符合復雜三維形態的構建任務要求, 因此 , 必須對其原有的認知結構進行改造與重組, 引導他們從平面思維走向立體思維, 從感性思維走向感性與理性復合的思維。 2二、對“ Rhino ”課程的設計. Rhino”課程的教學組織策略“ Rhino ”課程教學組織的宏策略?！癛hino ”建模體系是一個點、線、面、體

11、的結構, 由點創建和控制線, 由線創建和控制面, 由面圍合和控制體的形態。據此我們可以完成“Rhino ”課程的概要設計: 即讓學生首先了解通過點、線、面的創建來圍合和控制體的形態的基本過程, 然后再展開對點、線、面、體的具體研究。在概要設計的基礎上, 第一級的知識細化可以選擇“ Rhino ”的基礎操作、點的創建、線的創建與初步編輯、曲面的創建和實體的創建、“Rhino ”的輸入與輸出應用、NURBS6線的深入研究、NURBS1面的深入研究等知識點，在此框架上進行 第二、第三級的細化。這樣排列知識點的目的是將次生曲線和次生曲面從前期學習中分離出來, 縮短由創建曲線到創建曲面的學習過程, 以更

12、好地遵循由淺入深的認知規律。在第一個細化等級中對知識點定序時, 應當根據學生的知識基礎靈活處理, 例如對學習過3dsma的學生，可以將實體的創建放在比較靠前的位置，以利于與其原有的知識結構盡早實現對接。在細化過程的各個環節, 都應當強調按一定的系統有詳有略地介紹軟件功能和進行相應的實踐訓練, 重視對知識的綜合和總結, 及時建立新知識與原有知識結構中各個點的聯系 , 促進學習的保持和遷移?！?Rhino ”課程教學組織的微策略。“Rhino ”是一門在概念性、事實性知識的基礎之上對過程性知識進行研究的課程, 在多數知識點的教學過程中 , 我們可以采取“記憶事實和記憶過程（演示和記憶軟件功能）運用

13、過程（安排實例讓學生運 用軟件功能）發現過程（安排復雜實例讓學生設計、分析 ”并驗證自己的建模思路 ） ”的邏輯來安排教學過程。其中 , 使學生具備“發現過程”的能力是教學的核心目標。“ Rhino ”課程的教學內容傳遞策略(1) 教學媒體的選擇?！癛hino”的學習過程既是一個了解軟件功能系統的過程 , 又是一個復雜三維形態創建能力的訓練過程, 這種了解和訓練需要通過大量的即時性的實踐活動來完成, 因此 , 在課內可以主要使用多媒體計算機教室進行演示和練習,通過“聽 -看-想-做”的方式全面調動學生的思維活動。在課外則應開辟網絡課堂為學生營造自主學習的環境, 使有限的課內學習能夠有效地向課外

14、延伸。 3教學方法的選擇。教學實踐證明 , 千篇一律地由教師講解軟件功能容易造成課堂教學的單調 , 完全由學生自主地探索軟件功能又容易導致學習的膚淺和教學效率的降低。借鑒自然科學課程的教學經驗, 適當使用舉一反三法和實驗法可以有助改善課堂的學習氛圍 , 提高課堂的利用效率。舉一反三法可應用于簡單功能的教學 , 即對于類似的功能 , 教師只需要講解其中典型的一小部分, 其余留給學生自己去推廣 , 這樣既能節省課堂教學的時間 , 又能調動學生主動地探求知識。實驗法可應用于復雜功能的教學 , 即讓學生通過對軟件功能的試驗、觀察與總結 , 實現對功能的理解。例如曲面與實體之間的布爾運算很難理解, 我們

15、可以啟發學生使用簡單形體進行實驗, 從中總結其規律。實驗法不同于讓學生盲目實踐, 要設置典型的實驗條件, 適時向學生提示觀察要點 ( 例如曲面的法線方向與布爾運算結果的關系 ), 指導學生以清晰的思路總結實驗現象, 發現其中的規律。選用有難度的案例促進學習的深化。在介紹功能的階段, 學生對多數功能的理解都是非常膚淺的 , 而且學習一經開始 , 遺忘隨之而來, 應用于具體實例時, 往往遭遇意想不到的困難 , 而克服困難的過程, 正是加深對軟件功能理解的過程, 也是將一般性記憶上升為理解性記憶的過程。教師要善于在復雜造型中提取出一些常用的基本單元和造型命題作為培養學生基本建模能力的課題 , 例如漸

16、消面的制作、異型按鈕的制作、對復合曲面相鄰邊界進行不等半徑的倒角、薄殼的制作等等, 這些基本單元和造型命題本身具有一定的難度, 又常常作為局部構造出現在各種復雜的造型中 , 讓學生先行接觸和解決這些問題 , 可以為他們今后處理復雜的造型問題做好鋪墊?！?Rhino ”課程的教學資管理策略對“ Rhino ”課程的教學資管理應當著眼于利用各種信息資來營造學習環境 支持學生的學習行為。“ Rhino ”課程的激發學生動機策略(2) 引導學生正確對待學習過程中的困難與挫折。引導學生正確對待學習過程中的困難與挫折, 也是保持他們旺盛的學習熱情的關鍵?！?Rhino ”課程學習中的挫折感 , 很大程度來

17、自于學生不善于科學地認識使用軟件過程中的約束與技巧的關系。所謂約束, 是指解決實際應用問題過程中受到的軟件功能與計算機硬件能力的限制 ; 所謂技巧 , 就是利用有限的軟件功能與硬件條件尋找實現復雜設計目標途徑的思考方法。運用技巧的前提是清楚軟件的所有相關功能以及硬件能力的許可程度,否則會人為地增大約束或忽視實際存在的約束, 導致設計目標的難以實現或對學習成果評價的失真。計算機程序是人為編制的 , 其間似乎充滿著任意性, 但它實際上必然受到兩個方面的制約 : 首先是客觀規律的制約 , 例如我們不可能使用軟件畫出通過平面上任意4 點的圓 ; 其次是由于軟件開發人員自身能力的制約 , 使得軟件的功能不夠完善 , 而學生往往會以為軟件無所不能 , 把使用軟件中遇到的困難一概視為學習效果的不理想, 消除他們在這方面的誤解有助于緩解學習中的挫折感。三、“Rhino ”課程的教學評價“ Rhino ”課程課時少, 教學評價可以形成性評價和總結性評價為主。形成性評價的方法應隨教學過程的進展而變化 , 采用觀察、檢查作業、布置綜合性練習等方式靈活融入教學過程。通過評價, 及時了解學生學習中的困難和薄弱環節, 根據所反饋的結果修正后續教學的目標、內容和方法, 把幫助學生解決困難的過程作為深化知識的切入點。總結性評價可以在課程結束時進行, 評價的核心標準是對軟件