《計算機動畫技術》課程研究型教學方式設計

楊麗潔

摘要：隨著數字媒體教育的不斷發展，學生發現問題、分析問題和解決問題的能力的欠缺與企業的需求之間的矛盾越來越突出。以計算機動畫技術課程為例，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突出，十分有助于學生由單純技術應用型思維向綜合研究創新型思維的轉變。為學生就業奠定良好的基礎。

關鍵詞：計算機動畫技術；研究性教學；數字媒體

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

隨著我國動漫產業不斷發展，計算機數字媒體專業作為一個新興的培養方向，為相關領域的企業及研究行業輸送越來越多的專業人才。計算機動畫技術成為高等院校中必修的專業課。近年來，我校從設立數字媒體專業開始，經過不斷的教學改革與實踐，在計算機動畫技術課程專業建設上取得明顯的效果，對提高學生整體素質發揮了極大的作用，它的教育模式也從原有的科普型講述形式轉變為以掌握核心動畫技術為目標的技術應用示范方式，形成了鮮明的專業特色，成為我校計算機專業課程系統中的重要課程。

一、計算機動畫技術課程的教學現狀

計算機動畫技術是計算機圖形圖像技術的綜合運用，是當前數字媒體領域中的重要技術之一，正不斷向規模化、網絡化、多樣化方向發展。然而在目前實際應用過程中，對具體技術較為熟悉，對各種核心技術的原理、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。將大量的動畫技術理論直接“灌輸”給學生，略顯枯燥單調。對于本科階段的學生或基礎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，發現“死記硬背”的應付考試的現象，理解應用類的題目普遍存在得分率較低的現象。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容。在目前的教學活動中主要以教材內容為課堂講授內容，而教材內容很難涵蓋某些前沿重要的技術應用、技術改良實例，使得要求學生掌握的知識與現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的結合度較低。以上兩點將大大降低學生獲得動畫技術的興趣，以及解決實際問題的能力。因此，教學內容中需要引入前沿的技術應用實例，如新版本的3ds Max、Maya商業軟件中關于動畫制作一些功能與動畫技術的結合。

3.實驗課時安排不足。目前的教學計劃中對于動畫技術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的操作體驗、實踐時間不充分，因為動畫技術是計算機應用領域中的熱門技術之一，在實踐中才能領悟其中的核心思想。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，一周內安排一次實驗課，把理論課上的內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。通過對現有的授課學生進行調查，大多數學生對課程的學習目的存在誤解，認為動畫技術僅僅是一門普及性的理論課程，只是常識性地補充現有的知識體系，并不認為這門課程是理論與實踐相結合的技術型課程。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。這些現象與是否在專業學習的開始階段進行學科建設規劃、目標與要求的說明與強調有很大關系。學院領導與專業教師應反復強調每一門專業學習的重點與目標，讓學生明確動畫技術課程是數字媒體系學生在今后職業生涯規劃中不可或缺的專業基礎課程之一。同樣，這種誤解也可能會影響學生的擇業方向及專業的發展方向。數字媒體專業不是向社會培養如動漫畫家、動畫技師一類的美術藝術人才，而是在數字化媒體行業空前發展的大背景下，培養一批利用先進的計算機技術專門解決與媒體應用相關的領域中的問題，從而大力擴展計算機的應用領域的人才，他們的核心競爭力仍是高水平的計算機技術，而目標變成針對某個特殊性領域的學習與深造。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，現有的教學模式需要調整與改良。因此，我在計算機動畫技術課程的教學過程中，做了一些試探性的創新與改良，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。為了改變動畫技術課程的單一的技能性培訓的教學目標，增加理解技術原理的教學目的，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》[1]作為課程的內容依據，并選擇其中具有代表性的、難度較低的章節進行講解和實踐。另外為學生推薦輔助的參考書《計算機動畫的算法基礎》[2]，其內容相對簡單、易懂。課程主要內容如下：

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列舉動畫制作的過程，了解動畫的發展進程。圖1展示了動畫制作的一般工序：

2.技術背景知識介紹。計算機動畫技術需應用《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之前，先介紹這些背景知識在動畫技術中的應用。包括兩部分：第一部分闡述了與計算機圖形顯示管線相關的基礎知識以及處理圖形數據時的潛在問題源。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.插值技術介紹。動畫是在一段時間內改變數據值進而影響視覺效果的過程，因而插值技術在動畫技術中占有重要的地位。對于理解動畫技術的應用有很大幫助。這部分討論與各類插值技術以及逼近曲線相關的基礎知識，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，并對比插值計算結果。

4.插值動畫方案介紹。討論數值插值方案在計算機動畫制作過程中的應用方案。首先討論基于關鍵幀的動畫系統，該過程可視為與傳統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，該語言多與數值插值應用方案相關。實際上，大多數語言均針對特定的動畫場景構建，并在各關鍵幀及其插值過程中設置相應的轉換操作。最后，將分別探討對象的變形技術、三維對象形狀間的插值技術以及二維變形技術。同時，安排5次實驗課對插值動畫方案的技術細節通過程序實現的方式深入理解、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的方法，掌握發現問題、分析問題及解決問題的要領。此外，隨著學習的深入，學生也能逐漸明白數字媒體專業的學習方向及要求，端正態度，有助于其他專業課程的學習。數字媒體專業是計算機應用技術下一個新興的專業方向，與之相關的計算機技術不斷地發展，因此，我們需要適時地調整已有的教學模式，使專業教育與時俱進，才能不斷為科技發展及社會進步提供高水平的專業人才。

參考文獻：

[1]帕倫特.計算機動畫算法與技術[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[M].杭州：浙江大學出版社，2000.