淺析人工智能背景下三維模型課程的轉(zhuǎn)型

蒲蓓蕾

摘要：在人工智能背景之下，三維建模呈現(xiàn)出新的智媒體語境：不斷涌現(xiàn)智能和簡便的三維建模的方法，模型的應(yīng)用重心也從動畫游戲模型向VR，AR模型轉(zhuǎn)變，在AI技術(shù)的支持之下，新型教學(xué)工具得到越來越多的應(yīng)用。在人工智能時代三維模型課程也出現(xiàn)了轉(zhuǎn)型的要求，目前，人工智能及相關(guān)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下五個方面：自適應(yīng)/個性化學(xué)習(xí);虛擬導(dǎo)師;教育機器人;基于編程和機器人的科技教育;基于虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實的場景式教育。筆者通過一段時間的教學(xué)探索與實踐，認為三維建模課程應(yīng)該在課程本身，課程資源，課程團隊方面做出相應(yīng)的改變才能應(yīng)對時代的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能;三維建模;教學(xué)改革

隨著人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，人工智能必將引發(fā)教育模式、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、評價方式、教育治理、教師隊伍等一系列的變革和創(chuàng)新。并且隨著人工智能的發(fā)展，三維建模的方式發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出智能化與簡單化的趨勢。涌現(xiàn)出的新技術(shù)有：基于大數(shù)據(jù)的模型、紋理、視頻、音頻、動作、界面素材自動生成與加工技術(shù)，基于模型拓撲特征的自動紋理映射技術(shù)，基于視覺識別的3D自動化逆向建模技術(shù)，基于平面圖像的AI智能結(jié)算建模技術(shù)等。

在AI時代，三維建模變得越來越簡單，不再需要大量的時間，對技術(shù)、甚至造型能力的要求都大大的降低。此外三維模型的應(yīng)用領(lǐng)域的重心也發(fā)生了偏移.從影視動畫，游戲模型到VR模型轉(zhuǎn)變。因為VR技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以及政策、行業(yè)滲透等因素，新的VR應(yīng)用場景不斷涌現(xiàn)，對VR及AR內(nèi)容的需求增大。

可以看出人工智能背景之下，三維建模呈現(xiàn)出新的智媒體語境，并且在AI技術(shù)的支持之下，新型教學(xué)工具得到越來越多的應(yīng)用。基于這些變化，三維建模課程也必須適應(yīng)新形勢的發(fā)展進行課程改革。本文探討在人工智能背景之下三維建模教學(xué)的變革，這對于解決目前三維建模教學(xué)中的實際問題有著的積極的實踐價值。

一、三維建模教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前的三維模型教學(xué)，以學(xué)習(xí)三維軟件基本操作為主，教學(xué)目標(biāo)涵蓋知識目標(biāo)和技能目標(biāo)。其中知識目標(biāo)包括：了解模型的文化背景，掌握建模思路，掌握結(jié)構(gòu)分析策略;技能目標(biāo)為建立三維空間意識，養(yǎng)成良好的三維學(xué)習(xí)習(xí)慣，建立正確的三維制作觀念，掌握三維動畫軟件，操作掌握Polygon多邊形建模方法，掌握曲面建模方法，學(xué)會對建模目標(biāo)進行結(jié)構(gòu)拆分，了解三維動畫制作流程中材質(zhì)燈光及動畫模塊的工作原理，以及掌握基本操作等。課程雖然旨在提高學(xué)生的全面素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生的各項能力為核心組織教學(xué)。但仍然是以技能講述為主，講述性為主，且實行無差異性教學(xué)。還是保留傳統(tǒng)的教學(xué)模式。存在以下問題：

（一）課程目標(biāo)設(shè)置落后

當(dāng)前的課程目標(biāo)是以培養(yǎng)掌握三維建模的專業(yè)技術(shù)型人才，講授軟件操作和進行項目實訓(xùn)為主。旨在培養(yǎng)技能型人才。但人工智能時代的來了，模型的建立變得越來越簡單和智能化，三維建模變得越來越簡單，不再需要大量的時間，對技術(shù)甚至是造型能力的要求都大大的降低。基于此單純的講授技術(shù)，將不再適應(yīng)目前的發(fā)展。

（二）課程內(nèi)容設(shè)置有偏差

當(dāng)前人才培養(yǎng)是貼合動畫游戲模型行業(yè)需求，針對性的培養(yǎng)適合影視動畫及游戲行業(yè)的模型師需求，但目前隨著VR和AR行業(yè)的興起，模型的需求重心也發(fā)生了偏移，單純的講述動畫及游戲模型，學(xué)生如果對VR和AR模型的制作不了解，將不利于學(xué)生就業(yè)。

（三）教學(xué)方式的陳舊

目前的教學(xué)方式以往教學(xué)設(shè)計內(nèi)容以教授技術(shù)為主，內(nèi)容單一，以教師為中心采取傳統(tǒng)講授型。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)單純的技術(shù)，是知識的被動接受者。學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得不到鍛煉。且無差異的教學(xué)，只能滿足一部分學(xué)生的需要。不能惠及所有學(xué)生。

二、三維建模教學(xué)課程的變革的探討

（一）教學(xué)目標(biāo)的變革

在人工智能背景之下以往教學(xué)設(shè)計內(nèi)容以教授技術(shù)為主，內(nèi)容單一，新的教學(xué)設(shè)計應(yīng)該結(jié)合技術(shù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)，人文藝術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)，文化自信和工匠精神培養(yǎng)，以信息化手段和人工智能為支撐，全面多維進行。同時學(xué)生應(yīng)該掌握敏捷化學(xué)習(xí)能力，以便快速掌握先進技能與技術(shù)，AI將我們從技術(shù)的局限中解放，學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新創(chuàng)意能力，跨界復(fù)合能力，是我們當(dāng)前的課程培養(yǎng)重點。

例如筆者的課程改革中嘗試使用智慧職教平臺，以省級專業(yè)教學(xué)資源庫為基礎(chǔ)。案例選取以企業(yè)真實案例（如博物館文物修復(fù)項目）為導(dǎo)向，模擬真實工作環(huán)境，注重培育從業(yè)者的使命感。在教學(xué)內(nèi)容方面，以中國經(jīng)典瓷器相關(guān)文化為載體，思政進課堂，增強學(xué)生文化自信。注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意能力，以及VR模型的制作能力。

（二）教學(xué)方法的變革

從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。以傳統(tǒng)講授型變革為學(xué)生試錯、教師點評的方式。采用信息化教學(xué)手段及利用職教云平臺，提前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，并拆解為子任務(wù)、分組討論、師生互動方式，讓學(xué)生容易學(xué)。學(xué)生利用碎片化時間學(xué)習(xí)，縮短了授課時長。并且分層次教學(xué)，根據(jù)職教云數(shù)據(jù)、AI問答后臺數(shù)據(jù)、測試成績、作業(yè)評分等元素為輔助，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法形成學(xué)生畫像，得出學(xué)生畫像。進行個性化推送和輔導(dǎo)，做到因材施教，讓學(xué)生精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)設(shè)計的變革

結(jié)合優(yōu)質(zhì)資源，充分利用信息化資源和技術(shù)，采用線上線下形結(jié)合的混合式教學(xué)模式，把一次課分成課前，課中，課后三個階段。

課前：通過職教云平臺布置課前任務(wù)，教師根據(jù)平臺數(shù)據(jù)，調(diào)整接下來的課堂教學(xué)，設(shè)計課堂活動，以學(xué)定教。并且將技術(shù)性的學(xué)習(xí)放在課下，利用碎片化時間學(xué)習(xí)，可以大大縮短學(xué)生課堂時間，也鍛煉學(xué)生的自主性。

課中：包括分析、測試、操作、比賽、評價五個層層遞進的教學(xué)環(huán)節(jié)。采用問題引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動，小組探究等教學(xué)方法，做中學(xué)，做中教。

在實踐中應(yīng)用所學(xué)。采用課堂建模競賽的方式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情。采用學(xué)生互評，教師評價和企業(yè)評價的多元評價方式。

課后：在線測試，反饋學(xué)生掌握情況加強學(xué)習(xí)，同時展開拓展環(huán)節(jié)，討論三維造型在游戲產(chǎn)品、文創(chuàng)產(chǎn)品、衍生產(chǎn)品等環(huán)節(jié)的深度應(yīng)用。

通過教學(xué)設(shè)計的改變，讓學(xué)生從被動的參與者變?yōu)檎n堂的主導(dǎo)者，從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（四）變革中的信息化手段應(yīng)用

1.結(jié)合AR技術(shù)全息展現(xiàn)素材，做到了學(xué)生不受時空限制，全面細致觀察素材。

2.采用人工智能AI建模助手輔助學(xué)習(xí)，對學(xué)生提問進行分析，形成學(xué)生畫像，后期進行學(xué)習(xí)任務(wù)的精準(zhǔn)推送。

3.在線專家點評，引入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更加貼近行業(yè)要求，形成學(xué)校、企業(yè)兩位一體的良性互動生態(tài)教學(xué)環(huán)境。

4.引入3D打印技術(shù)，學(xué)生建造的模型輸出為實物，這大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5.VR及AR內(nèi)容拓展訓(xùn)練課程引入。

三、教學(xué)資源的重構(gòu)的探討

面對人工智能，大數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)資源的大量涌入，教學(xué)資源方得到了豐富、大量的教學(xué)資源，也對三維模型課程變革給出了信息與要求。

首先對于教材進行改編：采用前沿教材，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)課時長度和學(xué)生后續(xù)課程的創(chuàng)作需求，加強了結(jié)構(gòu)講解，補充了簡要的分UV和綁定介紹知識，對順序上也做了相應(yīng)的調(diào)整，并且引入了前沿技術(shù)：如VR虛擬現(xiàn)實近距離全息觀察系統(tǒng)、三維掃描系統(tǒng)、3D打印設(shè)備、立體成像系統(tǒng)等。

其次使用現(xiàn)代的信息化教學(xué)資源：資源庫，微信輔導(dǎo)群，項目管理系統(tǒng)，職教云平臺等的升級完善，另一方面課程可以和人工智能軟件開發(fā)企業(yè)合作，進行新資源的開發(fā)。開發(fā)AI建模回復(fù)系統(tǒng)，可以二十四小時在線相應(yīng)學(xué)生咨詢，并且可以根據(jù)學(xué)生咨詢的問題進行數(shù)據(jù)分析，自動推送相關(guān)教學(xué)視頻和測試。人工智能的加入，讓因材施教在大規(guī)模教育中變?yōu)榭赡埽逃⒔虒W(xué)內(nèi)容更加精準(zhǔn)化。

四、教學(xué)體系反饋和評測

人工智能在三維建模課程教學(xué)當(dāng)中，也可以為教學(xué)反饋與評測系統(tǒng)，當(dāng)某學(xué)生在查詢自己的期末成績的時候，他看到的不僅僅是一個簡單的分?jǐn)?shù)，還附有一份“診斷報告單”。通過這份報告，他不但可以了解到自己學(xué)科板塊知識點和能力點的掌握情況，還能看到對自己的優(yōu)勢、劣勢的學(xué)科分析。通過這些數(shù)據(jù)為每個學(xué)生進行“畫像”，從而找到提升成績的方法。這就是借助大數(shù)據(jù)的幫助，通過對學(xué)生學(xué)習(xí)成長過程與成效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，診斷出學(xué)生知識、能力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)需求的不同，以幫助學(xué)生和教師獲取真實有效的診斷數(shù)據(jù)。

學(xué)生可以清楚看到問題所在，學(xué)習(xí)更高效;教師也可對癥下藥地針對具體情況，選擇不同的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，實施不同的教學(xué)方式，進一步提高教與學(xué)的針對性、有效性和科學(xué)性。三維建模課程可以規(guī)劃三維模型人工智能評價系統(tǒng)的開發(fā)。雖然現(xiàn)在還沒有人工智能評價系統(tǒng)在三維建模方向的應(yīng)用。但工業(yè)造型領(lǐng)域應(yīng)用的智能評價系統(tǒng)已經(jīng)落地，三維模型的AI評價系統(tǒng)的應(yīng)用，是課程的未來展望的方向。

五、教學(xué)團隊的變革思考

人工智能系統(tǒng)將打通教育數(shù)據(jù)孤島，有效幫助教師分析出學(xué)生的興趣愛好，然后進行個性化教學(xué)，相比傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式，這種數(shù)據(jù)化的管理行為為個性化教育和資源合理配置也提供了智能化決策。當(dāng)前三維建模課程的教學(xué)團隊大多數(shù)為專任教師為主，輔助于相關(guān)模型行業(yè)的企業(yè)專家。面對人工智能時代的來臨，課程應(yīng)當(dāng)引入VR及AR內(nèi)容開發(fā)專家的輔助，以及人工智能開發(fā)背景企業(yè)專家，在課程整體建設(shè)，課程整體開發(fā)方面，才能積極面對，真正應(yīng)對學(xué)生需求，應(yīng)對時代的變革。

六、結(jié)束語

隨著人工智能的發(fā)展，人類在社會經(jīng)濟中的位置也會不斷變化，要讓我們的下一代適應(yīng)這些變化，并在其中游刃有余，我們的教育就必須跟上科技的發(fā)展，甚至需要比科技的進步更前衛(wèi)。目前，人工智能技術(shù)在教育上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在圖像識別、語義識別、語音識別等方面。這些技術(shù)雖然得到了應(yīng)用，但目前尚處于初級階段。在技術(shù)和應(yīng)用場景上還需要更多的探索。盡管教育工作者、心理學(xué)家和家長們，對于人工智能教育有不同的看法，但人工智能和機器學(xué)習(xí)這一新興技術(shù)，正在改變教育的未來。所以在人工智能時代，三維模型課程只能積極面對“智能+”時代的產(chǎn)業(yè)與教育變革，同時也要兼顧產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需求以及行業(yè)現(xiàn)狀，在尊重專業(yè)性格的基礎(chǔ)上，探析人工智能與數(shù)字創(chuàng)意內(nèi)容產(chǎn)業(yè)交叉發(fā)展格局所形成的壓力、動力和機遇，淡化技術(shù)，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意能力，才能更好的改造現(xiàn)有的課程。