基于學(xué)習(xí)進階的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程項目式教學(xué)研究

程雪琪

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進階;計算機輔助設(shè)計;工業(yè)設(shè)計;項目式教學(xué)

基于學(xué)習(xí)進階的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程項目式教學(xué)研究是以學(xué)習(xí)進階為主并融合了項目教學(xué)法，從而進行課程開發(fā)的一種教學(xué)思路。在兩種教學(xué)思想的融合與促進過程中，著重強調(diào)對以項目化方式呈現(xiàn)的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程內(nèi)容進行依次進階、逐級深化。課程的改革需要注重課程的整合與發(fā)展，整合是課程概念體系的建構(gòu)，發(fā)展是在概念體系的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)進階提出適合不同階段學(xué)生認知發(fā)展的表現(xiàn)期望，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)實現(xiàn)連貫一致的進階發(fā)展[1]。學(xué)習(xí)進階理論和項目教學(xué)這兩種教學(xué)方法并不是割裂開來的，而是處于一種相互促進、相互支撐的模式。文章將學(xué)習(xí)進階法和企業(yè)真實轉(zhuǎn)化的課程任務(wù)結(jié)合在一起，強調(diào)學(xué)生在課程教學(xué)的主體位置，對企業(yè)項目進行階層遞進式劃分，層層突破，促進學(xué)生對知識和技能的有效掌握，從而幫助學(xué)生進行職業(yè)轉(zhuǎn)化，樹立職業(yè)自信。

1 學(xué)習(xí)進階理論概述

學(xué)習(xí)進階理論是近年來美國教育改革中的新型概念。自史密斯（Caro Smith）等學(xué)者向美國國家研究理事會提出“學(xué)習(xí)進階”以來，針對于學(xué)習(xí)進階理論的討論和爭議不斷，國際上對該定義也有諸多探討和描述。2007 年美國國家研究理事會將學(xué)習(xí)進階定義為“對學(xué)生在一個時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述”[2]。在此之后，雖然諸多學(xué)者對該理論的研究方法各有不同，但是該定義基本得到學(xué)術(shù)界的認同。從目前掌握的資料來看，建構(gòu)主義是學(xué)習(xí)進階的哲學(xué)基礎(chǔ)，概念發(fā)展研究提供了范式預(yù)備，教育評價和課程設(shè)計提出了需求，心理測量方法的應(yīng)用是技術(shù)保障[2]。學(xué)習(xí)進階的提出和運用雖然不過幾十年，但是從學(xué)習(xí)進階的基本理論構(gòu)成來看，其根本的教學(xué)理念來源于教育界的眾多教育理念。從結(jié)構(gòu)要素來看，學(xué)習(xí)進階的構(gòu)成要素主要包括進階維度、進階的起點和終點、多個相互關(guān)聯(lián)的成就水平、各水平的預(yù)期表現(xiàn)、基于學(xué)習(xí)進階的測評工具等。

2《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程現(xiàn)狀與問題

Rhinoceros 3D 是美國Robert McNeel&Assoc（McNeel）公司于1992 年開始開發(fā)的一款功能強大的三維造型軟件。該軟件目前廣泛的應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、工業(yè)制造、機械設(shè)計、三維動畫、珠寶設(shè)計、建筑行業(yè)等領(lǐng)域。Rhino 軟件相較于其他三維建模軟件如3ds MAX、Maya、UG 等軟件而言，對電腦配置的要求不高，因此在傳播的廣泛性上極具優(yōu)勢。建模軟件是實現(xiàn)產(chǎn)品三維立體化的必要手段，在整個軟件教學(xué)過程中應(yīng)注重理論和實踐的結(jié)合，注重校企合一的必要性，現(xiàn)階段《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程的教學(xué)仍存在諸多問題。

2.1 思維構(gòu)建遭忽略

傳統(tǒng)的Rhino 軟件教學(xué)方式注重學(xué)生對于軟件的命令操作，強調(diào)命令的綜合運用，在課堂上往往是老師教授步驟，學(xué)生遵循標準化的建模步驟實施建模。這種授課方式，在一定程度上增加了學(xué)生標準化建模的能力，但是忽略了學(xué)生建模思維的構(gòu)建。建模思路是決定模型最終效果的關(guān)鍵因素，它貫穿整個建模流程，既是建模命令的綜合展現(xiàn)，也對模型的結(jié)構(gòu)特征、工藝質(zhì)量具有決定性作用。傳統(tǒng)的示范式授課方式忽略了學(xué)生建模思維的構(gòu)建，割裂了理論知識和實踐操作的有效聯(lián)系，學(xué)生不能舉一反三，掌握建模的基本規(guī)律。

2.2 知識拓展有局限

隨著Rhino 軟件的升級迭代，軟件的功能性也在不斷強大，每一次的升級都會帶給設(shè)計師不同的感官體驗。例如Rhino7 版本增加了細分建模、四邊面重新拓撲等新的功能，使得建模曲面更加精確，建模流程更加自由。而很多學(xué)校使用的Rhino 軟件教學(xué)版本依然較低，雖然低版本的軟件依然能夠滿足學(xué)生軟件學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)操作，但是忽略了因版本更新緩慢而造成新知識學(xué)習(xí)的遲緩。同時，很多老師疲于新知識的更新?lián)Q代，滿足于現(xiàn)有知識的儲備，很多軟件新的功能無法正確運用并傳授講解，這也是造成學(xué)生知識拓展有限的原因之一。

2.3 項目缺乏創(chuàng)新性

傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計Rhino 課程的知識目標和課程標準的設(shè)定往往是根據(jù)學(xué)生的學(xué)情分析和書本教材進行制作，教學(xué)內(nèi)容為功能技術(shù)解析、案例演練引導(dǎo)，授課教師利用大量的課堂習(xí)題對學(xué)生進行訓(xùn)練。這種教學(xué)方式從知識點的運用方面由淺入深，在一定程度上訓(xùn)練了學(xué)生的建模能力，但是教學(xué)內(nèi)容來源單一，缺乏企業(yè)真實案例，項目實戰(zhàn)應(yīng)用缺乏知識體系的有序進階，項目模型制作缺乏創(chuàng)新性，課程前后缺乏應(yīng)有的連續(xù)性。

2.4 課程忽視轉(zhuǎn)化性

當下很多有關(guān)Rhino 軟件的教學(xué)多是局限于產(chǎn)品外觀的基本造型，對于產(chǎn)品內(nèi)部的功能結(jié)構(gòu)解析較少，忽略了與其他專業(yè)課程之間的有效聯(lián)系，例如工程制圖、機械基礎(chǔ)等課程，特別是在工程圖出圖規(guī)范上，學(xué)生缺乏相應(yīng)的訓(xùn)練，對生產(chǎn)和制造規(guī)則知之甚少，職業(yè)技能轉(zhuǎn)化面臨困境。此外，Rhino 課程內(nèi)容大多數(shù)涉及民用電器、日用百貨等產(chǎn)品外觀及結(jié)構(gòu)的制作，而高精尖機械設(shè)計、大型工程建模的市場份額占比較少，課程的經(jīng)濟效益轉(zhuǎn)化度不高[3]。造成學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計之間的障礙，使學(xué)生與社會企業(yè)脫節(jié)，畢業(yè)后無法迅速融入企業(yè)。

3 基于學(xué)習(xí)進階的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程項目式教學(xué)流程

基于對計算機輔助設(shè)計Rhino 現(xiàn)階段教學(xué)基本情況和問題點的分析，文章以學(xué)習(xí)進階為主并結(jié)合項目教學(xué)法“以項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的顯著特點，對《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程的項目式教學(xué)流程進行了探究[4]。將學(xué)習(xí)進階與項目結(jié)合，一個從學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，一個從實操上培養(yǎng)職業(yè)能力，起到珠聯(lián)璧合的作用[5]。如圖1 所示，文章將基于學(xué)習(xí)進階的Rhino 課程項目式教學(xué)分為課前、課中、課后三個階段進行闡述。

3.1 基于學(xué)習(xí)進階的課程項目式教學(xué)課前階段

1） 項目轉(zhuǎn)化。課前階段通過企業(yè)實踐探究，搜集并提取出適合課程教學(xué)的企業(yè)真實項目并進行可實施性轉(zhuǎn)化。在案例提取上，既要有滿足學(xué)生基礎(chǔ)建模造型學(xué)習(xí)的案例項目，也應(yīng)有涉及高精尖領(lǐng)域的復(fù)雜建模，提取的企業(yè)案例盡可能覆蓋Rhino 軟件功能的方方面面，這樣才能保證學(xué)生學(xué)習(xí)接觸的范圍較為廣泛。

2） 進階維度。進階維度一般是指學(xué)科內(nèi)或?qū)W科實踐過程中的核心概念，通過追蹤學(xué)生在這些維度上的發(fā)展可以了解其整體學(xué)習(xí)進程[6]。對提取的企業(yè)案例進行各個主題分類后，對某一主題劃分進階維度，根據(jù)進階維度從而確定整個主題的教學(xué)框架，以便于課程主題核心體系的構(gòu)建。《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程在進階維度設(shè)定時，可根據(jù)項目的特殊性分析該項目涉及的不同維度，以此作為課程學(xué)習(xí)的突破點。

3） 進階起點及終點。課程進階維度確定后，分析學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)特征和知識儲備以此作為進階的起點。由教師仔細研讀教學(xué)目標、考試大綱及社會能力需求后確定學(xué)生學(xué)習(xí)某個主題需要達到的預(yù)期水平[5]。

4） 學(xué)習(xí)進階的多個相互關(guān)聯(lián)的成就水平。反映的是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知識技能所能達到的水平，即學(xué)生在同一維度學(xué)習(xí)過程中，由低到高所歷經(jīng)的水平提升階段。例如在提取企業(yè)項目，以“基本實體建模項目”作為核心主題概念時，根據(jù)企業(yè)項目轉(zhuǎn)化分析，將企業(yè)項目融入“基本實體建模項目”主題，并對該主題進行進階維度劃分，進階的起點可以根據(jù)學(xué)生對建模軟件的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和對每個維度的不同來確定，進階的終點則是從不同維度熟練掌握基本體建模思路并熟練運用建模命令。在成就水平的確定上可從不同角度對該維度進行層級劃分，層層遞進，以此完成任務(wù)學(xué)習(xí)。

5） 預(yù)期表現(xiàn)。對于各個層級所達到的預(yù)期表現(xiàn)是指學(xué)生在邁過這一“階”時對知識和技能的掌握程度和對主題核心概念的理解程度。

6） 教學(xué)設(shè)計。教師根據(jù)學(xué)習(xí)進階任務(wù)分析后，根據(jù)企業(yè)工作流程設(shè)計課程教學(xué)，在此過程中教師根據(jù)進階內(nèi)容對課時進行劃定并對學(xué)生活動和教師活動進行制定，課程設(shè)計體現(xiàn)理論和實踐的結(jié)合、知識點和技能點的結(jié)合。

3.2 基于學(xué)習(xí)進階的課程項目式教學(xué)課中階段

在對企業(yè)項目進行課程轉(zhuǎn)化后，學(xué)生對教師發(fā)布的項目進行市場調(diào)研和競品分析，并在充分掌握產(chǎn)品特征和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制定工作計劃，該過程計入學(xué)生過程性評價。

在確定工作計劃無誤之后，學(xué)生分組實施任務(wù)。任務(wù)的實施以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)和輔助作用，在此過程中可以利用分組合作、翻轉(zhuǎn)課堂、分層教學(xué)等教學(xué)方法，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性、獨立性，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，該過程計入學(xué)生過程性評價。

通過質(zhì)量檢測對任務(wù)實施階段性成果進行優(yōu)化。在此過程，以教師、學(xué)生為主體的檢測團隊可通過學(xué)生自檢、教師質(zhì)檢、組間互檢的方式對產(chǎn)品質(zhì)量進行優(yōu)化，該過程計入學(xué)生過程性評價。

項目成果交流和綜合評價。在此階段，學(xué)生對本組實施的課程項目進行綜合展示，其他同學(xué)對該組所做的項目進行交流評價并提出建議。最后，通過學(xué)生評價、教師評價和企業(yè)專家評價多角度對項目成果進行過程性評價和終結(jié)性評價（教師根據(jù)項目特點和學(xué)生特征，在教學(xué)設(shè)計階段設(shè)計過程性評價表和終結(jié)性評價表）。

3.3 基于學(xué)習(xí)進階的課程項目式教學(xué)課后階段

課堂的結(jié)束并不是課程學(xué)習(xí)的終止，在基于學(xué)習(xí)進階的課程項目式教學(xué)上重視學(xué)生知識體系的連貫性，重視課后知識技能的融合與拓展。課后通過知識點和技能點的復(fù)習(xí)，鞏固舊識，發(fā)現(xiàn)問題。同時教師為學(xué)生設(shè)置拓展訓(xùn)練，通過課后任務(wù)訓(xùn)練讓學(xué)生明確職責(zé)、落實分工、制定計劃，明確個人與團隊的重要性，在鞏固拓展知識體系的過程中，完善職業(yè)性格結(jié)構(gòu)。

4 基于學(xué)習(xí)進階的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程項目式教學(xué)特色

4.1 教學(xué)資源企業(yè)轉(zhuǎn)化

為了緩解職業(yè)技能轉(zhuǎn)化的問題，培養(yǎng)職業(yè)性人才，在《計算機輔助設(shè)計Rhino 課程》開發(fā)中，項目來源于企業(yè)真實的工作情境，對接職業(yè)需求。首先在課程項目開發(fā)過程中應(yīng)嚴格按照企業(yè)真實的工作過程進行組織構(gòu)建，該過程包含了市場競品分析、設(shè)計建模、成本核算和產(chǎn)品開模成型等基本步驟。通過學(xué)校、市場、企業(yè)三方對接，提升學(xué)生的建模技能，讓學(xué)生們能夠更好更快的適應(yīng)企業(yè)實踐要求，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。其次，在項目開發(fā)過程中應(yīng)將企業(yè)的人員組織架構(gòu)對接職業(yè)需求，在項目實施的過程中，根據(jù)學(xué)生特點進行動態(tài)職業(yè)劃分，在保證全員參與的同時分工合作、共同進步，為學(xué)生在企業(yè)中找到合適的職業(yè)定位。

在計算機輔助設(shè)計Rhino 課程開發(fā)中，可引入完整的企業(yè)運作模式，在授課過程中借鑒企業(yè)管理模式和管理辦法，課前、課中和課后，學(xué)校教學(xué)過程對接企業(yè)工作流程，從用戶信息收集、制定計劃、實施項目、項目檢測到項目評價的過程中確保并完善每個階段的成果。

4.2 教學(xué)內(nèi)容進階突破

學(xué)習(xí)進階下的企業(yè)項目篩選，要求在課程開發(fā)時遵循造型難度“由淺入深”，知識點“積少成多”。在對項目階級進行定位時，知識點對比技能點，對篩選出的項目進行階梯化排序。如圖2所示，文章將基于學(xué)習(xí)進階的Rhino 課程項目式教學(xué)內(nèi)容分為三個主題階段：基本實體建模項目、復(fù)雜曲面建模項目和創(chuàng)新性建模項目。

基本實體建模項目，該類項目并非Rhino 建模核心方法的學(xué)習(xí)，建模項目類型集中于日常生活用品的簡單成型，通過基本幾何體的建模項目的練習(xí)，遵循“由淺入深”的學(xué)習(xí)模式，以達到理解并消化相關(guān)知識點，從而提高技能。

復(fù)雜曲面體建模項目，該類項目是在對基本體建模項目充分掌握的基礎(chǔ)上的進一步突破，建模項目集中于企業(yè)大型高精尖設(shè)備的成型建模。就Rhino 課程而言，其知識點和技能點充分包括了旋轉(zhuǎn)、放樣、軌道成型、網(wǎng)格曲面等綜合建模技術(shù)的學(xué)習(xí)。

創(chuàng)新性建模項目，該類項目不僅包含對Rhino 軟件命令操作的綜合運用，還包括對T-Splines、Grasshopper 等插件、Keyshotfor Rhino 渲染等的綜合運用，此外還包括與其他軟件之間進行的數(shù)據(jù)交換，完成產(chǎn)品工藝圖紙的制作，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改良與創(chuàng)新等。創(chuàng)新性建模項目的完成，是學(xué)生綜合技能的集中展現(xiàn)，是多種成型技術(shù)的融合，能夠促進學(xué)生職業(yè)自信的建立和形成。

4.3 教學(xué)主體學(xué)生本位

學(xué)習(xí)進階下的Rhino 課堂教學(xué)不再是傳統(tǒng)的教師教一步，學(xué)生跟著完成一步這種教學(xué)模式。在教學(xué)過程的設(shè)計上，整個教學(xué)過程有計劃、有邏輯。從市場調(diào)研到評價反饋的整個學(xué)習(xí)過程以學(xué)生為主，教師起到指導(dǎo)輔助性作用。學(xué)生們在小組合作的學(xué)習(xí)模式中，建立自身的職業(yè)定位，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)團隊合作意識，項目的最終完成也能夠幫助學(xué)生樹立職業(yè)自信。

4.4 教學(xué)評價綜合多元

項目教學(xué)從價值特征上來講注重過程性。傳統(tǒng)的計算機輔助課程考核是以課程結(jié)果性產(chǎn)品作為評價標準，注重結(jié)果性。而學(xué)習(xí)進階和項目教學(xué)貫穿課程始末，注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能、思維邏輯的養(yǎng)成。對于學(xué)生評價從主體性上進行多元化處理。如圖3 所示，評價主體可按照不同權(quán)重分配給學(xué)生、教師和企業(yè)專家，“三方評價”從學(xué)習(xí)性、專業(yè)性和市場性三個角度側(cè)重評價，企業(yè)專家的引入也能在不同程度上促進學(xué)生職業(yè)技能的轉(zhuǎn)化。

對于學(xué)生評價的結(jié)果可將過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合，過程性評價側(cè)重課前、課中、課后學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)的體現(xiàn)和項目階段性成果展示，結(jié)果性評價側(cè)重最終產(chǎn)品質(zhì)量檢測及作品完成度，不再僅僅只是以一場期末考試分數(shù)作為最終評定。

5 結(jié)語

文章以《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程教學(xué)為例，將學(xué)習(xí)進階和項目教學(xué)相互融合，對企業(yè)提煉的任務(wù)進行進階處理。通過確立進階維度、進階起點和終點等，為項目教學(xué)設(shè)計提供教學(xué)內(nèi)容，明確知識點和技能點。通過分析企業(yè)項目工作流程對接學(xué)校教學(xué)流程，從而明確學(xué)生活動、教師活動，為項目教學(xué)設(shè)計提供教學(xué)流程。通過項目指引，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，從而樹立職業(yè)自信，更好的進行職業(yè)轉(zhuǎn)化。通過課程項目多元化評價，從專業(yè)性、學(xué)習(xí)性和市場性對學(xué)習(xí)質(zhì)量進行綜合測評，改變原來的最終考核分值測評式。同時基于學(xué)習(xí)進階的《計算機輔助設(shè)計Rhino》課程項目式教學(xué)研究，也為其他計算機輔助設(shè)計課程的開發(fā)提供了新的思路和方向。