三維設計與創意教學——內容特點

熊雪亭

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課標”）將《三維設計與創意》列為高中信息技術選擇性必修課程模塊5，為對三維設計領域感興趣的學生提供了挑戰性的學習機會和個性化發展的空間。

本模塊主要包括三維設計對社會的影響、三維作品設計與創意和三維作品發布三部分內容。通過本模塊的學習，學生能夠認識到三維數字化的重要意義，體驗利用數字技術進行三維創意設計的過程，理解基于數字技術的三維建模等技術背后的基本思想和方法，能夠根據需要嘗試設計三維作品并發布。下面，分別闡述各部分內容的特點。

● 三維設計對社會的影響

近些年來，三維設計作品已經很常見，如工業設計、影視作品、廣告、游戲等，學生也會經常接觸到這些作品，但并未形成三維設計對社會影響的系統性認識。本部分主要是引導學生關注三維設計及其相關技術，了解三維設計的現狀、發展趨勢及其廣泛應用領域，并能結合身邊的三維設計應用案例體會三維設計的重要性，認識三維設計及相關技術給人們生產、生活等各方面帶來的巨大影響。因此，這部分內容對于學生來說呈現出來的特點是名詞概念多，案例分析和應用體驗多。

1.名詞概念多

這部分內容，對于大部分學生來說都是初步接觸，需要了解相關名詞概念的含義并能簡單區分相似概念之間的區別。首先要知道二維設計與三維設計的內涵與區別，特別是具有一定三維視覺效果的二維設計與三維設計之間的區別。學習三維設計需要進一步認識并區分三維模型、三維建模技術、三維重建技術、三維渲染技術、三維顯示技術、虛擬現實技術（VR）和三維打印技術等概念，特別是三維建模技術與三維重建技術這兩個概念的區分與理解。三維建模技術會利用計算機系統中的三維設計軟件將人腦中的構思轉換成三維數字模型，也稱正向工程建模。而三維重建技術是利用特定的技術，獲取現實世界中物體的三維數據，重建該物體三維模型的技術，也稱逆向工程建模。三維重建技術是目前受到各界普遍關注的數字孿生技術的重要基礎。與三維設計相關的概念有很多，這些概念看起來非常相似，但又完全不同，特別容易混淆。這就需要教師精心設計教學，巧妙安排活動，引導學生理解并區分。

2.案例分析和應用體驗多

為了更好地引導學生認識和了解三維設計的現狀、發展趨勢及其廣泛應用領域，體會三維設計的重要性，教學時可從身邊的或典型的案例入手，通過調查、欣賞、分析、體驗三維設計的相關作品等方式，讓學生在案例分析、親身體驗中，認真思考，用心體悟，感受三維設計帶來的巨大影響。

● 三維作品設計與創意

本部分內容主要讓學生體驗三維作品設計與創意的完整過程，包括對開發工具的使用，它是整個模塊中較為關鍵的內容，呈現出原理多、實踐多與創意空間大的特點。

1.原理多

課標中明確指出，通過本模塊的學習，學生要能夠理解基于數字技術進行三維設計的基本思想方法，發展空間想象能力和綜合思維能力。因此，本模塊的教學重點不應局限在某個平臺或軟件的具體操作上，還要關注背后實現的原理及問題解決的思維方法。在這部分內容的學習過程中會涉及幾何體建模、參數建模、模型重建等多種建模思想，會了解渲染的基本原理、三維顯示原理等，會接觸到多種算法，如三維建模中的應用的卷積神經網絡（CNN）算法、三維渲染中的算法、三維顯示中的算法、三維作品交互中的碰撞檢測算法等。關注技術背后的原理和思想方法，有利于培養學生在學科活動中采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結構模型的能力，提升計算思維，落實核心素養。

2.實踐多與創意空間大

在這一部分的學習過程中，要引導學生經歷三維作品設計實踐的全過程，可以開展多種建模技術的實踐體驗，感受不同三維建模技術的各自特點;可以從生活與學習需求出發，利用三維設計軟件創作三維作品。在這些實踐活動中，學生從最初的規劃設計到動手實踐實現創意，慢慢地內化所學知識，領悟相關的原理與思想，加強對三維設計領域的全面認識。可以說，三維設計軟件是表達創意的工具，實踐活動又給學生提供了較大的創意空間，學生可以聯系實際展開聯想，結合項目充分發揮自己的想象從而實現創意。

● 三維作品發布

本部分主要是三維作品發布與三維作品評價。三維作品設計基本完成時會根據需求選擇不同的發布方式，然后根據發布方式的不同特點和要求對作品進行細化調整，從而表達意圖和創作思想。在作品發布后，會進行鑒賞和評價，分析作品中使用的技術技巧，體會作品所表達的創作思想，理解其中蘊含的創意。這部分內容的特點是選擇與細節調整多、評價與鑒賞多。

1.選擇與細節調整多

三維作品的發布形式并不唯一。一般來說，三維設計的作品會根據實際需求以實體模型、三維動畫、三維交互作品等方式發布。發布途徑不同、出口不同、側重點不同，細節處理也會不同。發布成實體模型通常會利用三維打印技術將其物化，在這一發布形式中，三維設計中的數據相當關鍵，往往需要毫厘不差;如果是實體模型由多部分組合而成，則涉及三維模型的裝配，裝配需要各模型之間進行匹配度測試，鄰近模型之間數據需要有差異從而留出空隙，又需要差異在合理范圍。發布成三維動畫或影視形式的三維作品是通過數字表現進行視覺展示，側重立體、飽滿、逼真的視覺效果，需要考慮燈光陰影、色彩搭配、紋理材質等參數設置，設置時既要基于現實，又要有藝術的提升空間。發布成三維交互作品的三維作品如虛擬現實作品的形式，則更側重環境的構建、氣氛的烘托、合理的交互行為，交互行為的合理指的是交互行為應當符合一般性的認知和自然規律，如在滑雪過程中人們的移動方式是持續滑動而非跳動等。可以說三維交互作品既要考慮到三維顯示技術、傳感交互技術，又要與三維交互設備相配合。

2.評價與鑒賞多

在三維設計作品發布后，正確的鑒賞與客觀的評價是非常重要的。作品往往是人的思想的表達，會鑒賞、會客觀評價是非常重要的能力。評價是有標準的，鑒賞是有方法的。在評價與鑒賞活動中，需要引導學生學習總結鑒賞的方法，交流討論評價的標準。對于不同發布形式的三維作品，評價和鑒賞的關注角度會有所不同。實物模型側重結構的合理與數據的精準，三維動畫側重視覺效果與表達，三維交互作品側重觀感與交互性。在開展這部分教學時，需要教師根據需求安排不同的評價與鑒賞活動，引導學生探討從不同視角去評價，從不同維度去鑒賞，逐漸提高鑒賞水平與評價能力。