思維可視，設計有方
——借助3D建模技術培養學生設計思維

單欣然（廣東省廣州市南國學校 510627）

一、問題的提出

美術學科中的創新教育，學生的創新想法大多通過說、畫或是手工等方式表達，且大都止步于此。義務教育階段美術課程中設置“設計·應用”學習領域，目的是培養學生形成設計意識和提高動手能力。而在實際的教學中，學生習慣按照教師演示或教師布置的操作步驟實踐，制作過程無須過多思考，缺乏通過設計解決真實問題的能力，學生的設計思維沒有得到應有的培養。

陶行知先生說：“迷信、成見、曲解，都像裹頭巾一樣，禁錮了兒童的創造力。要解放他們的頭腦，使他們能想；要解放他們的雙手，使他們能干。”近年來，筆者一直嘗試借助3D打印的建模技術，在美術教學中將學生“具象思維”的培養融入設計思維的理念，學思結合，知行合一，將學生的創意以產品化的方式呈現，然后學生在實踐中驗證自己想法的可行性、合理性，并加以完善。

二、實施策略

1.3D建模技術運用的課前準備

（1）掌握3D建模軟件的操作

以3D建模為載體的美術課堂，學生需要提前掌握一定的建模技術。目前市面上的3D建模軟件很多，有些雖然功能豐富，但操作難度較大，結合中小學生學習情況，可以采用3D One、123D Design這類易上手的軟件。以五年級學生為例，大約需要6個課時的學習，可以基本掌握3D One軟件里基礎功能。

（2）設計思維的引入

本研究所指的設計思維是一個創新性的過程，包括探索、構思、制作、評價等一系列靈活的環節，將思維軌跡體現在設計過程中，通過團隊間思維的碰撞促進設計的優化，必須遵循需求性、可行性、延續性三大創新要求，最終引導設計制品的生成。

（3）進行學情診斷測查

3D建模學習的不同階段，學生的創作側重點是不同的。學生剛接觸軟件的階段，作品大多是各種幾何體的拼湊；在學習了切挖、抽殼、草圖繪制等基本功能后，可以完成一些簡單的主題任務；在熟練軟件操作后，可以發揮自己的創造力設計精細的大型作品。

（4）制作教學資源資料包

教師在備課時提前準備各種參考資料，在課堂上發送到學生電腦上，學生可以根據自己的能力和興趣挑選合適的資源進行學習，如《糕點盒的設計》一課，教師將多種不同造型的糕點盒按容易、中等、有難度保存到資料包，并包含多種糕點盒裝飾元素的制作教程，也提供了可以另外收集資料的網站，在該課的學習中，學生自行挑選有用的資源，提高課堂效率。

2. 3D建模技術的課堂實施

設計思維是指針對真實的問題，以提出解決方案為導向的思維形式，其中所面對的問題與現實世界密不可分。設計思維通過融合理性思維與創造性思維，實現個體有效構思方案，創造性地解決問題。

（1）創設情境，感知問題

教師創設問題情境，讓學生通過換位思考，感知問題，如以“獨居老人好幫手”為主題，探討目前獨居老人面對的社會難題，思考如何通過建模設計，創作出便于獨居老人生活的好物品。針對老人腿腳不方便的問題，學生設計可以爬樓梯的椅子；針對老人記性不好的問題，學生設計多功能提醒器；針對老人獨居難以求助的問題，學生設計緊急情況呼救器。

（2）平面設計，搭建支架

雖然3D建模創作的載體是電腦軟件，但在課堂上可利用紙藝、黏土、積木等材料作為教輔工具，讓學生在紙上畫出平面設計草圖，幫助剛接觸3D建模軟件的學生快速表達自己的想法，讓老師能根據設計圖提供相關創作技法知識給學生。

（3）虛實結合，開發思維

3D建模時，教師可以運用立體實物輔助教學，幫助學生加深對立體構成的理解，如《有趣的榫卯》一課中，教師拿出一張榫卯結構的板凳讓學生觀察其結構，觀察木頭之間獨特的連接方式，從而加深對“榫卯”這一概念的理解。

在《糕點盒的設計》一課中，教師給學生發放造型各異的紙盒平面模型，讓學生嘗試自己拼裝立體紙盒。盒子造型多樣，結構也各不相同，有房屋形、鉛筆形、八角形等，幫助學生打破原有“盒子是方形”的固化思維。

（4）云空間共享，多元化評價

作品點評在美術教學中占到很重要的一部分，及時反饋學生作品的完成情況對學生了解自己的優點和不足有很大作用。學生將完成的作品保存到云盤，教師接收后展示，展示采取自評、互評、師評的多元評價模式。根據互評的結果，每個同學思考改進自己的作品。

圖1 學生互評前三名的作品

圖2 學生作品《電能灑水器》

3. 3D建模技術的課后延伸

（1）社區平臺，展示創意

學生課后會把完成的作品上傳到3D社區平臺，供其他人欣賞。由于社區平臺會根據作品質量、點擊量、下載量等數據給學生發放虛擬積分獎勵，對學生保持創作熱情有很大的作用。通過社區平臺的展示，學生、家長及其他社區用戶都能了解該學生學習歷程，很多案例可以通過作為經驗再傳授給新的一批學生。

（2）突破時空，修改完善

在以往美術創作中，要攜帶作品才能再次加工創作。3D建模作品上傳到云盤后突破了空間的限制，學生在學校沒完成的作品可以在家里電腦下載后繼續完善，哪怕隔了很長一段時間突然對自己曾經的作品有了修改靈感，都可以及時準確地找到進行修改。

三、3D建模技術運用的實踐反饋

1.不受材料限制，節約耗材

在傳統美術教學中，學生使用的藝術創作材料包括畫紙、彩色筆、顏料、輕黏土、卡紙等。創作材料是作品的載體，學生的所有創作想法都要依靠現有的材料表達，所以在美術課堂上，對美術材料的依賴是非常嚴重的，不少美術教師都面臨過由于學生缺少工具導致課堂效果不佳的情況。

相比傳統美術作品受到材料限制，3D建模軟件僅需要一臺有相應軟件的電腦即可，學生完成的作品以數據的形式保存。如果想要實體的作品，可以將其用3D打印機打印出來。比起其他在練習時會消耗大量材料的項目，3D建模可以更節約耗材，只打印真正滿意的作品。

2.上傳云空間，長期保存

美術作品往往數量多、體積大，而立體作品如泥塑、紙藝等在這點上更為明顯。據學生反映，除了個別自己非常滿意的作品外，其余的課后兩天內會丟掉。雖然可以用照片的形式保存作品，但是對于立體作品來說是失真的，無法完全還原作品的原貌。

3D建模作品以數據形式保存，不占用實際空間，可以做到將學生由初學到逐漸熟練的每一個作品完整保管，對學生回顧自己的學習軌跡、教師分享學生案例提供完整素材。傳統立體作品多以照片的形式保存，而3D建模作品展示時可以展現全貌，保持作品的完整性。

3.多版本加工，教學便利

在美術教學過程中，經常出現教師需要修改學生作品的情況，這時候往往會有兩種不同的選擇。其一，直接在學生作品上修改，這樣修改效果很直觀，缺點是學生無法反復比較修改前后的區別，由于教師替學生完成了修改部分，學生減少了一次練習的機會。其二，教師模仿學生的作品再創作一份示例模板，再在上面修改，這種方法不適用于太復雜的作品。這些方法都有各自的缺陷。

在3D建模的創作中經常能看到學生將自己之前的作品加進新的作品里當素材，如把以前設計的“茶幾”放進目前完成的作品“客廳”里。由于3D建模的作品都是數字化的，所以可以輕易地將作品復制后再加工，這點很好地解決了前面提到的修改學生作品受到限制的問題。同一素材的多版本加工，教師修改學生作品、學生反復運用同一素材、各學生對同一素材進行創作等方式都給教學帶來了便利。

圖3 學生作品《庭院》

上面的學生作品《庭院》，屬于將多個作品組合成一個大型作品的創作。

總之，經過三年的實踐，把3D建模技術運用于中小學美術課堂，培養學生的設計思維，取得了可喜的成效。新的技術、新的材料都是美術發展的強勁助力，給美術教學帶來更多的生機與活力。