《计算机动画技术》课程研究型教学方式设计

杨丽洁

摘要：随着数字媒体教育的不断发展，学生发现问题、分析问题和解决问题的能力的欠缺与企业的需求之间的矛盾越来越突出。以计算机动画技术课程为例，探讨设计一种研究性教学方式。通过实践，该教学方式在教学效果上表现突出，十分有助于学生由单纯技术应用型思维向综合研究创新型思维的转变。为学生就业奠定良好的基础。

关键词：计算机动画技术；研究性教学；数字媒体

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0180-02

随着我国动漫产业不断发展，计算機数字媒体专业作为一个新兴的培养方向，为相关领域的企业及研究行业输送越来越多的专业人才。计算机动画技术成为高等院校中必修的专业课。近年来，我校从设立数字媒体专业开始，经过不断的教学改革与实践，在计算机动画技术课程专业建设上取得明显的效果，对提高学生整体素质发挥了极大的作用，它的教育模式也从原有的科普型讲述形式转变为以掌握核心动画技术为目标的技术应用示范方式，形成了鲜明的专业特色，成为我校计算机专业课程系统中的重要课程。

一、计算机动画技术课程的教学现状

计算机动画技术是计算机图形图像技术的综合运用，是当前数字媒体领域中的重要技术之一，正不断向规模化、网络化、多样化方向发展。然而在目前实际应用过程中，对具体技术较为熟悉，对各种核心技术的原理、算法及处理机制较为陌生，不利于高效地解决动画制作中的各种难点、问题。因此，在教学过程中需要对教学方法进行研究和完善。以本人所在高校的计算机学院的数字媒体系的学生为例，从以下几个方面分析当前计算机动画技术课程的教学状况和学生的学习情况。

1.采用“灌输”式教学模式讲授。将大量的动画技术理论直接“灌输”给学生，略显枯燥单调。对于本科阶段的学生或基础较为薄弱的学生来说，“灌输”的理论知识很难消化理解，更难以应用于实践，造成学习效率和效果都不理想的状况。在期中考试成绩中，发现“死记硬背”的应付考试的现象，理解应用类的题目普遍存在得分率较低的现象。因此，需要改变目前的授课模式，充分激起学生的学习兴趣，提高学习效率。

2.全面依赖教材的教学内容。在目前的教学活动中主要以教材内容为课堂讲授内容，而教材内容很难涵盖某些前沿重要的技术应用、技术改良实例，使得要求学生掌握的知识与现实的实践活动存在一定的时间跨度；同时，教材中的教学素材与案例具有简单、应用背景单一的特点，与当前主流的动画技术的结合度较低。以上两点将大大降低学生获得动画技术的兴趣，以及解决实际问题的能力。因此，教学内容中需要引入前沿的技术应用实例，如新版本的3ds Max、Maya商业软件中关于动画制作一些功能与动画技术的结合。

3.实验课时安排不足。目前的教学计划中对于动画技术课程的课时分配主要集中在理论课，学生学习过程中对具体算法或技术的操作体验、实践时间不充分，因为动画技术是计算机应用领域中的热门技术之一，在实践中才能领悟其中的核心思想。过多的理论学习使得知识难以被真正理解掌握，难以在问题解决过程中发挥作用，也使理论知识的学习无的放矢，缺乏目的性。因此，理论课时与实验课时最好应平均分配，一周内安排一次实验课，把理论课上的内容通过若干实验得到充分的消化吸收，落实提高学生技能水平的要求。

4.课程学习的目的性模糊。通过对现有的授课学生进行调查，大多数学生对课程的学习目的存在误解，认为动画技术仅仅是一门普及性的理论课程，只是常识性地补充现有的知识体系，并不认为这门课程是理论与实践相结合的技术型课程。所以在学习的过程中没有投入全部的精力与积极性，为了应付考试而采用“临时抱佛脚”的策略。这些现象与是否在专业学习的开始阶段进行学科建设规划、目标与要求的说明与强调有很大关系。学院领导与专业教师应反复强调每一门专业学习的重点与目标，让学生明确动画技术课程是数字媒体系学生在今后职业生涯规划中不可或缺的专业基础课程之一。同样，这种误解也可能会影响学生的择业方向及专业的发展方向。数字媒体专业不是向社会培养如动漫画家、动画技师一类的美术艺术人才，而是在数字化媒体行业空前发展的大背景下，培养一批利用先进的计算机技术专门解决与媒体应用相关的领域中的问题，从而大力扩展计算机的应用领域的人才，他们的核心竞争力仍是高水平的计算机技术，而目标变成针对某个特殊性领域的学习与深造。因此，教师有必要时常与学生沟通，引导他们向正确的学习目标努力。

二、研究型教学方式的设计模型

通过对现有的教学情况及学生的学习效果进行全面的分析，可以清楚地看到，现有的教学模式需要调整与改良。因此，我在计算机动画技术课程的教学过程中，做了一些试探性的创新与改良，形成一种针对本科生教育的研究型教学方式，在理论与实践中，让学生真正掌握技术的应用效果，提高掌握技能及解决问题的能力。为了改变动画技术课程的单一的技能性培训的教学目标，增加理解技术原理的教学目的，提高学生解决问题的能力，既能“知其然”，也能“知其所以然”，我选择难度水平稍高的教材《计算机动画算法与技术》[1]作为课程的内容依据，并选择其中具有代表性的、难度较低的章节进行讲解和实践。另外为学生推荐辅助的参考书《计算机动画的算法基础》[2]，其内容相对简单、易懂。课程主要内容如下：

1.对动画制作进行概述。首先，讲述动画在人类视觉方面的原理；其次，通过不同时期的动画技术列举动画制作的过程，了解动画的发展进程。图1展示了动画制作的一般工序：

2.技术背景知识介绍。计算机动画技术需应用《计算机图形学》中的一些理论知识，因此在讲授主要动画技术之前，先介绍这些背景知识在动画技术中的应用。包括两部分：第一部分阐述了与计算机图形显示管线相关的基础知识以及处理图形数据时的潜在问题源。第二部分主要探讨定向表示方法，对于动画技术中的方向插值计算很重要。图2显示具体包含的知识点。

3.插值技术介绍。动画是在一段时间内改变数据值进而影响视觉效果的过程，因而插值技术在动画技术中占有重要的地位。对于理解动画技术的应用有很大帮助。这部分讨论与各类插值技术以及逼近曲线相关的基础知识，并阐述曲线上的顶点移动控制方案。随后，对方向插值技术加以介绍。另外，还将简单介绍路径的工作方式。同时，安排4次实验课对插值方案进行编程实现，并对比插值计算结果。

4.插值动画方案介绍。讨论数值插值方案在计算机动画制作过程中的应用方案。首先讨论基于关键帧的动画系统，该过程可视为与传统手绘动画对应的三维计算机动画版本。然后，对动画语言加以分析。动画语言可用于控制高层算法，且从历史角度来看，该语言多与数值插值应用方案相关。实际上，大多数语言均针对特定的动画场景构建，并在各关键帧及其插值过程中设置相应的转换操作。最后，将分别探讨对象的变形技术、三维对象形状间的插值技术以及二维变形技术。同时，安排5次实验课对插值动画方案的技术细节通过程序实现的方式深入理解、掌握。具体知识点如图3：

在改进后的教学模型中，学生对计算机动画技术的学习兴趣较旧的教学方式下，有了明显提升，主要反映在课堂教学的互动活动、平时作业的完成情况、实验课的实践任务的进展情况等方面。学生开始主动思考、探索问题，而不再是单纯被动接受教学内容。在期末测试中主观题目的答题率和正确率均有提高，由于理解性地记忆相关知识点的概念，客观题目的答题时间也相对缩短。由此不难看出，在研究型的教学模式下，学生更容易获得应用技术的方法，掌握发现问题、分析问题及解决问题的要领。此外，随着学习的深入，学生也能逐渐明白数字媒体专业的学习方向及要求，端正态度，有助于其他专业课程的学习。数字媒体专业是计算机应用技术下一个新兴的专业方向，与之相关的计算机技术不断地发展，因此，我们需要适时地调整已有的教学模式，使专业教育与时俱进，才能不断为科技发展及社会进步提供高水平的专业人才。

参考文献：

[1]帕伦特.计算机动画算法与技术[M].北京：清华大学出版社，2012.

[2]鲍虎军，金小刚，彭群生.计算机动画的算法基础[M].杭州：浙江大学出版社，2000.