基于CDIO课程体系的三维建模课程改革研究

张宇晴 李小英 张金颖

[摘 要]目前，高校三维建模课程教学中存在着一些问题。基于CDIO的数字媒体技术课程体系，教师可以通过改进教学方式、优化教学内容、整合教学资源、调整教学方案等方面，利用后续的CDIO实践结果进行前反馈，改进三维建模课程教学，以提高课堂教学效率。

[关键词]三维建模；数字媒体专业；CDIO；教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）05-0080-03

前言

随着我国高校教学改革的不断深入，数字媒体技术专业各门课程的改革也越来越受到社会的关注。而三维模型由于其既可以描述现实世界中的实体，也可以描述虚拟的物体，在动画、游戏、虚拟现实、医疗、科学和建筑等领域被大量使用。因此，如何使学生能够较好地制作出三维模型，并应用于各个领域，成为人才培养的关键。

CDIO（Conceiving- Designing- Implementing-Operation，即构思—设计—实现—运行）是由麻省理工学院、瑞典查尔斯技术学院、瑞典皇家工学院和瑞典林克平大学等国际知名高校，经过四年的探索研究而形成的一种新的国际工程教育模式。相较于传统教学模式，CDIO 更加注重对学生能力的培养，其能力评价指标包括基础能力、综合能力、应用能力和创新能力[1]。

我院数字媒体技术专业课程体系整体引入CDIO的教学模式，即在几门专业基础课教学完成之后，利用项目驱动，将几门课程技术融入同一游戏项目开发的过程中，让学生能够在做的过程中将知识融会贯通。三维建模课程作为其中重要的必修专业基础课之一，是教学的重中之重。通过本课程的学习，学生要能够掌握三维建模技术的基本原理、方法和3DS MAX软件中常用的建模技术，并能够熟练设置材质、灯光和摄像机等渲染场景。此外学生还需要熟悉三维动画、游戏等领域三维模型的创作和制作技巧。本课程在数字媒体技术专业课程体系中起着承上启下的作用，其开设目的是培养服务于影视动画制作公司、游戏制作公司、数字互动媒体制作公司、广告制作公司、装潢设计公司和房地产景观设计公司等单位，从事虚拟模型制作、动画制作、特效制作、渲染合成、角色场景设计、广告设计等技术岗位工作的人才。

一、目前教学中存在的问题

目前三维建模课程的教学方式主要分为两种，一种是沿用普通课程的教学方式，即理论课+实验课，以技能操作的理论知识点为主线进行教学，教师能够全面地讲授建模的相关技术、技巧，但是这种方式经常会导致教师的理论教学和学生的具体操作相脱节；而且学生在实践过程中遇到的问题，往往无法得到教师及时、有效的指导，从而使学习效果大打折扣。另外一种方式是按任务驱动，即案例式教学法。案例教学法（Case Study）是一种用真实案例（Case）进行课堂教学的教学方法，最早于1870年由当时担任美国哈佛大学法学院院长的克里斯托弗·哥伦姆布斯·朗道尔（Christopher Columbus Langdell）教授创立[2]。教师每次布置相应的案例给学生，让学生动手去做，通过案例制作来学习技能。这种方式的好处是学生可以快速掌握知识点，通过制作案例帮助学生理解和掌握课程的知识点，提高学生的动手能力，并使学生更有成就感。其不足之处在于学生掌握的知识点有可能不够全面，案例中没有涉及的知识点学生无法了解掌握。

此外，三维建模课程是一门综合性较强的基础性课程，涉及计算机技术、设计学、美学、色彩学等学科背景知识，而3DS MAX软件本身也比较复杂，功能模块较多，快捷键多而杂，参数设置也比较繁杂，这些都给学生的学习带来了巨大的障碍。该课程所构建的模型随着其应用场合的不同，可以分为很多种类，如室内外设计模型、动漫游戏场景模型、动漫游戏角色模型、产品设计模型等，学生无法全面掌握这些种类的模型，而教师所使用的教学案例也无法全面覆盖这些模型种类，如果每种模型都涉及，反而会造成学生对每种模型的理解都是蜻蜓点水，一知半解。

三维建模课程从技术上而言是通过计算机手段来构建模型，通过计算机软件的操作来实现模型的创建，其中设计人员的设计理念尤为重要。在平时的授课过程中，教师往往只注重技术上的讲授和软件的使用，而设计思路、创意等方面的重要性没有体现出来，也没有向学生讲述设计思路，强调模型创意。因此学习本课程之后，学生往往只是学会了如何使用3DS MAX软件和部分模型的制作，却不知道如何创建高质量的模型，缺乏设计意识，只会照着已有的模型去做，不能做到举一反三，更无法融入个人的创意，没有自己的设计理念[3]。

二、教学改革的措施

根据以上本课程教学中的一些问题，查出原因，依据现有条件，我们提出通过以下几个方面的改革，探索面向应用的课程模式。

（一）以培养学生的全面能力为主，改进教学方式、优化教学内容、整合教学资源

本课程主要有传统式和案例式两种教学方式，这两种方式各有其优势和劣势，因此我们应该将两种教学方式进行结合，取长补短，以学生为中心，针对学生基础知识薄弱、学习主动性及积极性不高等特点，设计教学案例，调整教学进度，增强课程的实用性。可以把课程总的教学时间划分为三部分，第一部分时间以知识点的讲授为主，以技能操作的理论知识点为主线进行教学，全面讲授建模的相关技术、技巧，让学生全面掌握建模的各种方法；第二部分时间则采用案例驱动，把知识点划分成不同的知识模块，每个知识模块安排相应的案例，让学生在做中学，通过这些小的案例制作，进一步掌握知识点并熟练应用所学知识；第三部分时间则是综合项目的制作，选择2～3个有代表性的、能够充分覆盖课程所学知识点的案例，让学生独立完成，使学生在完成项目的同时，能够了解建模任务的设计流程，熟练运用所学知识，进一步掌握建模技巧，树立学生的自信心。

三维建模课程本身是一门应用性课程，市面上有非常多的相关书籍和材料，网络上也有很多教学视频和教材，但是大多不够系统，尤其是对初学者来说，其往往跳跃性比较大，一些教学文档资料也没能很好地体现在教材中。因此，教学资源的整合非常重要。教师要从文字、图片、实例和视频等多个角度进行教学资源的整合，并应用网络，建立可互动的课程数据平台，把这些整合的资源放在校园网上，供学生使用，让学生除了课堂教学之外，还可以从平台获取知识和学习资料，并与教師进行有效的沟通交流，打破课堂时间的限制，最大化地实现资源共享，使教学模式多样化[4]。

（二）明确课程对应的应用方向，设计教学案例

由于建模课程所构建的模型多种多样，根据其应用场合的不同，可以分为很多种类，如室内外设计模型、动漫游戏场景模型、动漫游戏角色模型、产品设计模型等，而这些模型在构建时需要考虑的侧重点各有不同，对模型的精细程度等方面的具体要求也有所不同，因此，在有限的学习时间内，要全面掌握这些模型的创建技巧和方法就有很大的难度了。因此，我们要求学生针对课程体系结构，充分了解课程的应用方向，在课程的学习过程中，重点关注动漫游戏场景模型和角色模型的构建，为后续的游戏开发相关课程做好准备。

课程教学中，教学案例的选取尤为重要，应该充分结合课程的体系结构，尽可能科学地进行设计，实现教、学、做相结合。由于本课程将来的主要应用是游戏方向，因此课程的教学案例也应选取游戏中的一些典型模型，包括游戏的大场景，场景中的一些小的建筑、物品、摆件和游戏中的武器、角色等都是课程的重点，作为主要案例，要求学生学习掌握。通过这些案例的教学，把三维建模的知识点和具体的制作技巧由易到难地融入其中，充分地激发学生的学习兴趣，增强学生的学习主动性。

（三）明确设计思路，注重设计创意，采用合理的考核方式

在教学过程中，教师应正确引导学生，多强调创意的重要性，引导学生不要只注重操作细节，要有自己的设计理念，要告诉学生只是把模型构建出来是不够的，还要加入自己的理解，融入自己的想法。此外教师还要积极拓宽讲授的范围，介绍一些相关行业的动态和发展情况，让学生能够更多地了解专业发展，规划职业生涯，为今后的就业打基础。除了课堂的师生互动，课外的练习也是必不可少的，教师需要督促学生在课下多练习，提倡学生课余多上一些专业的技術论坛，多看一些网上的教学视频并进行大量的实际操作，通过各种渠道提升专业素质[5]。

课程的考核方式也非常重要，公平公正的考核方式才能督促学生摆正学习态度，全面提高学生的建模水平。本课程主要是通过软件的应用来实现模型构建的，课程的考核主要是通过学生作品来评定其对课程的实际掌握情况。因此，不应简单地采用一次作品或者一次操作来评估学生的掌握情况，而应该注重平时表现，突出阶段性任务的完成情况，兼顾期末考核，采用平时阶段性作业和最终大作业结合的方式来评定学生的最终成绩，保证考核的全面性和公平性[4]。

（四）跟踪课程的后续建设，调整教学方案。

三维建模课程单独来看是一门课程，但是其在后续课程中要不断地使用，因此，本课程后续的跟踪非常重要。结合本院CDIO的教学模式，让学生“做中学与学中做”，并把三维建模课程与游戏开发类课程相结合，在实际的游戏开发过程中，提高、加强学生的建模能力，增强学生的创新意识和创作设计能力，提高学生团队协作能力和实践能力。

在后续的游戏开发课程组中，教师可结合CDIO的教学模式，利用项目驱动，让学生自愿组合成项目组，小组成员进行分工合作；完全按照企业项目开发方式和进度，进行严格把控，保证项目能如期完成。根据项目的完成情况，反馈到之前的三维建模课程中，找出学生的薄弱环节和教学中需要加强的地方，调整教学方案。

三、结束语

在教学过程中，我们积极采取了以上的教学改革方案，取得了初步成效，得到了学生的支持，大部分学生赞同我们的改革模式，认为其启发了思维，使他们学习更加主动，提高了他们的综合能力。通过学生对课程满意度的评定和后续CDIO课程组对学生建模综合能力的测评（见下表），我们发现学生对课程的满意度和学生建模的综合能力得到了极大提高，只有在少量细节问题上仍有疑问，这些疑问正是我们今后进一步改革的方向。

总之，本课程作为省级精品课程，我们已经开始着手对其进行教学改革工作，采取了多项切实有效的措施，已初见成效；但这项工作是一个长期而复杂的任务，需要我们继续努力、大胆探索、勇于实践。我们相信，只要不断地在实践中总结经验、教训，进一步深化教学改革，教学工作将会越做越好，学生将能从课程中学到更多的知识，增加动手能力，从而全面提高自身的综合素质。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 申明倩，王江涛. 基于CDIO的”四段式”教学模式实施——以工业设计专业三维软件课程为例[J].江苏理工学院学报，2016（6）：93-97

[2] 殷卫霞. 三维动画课程的实践教学改革研究[J].教育教学论坛，2012（4）：38-39

[3] 张泊平，吴国玺. 基于职业标准的三维数字建模技术课程改革[J]. 大学教育，2016（9）：154-156

[4] 曲慧丽. 三维建模课程改革研究[J]. 福建质量管理，2016（1）：152

[5] 祝敏娇. 三维动画设计 （3DS MAX）课程教学的改革与实践[J]. 中国科技信息，2010（7）：245-246

[责任编辑：刘凤华]