基于知识建构理论的高校“三维动画制作”课程改革与实践

张 瑞，张义兵，张红艳，曹 雨

（1.石河子大学 师范学院/兵团教育学院，新疆 石河子832003；2.南京师范大学 教育科学学院，江苏 南京210097）

引言

随着新媒体技术与网络互连在三维动画领域的参与应用，使得传统动画的设计思维、内容表现以及作品呈现方式等逐渐向原创性和真实性转化。这就要求动画创作者具备一定的创新思维能力以及解决现实复杂问题的能力，而传统的三维动画类课程通常以教师演示为主，在预先设定的小组中，以完成教师布置的设计任务为目标，主要采用任务驱动教学和项目驱动教学两种方式居多。学生的思维方式被固化，设计与制作出的作品往往也缺乏创新。随着《中国教育信息化2035》的颁布，教育部将“提升一流人才培养与创新能力，优化教育体系结构和学校布局结构，努力提升高校创新服务水平”作为今后15年的重点任务。[1]因此，如何打破固定模式下的课程教学是目前高校培养创新型人才的关键，也是“三维动画制作”课程改革的重点。

知识建构（Knowledge Building）理论作为一种信息技术支持下的知识创新学习，以维果斯基的“最近发展区”和皮亚杰的“发生认识论”为心理学基础，注重个体真实观点的激发，在社区中通过持续的个人探究，与他人的协作探究，形成以各种人工制品（Conceptual Artefacts）为主的社区公共知识（Community Knowledge），[2]这与卡尔·波普尔（Karl Popper）提出的存在于世界3中的深度学习类似。[3]该理论由加拿大多伦多大学卡尔·布莱特（CarlBereite）和玛琳·斯卡达玛莉亚（Marlene Scardamalia）两位学者经过多年的实际教学经验所得，[4]反映了人类的学习从最初的工业时代向信息时代的转变。知识建构理论基于十二条基本原则，反对固定的教学模式，强调以“观点”（Idea）为中心，以知识建构对话（Discourse）为手段，通过实现学生与学生、教师与学生之间的观点共享、冲突、协商等一系列的交互活动来发展知识，改进观点。[2]这与传统的应试教育不同，学习者之间更多的是相互协作的关系，而不是竞争与淘汰，学习的目的主要是共同建构社区公共知识，而非仅仅关注自身的认知与发展；也与目前高校创新型人才的培养目标相一致，教学设计如表1所示：

表1 基于12条原则的教学设计[2]

因此，本研究将知识建构理论作为“三维动画制作”课程改革的理论基础，遵循十二条基本原则，试图从教学内容的重构、教学目标的重塑、教学组织形式的重组和教学评价的转型等几方面指导并引领整个课程的改革与实践；教学转型，表现在如下几点：

一、从结构化的教材到非结构化的探究主题：教学内容的重构

传统的三维动画制作类课程主要以教材和参考书目为主，按照编写的既定单元依次进行教学，内容通常包括软件的基础操作、基础建模技术、生成器与变形器、高级建模技术、摄像机技术、灯光技术、材质与纹理技术、毛发技术、环境与渲染技术、动力学技术、粒子技术和动画技术等几个章节。教师通常按照不同章节的教学目标，针对软件的具体操作或是某个典型的课堂案例进行边讲解边演示，学生则跟随教师的进度进行操作和练习，教师通过布置相应的课后作业来巩固课堂所学到的知识。学生往往对教师演示和讲解过的案例比较熟悉，而对同一项技术却无法做到举一反三，更无法灵活运用到实际的问题解决之中，章节与章节之间的知识点是被割裂开的，学生最终学到的是一个个“孤立”的知识点，一旦遇到复杂的真实问题就“无从下手”。而知识建构理论的第一条原则就是“真实的观点，现实的问题”，主张建构知识的出发点应来源于学生的真实生活，从学生生活空间的角度去设计问题，可以是微观的、宏观或是抽象的问题；而学生通过不断提出自己真实的观点，理解他人的观点，批判已有的观点，抛弃错误的观点和综合建立新的观点来逐步建构和发展社区公共知识。[2]

基于此，研究者将教材的原有章节进行有机的整合，划分为三个不同的教学阶段，分别是：建模技术阶段（整合教材的第1-4章）、深度主题阶段（整合教材的第5-12章）、社区知识升华阶段（教材全部知识点的整合升华），每个阶段对应一个教学主题，每个主题都是从学生的真实生活创设情境，如建模技术阶段教师从“谈谈你身边的三维物品”为真实情境，让学生根据自己实际生活中接触到的物品来进行建模技术主题的学习，学生有以自己的宿舍为原型的建模、有以自家的客厅为原型的建模、有以喜欢的游戏场景为原型的建模、有以动漫卡通人物为原型的建模，还有以自己经常使用的数码产品或喜欢吃的美食为原型的建模（如图1所示）。这些主题均来源于学生真实的生活场景，与学生的生活息息相关，极大的激发了学生的主观能动性，为了做好这些主题，学生们自发形成不同的主题小组，协作查询资料，学习相应的软件操作，针对作品设计与制作过程中颜色、形状、使用的技术等一系列操作利用课上或课下的时间组织交流和讨论，知识的建构完全渗透在了学生的日常生活之中，这又体现出知识建构理论的第九条原则“无处不在的知识建构”，最终教师组织全班范围内的主题汇报和展示。这种基于主题探究的学习方式，将相互“孤立”的知识点联结成一个整体，而源自于学生实际生活的作品设计与制作，让学生在潜移默化中学会了解决复杂真实问题的能力。

图1 不同主题作品截图

二、从单纯技能训练到综合创造能力培养：教学目标的重塑

传统的三维动画制作类课程主要以软件操作技能的训练为主，如使用扫描生成器制作传送带、用FFD变形器制作抱枕、用雕刻工具制作甜甜圈、用远光灯制作阳光书房、用毛发制作植物盆栽等。课堂中教师传授“正确”的软件操作步骤、讲解并演示相应的案例知识，学生在学习过程中产生的错误操作或是对知识的误解都被认为是需要纠正的，问题的答案是官方的，唯一的，因此，学生的创造性思维被固化，设计与制作出的作品往往也缺乏创新。知识建构理论的第二条和第三条原则，即“多样化的观点”与“持续改进的观点”，认为知识建构课堂中应鼓励多样化观点的存在，即理解一个观点就需要理解与它相关的观点，包括与之对立的观点；且认为没有错误的观点，所有的观点都被看作是可以提高和改进的，且能够在社区中得以分享和讨论的。[2]这里涉及到建立一种知识生态系统，而观点的多样化和持续改进的观点在整个知识建构过程中是必不可少的。而实现这种知识生态系统的手段主要是通过知识建构对话（Discourse），学生通过参与讨论，相互分享和交流经验，对他人的观点提出质疑，改进和完善自己或他人的观点，超越琐碎、简单的观点，发展和升华更高层次的观点来达到知识创新的目的，[2]即知识建构理论的第十条原则“知识建构对话”和第四条原则“观点的概括与升华”。在这个过程中为更好的理解、改进和升华观点，学生需要了解主题的发展前沿和现状，找到最权威的论据，这就促使学生以一种批判性的立场来使用权威性资料，而非简单的复制和粘贴，即知识建构理论的第十一条原则“权威性资料的建构性使用”。

基于此，研究者让学生根据不同主题，进行充分的个人探究，然后共同参与对话讨论。为辅助学生对问题的提出与解答，和对观点的创建与改进，教师设计了若干学习支架，如“问题提出支架”“问题解答支架”“作品设计支架”“作品改进支架”等，学生根据自己的真实想法提出问题、发表观点，整个知识建构社区中呈现出多样化的观点，如毛发技术组有的学生提出想利用毛发制作刷子，有的提出想制作卡通猫咪，还有的同学想制作自己喜欢动画片中的狮子王；同时学生通过查阅权威性资料，发展并持续改进自己或他人的观点，最终确定出主题的具体内容为：以十二个月份的特点设计并制作不同特色的毛发文字，并添加文字的内涵解读（如图2所示）。整个过程中不仅用到了毛发技术，同时还用到了建模技术、材质与纹理技术、动画技术等，学生从原本单一的“利用毛发制作刷子/盆栽”技能型训练成功过渡到综合作品的设计与创造之中，所制作的最终作品是学生综合所学的知识和技能的原创产品，具备高度的创新性。

图2 毛发技术组设计并制作的“十二个月份毛发文字”

三、从个体之间的相互竞争到多层面的通力协作：教学组织形式的重组

传统的三维动画制作课程以应试教育为主，学习者之间更多的是竞争关系，学习的目的主要是在教师的督促下发展和完善自身的认知水平，课堂中的知识流动是单向的，即从教师（知识权威）到学生（受教者），教学过程主要依赖教师预先设定的活动框架，即教学设计，分步骤进行实施。学生习惯于个人学习，关注的多是自身的知识发展，而面对需要合作解决的复杂问题时往往非常被动，需要教师组织定期的活动干预。而现如今对三维动画创作人才的需求是必须具备与他人协作，共同完成复杂真实问题解决的能力，这与知识建构理论的第五条原则“学生是积极的认知者”和第六条原则“社区知识与协同认知责任”相契合。知识建构教学主张学生应自己为问题或主题设定目标，制定长期计划，并处理动机和参与评估等问题，只有这样学生才有可能从被动的知识接受者转化为知识的积极认知者。[2]同时，在整个过程中，学生之间是相互的协作关系，而非单纯的竞争关系，大家的共同目标都是在观点的磋商和冲突的处理中发展社区知识，每一位学生都应意识到并主动承担起推进社区知识生长的责任。而从竞争到协作的重要前提是拥有一个民主化的知识建构环境，即第七条原则“民主化”的知识，意味着从传统的教师“权威”转向“自由”的一个过程，[2]要做到的就是教师必须让每一位学生都参与到知识建构中来，并确保所有的观点都得到理解和重视，在学生与学生、教师与学生、研究者与学生之间的知识分享和交换过程中，得到知识的共同增长，即第八条原则“对等的知识发展”。

基于此，研究者针对学生真实感兴趣的主题，由学生自发生成协作小组，如深度主题阶段生成7个协作小组，分别是“建模技术组”“材质与纹理组”“毛发技术组”“灯光组”“动画与摄像机组”“环境与渲染组”和“粒子技术组”，学生首先展开小组内部的协作与讨论，共同协商本组的作品主题，设计并制定小组统一协作方案，在相互的交流与讨论过程中展开协作，共同完成本组主题作品的设计与制作，组内的每一位学生都积极主动的承担着推进本组主题发展的责任，如图3所示。为建立一个“民主化”的知识建构环境氛围，教师在主题开展前组织全班学生对“社区讨论规则”发表自己的观点，最终由大家共同讨论后决定。教师鼓励以组间协作的方式来实现不同群组之间对等的知识发展，如“建模技术组”与“灯光组”“材质与纹理组”“环境与渲染组”共同合作；“环境渲染组”与“毛发技术组”“动画摄像机组”协同作业等。整个社区中知识的流动呈现灵活性和多样化，学生与学生、教师与学生之间均是相互协作的关系。

图3 小组协作讨论截图

四、从单纯的成绩评定到多元化的参与式评估：教学评价的转型

传统的三维动画制作类课程的评价方式以终结性评价为主，教师布置期末结课作业并给出相应的评分标准，学生根据结课作业的要求设计并完成最终作品，教师根据评分标准给出每位学生的作品原始成绩；平时成绩主要以课堂考勤和课堂表现（即学生课堂回答问题的次数及答题情况）决定，而学生对每一章节的掌握情况则根据章节学完后布置的平时作业（课堂案例模拟或课后案例制作）来评定。这种统一量化的评价方式很大程度上局限了学生的创造性思维，且仅仅是单向的（教师单方面评价学生），对于班级或小组中思维活跃、发言积极的学生比较有利，而针对大部分学生，尤其是不善表达的学生来说非常不利。知识建构理论的第十二条原则“嵌入活动的形成性评价”，主张将评价作为知识发展的一部分，需要被嵌入到日常的知识创造过程中，用以及时发现正在进行的知识建构活动中存在的问题，使得教师能够及时采取干预措施进行教学的调整。[2]嵌入式的过程性评价将范围设定为学生的整个探究过程，而不仅仅局限于学习的最终阶段（结课作品的设计与制作）；评价标准也不是预先设定的，而是根据主题的发展不断更新和调整的，即目标游离和价值多元的。[2]同时，评价的主体不应仅从教师单方面出发，也应加入学生群体对小组协作过程中的自主设计和参与的内部评估过程。

随主题的不断推进，研究者在“社区知识升华”阶段设计由学生自主设定并完成参与式评估，组长在本组的主题视窗中划分出“小组考核方案”区域，每位成员分别发表自己对于本次协作主题考核的意见，如有的学生建议考核方案应注重在作品完成过程中的工作量、质量等方面，有的学生则认为应注重作品的细节和真实度等方面，还有的学生认为应注重协作过程中积极主动的态度，或是提出建议的次数，以及对他人作品所做出的贡献。最终“写实商业街组”和“3D游乐场组”分别达成共识并给出考核方式及其详细的评分标准（如表2所示）。参照评分标准，小组成员共同协商给出每一位学生的原始成绩，并在全班范围内进行公示。这种由学生自发形成的参与式评估充分调动了每一位学生的主观能动性以及对社区知识发展责任的承担。

表2 参与式评估考核标准

五、结语

本研究主要探讨了某高校“三维动画制作”课程在知识建构理论的引领下所发生的一系列变革，全文紧扣十二条基本原则，试图从教学内容的重构、教学目标的重塑、教学组织形式的重组和教学评价的转型等几方面重塑该课程的改革与实践，详细论述了如何从结构化的教材到非结构化的探究主题，从单纯技能训练到综合创造能力培养，从个体之间的相互竞争到多层面的通力协作，从单纯的成绩评定到多元化的参与式评估等一系列变革与实施过程。

研究结果表明，知识建构理论作为信息技术支持下的知识创新学习，极大的激发了学生的主观能动性，增强了学生对社区知识的协同认知责任，学生在真实情境下，根据自己的实际情况提出问题，自发成组，通过充分的个人探究、小组协作探究，共同确定主题的具体内容，以及协作方案的设计与实施等；同时，学生的创新思维和解决现实复杂问题的能力也得以提升，具体表现为，在主题协作过程中，学生结合生活中的三维物品对作品进行创造性的设计与制作，如“十二个月份的毛发文字”“低面风格小岛”“夜空下的聚餐”等，学生从单纯的软件学习转化为创造性的作品设计；学生在发展社区知识，改进观点的过程中对于自我学习的调节与监控能力以及对主题探究过程的反思与评价能力均得到了提升。

教师的角色从传统的“知识权威”“知识传授者”逐渐过渡为“引导者”和“协同参与者”，从固定的教学设计者转变为灵活的主题探究者；通过知识建构教学，教师慢慢意识到只有通过对学生的“放权”和信任才能最大限度的激发学生的主观能动性和对社区知识生长的协同认知责任。