三维设计与创意教学——内容特点

熊雪亭

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“课标”）将《三维设计与创意》列为高中信息技术选择性必修课程模块5，为对三维设计领域感兴趣的学生提供了挑战性的学习机会和个性化发展的空间。

本模块主要包括三维设计对社会的影响、三维作品设计与创意和三维作品发布三部分内容。通过本模块的学习，学生能够认识到三维数字化的重要意义，体验利用数字技术进行三维创意设计的过程，理解基于数字技术的三维建模等技术背后的基本思想和方法，能够根据需要尝试设计三维作品并发布。下面，分别阐述各部分内容的特点。

● 三维设计对社会的影响

近些年来，三维设计作品已经很常见，如工业设计、影视作品、广告、游戏等，学生也会经常接触到这些作品，但并未形成三维设计对社会影响的系统性认识。本部分主要是引导学生关注三维设计及其相关技术，了解三维设计的现状、发展趋势及其广泛应用领域，并能结合身边的三维设计应用案例体会三维设计的重要性，认识三维设计及相关技术给人们生产、生活等各方面带来的巨大影响。因此，这部分内容对于学生来说呈现出来的特点是名词概念多，案例分析和应用体验多。

1.名词概念多

这部分内容，对于大部分学生来说都是初步接触，需要了解相关名词概念的含义并能简单区分相似概念之间的区别。首先要知道二维设计与三维设计的内涵与区别，特别是具有一定三维视觉效果的二维设计与三维设计之间的区别。学习三维设计需要进一步认识并区分三维模型、三维建模技术、三维重建技术、三维渲染技术、三维显示技术、虚拟现实技术（VR）和三维打印技术等概念，特别是三维建模技术与三维重建技术这两个概念的区分与理解。三维建模技术会利用计算机系统中的三维设计软件将人脑中的构思转换成三维数字模型，也称正向工程建模。而三维重建技术是利用特定的技术，获取现实世界中物体的三维数据，重建该物体三维模型的技术，也称逆向工程建模。三维重建技术是目前受到各界普遍关注的数字孪生技术的重要基础。与三维设计相关的概念有很多，这些概念看起来非常相似，但又完全不同，特别容易混淆。这就需要教师精心设计教学，巧妙安排活动，引导学生理解并区分。

2.案例分析和应用体验多

为了更好地引导学生认识和了解三维设计的现状、发展趋势及其广泛应用领域，体会三维设计的重要性，教学时可从身边的或典型的案例入手，通过调查、欣赏、分析、体验三维设计的相关作品等方式，让学生在案例分析、亲身体验中，认真思考，用心体悟，感受三维设计带来的巨大影响。

● 三维作品设计与创意

本部分内容主要让学生体验三维作品设计与创意的完整过程，包括对开发工具的使用，它是整个模块中较为关键的内容，呈现出原理多、实践多与创意空间大的特点。

1.原理多

课标中明确指出，通过本模块的学习，学生要能够理解基于数字技术进行三维设计的基本思想方法，发展空间想象能力和综合思维能力。因此，本模块的教学重点不应局限在某个平台或软件的具体操作上，还要关注背后实现的原理及问题解决的思维方法。在这部分内容的学习过程中会涉及几何体建模、参数建模、模型重建等多种建模思想，会了解渲染的基本原理、三维显示原理等，会接触到多种算法，如三维建模中的应用的卷积神经网络（CNN）算法、三维渲染中的算法、三维显示中的算法、三维作品交互中的碰撞检测算法等。关注技术背后的原理和思想方法，有利于培养学生在学科活动中采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型的能力，提升计算思维，落实核心素养。

2.实践多与创意空间大

在这一部分的学习过程中，要引导学生经历三维作品设计实践的全过程，可以开展多种建模技术的实践体验，感受不同三维建模技术的各自特点;可以从生活与学习需求出发，利用三维设计软件创作三维作品。在这些实践活动中，学生从最初的规划设计到动手实践实现创意，慢慢地内化所学知识，领悟相关的原理与思想，加强对三维设计领域的全面认识。可以说，三维设计软件是表达创意的工具，实践活动又给学生提供了較大的创意空间，学生可以联系实际展开联想，结合项目充分发挥自己的想象从而实现创意。

● 三维作品发布

本部分主要是三维作品发布与三维作品评价。三维作品设计基本完成时会根据需求选择不同的发布方式，然后根据发布方式的不同特点和要求对作品进行细化调整，从而表达意图和创作思想。在作品发布后，会进行鉴赏和评价，分析作品中使用的技术技巧，体会作品所表达的创作思想，理解其中蕴含的创意。这部分内容的特点是选择与细节调整多、评价与鉴赏多。

1.选择与细节调整多

三维作品的发布形式并不唯一。一般来说，三维设计的作品会根据实际需求以实体模型、三维动画、三维交互作品等方式发布。发布途径不同、出口不同、侧重点不同，细节处理也会不同。发布成实体模型通常会利用三维打印技术将其物化，在这一发布形式中，三维设计中的数据相当关键，往往需要毫厘不差;如果是实体模型由多部分组合而成，则涉及三维模型的装配，装配需要各模型之间进行匹配度测试，邻近模型之间数据需要有差异从而留出空隙，又需要差异在合理范围。发布成三维动画或影视形式的三维作品是通过数字表现进行视觉展示，侧重立体、饱满、逼真的视觉效果，需要考虑灯光阴影、色彩搭配、纹理材质等参数设置，设置时既要基于现实，又要有艺术的提升空间。发布成三维交互作品的三维作品如虚拟现实作品的形式，则更侧重环境的构建、气氛的烘托、合理的交互行为，交互行为的合理指的是交互行为应当符合一般性的认知和自然规律，如在滑雪过程中人们的移动方式是持续滑动而非跳动等。可以说三维交互作品既要考虑到三维显示技术、传感交互技术，又要与三维交互设备相配合。

2.评价与鉴赏多

在三维设计作品发布后，正确的鉴赏与客观的评价是非常重要的。作品往往是人的思想的表达，会鉴赏、会客观评价是非常重要的能力。评价是有标准的，鉴赏是有方法的。在评价与鉴赏活动中，需要引导学生学习总结鉴赏的方法，交流讨论评价的标准。对于不同发布形式的三维作品，评价和鉴赏的关注角度会有所不同。实物模型侧重结构的合理与数据的精准，三维动画侧重视觉效果与表达，三维交互作品侧重观感与交互性。在开展这部分教学时，需要教师根据需求安排不同的评价与鉴赏活动，引导学生探讨从不同视角去评价，从不同维度去鉴赏，逐渐提高鉴赏水平与评价能力。