“三维设计对社会的影响”单元教材简析与教学实施建议

马静 熊雪亭

摘要：“三维设计对社会的影响”单元出自高中信息技术选择性必修模块5“三维设计与创意”。作为该模块的起始单元，其担负着打好核心概念基础、激发学习兴趣、使学生感受三维技术魅力的重任。本文通过对课程标准的理解、各版教材的分析，力求在实际教学中有效设计与实施，凸显三维技术与创意独特的育人价值，为后续内容的学习打下坚实基础。

关键词：三维设计;教材分析;教学建议;高中信息技术教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）14-0019-03

选择性必修模块5“三维设计与创意”在普通高中信息技术课程中，承载着培养学生的空间想象能力，发展学生科学、技术、工程、人文艺术、数学等学科综合思维能力的重任。近年来，虚拟现实、元宇宙等新兴技术为人们提供了更为广阔的虚拟空间，带来了无与伦比的浸入感。三维技术本身在设计建模之外，更是涉及编程交互、高速通信、人工智能等最新科学技术及众多领域，应用前景十分广阔。

课标要求分析

“三维设计对社会的影响”是该模块的入门单元，《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）要求从日常生活可见可感的实例入手，结合学生的生活经验，让学生体会三维设计的重要性，认识三维设计对社会及其相关领域发展的促进意义，形成三维设计对社会的影响的系统性认识。

1.内容要求

《课标》对“三维设计与创意”模块明确提出了7项内容要求，其中前两项与本单元的教学紧密相关。具体教学内容及要求（行为动词）如下：

三维设计及相关技术的现状和发展趋势——描述

三维设计及相关技术给人们生活、工作、学习带来的影响——具体说明

三维设计及相关技术在数字化环境中的普遍性——认识

三维设计及相关技术在不同领域的实际应用——了解

2.学业要求

《课标》中的“三维设计及相关技术的基础知识，形成三维设计及相关技术在当今社会有重要作用的认识”是本单元的重点内容，而“掌握三维设计中关于建模的基本知识与技能”在本单元中则可以落实为通过体验三维项目，初步了解三维建模的过程，为后续第二单元深入学习打下基础。

“能够利用数字化环境查找学习资源”也是“三维设计对社会的影响”的重点内容。由于近年虚拟现实、元宇宙等新兴技术的不断发展，现有教材往往难以更新相关内容，因此要求带领学生对这些新事物新技术进行探索，进而分析它们在社会发展中起到的作用，形成三维设计对社会影响的系统性认识，帮助学生树立“数字化环境下积极进取的态度”。

教学内容分析

1.各版教材分析

现行各版本教材均紧扣《课标》展开，且各具特色。各版本教材大多突出以项目学习方式组织开展设计、调查等活动;通过将二维与三维作品进行对比体验，呈现三维技术的特点，帮助学生理解三维设计的基本概念、三维技术的具体应用以及对社会的影响。

例如，人教-中图版教材第一单元“三维设计基础”以“我的家居我设计”为主题学习项目，主要教学内容包括“初识三维设计”“三维设计的相关技术”“三维设计在社会中的应用”三部分。

粤教版教材第一单元“认识三维设计及其技术”以“三维设计在教育领域现状及发展的调查”为主题学习项目，主要内容包括“了解三维设计”“三维设计常用软件及工具”“三维创意作品赏析”“三维设计的应用与影响”“三维设计的发展趋势”几部分。

2.教学目标设定

根据《课标》要求，并结合上面两个版本教材的对比分析，可以设定本单元的教学目标为如下四部分：①通过观察和对比分析学生作品，了解二维和三维设计的异同，初步认识三维设计，了解三维设计的一般过程;②通过体验典型三维作品，初步了解相关技术的应用，探索三维设计相关技术的原理;③通过阅读、搜集、分析与交流，了解三维设计的现状和发展趋势，体会三维设计的优势;④通过典型案例的赏析，了解三维设计及相关技术在不同领域的实际应用，体验和感受技术发展为三维设计带来的便利。

在以上教学目标中，对于教师来说，典型案例的选择准备以及引导学生对三维技术的特点进行交流分析和评价是教学工作的重点。而对于学生来说，总结三维设计对社会的影响以及对未来趋势展开预测则较为困难。

3.核心概念分析

对于“三维”这一核心概念，各版本教材不约而同地与学生最熟悉的二维平面以及高中数学中的立体几何相关知识联系起来。在平面二维坐标中引入一个方向向量构成的空间系，形成三维空间，获得立体感。

对于“三维设计”这一核心概念，各版本教材則从不同的角度进行了阐释。例如，“三维设计是以长、宽和高构成的三维立体工具为载体的设计活动。”（人教-中图版）“三维设计作为一种立体化、形象化的新兴设计方法，已经成为新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的重要基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化、更形象化的一种新型设计方法。”（粤教版）“三维设计（Three Dimensional Design）是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的三维几何形状，模拟物体的动、静态处理过程的技术。”（沪教版）

在教学过程中，教师可通过带领学生体验典型案例理解三维设计这一概念，从而引导学生列举出更多生活中融合三维设计的技术。

教学实施建议

1.基于现实生活，创设情境，引发学习兴趣

在本单元教学中，运用情境化策略能在学生模糊的知识概念与繁杂的现实应用之间搭建起桥梁。教师在教学过程中应有意识地引入或创设三维技术的来源或典型应用的情境，通过带领学生参与、体验抽象的理论转化为技术产生或具体运用的过程，使其直观地感受、理解和掌握知识，引发深度思考，甚至创造性地解决新问题。

例如，从生活中常见的旅游景点照片引入，利用VR技术带领学生“走入”故宫、西湖等经典景区，获得立体化、沉浸式的体验。进而通过二维照片与三维全景的对比，引发思考，激发学生进一步学习的兴趣，探索由二维照片拼合为全景图的原理。

2.利用学生经验，设计互动，发挥学科特色

发挥三维技术的学科特色，需要在枯燥的理论知识与学生的经验之间搭建桥梁，同时还需要了解和利用学生的已有知识基础。在中学开展三维技术教学，虽然学生的理论储备不足，但很多的经典算法均可以与学生之前的学习生活进行联系。

例如，在三维模型在显示器平面呈现这一环节中，在互动小程序中，教师可通过模型的平移、旋转和缩放等操作，将艰深的计算机图形学知识可视化地呈现出来，带领学生深入理解三维模型的平面呈现原理。

3.跨越学科界限，深挖项目，提升综合能力

三维设计与创意这一内容有着丰富的可扩展性。为了有效落实《课标》中提到的“发展学生科学、技术、工程、人文艺术、数学等学科综合性思维能力”，体验项目的设计需要考虑技术、设计、科学、数学等多学科链接。在本单元中可以设计三维技术及交互为主的跨学科项目，让学生在项目中通过教师启发引导、学生动手实践的方式，对原有的知识进行重新链接。案例项目如下表所示。

4.紧跟技术发展，走向专业，培养自学意识

在教学过程中，可以在已有项目基础上结合最新技术进行拓展。例如，在虚拟全景漫游的基础上，利用手机盒子或头盔提供更加沉浸式的虚拟现实效果，进而介绍元宇宙等最新技术;也可请业界专家走进校园或带领学生走出教室来到高新技术企业实地参观实践，以更加丰富多彩的教学形式展示数字特效、虚拟现实、人工智能和元宇宙等最新技术。

应用混合式教学模式，结合项目准备相关的短视频等教学辅助材料。学生按需求开展自主学习，关注具体的理论与操作方法;教师在课堂注重对每位学生提供个别指导，协助小组项目的运营展开，并引导学生进行知识总结、优化。

5.关注知识产权，强调责任，凸显育人价值

本单元虽然关注三维设计对社会的影响，但中学生的世界观、人生观、价值观都尚未成型，生活方式、思维方式受到各种文化的冲击，可塑性非常强。在三维技术与社会的教学中更需要注意渗透信息社会责任和知识产权意识。近年来，如文物三维扫描保护及修复、故宫博物院全景漫游和动画電影《哪吒之魔童降世》等基于我国优秀传统文化的三维技术应用和作品层出不穷，教学中不妨通过这样的案例项目，让学生体验探索的乐趣，同时对学生的行为方式、价值取向、人格修养、审美情趣乃至弘扬传统文化的责任意识、知识产权保护意识等方面产生深远影响。

参考文献：

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