簡析認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)看三維動畫軟件技術(shù)的論文
論文摘要：文章從認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)，對三維動畫軟件技術(shù)的知識歸類、知識特點(diǎn)、知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及獲得等方面進(jìn)行探討。從中可以看到，三維動畫軟件技術(shù)是一門特殊領(lǐng)域的程序性知識，它們具有自動化執(zhí)行的特性，但同時(shí)又必須借助人們的意識的參與，把產(chǎn)生式有效合理地程序化；基本技能的習(xí)得需要經(jīng)過三個階段，而認(rèn)知策略性知識的習(xí)得，則貫穿在基本技能學(xué)習(xí)的過程中。清晰明了地把握這些知識特點(diǎn)，將會對做好相關(guān)的教學(xué)活動帶來莫大的裨益。
論文關(guān)鍵詞：知識分類程序性知識三維動畫軟件技術(shù)基本技能認(rèn)知策略
當(dāng)前，動畫產(chǎn)業(yè)在我國呈現(xiàn)出一派方興未艾、生氣勃勃的氣象。在動畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，動畫人才的培養(yǎng)，從來都是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要的、不可或缺的部分。近年來，我國在基本動漫制作人才的培養(yǎng)方面有了長足的進(jìn)步，但仍然存在著許多需要認(rèn)真總結(jié)、深入研究、進(jìn)一步提高的問題。其中一點(diǎn)，就是有必要對如何更好地搞好動漫教育做更深入的研究和探討。
“教學(xué)，是實(shí)施學(xué)校教育的過程，是教學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)的過程”，是教師有計(jì)劃地發(fā)動、組織、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的活動。真正做好教學(xué)的前提是必須對所教與所學(xué)的知識有正確認(rèn)識和了解。知識不可盡數(shù)，學(xué)習(xí)的類型不可盡數(shù)，但毫無疑問，每一種知識的學(xué)習(xí)都有其自身的規(guī)律、特點(diǎn)、目的和所需要的條件和環(huán)境。做好三維動畫軟件技術(shù)知識的教學(xué)，就必須對三維動畫軟件技術(shù)的知識有一個明晰而正確的認(rèn)識。三維動畫軟件技術(shù)的知識是一種什么樣的知識？這種知識具有什么樣的表征特點(diǎn)？它們的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是怎樣的？它們應(yīng)該怎樣被習(xí)得？筆者嘗試以當(dāng)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)，從知識的分類、知識的表征、知識的獲得等方面去思考和探討，以期能把三維動畫軟件技術(shù)的知識特點(diǎn)和學(xué)習(xí)勾畫出一個明晰的輪廓。wWw.133229.com
一、知識的分類與三維軟件技術(shù)知識
（一）當(dāng)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論根據(jù)知識的不同表征方式，將知識分為兩類，即陳述性知識與程序性知識。所謂陳述性知識，指的是“有關(guān)人所知道的事物狀況的知識”，它們描述事物的形態(tài)、內(nèi)容，或是事物變化發(fā)展的原因、過程，說明事物是什么、為什么和怎么樣，它們一般能夠被人用口頭或書面語言進(jìn)行清楚明白的陳述。
與陳述性知識相對的，是程序性知識。所謂程序性知識，指的是教人們懂得如何去完成某件事情，如何進(jìn)行某種作業(yè)技能的知識。它們“主要反映活動的具體過程和操作步驟，說明做什么和怎么做”。它一般不容易被語言清晰表述，是“動態(tài)性”的，因?yàn)槌绦蛐灾R是“在人的頭腦中以‘產(chǎn)生式’這種動態(tài)的表征形式來表示”的一種知識。
產(chǎn)生式是程序性知識的基本表征方式。所謂產(chǎn)生式，是一個由于某一或某些條件得到滿足而引發(fā)某一或某些后續(xù)行為的程序，也即是一種“if－then”或稱“條件－行動”的規(guī)則。簡單地說，一個產(chǎn)生式就是一個操作方法或一個行為過程。產(chǎn)生式是程序性知識最基本的表征單元。當(dāng)然，在現(xiàn)實(shí)世界里的絕大多數(shù)情況下，人們實(shí)現(xiàn)某個目標(biāo)的過程是復(fù)雜的，要做成某件事情、完成某項(xiàng)工作，并非是單一的一個產(chǎn)生式所能實(shí)現(xiàn)。因此，大多數(shù)程序性知識實(shí)際上往往是由一連串的產(chǎn)生式鏈接而成的產(chǎn)生式序列。讓序列中各產(chǎn)生式之間產(chǎn)生聯(lián)系的關(guān)鍵，在于“一個產(chǎn)生式的活動將給出另一個產(chǎn)生式所需要滿足的條件”。這樣，就鏈接形成了完成某項(xiàng)作業(yè)的一系列方法和步驟。
（二）三維動畫軟件技術(shù)的知識不是關(guān)于某個事物的形態(tài)、內(nèi)容及變化發(fā)展等方面的定義與描述，而是一整套龐大復(fù)雜的關(guān)于電腦軟件的工作步驟和操作技能。三維動畫制作工作中的每一個制作技術(shù)環(huán)節(jié)，都由一連串相互以序列化形式聯(lián)系著的操作步驟構(gòu)成。如角色建模，從導(dǎo)入二維角色設(shè)計(jì)圖、建立初始幾何模型開始，再經(jīng)過諸如切分半面、鏡像復(fù)制、增加網(wǎng)格、頂點(diǎn)編輯、面片拉伸等一系列編輯處理，最后細(xì)分平滑而完成。對這些編輯制作技術(shù)再細(xì)分，還將會得出一系列更細(xì)小的方法與步驟的序列。因此，三維動畫軟件技術(shù)是由一系列產(chǎn)生式鏈接而成的，為實(shí)現(xiàn)三維動畫制作而匯編成的、以“if－then”規(guī)則序列化的、層層套嵌的一系列作業(yè)方法和操作步驟。因此，它是一門程序性知識。
二、特殊程序性知識與三維動畫軟件技術(shù)
�。ㄒ唬⿵闹R適用領(lǐng)域的廣度來看，程序性知識有一般程序性知識和特殊程序性知識之分。一部分程序性知識具有一定的普遍適用性，可適用于不同的領(lǐng)域，也即人們常說的做某件事的一般方法或一般途徑，故稱一般程序性知識。與此相對，有些程序性知識的針對性則較強(qiáng)，只適用于某些特定的領(lǐng)域，或只對某些領(lǐng)域的事情特別有效，這些適用領(lǐng)域較為狹小且指向性較強(qiáng)的程序性知識，便被稱為特殊性程序性知識。
三維動畫制作是一個專業(yè)性很強(qiáng)的工作，它的適用范圍因其專業(yè)針對性而顯得很窄，只限于在三維動畫制作工作中應(yīng)用而已。這就使它與帶有普遍適用性的一般程序性知識有著很明顯的不同。事實(shí)上，它甚至不適用于二維動畫的制作，盡管二維動畫與三維動畫本身同屬于一個藝術(shù)門類。所以，三維動畫軟件技術(shù)是一門只適用于特殊領(lǐng)域的、專業(yè)指向性很強(qiáng)的特殊程序性知識。
�。ǘ⿵男袨榈淖詣踊潭然蛞庾R參與程度來看，把程序性知識又劃分為自動化的程序性知識和有控制的程序性知識兩類。人們的許多行為技能可在無需有意識參與的情況下自動發(fā)生。如騎自行車、看報(bào)讀書、運(yùn)球上籃等的行為，而且，這些行為一般可以通過一定時(shí)間的訓(xùn)練達(dá)到“熟能生巧”的地步。這些帶有明顯自動化傾向“程序性”行為被稱作自動化的程序性知識，或稱“自動化基本技能”。而另外一類的行為技能則不同，因?yàn)樗鼈兯鎸Φ氖且恍┚唧w的、不具備普遍性的工作或事物，因此需要借助思維技能（thinkingskill）或認(rèn)知策略（cognitivestrategy），比如縝密的思考、認(rèn)真的推理、仔細(xì)的安排方得以完成。如要辦好一件事情，除了知道辦事的目標(biāo)外，還必須懂得選擇合適的方法，遵循一定的步驟，根據(jù)變化采取相應(yīng)的對策，循序漸進(jìn)地去實(shí)現(xiàn)它。這一類的程序性知識，因?yàn)槭艿剿伎�、推理等人的意識的參與和控制，需要依著一些策略性的思維來協(xié)助它的執(zhí)行，所以被稱為有控制的程序性知識。
三維動畫軟件技術(shù)知識無疑是一門“有控制的”程序性知識。因?yàn)�，第一，動畫制作是屬于藝術(shù)創(chuàng)作范疇的工作，而藝術(shù)創(chuàng)作與人的主觀意識密不可分，是受人的審美心理意識控制的一種有目的行為。第二，由于三維動畫軟件技術(shù)的復(fù)雜性，決定了三維動畫制作工作不是一項(xiàng)簡單的“傻瓜相機(jī)”式的工作，它無時(shí)不需要知識、經(jīng)驗(yàn)來精確設(shè)計(jì)每個工作或操作的程序。在三維動畫制作的過程中，大到整體的藝術(shù)風(fēng)格設(shè)定，小到一個小小的道具制作，都是在人們的意識參與監(jiān)控下，按一定的規(guī)則、遵循一定的步驟去完成的。如動畫角色和場景的布光，由于它是動畫片整體的藝術(shù)風(fēng)格的一部分，所以，如何把燈光調(diào)整設(shè)置到所期望的藝術(shù)效果，調(diào)整哪些屬性，參數(shù)值是多少，這些操作都與創(chuàng)作者的審美意識直接關(guān)聯(lián)。而且，布光從燈光創(chuàng)建到完成設(shè)置，在軟件操作上有它的一套步驟順序，步驟的順序間有著規(guī)律性的聯(lián)系。順序的不同，直接影響工作的效率及最后的藝術(shù)效果。有經(jīng)驗(yàn)的動畫制作者往往能夠快速而有效地以一套行之有效的產(chǎn)生式序列完成工作。而快且好的產(chǎn)生式序列的生成，其實(shí)是在人們的意識參與下，激活并調(diào)用儲存在大腦里的經(jīng)驗(yàn)信息，在大腦里經(jīng)過一番預(yù)演模擬和評估而組合出來的。這說明三維動畫軟件的運(yùn)用是一種受意識控制的、包含策略因素的工作技能，它是“有控制的”程序性知識。
（三）除了一些比較簡單的行為過程或技能外，認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為自動化的程序性知識與有控制的程序性知識并不是截然對立的，相反在大多數(shù)情況下，它們都是共生共存的，只不過有些程序性知識更趨向于自動化，而另外一些則更多地維持著有控制的特征。隨著學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)實(shí)踐的深入，程序性知識中共存的自動化與有控制的成分會產(chǎn)生一定的變化，自動化的程度會增強(qiáng)，有控制的成分則會相應(yīng)地轉(zhuǎn)弱。所以，我們必須看到，雖然三維動畫軟件技術(shù)具備明顯的有控制的“策略性”特征，但同時(shí)也包含著諸如鍵盤鼠標(biāo)操作，模塊轉(zhuǎn)換、窗口調(diào)用等的操作技能上“自動化”的成分。而且隨著操作熟練度的提高，策略運(yùn)用方面也會顯現(xiàn)出自動化的傾向。
因此，可以這樣概括，關(guān)于三維動畫軟件技術(shù)的知識是一門適用于特殊領(lǐng)域的、具有特殊領(lǐng)域的策略特征的、包含一定的自動化基本技能成分的特殊程序性知識。
三、特殊程序性知識的獲得與三維動畫軟件技術(shù)知識的學(xué)習(xí)
對知識進(jìn)行分類的目的之一，在于了解不同類型知識的構(gòu)成和特征，進(jìn)而去考察和了解它們的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和獲得機(jī)制，并依此指導(dǎo)設(shè)計(jì)有效的教學(xué)。作為一門特殊程序性知識的三維電腦動畫技術(shù)，應(yīng)該如何去設(shè)計(jì)組織教學(xué)方符合其知識特點(diǎn)？
�。ㄒ唬┤S動畫軟件技術(shù)包含著自動化（自動化基本技能）成分，也即熟練執(zhí)行程序的能力。熟練，是三維動畫軟件技術(shù)學(xué)習(xí)的一個重要目標(biāo)，一個稱職的三維動畫師首先體現(xiàn)在專業(yè)技術(shù)的嫻熟度上。要更有效率地達(dá)到熟練的程度，簡單而單一的人機(jī)操作練習(xí)是不夠的。從獲得知識的角度去看，自動化基本技能通過認(rèn)知階段、聯(lián)系階段和自動化階段三個階段來獲得。在認(rèn)知階段里，人們需要逐一學(xué)習(xí)具體的解決問題的步驟方法（產(chǎn)生式），“并對這一技能的各項(xiàng)條件以及在這些條件下將要執(zhí)行的相應(yīng)行動形成最初的陳述性編碼的表征”；在聯(lián)系階段，人們逐漸學(xué)會將各步驟方法按一定的規(guī)則匯編成一個連貫的程序；同時(shí)，通過練習(xí)使程序的執(zhí)行逐漸減低對意識的依賴；最后的自動化階段，隨著練習(xí)的`繼續(xù)強(qiáng)化，聯(lián)系階段所形成的程序化步驟得到進(jìn)一步的協(xié)調(diào)和精確化，人們的程序序列化行為（技能）變得更加?jì)故欤静恍枰庾R的參與，完全進(jìn)入到“嫻熟的”的自動化狀態(tài)。
認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，教師應(yīng)在三個方面為基本技能學(xué)習(xí)發(fā)揮作用。1.幫助并促進(jìn)學(xué)生掌握必要的前提知識和子技能。2.幫助并促進(jìn)學(xué)生對程序進(jìn)行符合規(guī)則的組合和向更大的程序發(fā)展。在這里，教師要努力“給學(xué)生提供機(jī)會，讓他們將一些小程序合成為大程序”。3.盡力“使學(xué)生學(xué)會識別與特定的行動相聯(lián)系的條件圖式，了解各子技能的關(guān)系即合成的技能與總目標(biāo)的關(guān)系”。即要盡量幫助學(xué)生把所學(xué)的程序性知識與實(shí)際應(yīng)用情境聯(lián)系起來，著意培養(yǎng)他們運(yùn)用新知識的能力。此點(diǎn)與后面述及的策略性知識（思維技能）的獲得是相關(guān)聯(lián)的。
所以，在三維動畫軟件技術(shù)的實(shí)際教學(xué)中，第一，教師要著意講授與三維動畫軟件技術(shù)相關(guān)的前提知識和子技能。比如建模的教學(xué)，除了要教會學(xué)生具體的建模命令，還應(yīng)講授諸如電腦圖形語言基礎(chǔ)知識、多邊形模型與nurbs模型的內(nèi)在構(gòu)成特點(diǎn)等前提性知識，以及講授并指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)角色設(shè)計(jì)、立體雕塑等相關(guān)的子技能。第二，在人機(jī)操作練習(xí)的同時(shí)，須注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生完整地理解建模的過程，注意各個步驟、各程序命令之間的必然聯(lián)系和規(guī)律性，從而不斷提高更合理和有效率地使用技術(shù)的能力。第三，教學(xué)中應(yīng)用的練習(xí)樣例應(yīng)盡可能豐富多樣，且與行業(yè)的實(shí)際需要和制作標(biāo)準(zhǔn)盡量吻合，最大限度地讓學(xué)生面對不同的問題有自己尋求解決方法的能力（這一點(diǎn)在培養(yǎng)思維技能〈策略性知識學(xué)習(xí)〉的時(shí)候尤顯重要）；第四，有計(jì)劃、有步驟，從易到難地安排一系列的練習(xí)，并把培養(yǎng)學(xué)生的反應(yīng)能力和對軟件技術(shù)操作的熟練度貫穿于教學(xué)中。
（二）三維動畫軟件技術(shù)包含著特殊程序性知識的另一個重要基本成分——策略性知識（思維技能或認(rèn)知策略），“基本技能是解決整個問題的手段或工具，而認(rèn)知策略則負(fù)責(zé)對何時(shí)何處使用這些手段或工具作通盤規(guī)劃與組織”。對學(xué)習(xí)三維動畫制作的學(xué)生來說，盡可能達(dá)到自動化程度的熟練的軟件操作固然重要，但面對一個新的任務(wù)，如何更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)設(shè)定的藝術(shù)目標(biāo)，更有效率地完成制作，則是更重要的事情。認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，在策略性知識的學(xué)習(xí)中，第一，教師在教學(xué)中提供的問題樣例應(yīng)在條件方面呈現(xiàn)足夠多的變化；第二，應(yīng)該注意從學(xué)習(xí)的一開始就讓學(xué)生有機(jī)會接觸策略的運(yùn)用。
因此，教師在課堂范例和練習(xí)中所引入的樣例的豐富性與變化性就成了教學(xué)中的一個至關(guān)重要的關(guān)鍵點(diǎn)。如何在教學(xué)中不斷引入并保持足夠多變化的樣例以供學(xué)生學(xué)習(xí)策略性知識？唯一可行的途徑就是，教師必須與行業(yè)實(shí)踐保持著很良好的聯(lián)系，因?yàn)橹挥性从谏a(chǎn)實(shí)踐第一線的東西，才擁有最大的豐富性和變化性。比如，在講授角色的行走動畫時(shí)，可以角色的普通行走作為課堂范例。然后，在練習(xí)中安排取自生產(chǎn)實(shí)踐第一線的一些性格化行走動作作為習(xí)題，如昂首闊步的走、歪了腳的走、婀娜多姿的走，等等，并適時(shí)地在學(xué)生的練習(xí)中給予引導(dǎo)和點(diǎn)評。通過這樣的教學(xué)手段，來培養(yǎng)學(xué)生的策略性思考的能力。
結(jié)語
三維動畫軟件技術(shù)的知識是一門特殊領(lǐng)域的程序性知識。作為特殊程序性知識，三維動畫軟件技術(shù)知識包含了體現(xiàn)程序的執(zhí)行熟練度的自動化基本技能，和體現(xiàn)程序的運(yùn)用合理性的策略性知識這兩個基本的成分。如何讓這些技能與知識能夠被最有效率地習(xí)得？這就要求我們依照知識獲得的特點(diǎn)和規(guī)律，設(shè)計(jì)組織和實(shí)施我們的教學(xué)。在三維動畫軟件技術(shù)的教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生們操作技術(shù)的熟練度毫無疑問是教學(xué)的目標(biāo)之一。所以，必須根據(jù)知識獲得的規(guī)律，在基本技能不同的學(xué)習(xí)階段，分別運(yùn)用側(cè)重點(diǎn)不同的方式方法，去闡述相關(guān)的前提知識和關(guān)聯(lián)知識，有意識地引導(dǎo)學(xué)生將一系列解決問題的產(chǎn)生式做最合理的組合和擴(kuò)展，以期能夠最有效率地培養(yǎng)學(xué)生的操作熟練度。這是特殊程序性知識的特點(diǎn)給我們提出的第一個要求。
特殊程序性知識的特點(diǎn)給我們提出的第二個要求，是在培養(yǎng)熟練操作的同時(shí)，還須將策略性知識的學(xué)習(xí)貫穿在整個知識學(xué)習(xí)過程中。在三維動畫軟件技術(shù)的教學(xué)中，讓學(xué)生從學(xué)習(xí)一開始就將藝術(shù)創(chuàng)造的目標(biāo)和要求作為三維動畫制作工作的主要目標(biāo)和衡量標(biāo)準(zhǔn)，圍繞著這些目標(biāo)和要求去思考最佳的產(chǎn)生式組合，著重引導(dǎo)學(xué)生主動地拓展運(yùn)用已學(xué)到的知識和技能解決不同問題的能力。
特殊程序性知識的特點(diǎn)給我們提出的第三個要求，為了達(dá)到最好的思維技能的學(xué)習(xí)效果，必須盡可能多地在教學(xué)中引入與當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)狀況相接軌的、真正具有實(shí)踐意義的教學(xué)樣例與內(nèi)容，以盡可能貼近生產(chǎn)實(shí)踐的情境來幫助學(xué)生磨練他們的技能和獨(dú)力實(shí)際解決問題的能力。
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