簡析認知學習理論的觀點看三維動畫軟件技術的論文

論文摘要：文章從認知學習理論的觀點，對三維動畫軟件技術的知識歸類、知識特點、知識的內在結構以及獲得等方面進行探討。從中可以看到，三維動畫軟件技術是一門特殊領域的程序性知識，它們具有自動化執行的特性，但同時又必須藉助人們的意識的參與，把產生式有效合理地程序化；基本技能的習得需要經過三個階段，而認知策略性知識的習得，則貫穿在基本技能學習的過程中。清晰明瞭地把握這些知識特點，將會對做好相關的教學活動帶來莫大的裨益。

論文關鍵詞：知識分類程序性知識三維動畫軟件技術基本技能認知策略

當前，動畫產業在我國呈現出一派方興未艾、生氣勃勃的氣象。在動畫產業發展的過程中，動畫人才的培養，從來都是產業發展的一個主要的、不可或缺的部分。近年來，我國在基本動漫製作人才的培養方面有了長足的進步，但仍然存在着許多需要認真總結、深入研究、進一步提高的問題。其中一點，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，是實施學校教育的過程，是教學生學會自主學習的過程”，是教師有計劃地發動、組織、引導學生進行學習的活動。真正做好教學的前提是必須對所教與所學的知識有正確認識和了解。知識不可盡數，學習的類型不可盡數，但毫無疑問，每一種知識的學習都有其自身的規律、特點、目的和所需要的條件和環境。做好三維動畫軟件技術知識的教學，就必須對三維動畫軟件技術的知識有一個明晰而正確的認識。三維動畫軟件技術的知識是一種什麼樣的知識？這種知識具有什麼樣的表徵特點？它們的內在結構是怎樣的？它們應該怎樣被習得？筆者嘗試以當代認知學習理論的觀點，從知識的分類、知識的表徵、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的知識特點和學習勾畫出一個明晰的輪廓。

一、知識的分類與三維軟件技術知識

（一）當代認知學習理論根據知識的不同表徵方式，將知識分爲兩類，即陳述性知識與程序性知識。所謂陳述性知識，指的是“有關人所知道的事物狀況的知識”，它們描述事物的形態、內容，或是事物變化發展的原因、過程，說明事物是什麼、爲什麼和怎麼樣，它們一般能夠被人用口頭或書面語言進行清楚明白的陳述。

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，如何進行某種作業技能的知識。它們“主要反映活動的具體過程和操作步驟，說明做什麼和怎麼做”。它一般不容易被語言清晰表述，是“動態性”的，因爲程序性知識是“在人的頭腦中以‘產生式’這種動態的表徵形式來表示”的一種知識。

產生式是程序性知識的基本表徵方式。所謂產生式，是一個由於某一或某些條件得到滿足而引發某一或某些後續行爲的程序，也即是一種“if－then”或稱“條件－行動”的規則。簡單地說，一個產生式就是一個操作方法或一個行爲過程。產生式是程序性知識最基本的表徵單元。當然，在現實世界裏的絕大多數情況下，人們實現某個目標的過程是複雜的，要做成某件事情、完成某項工作，並非是單一的一個產生式所能實現。因此，大多數程序性知識實際上往往是由一連串的產生式連結而成的產生式序列。讓序列中各產生式之間產生聯繫的關鍵，在於“一個產生式的活動將給出另一個產生式所需要滿足的條件”。這樣，就連結形成了完成某項作業的一系列方法和步驟。

（二）三維動畫軟件技術的知識不是關於某個事物的形態、內容及變化發展等方面的定義與描述，而是一整套龐大複雜的關於電腦軟件的工作步驟和操作技能。三維動畫製作工作中的`每一個製作技術環節，都由一連串相互以序列化形式聯繫着的操作步驟構成。如角色建模，從匯入二維角色設計圖、建立初始幾何模型開始，再經過諸如切分半面、鏡像複製、增加網格、頂點編輯、面片拉伸等一系列編輯處理，最後細分平滑而完成。對這些編輯製作技術再細分，還將會得出一系列更細小的方法與步驟的序列。因此，三維動畫軟件技術是由一系列產生式連結而成的，爲實現三維動畫製作而彙編成的、以“if－then”規則序列化的、層層套嵌的一系列作業方法和操作步驟。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

（一）從知識適用領域的廣度來看，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，可適用於不同的領域，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，只適用於某些特定的領域，或只對某些領域的事情特別有效，這些適用領域較爲狹小且指向性較強的程序性知識，便被稱爲特殊性程序性知識。

三維動畫製作是一個專業性很強的工作，它的適用範圍因其專業針對性而顯得很窄，只限於在三維動畫製作工作中應用而已。這就使它與帶有普遍適用性的一般程序性知識有着很明顯的不同。事實上，它甚至不適用於二維動畫的製作，儘管二維動畫與三維動畫本身同屬於一個藝術門類。所以，三維動畫軟件技術是一門只適用於特殊領域的、專業指向性很強的特殊程序性知識。

（二）從行爲的自動化程度或意識參與程度來看，把程序性知識又劃分爲自動化的程序性知識和有控制的程序性知識兩類。人們的許多行爲技能可在無需有意識參與的情況下自動發生。如騎自行車、看報讀書、運球上籃等的行爲，而且，這些行爲一般可以透過一定時間的訓練達到“熟能生巧”的地步。這些帶有明顯自動化傾向“程序性”行爲被稱作自動化的程序性知識，或稱“自動化基本技能”。而另外一類的行爲技能則不同，因爲它們所要面對的是一些具體的、不具備普遍性的工作或事物，因此需要藉助思維技能（thinkingskill）或認知策略（cognitivestrategy），比如縝密的思考、認真的推理、仔細的安排方得以完成。如要辦好一件事情，除了知道辦事的目標外，還必須懂得選擇合適的方法，遵循一定的步驟，根據變化採取相應的對策，循序漸進地去實現它。這一類的程序性知識，因爲受到思考、推理等人的意識的參與和控制，需要依着一些策略性的思維來協助它的執行，所以被稱爲有控制的程序性知識。

三維動畫軟件技術知識無疑是一門“有控制的”程序性知識。因爲，第一，動畫製作是屬於藝術創作範疇的工作，而藝術創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爲。第二，由於三維動畫軟件技術的複雜性，決定了三維動畫製作工作不是一項簡單的“傻瓜相機”式的工作，它無時不需要知識、經驗來精確設計每個工作或操作的程序。在三維動畫製作的過程中，大到整體的藝術風格設定，小到一個小小的道具製作，都是在人們的意識參與監控下，按一定的規則、遵循一定的步驟去完成的。如動畫角色和場景的布光，由於它是動畫片整體的藝術風格的一部分，所以，如何把燈光調整設定到所期望的藝術效果，調整哪些屬性，參數值是多少，這些操作都與創作者的審美意識直接關聯。而且，布光從燈光創建到完成設定，在軟件操作上有它的一套步驟順序，步驟的順序間有着規律性的聯繫。順序的不同，直接影響工作的效率及最後的藝術效果。有經驗的動畫製作者往往能夠快速而有效地以一套行之有效的產生式序列完成工作。而快且好的產生式序列的生成，其實是在人們的意識參與下，激活並調用儲存在大腦裏的經驗資訊，在大腦裏經過一番預演模擬和評估而組合出來的。這說明三維動畫軟件的運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爲過程或技能外，認知心理學家認爲自動化的程序性知識與有控制的程序性知識並不是截然對立的，相反在大多數情況下，它們都是共生共存的，只不過有些程序性知識更趨向於自動化，而另外一些則更多地維持着有控制的特徵。隨着學習者學習實踐的深入，程序性知識中共存的自動化與有控制的成分會產生一定的變化，自動化的程度會增強，有控制的成分則會相應地轉弱。所以，我們必須看到，雖然三維動畫軟件技術具備明顯的有控制的“策略性”特徵，但同時也包含着諸如鍵盤鼠標操作，模組轉換、視窗調用等的操作技能上“自動化”的成分。而且隨着操作熟練度的提高，策略運用方面也會顯現出自動化的傾向。

因此，可以這樣概括，關於三維動畫軟件技術的知識是一門適用於特殊領域的、具有特殊領域的策略特徵的、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知識的學習

對知識進行分類的目的之一，在於瞭解不同類型知識的構成和特徵，進而去考察和了解它們的學習特點和獲得機制，並依此指導設計有效的教學。作爲一門特殊程序性知識的三維電腦動畫技術，應該如何去設計組織教學方符合其知識特點？

（一）三維動畫軟件技術包含着自動化（自動化基本技能）成分，也即熟練執行程序的能力。熟練，是三維動畫軟件技術學習的一個重要目標，一個稱職的三維動畫師首先體現在專業技術的嫺熟度上。要更有效率地達到熟練的程度，簡單而單一的人機操作練習是不夠的。從獲得知識的角度去看，自動化基本技能透過認知階段、聯繫階段和自動化階段三個階段來獲得。在認知階段裏，人們需要逐一學習具體的解決問題的步驟方法（產生式），“並對這一技能的各項條件以及在這些條件下將要執行的相應行動形成最初的陳述性編碼的表徵”；在聯繫階段，人們逐漸學會將各步驟方法按一定的規則彙編成一個連貫的程序；同時，透過練習使程序的執行逐漸減低對意識的依賴；最後的自動化階段，隨着練習的繼續強化，聯繫階段所形成的程序化步驟得到進一步的協調和精確化，人們的程序序列化行爲（技能）變得更加嫺熟，基本不需要意識的參與，完全進入到“嫺熟的”的自動化狀態。

認知心理學家認爲，教師應在三個方面爲基本技能學習發揮作用。1.幫助並促進學生掌握必要的前提知識和子技能。2.幫助並促進學生對程序進行符合規則的組合和向更大的程序發展。在這裏，教師要努力“給學生提供機會，讓他們將一些小程序合成爲大程序”。3.盡力“使學生學會識別與特定的行動相聯繫的條件圖式，瞭解各子技能的關係即合成的技能與總目標的關係”。即要儘量幫助學生把所學的程序性知識與實際應用情境聯繫起來，着意培養他們運用新知識的能力。此點與後面述及的策略性知識（思維技能）的獲得是相關聯的。

所以，在三維動畫軟件技術的實際教學中，第一，教師要着意講授與三維動畫軟件技術相關的前提知識和子技能。比如建模的教學，除了要教會學生具體的建模命令，還應講授諸如電腦圖形語言基礎知識、多邊形模型與nurbs模型的內在構成特點等前提性知識，以及講授並指導學生練習角色設計、立體雕塑等相關的子技能。第二，在人機操作練習的同時，須注重啓發引導學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繫和規律性，從而不斷提高更合理和有效率地使用技術的能力。第三，教學中應用的練習樣例應儘可能豐富多樣，且與行業的實際需要和製作標準儘量吻合，最大限度地讓學生面對不同的問題有自己尋求解決方法的能力（這一點在培養思維技能〈策略性知識學習〉的時候尤顯重要）；第四，有計劃、有步驟，從易到難地安排一系列的練習，並把培養學生的反應能力和對軟件技術操作的熟練度貫穿於教學中。

（二）三維動畫軟件技術包含着特殊程序性知識的另一個重要基本成分——策略性知識（思維技能或認知策略），“基本技能是解決整個問題的手段或工具，而認知策略則負責對何時何處使用這些手段或工具作通盤規劃與組織”。對學習三維動畫製作的學生來說，儘可能達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，如何更準確地實現設定的藝術目標，更有效率地完成製作，則是更重要的事情。認知心理學家認爲，在策略性知識的學習中，第一，教師在教學中提供的問題樣例應在條件方面呈現足夠多的變化；第二，應該注意從學習的一開始就讓學生有機會接觸策略的運用。

因此，教師在課堂範例和練習中所引入的樣例的豐富性與變化性就成了教學中的一個至關重要的關鍵點。如何在教學中不斷引入並保持足夠多變化的樣例以供學生學習策略性知識？唯一可行的途徑就是，教師必須與行業實踐保持着很良好的聯繫，因爲只有源於生產實踐第一線的東西，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，可以角色的普通行走作爲課堂範例。然後，在練習中安排取自生產實踐第一線的一些性格化行走動作作爲習題，如昂首闊步的走、歪了腳的走、婀娜多姿的走，等等，並適時地在學生的練習中給予引導和點評。透過這樣的教學手段，來培養學生的策略性思考的能力。

結語

三維動畫軟件技術的知識是一門特殊領域的程序性知識。作爲特殊程序性知識，三維動畫軟件技術知識包含了體現程序的執行熟練度的自動化基本技能，和體現程序的運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得？這就要求我們依照知識獲得的特點和規律，設計組織和實施我們的教學。在三維動畫軟件技術的教學中，培養學生們操作技術的熟練度毫無疑問是教學的目標之一。所以，必須根據知識獲得的規律，在基本技能不同的學習階段，分別運用側重點不同的方式方法，去闡述相關的前提知識和關聯知識，有意識地引導學生將一系列解決問題的產生式做最合理的組合和擴展，以期能夠最有效率地培養學生的操作熟練度。這是特殊程序性知識的特點給我們提出的第一個要求。

特殊程序性知識的特點給我們提出的第二個要求，是在培養熟練操作的同時，還須將策略性知識的學習貫穿在整個知識學習過程中。在三維動畫軟件技術的教學中，讓學生從學習一開始就將藝術創造的目標和要求作爲三維動畫製作工作的主要目標和衡量標準，圍繞着這些目標和要求去思考最佳的產生式組合，着重引導學生主動地拓展運用已學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給我們提出的第三個要求，爲了達到最好的思維技能的學習效果，必須儘可能多地在教學中引入與當前實際生產狀況相接軌的、真正具有實踐意義的教學樣例與內容，以儘可能貼近生產實踐的情境來幫助學生磨練他們的技能和獨力實際解決問題的能力。