简析认知学习理论的观点看三维动画软件技术的

论文摘要：文章从认知学习理论的观点，对三维动画软件技术的知识归类、知识特点、知识的内在结构以及获得等方面进行探讨。从中可以看到，三维动画软件技术是一门特殊领域的程序性知识，它们具有自动化执行的特性，但同时又必须借助人们的意识的参与，把产生式有效合理地程序化；基本技能的习得需要经过三个阶段，而认知策略性知识的习得，则贯穿在基本技能学习的过程中。清晰明了地把握这些知识特点，将会对做好相关的教学活动带来莫大的裨益。
　　论文关键词：知识分类程序性知识三维动画软件技术基本技能认知策略
　　
　　当前，动画产业在我国呈现出一派方兴未艾、生气勃勃的气象。在动画产业发展的过程中，动画人才的培养，从来都是产业发展的一个主要的、不可或缺的部分。近年来，我国在基本动漫制作人才的培养方面有了长足的进步，但仍然存在着许多需要认真总结、深入研究、进一步提高的问题。其中一点，就是有必要对如何更好地搞好动漫教育做更深入的研究和探讨。
　　“教学，是实施学校教育的过程，是教学生学会自主学习的过程”，是教师有计划地发动、组织、引导学生进行学习的活动。真正做好教学的前提是必须对所教与所学的知识有正确认识和了解。知识不可尽数，学习的类型不可尽数，但毫无疑问，每一种知识的学习都有其自身的规律、特点、目的和所需要的条件和环境。做好三维动画软件技术知识的教学，就必须对三维动画软件技术的知识有一个明晰而正确的认识。三维动画软件技术的知识是一种什么样的知识？这种知识具有什么样的表征特点？它们的内在结构是怎样的？它们应该怎样被习得？笔者尝试以当代认知学习理论的观点，从知识的分类、知识的表征、知识的获得等方面去思考和探讨，以期能把三维动画软件技术的知识特点和学习勾画出一个明晰的轮廓。wWw.lw881.com
　　
　　一、知识的分类与三维软件技术知识
　　（一）当代认知学习理论根据知识的不同表征方式，将知识分为两类，即陈述性知识与程序性知识。所谓陈述性知识，指的是“有关人所知道的事物状况的知识”，它们描述事物的形态、内容，或是事物变化发展的原因、过程，说明事物是什么、为什么和怎么样，它们一般能够被人用口头或书面语言进行清楚明白的陈述。
　　与陈述性知识相对的，是程序性知识。所谓程序性知识，指的是教人们懂得如何去完成某件事情，如何进行某种作业技能的知识。它们“主要反映活动的具体过程和操作步骤，说明做什么和怎么做”。它一般不容易被语言清晰表述，是“动态性”的，因为程序性知识是“在人的头脑中以‘产生式’这种动态的表征形式来表示”的一种知识。
　　产生式是程序性知识的基本表征方式。所谓产生式，是一个由于某一或某些条件得到满足而引发某一或某些后续行为的程序，也即是一种“if－then”或称“条件－行动”的规则。简单地说，一个产生式就是一个操作方法或一个行为过程。产生式是程序性知识最基本的表征单元。当然，在现实世界里的绝大多数情况下，人们实现某个目标的过程是复杂的，要做成某件事情、完成某项工作，并非是单一的一个产生式所能实现。因此，大多数程序性知识实际上往往是由一连串的产生式链接而成的产生式序列。让序列中各产生式之间产生联系的关键，在于“一个产生式的活动将给出另一个产生式所需要满足的条件”。这样，就链接形成了完成某项作业的一系列方法和步骤。
　　（二）三维动画软件技术的知识不是关于某个事物的形态、内容及变化发展等方面的定义与描述，而是一整套庞大复杂的关于电脑软件的工作步骤和操作技能。三维动画制作工作中的每一个制作技术环节，都由一连串相互以序列化形式联系着的操作步骤构成。如角色建模，从导入二维角色设计图、建立初始几何模型开始，再经过诸如切分半面、镜像复制、增加网格、顶点编辑、面片拉伸等一系列编辑处理，最后细分平滑而完成。对这些编辑制作技术再细分，还将会得出一系列更细小的方法与步骤的序列。因此，三维动画软件技术是由一系列产生式链接而成的，为实现三维动画制作而汇编成的、以“if－then”规则序列化的、层层套嵌的一系列作业方法和操作步骤。因此，它是一门程序性知识。
　　
　　二、特殊程序性知识与三维动画软件技术
　　（一）从知识适用领域的广度来看，程序性知识有一般程序性知识和特殊程序性知识之分。一部分程序性知识具有一定的普遍适用性，可适用于不同的领域，也即人们常说的做某件事的一般方法或一般途径，故称一般程序性知识。与此相对，有些程序性知识的针对性则较强，只适用于某些特定的领域，或只对某些领域的事情特别有效，这些适用领域较为狭小且指向性较强的程序性知识，便被称为特殊性程序性知识。
　　三维动画制作是一个专业性很强的工作，它的适用范围因其专业针对性而显得很窄，只限于在三维动画制作工作中应用而已。这就使它与带有普遍适用性的一般程序性知识有着很明显的不同。事实上，它甚至不适用于二维动画的制作，尽管二维动画与三维动画本身同属于一个艺术门类。所以，三维动画软件技术是一门只适用于特殊领域的、专业指向性很强的特殊程序性知识。
　　（二）从行为的自动化程度或意识参与程度来看，把程序性知识又划分为自动化的程序性知识和有控制的程序性知识两类。人们的许多行为技能可在无需有意识参与的情况下自动发生。如骑自行车、看报读书、运球上篮等的行为，而且，这些行为一般可以通过一定时间的训练达到“熟能生巧”的地步。这些带有明显自动化倾向“程序性”行为被称作自动化的程序性知识，或称“自动化基本技能”。而另外一类的行为技能则不同，因为它们所要面对的是一些具体的、不具备普遍性的工作或事物，因此需要借助思维技能（thinkingskill）或认知策略（cognitivestrategy），比如缜密的思考、认真的推理、仔细的安排方得以完成。如要办好一件事情，除了知道办事的目标外，还必须懂得选择合适的方法，遵循一定的步骤，根据变化采取相应的对策，循序渐进地去实现它。这一类的程序性知识，因为受到思考、推理等人的意识的参与和控制，需要依着一些策略性的思维来协助它的执行，所以被称为有控制的程序性知识。
　　三维动画软件技术知识无疑是一门“有控制的”程序性知识。因为，第一，动画制作是属于艺术创作范畴的工作，而艺术创作与人的主观意识密不可分，是受人的审美心理意识控制的一种有目的行为。第二，由于三维动画软件技术的复杂性，决定了三维动画制作工作不是一项简单的“傻瓜相机”式的工作，它无时不需要知识、经验来精确设计每个工作或操作的程序。在三维动画制作的过程中，大到整体的艺术风格设定，小到一个小小的道具制作，都是在人们的意识参与监控下，按一定的规则、遵循一定的步骤去完成的。如动画角色和场景的布光，由于它是动画片整体的艺术风格的一部分，所以，如何把灯光调整设置到所期望的艺术效果，调整哪些属性，参数值是多少，这些操作都与创作者的审美意识直接关联。而且，布光从灯光创建到完成设置，在软件操作上有它的一套步骤顺序，步骤的顺序间有着规律性的联系。顺序的不同，直接影响工作的效率及最后的艺术效果。有经验的动画制作者往往能够快速而有效地以一套行之有效的产生式序列完成工作。而快且好的产生式序列的生成，其实是在人们的意识参与下，激活并调用储存在大脑里的经验信息，在大脑里经过一番预演模拟和评估而组合出来的。这说明三维动画软件的运用是一种受意识控制的、包含策略因素的工作技能，它是“有控制的”程序性知识。
　　（三）除了一些比较简单的行为过程或技能外，认知心理学家认为自动化的程序性知识与有控制的程序性知识并不是截然对立的，相反在大多数情况下，它们都是共生共存的，只不过有些程序性知识更趋向于自动化，而另外一些则更多地维持着有控制的特征。随着学习者学习实践的深入，程序性知识中共存的自动化与有控制的成分会产生一定的变化，自动化的程度会增强，有控制的成分则会相应地转弱。所以，我们必须看到，虽然三维动画软件技术具备明显的有控制的“策略性”特征，但同时也包含着诸如键盘鼠标操作，模块转换、窗口调用等的操作技能上“自动化”的成分。而且随着操作熟练度的提高，策略运用方面也会显现出自动化的倾向。

　　因此，可以这样概括，关于三维动画软件技术的知识是一门适用于特殊领域的、具有特殊领域的策略特征的、包含一定的自动化基本技能成分的特殊程序性知识。
　　
　　三、特殊程序性知识的获得与三维动画软件技术知识的学习
　　对知识进行分类的目的之一，在于了解不同类型知识的构成和特征，进而去考察和了解它们的学习特点和获得机制，并依此指导设计有效的教学。作为一门特殊程序性知识的三维电脑动画技术，应该如何去设计组织教学方符合其知识特点？
　　（一）三维动画软件技术包含着自动化（自动化基本技能）成分，也即熟练执行程序的能力。熟练，是三维动画软件技术学习的一个重要目标，一个称职的三维动画师首先体现在专业技术的娴熟度上。要更有效率地达到熟练的程度，简单而单一的人机操作练习是不够的。从获得知识的角度去看，自动化基本技能通过认知阶段、联系阶段和自动化阶段三个阶段来获得。在认知阶段里，人们需要逐一学习具体的解决问题的步骤方法（产生式），“并对这一技能的各项条件以及在这些条件下将要执行的相应行动形成最初的陈述性编码的表征”；在联系阶段，人们逐渐学会将各步骤方法按一定的规则汇编成一个连贯的程序；同时，通过练习使程序的执行逐渐减低对意识的依赖；最后的自动化阶段，随着练习的继续强化，联系阶段所形成的程序化步骤得到进一步的协调和精确化，人们的程序序列化行为（技能）变得更加娴熟，基本不需要意识的参与，完全进入到“娴熟的”的自动化状态。
　　认知心理学家认为，教师应在三个方面为基本技能学习发挥作用。1.帮助并促进学生掌握必要的前提知识和子技能。2.帮助并促进学生对程序进行符合规则的组合和向更大的程序发展。在这里，教师要努力“给学生提供机会，让他们将一些小程序合成为大程序”。3.尽力“使学生学会识别与特定的行动相联系的条件图式，了解各子技能的关系即合成的技能与总目标的关系”。即要尽量帮助学生把所学的程序性知识与实际应用情境联系起来，着意培养他们运用新知识的能力。此点与后面述及的策略性知识（思维技能）的获得是相关联的。
　　所以，在三维动画软件技术的实际教学中，第一，教师要着意讲授与三维动画软件技术相关的前提知识和子技能。比如建模的教学，除了要教会学生具体的建模命令，还应讲授诸如电脑图形语言基础知识、多边形模型与nurbs模型的内在构成特点等前提性知识，以及讲授并指导学生练习角色设计、立体雕塑等相关的子技能。第二，在人机操作练习的同时，须注重启发引导学生完整地理解建模的过程，注意各个步骤、各程序命令之间的必然联系和规律性，从而不断提高更合理和有效率地使用技术的能力。第三，教学中应用的练习样例应尽可能丰富多样，且与行业的实际需要和制作标准尽量吻合，最大限度地让学生面对不同的问题有自己寻求解决方法的能力（这一点在培养思维技能〈策略性知识学习〉的时候尤显重要）；第四，有计划、有步骤，从易到难地安排一系列的练习，并把培养学生的反应能力和对软件技术操作的熟练度贯穿于教学中。
　　（二）三维动画软件技术包含着特殊程序性知识的另一个重要基本成分——策略性知识（思维技能或认知策略），“基本技能是解决整个问题的手段或工具，而认知策略则负责对何时何处使用这些手段或工具作通盘规划与组织”。对学习三维动画制作的学生来说，尽可能达到自动化程度的熟练的软件操作固然重要，但面对一个新的任务，如何更准确地实现设定的艺术目标，更有效率地完成制作，则是更重要的事情。认知心理学家认为，在策略性知识的学习中，第一，教师在教学中提供的问题样例应在条件方面呈现足够多的变化；第二，应该注意从学习的一开始就让学生有机会接触策略的运用。
　　因此，教师在课堂范例和练习中所引入的样例的丰富性与变化性就成了教学中的一个至关重要的关键点。如何在教学中不断引入并保持足够多变化的样例以供学生学习策略性知识？唯一可行的途径就是，教师必须与行业实践保持着很良好的联系，因为只有源于生产实践第一线的东西，才拥有最大的丰富性和变化性。比如，在讲授角色的行走动画时，可以角色的普通行走作为课堂范例。然后，在练习中安排取自生产实践第一线的一些性格化行走动作作为习题，如昂首阔步的走、歪了脚的走、婀娜多姿的走，等等，并适时地在学生的练习中给予引导和点评。通过这样的教学手段，来培养学生的策略性思考的能力。
　　
　　结语
　　三维动画软件技术的知识是一门特殊领域的程序性知识。作为特殊程序性知识，三维动画软件技术知识包含了体现程序的执行熟练度的自动化基本技能，和体现程序的运用合理性的策略性知识这两个基本的成分。如何让这些技能与知识能够被最有效率地习得？这就要求我们依照知识获得的特点和规律，设计组织和实施我们的教学。在三维动画软件技术的教学中，培养学生们操作技术的熟练度毫无疑问是教学的目标之一。所以，必须根据知识获得的规律，在基本技能不同的学习阶段，分别运用侧重点不同的方式方法，去阐述相关的前提知识和关联知识，有意识地引导学生将一系列解决问题的产生式做最合理的组合和扩展，以期能够最有效率地培养学生的操作熟练度。这是特殊程序性知识的特点给我们提出的第一个要求。
　　特殊程序性知识的特点给我们提出的第二个要求，是在培养熟练操作的同时，还须将策略性知识的学习贯穿在整个知识学习过程中。在三维动画软件技术的教学中，让学生从学习一开始就将艺术创造的目标和要求作为三维动画制作工作的主要目标和衡量标准，围绕着这些目标和要求去思考最佳的产生式组合，着重引导学生主动地拓展运用已学到的知识和技能解决不同问题的能力。
　　特殊程序性知识的特点给我们提出的第三个要求，为了达到最好的思维技能的学习效果，必须尽可能多地在教学中引入与当前实际生产状况相接轨的、真正具有实践意义的教学样例与内容，以尽可能贴近生产实践的情境来帮助学生磨练他们的技能和独力实际解决问题的能力。