以slicer解構訓練提升立體造型能力之教學實踐

過去在高年級設計課程中發現，同學們常受限於3D軟體的操作或是過度依賴2D能力影響其造型的表現。Slicer解構是一種造型展開的拆解程序，由既有造型三視圖中將封閉線條轉化至切面，進而串接成新造型的過程。本計畫希望藉由Slicer解構訓練，逐步讓學生理解2D構面轉換至3D曲面的原理，並透過實做模型搭配3D建模，提升其空間與立體造型能力。

本計畫針對大一立體設計課程。實驗組為大一參與立體設計課程之學生，對照組為過去未受過Slicer解構訓練之他年級學生，比較其空間能力與教學評量之差異。從兩班同學在空間能力測驗中發現，實驗組的整體表現優於對照組。逐題分析t檢定上，第8題、第15題、第24題、第29題皆是實驗組的同學在理解能力上顯著的優於對照組。若從題目中立體造型的選轉次數而言，第8題與第15題皆為立體造型單方向旋轉兩次之測驗，第24題與第29題雙方向共旋轉三次之題型，皆為須根據立體造型特徵多次轉換才能得出正確判斷的測驗。

我們可由空間能力測驗得知Slicer解構訓練對學生的立體造型與空間能力提升有相當的幫助。感謝教育部與本校的支持，讓主持人有機會藉由本次教學實踐計畫重新檢視過往的設計課程，研究發現對於未來制定立體設計課程進行時的細節規劃有極大的幫助。

主持人過去在高年級設計課程中發現，同學們常會受限於3D軟體的操作影響其造型的表現，原因出自同學無法確切理解3D造型是由連續曲線而構面的原理。部分同學也出現過度依賴2D能力，以平面修圖表示設計立體造型卻不甚理解該造型的三視比例關係，這反應出立體造型訓練仍有精進空間。

對於設計初學者來說，若觀察能力和空間想像力沒有得到很好的發展，僅依靠平面圖像知識，會導致學生與老師之間的溝通差距增加(Mukai, Yamagishi, Hirayama, Tsuruoka & Yamamoto, 2011; Guedes, Guimaraes & Mexas, 2012)。一般來說與立體造型息息相關的就是空間能力。Tzuriel和Egozi 於2010的研究表明具有高智力旋轉能力的兒童傾向於採用整體策略(holistic strategies)。與分析策略(analytical strategies)相比，整體策略在解決心理旋轉任務方面更為有效。

許多空間能力研究證明，空間能力可以通過某些教學設計來提高(Potter & vander Merwe, 2001 ; Alias, Black, & Gray, 2002 ; Kwon, 2003 ; Lajoie, 2003 ; Woolf, Romoser, Bergeron, & Fisher, 2003)。

有鑑於此，本計畫嘗試修訂原大一立體設計課程，透過強化手作立體造型訓練與解構能力提升同學的空間能力。

本計畫擬針對課程『立體設計』，在教授基礎造型與塑型先備知識後，藉由以無妨礙觀察理解學生在轉換過程的痛點。透過3D建模片材與雷切組裝訓練，掌握學生在重塑造型過程中的問題。課後進行空間能力測驗，與過去未受過Slicer解構訓練之他年級生比較其空間能力提升幅度。

課程設計：

• 該課程開設於大學部一年級必修課，過去幾年開設此課程之學生亦有外校外系非本科系同學參與。
• 研究對象為大學部立體設計課程之參與學生，場域為一年級專用教室。
• 本計預計進行兩次評量問卷：一次為課程教學評量，一次為末期的空間能力測驗評量(PSVT:R)。
• 課程進行中的造型討論會以參與式工作坊(Participatory Workshop)推進，同時安排進度的自評與共評。

研究設計：

• 以最終兩次評量之描述性統計分析，對照過去資料，確認新課程是否維持教學品質與提升立體空間能力。
• 本計畫之實驗組為大一參與立體設計課程之學生，對照組為過去未受過Slicer解構訓練之他年級學生，比較其空間能力與教學評量之差異。
• 描述性統計分析與過往學生成效比較學生其學習是否為正向發展，空間能力是否提升，作為未來教學內容修正之依據。

1. 首先先公告本次課程的規劃與進度，利用課堂時間先進行摺紙的暖身作業。我們運用日本三谷純老師出版的書籍案例，讓同學依據規定紙版型由2D紙張折出立體造型結構。每位同學須完成三個折紙試作品作為課堂成績。此階段目的在於讓同學理解2D轉換成立體時的曲面變化，感受線與線連接的連續面變化是造型吸引人之處。
2. 緊接著運用免燒陶土，課堂現場手製三個造型範例，讓同學利用幾週課堂時間完成對免燒陶土的造型訓練。此階段的重點為手作造型必須有明確的線條與曲面的交界，整體造型順暢無死角。初步造型完成後等待免燒陶土乾燥並適度修模，提高作品精緻度。最終到攝影棚完成各成品的攝影紀錄。此階段除了基本造型能力的掌握外，也讓同學們適應免燒陶土的材料特性，為後續的交通工具做準備。
3. 下一階對要求同學分組後，根據自己喜歡的交通工具形式繪製平面三視圖，電繪或手繪均可。此階段會協助同學檢查三視圖是否正確，為後續的片材製作奠定基礎。依據正確的三視圖，利用珍珠板由大到小、由中線擴張到外圍依序搭出每個造型的位置與形狀。依序檢討造型尺寸是否正確，協助同學在實體草模中表現更多元的造型變化。
4. 確定草模無誤後，要求各組同學建構3D片材模型，將各片材送至雷切。雷切的過程同時準備好發泡劑，待雷切成品完成後填劑與上土。此階段我們統一用壓克力板做為骨架，並填一半的土與進行磨做為造型對照。我們要求各組交通工具至少要有一邊多於60公分，因此每組的完成作品都極具視覺張力，同學們也可以更有效掌握造型細節。
5. 本次教學實踐計畫之實施過程與內容皆製作影片上傳並公開於網路影音平台。除了供學界的老師們參考外，也能讓未來面對相同課程的學生預先做好準備，延續本計畫之教學成果並積極創新。
   

    

在完成所有課程後，我們可以從兩班同學在空間能力測驗中發現，

1. 實驗組的整體表現優於對照組。由總成績的敘述統計可知，實驗組平均分數優於對照組外(24.91>23.83)。
2. 若從兩組的最高分和最低分之差異，也可以看出實驗組組內的空間能力是相對較為平均的，而對照組組內的空間能力差異較大。
3. 實驗組組內在性別差異為女性略優於男性(25.05>24.71)，而對照組則男性優於女性(25.43>22.76)，但兩組在總成績和性別上皆無顯著差異。

此外，在逐題分析t檢定上，除了第2題是對照組在理解能力上有顯著的優於實驗組外(p=0.006<0.01)，於第8題(p=0.0415<0.05)、第15題(p=0.0415<0.05)、第24題(p=0.042<0.05)、第29題(p=0.024<0.05)題上，皆是實驗組的同學在理解能力上顯著的優於對照組。

若從題目中立體造型的選轉次數而言，第2題為僅單轉一次之簡單題型，推測實驗組在答題上可能尚未熟悉。反觀第8題與第15題皆為立體造型單方向旋轉兩次之測驗，第24題與第29題雙方向共旋轉三次之題型，皆為須根據立體造型特徵多次轉換才能得出正確判斷的測驗。

我們可由空間能力測驗得知Slicer解構訓練對學生的立體造型與空間能力提升有一定的幫助。儘管在課程意見中有學生提到每週課程的緊密安排下有些吃力，但期末課程教學評量尚維持不錯評價，計畫之研究成果或可作為未來立體課程之參考。

本次教學實踐計畫，根據過往進行立體設計教學之經驗為基礎，嘗試藉由重新盤整過去的課程內容，以Slicer解構訓練達成提升學生空間能力，提升整體教學效能，讓學生在有限的時間內提升其空間能力，進而提升其造形表現。我們希望在密集的課程安排下，維持教學與學習成效的品質，除了產出立體設計作品，同時能訓練真正到位的立體空間能力。儘管市面有相關Slicer可輔助製作切片模型，但較屬於逆向工程的過程研練，而非從造型的解構與建構理解曲面的變化。

本計畫藉由Slicer解構與電腦建模的搭配，完整演練2D轉換至3D立體造型所需之技能與知識，不僅能理解軟體的操作繪製，同時親手完成一交通工具造型模型，有助於未來產品設計造型展開，掌握不同的立體造型變化。相信這樣的課程可提升未來產品設計所需之造型能力，落實造型設計之實踐。

我們知道立體設計課程是設計科系的基礎課程之一，儘管發展已久，但從高年級的立體表現看來似乎仍有精進之處。本計畫感謝教育部與本校的支持，讓主持人有機會藉由本次教學實踐計畫重新檢視過往的設計課程，這對於未來制定立體設計課程進行時的細節規劃有極大的幫助。

• 普度空間視覺測驗