虚拟美术馆的Py.Processing实战
 

所属专业类：艺术学类 对应专业：数字基础
学校：中国美术学院 负责人：陈天翼 等

数据可视化是数字基础一课程中的重要实验课程项目。本实验设计通过设定主题，结合美术发展史上一些重要的作品，引导学生在学习和了解这些作品的基础上，运用前期学习的基于Python的Processing编程知识，完成数据可视化任务。

 
   
 

 

    

2、项目描述：

 


2-1名称

虚拟美术馆的Py.Processing实战

2-2实验目的

我校造型基础核心体系，是在课程中以知识点串联与主题渗透的方式贯穿，以物贯穿使其相较于传统单元制课程更具延展性。注重课程知识点的重塑，将单元转换为路径研究中的节点，体现一定的解决问题的渐进层次。从感知教学（敏感、观察、感知）、创造教学（实验、上手、辨别）、沉思教学（主张、逻辑、思辨）三个方面着手，形成一种跟踪研究的方式。课程的重点体现在认识理解基础概念，强调对问题维度的逻辑分析和逆向思维方法的整体掌控能力，强化感知力与创造力，研究造型各元素之间的关系、法则。培养学生对物的感知，对材料的了解与分析，对空间结构和色彩光影的了解，对造图实践的创造方法，及对主题观念统一的把握力。并注重渗透与连贯性，注重视野与方法的建立，强化边缘与内核的衔接与融合。
本实验是学生在同步学习数字基础专业课程基础上，在学习Python语言和Processing创意编程基础后，结合造型基础课程学习过程中的一个主题实验，将从中国及世界美术发展史上选取一些有代表性的作品作为素材，让学生在了解美术史知识的基础上，学习从数据角度进行研究和分析，通过创意设计和程序代码表现自己对作品的理解。本项目将是大一学生学习科技与艺术结合的首次实践。
本项目实验目的：

  1. 复习和巩固造型基础的格物、形式、语境和运动四大模块的基本概念
  2. 巩固和实践Python语言和Processing创意编程知识，锻炼编程能力
  3. 学习和掌握数据可视化的基本原理和方法，了解数据收集、整理、展示的过程
  4. 实践创意设计与代码实现过程，熟悉创意作品创作过程
  5. 了解中国及世界美术史上一些重要的作品，增强艺术知识结构
建立科艺融合的观念，学习从科技与艺术的不同角度观察、设计与实现

 
2-3 实验课时

（1）实验所属课程所占课时：5

 2课时 
（2）该实验项目所占课时：  12 课时
2-4实验原理（简要阐述实验原理，并说明核心要素的仿真度）

本项目是在自行研发的jspy.Processing（基于开源项目：Brython, p5.js, ace editor,发布网址https://github.com/sinoapollo/jspy.Processing）框架基础上制作完成。实验场景是由基于Python的Processing代码实现的虚拟美术馆场景，学生可在虚拟美术馆场景中浏览和学习指定内容，并通过编写自己的代码完成实验。本项目实验场景的实现代码既是学生学习的环境，同时也是学生学习的范例程序，学生可以参考范例结合自己的理解，运用自己的编程知识完成实验，并在实验结束后编制实验报告。
知识点：共  5   个

  1. 造型基础格物、形式、语境与运动
  2. 基于Python的Processing编程
  3. 数据收集、整理及可视化展示
  4. 美术作品分析、数据分析
创意重构与作品设计过程
2-5实验仪器设备（装置或软件等）

Linux服务器（支持nginx 和 PHP）、互联网、
用户计算机（已安装最新浏览器） H5浏览器
2-6实验材料（或预设参数等）
jspy.Processing开发环境
美术作品图像文件
2-7 实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）
（1）使用目的：
多角度帮助学生学习和巩固造型基础课程的知识点：通过对经典作品的观察，借助于造型基础课程知识点运用，让学生一方面理论联系实际，更好地理解知识点的意义，同时提升艺术感知，深入理解经典作品。
使学生掌握数字基础代码编程及自主学习能力：学生在实验过程中需自主完成创意编程，在过程中通过自主学习，教师指导的方式，完成新知识点的学习，提高自学能力。
使学生掌握科艺融合的创意创作基本方法：学生在建立自身对作品理解的基础上，借由原作品的内涵或数据，进行创意编程，可以学习从逻辑思维、抽象思维、数据视角等不同角度进行艺术创作，并完全通过技术手段在虚拟场景中表达出来。
为学生建立课程横向联系：学生在实验过程中，需要综合运用数字基础、造型基础、人文基础及美术史等各学科知识，可以更好地激发学生对各学科的学习兴趣，全面提高学生的学习主动性。
实验教学中，重点学习将各科知识点融合并从数据及逻辑角度进行创意的艺术化表达，也提倡学生进行批判性思考，突破定式思维的局限性。
实验中，教师负责知识点的解释和对实验过程的监控，并对学生操作中出现的问题进行讲解，启发学生认识问题出现的关键所在，并引导学生从互联网学习更好地实现理论与方法，增强学生对知识的自主学习兴趣与能力，培养学生对问题的发现和解决能力。学生的实验结果和完成程度将会是开放性的，评价与考核不以作品在单一专业课程的角度的完成情况进行分析，而是以作品对综合性知识点的运用，创意表达的艺术表现能力、程序代码的运用能力、自我学习和管理能力、创新思维突破的能力等各方面进行综合评价。
（2）实施过程：
学生在统一授课时间段，可直接由学校网络登录实验系统，自主选择实验主题、创意内容和代码实现的方法，并在课堂教师指导下完成具体实验。学生也可以选择在非统一授课时间段，自行登录实验系统，通过网络和指导教师沟通，并最终完成实验。
由于学生选择的主题和实现的方式各不相同，下面仅以图象色彩的数据可视化研究为例讲解实验实施的过程：
首先学生通过网络注册并登录开放式虚拟仿真实验教学管理平台并进入本实验项目，进入界面后，学生可直接看到实验示例程序构造的虚拟美术馆场景，学生可按美术发展史浏览重要阶段的各美术作品，并阅读作品介绍，根据造型基础课程所学知识点对作品进行分析。
随后学生需选择完成实验所依据的作品和任务，并和教师进行沟通，以帮助自己确定初步的研究方向以及需自主学习的知识点。例如本示范中，学生选择通过分析作品的色彩，进行创意创作，并经过多次实验，选择了色彩的数据可视化分析作为最终作业展示方案。
学生在教师指导下，可根据自身知识程度，通过网络或其它途径学习更多计算机色彩的理论知识、建立数据模型、了解代码组件及实现方法，并运用这些知识完成程序编制和调试过程，最终完成任务展示，并将程序源代码和最终实现效果提交到本实验系统中。在实验结束后教师组会对学生实验结果进行评价。
下图是色彩数据可视化的一个示例：
（3）实验教学实施效果
多课程融合，建立课程间联系：通过本实验让学生更好地建立了专业课和文化课之间的联系，从更高的角度审视自己在大一阶段的学习。
突破定式思维，看到更多可能性：通过实验中学习到的更多科艺融合知识，突破单一专业课的定式化课程作业的限制，更具创新性地进行创意表达。
提升自身艺术修养，建立逻辑思维习惯：通过实验内容，了解更多艺术专题知识，提升艺术审美能力，同时学习从逻辑思维角度进行分析，转变思考模式，培养科艺融合的习惯。
掌握编程能力，扩大创意表达的空间：通过实验过程中的反复研究测试，一方面提高自身编程水平，另一方面了解更多创意表达的方法，并掌握实现的技术手段，锻炼从数据分析的能力，从而可以从更多更好的角度去展示自己的创意。。
培养自学能力，为将来打好基础：通过实验中自主学习的阶段，培养自学能力，为今后学习和工作做好准备，更好地适应大学学习的方式，有能力有信心成为优秀的跨学科设计师。
2-8实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于10步）
实验方法描述：

2-8实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于10步）

  1. 实验方法描述：

学生在实验前需学习造型基础和数字基础课程，掌握基本概念，方可注册登录实验系统。本实验系统是虚拟仿真美术馆，可在美术馆中看到美术品和介绍。在选择了某一作品后，学生可自主选择任务内容，然后运用所学知识分析作品，进行创意设计，通过在线编写程序代码，改变该展品的展示效果。学生可选择的任务包括：1）根据对展品的理解，改变展品的布展效果，2）通过对展品图像处理，把获得的数据用图形化方式在美术馆场景中替代原展品并展示出来，且需要符合对展品的解读，。
基本的实验操作方法如下：

  1. 学生访问实验系统网站，注册并登录实验系统，选择虚拟美术馆在线仿真实践项目
  2. 学生通过使用实验系统，阅读操作提示，了解完成实验过程和方法
  3. 学生在场景中漫游，浏览美术作品和介绍
  4. 学生选择作品，了解并分析该作品
  5. 学生选择实验任务，并学习示例程序
  6. 学生根据自己的创意，在线编写基于Python的Processing代码
  7. 学生可在线调试代码，观察代码运行结果
  8. 学生在调试完成后，需确认执行无误，然后保存输出结果
  9. 学生通过实验结果提交功能提交代码和输出结果
  10. 学生在线编写实验报告
学生交互性操作步骤说明：
1实验系统注册与登录：

学生需使用自己的学号和密码进行注册后方能使用本系统，并在登录后进行实验
2在虚拟美术馆中漫游

实验系统有由示例代码程序建立的虚拟美术馆，学生可使用键盘操作在虚拟仿真场景中进行漫游，学生可以选择阅读示例代码

3浏览美术作品和介绍

学生可以通过鼠标选择虚拟美术馆中的作品，观察作品本身，相关介绍，以及展示效果，

4选择作品

学生通过鼠标，可以选择实验操作的作品图像

5选择任务

学生通过提示选择本实验要完成的任务，并进行创意设计

6在线编写和调试代码

学生在实验环境提供的在线Python+Processing开发环境进行代码编制，完成实验任务

7执行确认无误后保存输出结果

学生通过选择运行程序，执行代码，并观察执行效果，确认后可保存输出结果

8提交代码和输出结果

学生通过实验环境提供的作业提交方式，上传和提交作业

9在线编写实验报告

学生在实验环境中直接编撰实验报告，分析原作品并表达自己的创意

2-9实验结果与结论要求
是否记录每步实验结果：否
实验结果与结论要求：实验报告            

实验完成后，学生需提交编写的代码和执行结果
2-10考核要求
平时成绩20% 考核内容包括：理论学习考核、实验操作步骤考核等。
实验作业占总成绩80%    p5.image(img, 0, 0) 考核内容包括：实验终结状态、代码质量评价
2-11面向学生要求
专业与年级要求 面向创新设计学院全体大一学生
基本知识和能力要求 具备基于Python的Processing环境编程知识，能独立完成代码编写
掌握造型基础格物、形式、语境和运动基础概念
2-12实验项目应用及共享情况
  • 本校上线时间 ：2020.04
  • 已服务过的本校学生人数： 300
  • 是否纳入到教学计划： 是
  • 是否面向社会提供服务：否