基于“慕課+翻轉課堂”的《計算機圖形學》課程建設和改革

趙明

摘要：人才培養是衡量學校教育質量的重要標志，是學校綜合實力的重要體現。隨著近幾年MOOC在國內外的快速發展，對大學教學模式帶來了巨大的沖擊。近幾年逐漸興起的“MOOC+翻轉課堂”教學模式，使人才培養從以教為中心的知識傳授型教學向以學為中心的研究型教學轉變成為了可能。

關鍵詞：計算機圖形學；MOOC；翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0122-02

互聯網的快速發展給社會各領域帶來了巨大的變化，也為教育模式帶來了跨越式的發展。2002年，世界頂級大學，美國麻省理工學院（MIT）啟動了一項偉大創舉項目——開放共享課件OCW（Open Course Ware）。一場致力于通過互聯網提供免費教育資源的“開放教育資源（Open Educational Resource，OER）”運動逐漸在世界各地開展起來[1]。

尤其是2012年以來，脫胎于OER的大規模網絡開放課程（Massively Open Online Course，MOOC）正在對高等教育產生巨大的影響。最有代表性的國際MOOC平臺包括Coursera、edX以及Udacity三大平臺。其中Coursera和edX兩大平臺均定位于與世界一流大學合作，哈佛、耶魯、MIT、斯坦福、牛津、劍橋等世界一流大學在互聯網上提供各類高水平的大學課程。而Udacity的課程則以信息技術類為主。2013年，MOOC大規模進軍中國市場。國內部分頂尖大學加入Coursera、Udacity、edX三大網絡學習平臺。除此之外，國內慕課平臺后來者居上，尤其以清華大學的學堂在線和教育部的中國大學慕課平臺最具影響力。

據不完全統計，目前Coursera平臺有1300多門課程，edX平臺有超過900多門的優質課程，內容涵蓋藝術、人文社會科學、理工、經濟管理等幾乎所有門類的課程?！爸袊髮WMOOC”平臺已經與60余所“985”和“211”知名高校和機構合作，推出近500門精品慕課課程，截止2015年12月，選課人數更是突破700萬?！皩W堂在線”是清華大學在2013年推出的慕課平臺。截至目前，共有近30所國內外大學開設了300多門的慕課在學堂在線，成為國內最有影響的慕課平臺之一。

一、《計算機圖形學》慕課課程建設

《計算機圖形學》是計算機、地理信息系統、電子工程、機械設計等本科專業一門重要的專業基礎課，也是許多后續課程（圖像處理、模式識別、計算機視覺等）的基礎課程，在教學計劃中占有重要地位和作用。今天我們已經被數字可視媒體包圍。互聯網行業第一個階段是PC時代，第二個階段是移動互聯網時代，下一個階段可能就是虛擬現實時代。而計算機圖形學是實現虛擬最重要的技術保證。由圖靈獎獲得者，清華大學姚期智教授主導的清華大學計算機科學實驗班（簡稱姚班）把該課程列為必修的25門核心課程之一[2]。在浙江大學，《計算機圖形學》這門課不僅面向浙江大學全校高年級本科生開設，還特別作為浙大竺可楨學院高年級本科生的大類必修課。因為計算機圖形學這門課是最能幫助學生鞏固和掌握數據結構和編程的一門課程。計算機圖形學里有好多精彩、經典的算法正是數據結構和編程的應用。比如真實感圖形光線跟蹤的遞歸算法。

2014年9月，筆者的《計算機圖形學》課程作為中國農業大學首批慕課試點課程之一，率先在教育部“中國大學MOOC”平臺上線。目的就是希望通過這種基于現代技術的教學模式的引入，為傳統的教學模式帶來新的活力和可能性，推動教學觀念的轉變和教學方式的不斷提升，提高學習質量和效率。我們一共錄制了134段慕課短視頻，每段視頻基本講授一個知識點，視頻時長基本都在10分鐘左右，總計1200分鐘。截止目前，我們已經在“中國大學MOOC”平臺對校內校外學生進行了二輪完整的授課。

二、“慕課+翻轉課堂”教學模式

不同于傳統“課堂傳授+課后內化”的教學模式，翻轉課堂是在信息化環境中，課程教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型教學模式，簡而言之即“課前傳授+課上內化”。

1.教學內容橫向拓展以突出專業應用特色。一門學科的內容終歸是不可能全部在課堂上講授完的，以“授人以漁”為己任的教師也沒有必要這樣做。在網絡時代沒有絕對的教師，所有教師必須成為學生。

2.教學內容縱向深入以培養學生創新能力和批判精神。幾乎任何一門學科的發展和進步都建立在前人的成果和基礎上。教科書里每一個算法雖然都很經典和優秀，但直到今天仍然有很多文獻對這些算法進行改進和完善。在翻轉課堂中，鼓勵學有余力的學生敢于挑戰教科書里的經典算法，培養學生的創新能力和批判精神。

三、教學內容與時俱進，對標國內外一流大學同類課程

慕課的出現，其中最主要的優勢是把國內外名師這一最為寶貴的優質教學資源，借助互聯網這一現代科技手段，傳播并惠及到全球的每一個角落，讓廣大師生輕點鼠標就可以在網上學習到全世界最好的課程，也給了教師一個學習國內外一流大學、一流教師、一流課程的難得機會。教師不僅可以直接領略一流教授講課的風采和風格，也為其專業發展提供了榜樣與學習途徑。教師可以通過感受世界一流大學教授的人格與教學魅力、思想境界和知識底蘊，觀察大師的教學方法，思考大師的教育理念，在向大師學習的過程中提高自己的專業素養與發展水平[3]。

筆者通過學習Ravi教授這門《計算機圖形學基礎》慕課，感覺到國內《計算機圖形學》無論在教學內容和編程實驗難度上，都和世界一流大學存在一些差距。Ravi教授的課程不僅涵蓋了計算機圖形學的基礎知識，同時它很好地結合了計算機圖形學近年的發展，例如圖形編程單元的使用，可編程著色器的使用，等等，與時俱進地介紹了三維圖形學的許多基本內容。筆者開始在《計算機圖形學》課程中，逐步吸取和采納Ravi教授的一些講課內容，特別是加強和補充了有關三維真實感圖形的內容，使《計算機圖形學》這門課的課程設計和內容盡量與世界一流大學的同類課程靠攏。

四、結語

采用“MOOC+翻轉課堂”這種教學模式，最大的感觸就是讓教師離學生更近了，而學生的創新思維被激活釋放出來。另外，翻轉課堂氣氛活躍，學生樂于主動和教師交流，師生感情融洽，教學效果也得到了學生的認可。許多同學反映：通過這門課程的學習，我們也了解了一些學習的新途徑，也正在嘗試；無論最后自己的成績如何，我們收獲到的絕不只是知識那么簡單。

“MOOC+翻轉課堂”這種教學模式對教師和學生都提出了更高的要求。對學生來說，人才培養從以教為中心的知識傳授型教學向以學為中心的研究型教學轉變。慕課體現了互聯網思維下對學習者體驗的尊重，即學生完全以興趣為驅動，需要有學習的主動性與自覺性。他們獲得這種主動性與自覺性的來源是其對在線課程的興趣。

當然，“MOOC+翻轉課堂”模式的嘗試，也存在一些不足，學生們也指出了其中的問題以及改進建議。比如除了課上測驗以檢查同學們的掌握情況，彌補MOOC互動的不足之外，可以考慮在上課前提一些有關問題，讓同學們在課前做好準備，然后課上各抒己見地討論。由此，既可以了解到大家的學習情況，又可以在討論中獲益。

學生的意見和建議，既反映了學生對“MOOC+翻轉課堂”這種新型教學模式的認可，也對授課教師提出了更高的要求。尤其在翻轉課堂上的提問和討論中，教師需要在深度和廣度上有較好的把握。討論得深入，就有可能導致知識面覆蓋較小；寬泛了就會淺嘗輒止。在時間有限的條件下，這也對教師的統籌能力提出了更高的要求。也就是說，在教學過程中教師要引導、幫助和促進學生的討論，要啟發和鼓舞學生的思想，這是MOOC無法取代的，也是未來教師最重要的核心價值。

參考文獻：

[1]吳維寧.大規模網絡開放課程（MOOC）——Coursera評析[J].黑龍江教育，2013，（2）：39-41.

[2]清華姚班核心課程列表[EB/OL].

http：//iiis.tsinghua.edu.cn/zh/list-127-1.html

[3]柳世玉，溫恒福.在MOOCs與討論式教學的融合中推進大學教學創新[J].中國高教研究，2015，（7）：107-110.