泛在學習下獨立學院《計算機圖形學》混合式教學構建

摘 要：文章從泛在學習的特征出發，分析了《計算機圖形學》課程特點，闡述了泛在學習的情境下混合式教學的開展方法。提出將SPOC混合學習模式與PBL教學法應用于《計算機圖形學》教學中，通過教學實踐，取得了良好的效果。

關鍵詞：泛在學習；混合式教學；計算機圖形學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）14-0127-03

Abstract： Based on the characteristics of ubiquitous learning， this paper analyzes the characteristics of Computer Graphics， and expounds the methods of blending teaching under the background of ubiquitous learning. This thesis proposes that SPOC blending learning mode and PBL teaching method should be applied to the teaching of Computer Graphics. The teaching practice indicates that the teaching effect is good.

Keywords： ubiquitous learning； blending teaching； Computer Graphics

移動互聯技術的飛速發展以及智能手機全面普及，民眾的生活方式、思維方式都在發生改變，對于學生而言，一種新的學習方式——泛在學習（Ubiquitous Learning）應運而生，它提供給學習者的是一種任何人可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息的方式。它的出現給教育帶來了新的生機和發展[1，2]。

獨立學院教學質量的高低，直接影響到人才培養的質量，而人才培養質量的好壞影響著獨立學院的招生人數和社會聲譽，最終影響著獨立學院能否穩健發展的重要因素。獨立學院的學生入學成績偏低，課堂學習的主動性和自覺性較差，喜歡生動有趣的教學形式，對死記硬背的理論知識比較抗拒[3]。大多數獨立學院學生思維活躍，眼界開拓，學習熱情很容易被新生事物所激發，泛在學習環境有利于學生超越時空和地點的限制，隨時隨地進行學習，知識的來源、觀點的交流不再局限于老師和書本。混合教學模式為獨立學院的課程教學改革提供了一種新的思路。

《計算機圖形學》是計算機科學中發展最活躍、應用最廣泛的分支之一，選擇這門課程進行教學改革實驗，除了它的廣泛應用性，更重要的是它具有培養學生認知理解能力、邏輯思維能力、程序設計能力的潛在價值，從中學到探索知識的思想和方法，為以后學習其他相關課程和從事開發工作奠定堅實的基礎[4]。

一、研究現狀分析

泛在學習真正用于現實課堂中，必須有基礎設施的構建，目前環境下教學資源建設還尚未成熟，國內許多學者針對當前情形指出泛在學習環境下教學資源建設存在的問題。龔穎[5]指出目前學習環境中，資源的儲存方式上和存儲量上難以滿足無限學習群體的海量學習需求；汪國安[6]認為泛在學習資源的建設與共享需要建立課程泛在學習資源體系，建設優質的預設性學習資源，進行多種媒體學習資源的一體化設計和選擇性設計，處理好不同類型學習資源建設與應用的關系，保證學習資源的共享。郭靖花[1]指出泛在學習環境下課堂教學模式的革新是一個漫長的復雜動態的過程，既要從泛在學習的特征出發考慮與傳統課堂教學的融合，又要從技術的角度去優化泛在學習環境下的教育資源建設。

《計算機圖形學》是計算機專業一門重要的專業課，在教學計劃中占有重要地位和作用。關于《計算機圖形學》課堂教學改革的研究主要有三個方面：基于教學內容的改革；基于教學方法和手段的改革；基于教學模式的改革。

基于教學內容的改革，主要根據當前技術發展的潮流，在理論教學的基礎上引入新的科研成果，如迎合圖形學發展動向，科學地引入虛擬現實、三維動畫等比較前沿的技術，讓學生明白《計算機圖形學》并非是一門由公式和算法堆砌的抽象學科，而是與人們生活息息相關的新科技[7]。一些教育工作者認為，為了吸引學生的注意力，應在課堂上增加圖形生成演示以及算法驗證的過程，從而加深學生對各種算法的理解。這種方法在一定程度上確實收到了良好的效果，然而過多依賴多媒體課程的教學方式，使得學生的注意力集中在課件的演示效果、算法的運行結果上，而圖形生成的原理、算法設計的技巧等關鍵問題得不到重視。基于教學方法和手段的改革，如以構建圖形系統為路線貫穿課程的理論和實驗課教學的方法。在教學過程中，結合圖形學算法原理介紹構建圖形系統的相關技術，讓學生進行基礎算法的實驗，通過成功案例提升學生學習興趣。針對《計算機圖形學》課程中算法多，文字圖片表達能力弱的特點，開發了可視化教學演示軟件。基于教學模式的改革，研究者普遍認為過去一段時間倡導的慕課教學、微課教學是時代發展，教育變革的自然選擇，而在當下，將網絡教學和傳統教學相結合的混合式教學是必然趨勢。很多教學模式改革的先行者研究發現，混合式教學能夠調動學生學習積極性，幫助教師提高教學質量。

SPOC（Small Private Online Course小規模限制性在線課程）作為一種混合式教學工具，非常適合實踐動手能力要求高的課程。SPOC不是顛覆傳統課堂，而是輔助傳統課堂，就像投影儀和PPT的作用一樣。將SPOC思想引入《計算機圖形學》混合式教學中，關鍵是把教學重點、難點及其他知識點轉換化為問題，而基于問題的學習（problem based learning簡稱PBL）是將問題成為學生學習的動力和培養綜合思考能力及解決問題能力的材料，把枯燥的理論知識轉化為一個個實際的問題，通過學生分析解決問題，培養學生的自主學習的能力，并從中領會問題背后的知識，凸顯學生在學習過程中的主體地位。

二、研究內容

在“互聯網+”的時代背景下，通過泛在學習開展教學活動將是一種“新常態”，對獨立學院來說既是機遇也是挑戰。泛在學習環境與以往的網絡教學和在線教學不同，學生不再受地域和時間的約束，只要有智能手機和網絡信號就可以登錄相關平臺獲取課程資源，既可以保持傳統課堂集中性學習的功能，又能實現信息資源的優化配置，還能通過平臺與其他學習者就某些問題進行討論，極大地提高了學習的自由度。所以如何在泛在學習環境下，改革傳統的教學觀念、教學方法和教學手段，融合多種教學模式應用于《計算機圖形學》的課堂教學中是本文研究的主要內容。

將混合式教學模式應用于《計算機圖形學》教學是對傳統教學模式的顛覆，整合線上線下教學資源，是多媒體教學手段、教學理念和培養途徑創新改革的一種升華。混合教學模式的落腳點在于分解課堂教學任務，將部分內容轉移至課外進行，構建符合學情的教學流程，高質量地完成所有教學內容。教學活動的分解實質上增加了學生的學習時間，課下學習部分對整體教學活動起到了補充、深化的作用。運用混合教學模式于《計算機圖形學》教學實踐中，關鍵問題在于怎樣在教學設計中充分體現混合教學的個性化私有定制？如果仍然按照知識點的介紹、算法的推導這種方式錄制教學視頻發布給學生，又會走入傳統教學的俗套，因此，如何從不同難易程度的教學內容、不同學習水平的學生等視角出發，實現對現行課堂的有效翻轉，就必須在教學方法上有所變革。本文將基于問題的學習方法應用于計算機圖形學教學中。

基于泛在學習下的混合教學模式構建，將SPOC混合學習模式與PBL教學法應用于《計算機圖形學》教學中，利用泛在學習環境，學生根據各自的需要在多樣的空間、以多樣的方式進行學習，即所有的實際空間成為學習的空間，所有的碎片化的時間都可以成為學習時間。基于問題的教學方法，將教學內容里的難點重點設計成一個個問題，實現個性化教學目標，增強學生學習動機和學習參與，提高教學質量。課前，教師提供相關資料供學生預習，學生將自己不理解的問題記錄下來，通過在線教學平臺發送給老師，老師根據學生的問題備課，學生帶著疑問走進課堂，更有針對性地聽課；課堂上，教師不再采用傳統的教學方法，而是根據學生預習情況，將相關知識點按照難度進行分類。對于難度一般的概念性知識點，通過提問的方式讓學生講解，在講解之后，教師和學生共同討論，探討圖形生成的原理和本質，讓學生體會知識獲取的樂趣。采用基于問題的講解方式，將關聯的基礎知識介紹給學生，與學生共同探討，尋找解決問題的方法和思路。學生在發現問題、分析問題的過程中找到解決問題的途徑和方法，從而達到教學目標的要求。

課堂混合教學模式的改革緊緊圍繞“以學習者為中心，以教師為主導”展開，鼓勵學生沿著“發現問題——探究問題——解決問題——深化問題”為主線，結合多種方法學會思考、自主探究、仔細觀察、及時討論，培養學生團隊協作的精神。通過課程學習，學生可以了解圖形學的基本概念、原理與算法，掌握圖形系統的框架及其涉及的軟件、硬件技術；對于圖形相關的應用及當前的研究熱點有一個初步認識；具有一定實踐體會和相關的編程能力，為以后從事圖形圖像處理工作打下堅實的基礎。《計算機圖形學》混合教學的模式如圖1所示。

混合教學的關鍵是如何將線上教學和線下教學有機結合起來，利用泛在學習的便利，更好地提高課堂教學質量。首先要解決如何將學生課后的零散時間與課堂教學的完整時間有機結合，實現課上與課后的無縫對接，采用基于智能手機移動教學方式能夠保障學生隨時隨地利用碎片時間組織學習，教師可以利用手機的便利條件，在課堂上組織在線學習活動，減輕教師的許多重復性勞動，實現平時在傳統課堂上難以實現的操作，提高教學中創造性勞動的含量。作者采用藍墨云班課移動教學助手APP，該平臺以教師在云端創建的班課空間為基礎，為學生提供移動設備上的課程訂閱、消息推送、作業、課件、視頻和資料等服務。學生利用碎片時間組織學習，教師除了在課堂上組織在線學習活動外還可以利用大數據平臺收集學生在線學習數據，分析統計學習情況，判斷學習效果，實時調整教學安排，幫助基礎較差的學生掌握課堂講授的內容，為學有余力的學生找到深入學習的方向，拓寬知識的深度和廣度。通過一段時間泛在學習下的混合式教學實踐，對比之前的傳統教學，學生在學習興趣、學習效果等方面都有明顯的進步，取得了不錯的教學效果。

三、結束語

凡益之道，與時偕行。時代在發生改變，教學方法和手段也要與時俱進，利用智慧教學工具調動學生學習的興趣和積極性；針對某一重要問題展開交流，開拓學生思維方式，提高互動性。將基于問題的學習方法應用于計算機圖形學教學中，采用混合式教學與傳統課堂教學的融合，優化泛在學習環境下的教育資源建設，通過一段時間的實踐取得了一定的成效，在今后的教學過程中，還要注重學習觀念的轉變，充分發揮老師和學生在泛在學習環境下的主體意識，實現傳統課堂教學與混合式課堂教學的無縫對接，開創教育新時代。

參考文獻：

[1]楊孝堂.泛在學習：理論、模式與資源[J].中國遠程教育，2011（6）：69-73.

[2]郭靖花.泛在學習環境下高校課堂教學模式創新[J].黑龍江教育：高教研究與評估版，2015（1）：16-17.

[3]楊澄生，邱麗娜.教育新常態下獨立學院學生思想行為新特點及對策研究[J].教育現代化，2017（5）：72-74.

[4]廖寧.層次化任務驅動教學法在計算機圖形學實踐教學中的應用[J].當代教育理論與實踐，2013（9）.

[5]龔穎.泛在學習環境下的教學資源建設研究[J].江蘇廣播電視大學學報，2009，06：115-117.

[6]汪國安，路爽.基于普適計算的泛在學習環境概念模型[J].中國教育技術裝備，2013（18）：9-11.

[7]朱映輝，江玉珍.虛擬現實在計算機圖形學課程中的實驗探索[J].電腦知識與技術，2014（1）：209-212.