“計算機圖形學”網絡課程開發與應用研究

杜 輝 舒蓮卿

摘要:網絡課程教育是現代教育的一個主要研究領域,是網絡教學的重要組成部分。本文結合數字媒體技術專業“計算機圖形學”課程的教學實踐,采用Blackboard網絡課程開發平臺,構建和開發了“計算機圖形學”網絡課程。

關鍵詞:計算機圖形學;網絡課程;Blackboard

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

在當今的信息化時代,學生的學習方式已從傳統的基于課堂“講授—學習”模式轉變為通過多種途徑獲得知識。網絡環境突破了時間與空間的限制,給予學習者更加靈活的學習方式,網絡課程因此應勢而生。網絡課程是指綜合運用網絡技術、計算機技術和多媒體技術的輔助教學課程,它是高校建設數字化校園、推進教育信息化和現代化進程的重要環節,也是滿足學生多樣化學習,提高教學質量的重要途徑。“計算機圖形學”是計算機相關專業和計算機游戲動畫領域的一門非常重要且實踐性很強的專業基礎課,主要為后續課程打下理論和實踐基礎。但是其包含的理論算法多,許多算法還比較抽象、不好理解,導致許多學生在學習過程中常感到枯燥、難懂。基于多媒體的網絡課程中包含一些演示動畫和素材,可以比較直觀地揭示“計算機圖形學”算法的精髓和本質,增加了學習的知識性、趣味性和創造性。

2網絡課程的內涵

根據國家教育部對網絡課程的定義,網絡課程是通過網絡表現的某門學科的教學內容及實施的教學活動的總和,它主要包括兩個組成部分:按照一定的教學目標、教學策略組織起來的教學內容和網絡化教學支撐環境。顯然,網絡課程是以網絡作為載體進行教學內容的傳播和教學互動,網絡媒體的特性和優勢決定了網絡課程具有不同于一般課程的特性,其主要表現在以下幾方面:

(1) 靈活組織教學內容。教學內容的組織可以是結構化的也可以是非結構化的,可以是線性的也可以是非線性的。

(2) 多樣的教學策略。在網絡課程中,根據不同的學科內容和學習對象可以設計各種教學策略,如認知學習策略、十字交叉策略等來優化教學。

(3) 互動的教學過程。通過各種網絡工具和網絡交流的平臺互動(如BBS、MSN、QQ群等),網絡課程可以實現教師與學生、學生與學生、學生與研究人員之間的互動,教學交流是開放和動態的。

(4) 可擴充和共享的教學資源。網絡課程具有龐大的資源庫,并且經常更新資源庫中的內容。教師和學生可以根據需求,對教學資源進行擴展和共享。

網絡課程的使用主要是供學生遠程學習使用,也可以供學生課前預習、課后復習,還可以供教師在課堂教學中輔助教學使用。

3網絡課程建設平臺

目前網絡課程的建設方法多種多樣,歸納起來主要有基于SCORM標準、基于Blackboard網絡教學平臺、基于Moodle、Sakai等的課程管理系統以及使用自主網絡空間。

3.1基于SCORM標準

SCORM標準是由美國高級分布式學習(ADL,Advanced Distributed Learning)先導計劃制定的可共享內容對象參考模型(SCORM,Sharable Content Object Reference Model),它已日益成為網絡課程和學習管理系統(LMS)遵循的事實性標準。該模型是在已有的網絡教育技術標準(IMS,AICC,IEEE LTSC,ARIADNE)的基礎上建立的具有可訪問性、協作性、持久性和可重用性的特定模型,提供了網絡教育的實現和應用指南,其目的是為了解決如何使課程從一個平臺轉移到另一個平臺,如何創建可供不同課程共享的可重用構件,以及快速準確地查找課程素材。

從技術角度來講,開發符合SCORM標準的網絡課程,主要是按照內容聚合模型(CAM)的要求組織課程內容,定義編序規則,在一些必要的內容中按照“運行時間環境”的規定調用應用程序接口,獲取和更新運行數據等。開發符合SCORM標準的網絡課程的難點是教學設計,即如何根據教學的要求,設計內容、組織結構和定義編序規則等。基于SCORM標準的網絡課程教學設計與傳統的教學設計主要不同點在于以組件化的觀念組織教學內容,不僅可以線性呈現教材方式,而更可以彈性呈現教學順序。

3.2Moodle

Moodle是由澳大利亞的馬丁?多格瑪斯(Martin Dougiamas)博士主持開發的開放源碼的網絡教育平臺,它是基于社會建構主義的教學思想開發的。Moodle的主要功能有創建課程頁面、發送E-mail通知、組織課程資料和課程活動、發布和評判作業、成績管理等。Moodle功能強大,易于安裝、實施和使用,并且完全免費,因此近來發展十分迅速。

3.3Blackboard平臺

Blackboard由美國公司開發制作的商業軟件,2003年進入中國。Blackboard為教師和學生提供了一個強大的虛擬學習環境,是補充課堂教學和提供遠程教學的平臺。Blackboard平臺擁有一套強大的核心功能,使教師可以有效地管理課程、制作課程內容、生成作業和加強協作等,學生可以自主學習。教師可以在Blackboard平臺上開設課程,學生可以自主選擇要學習的課程并在該平臺上進行學習。師生們可以根據教與學的需要圍繞課程內容進行輔導答疑和交流討論,加強師生間的互動,可以形成一個很好的學習環境。Blackboard界面直觀,工具簡單易用,對技術人員依賴程度低,用戶可以根據課程需要進行個性化的定制。Blackboard的教學管理功能覆蓋了大學和中小學的主要教學活動,Blackboard是一款商業軟件,按使用人數和年度付費。

為鼓勵教師進一步提升教學質量,優化與共享教學資源,我校于2006年引進Blackboard網絡化教學平臺,鼓勵教師在此平臺上構建和開發網絡課程,從而給予教師與學生在課程建設與交流方面極大的方便。本課程作為我校數字媒體技術專業的主干基礎課,是校網絡課程立項項目。本文采用Blackboard網絡化教學平臺建設該網絡課程,實現資源共享。課程建設內容包括課程網站建設、教學內容建設、教學資源建設、教學手段方法的建設與革新、學習交流等,為“計算機圖形學”課程教學打下堅實的基礎。

4網絡課程設計

“計算機圖形學”網絡課程適用于學校的輔助教學和學生的網絡自學,是以提高“計算機圖形學”課程教學的質量為目標的。網絡課程中學習資源應具有針對性、啟發性、整合性和擴展性。在課程體系的設計上,應該緊緊抓住理論與實踐并重的原則,其課程體系如圖1所示。

總體來說,“計算機圖形學”網絡課程由首頁通知、課程信息、師資隊伍、教學內容、教學資源、外部鏈接、課外習題、教學互動、常用軟件等9大模塊組成,這些模塊構成一個系統,相互依存、相輔相成。本網絡課程的運行頁面如圖2所示。

(1) 首頁通知。向學生發布教學通知,介紹CG最新的研究現狀,如一些CG國際會議、期刊信息及游戲動畫的研究進展,激發和提高學生學習“計算機圖形學”的興趣。

(2) 課程信息。主要介紹“計算機圖形學”課程的性質和特點,以及同相關課程的關系。

(3) 師資隊伍。列出課程的主講教師和任課教師,給出教師教學基本信息,如電子郵件地址、QQ帳號、MSN帳號、學歷、學位、所學專業、研究方向和教學科研成果等,以便加強與學生的聯絡和交流。

(4) 教學內容。包括教學大綱和實踐教學指導。明確課程的教學對象和教學目標,闡述各章節的知識點、學時分配,突出重點和難點。

(5) 教學資源。教學資源應有豐富的表現形態,包括教學參考資料、電子講稿、電子教案、教學錄像等資源。對一些難以理解的概念、算法(如掃描線ZBuffer消隱算法)等教學內容進行圖示化。

(6) 外部鏈接。提供與本課程內容相關的國內外著名的網站地址和網站資料,包括著名學者的個人主頁、ACM SIGGRAPH、Eurographics、I3D等相關文獻下載。為學生提供了豐富的網絡資源,學生可以深化對知識的理解、拓展知識視野,提高運用網絡搜索、查詢有關學術信息的能力。

(7) 課外習題。主要提供學生自我測試功能。主要測試各章節基本概念、重點內容,幫助學生對各章節內容的掌握程度進行自測,鞏固所學知識。

(8) 教學互動。該模塊是為加強教師與學生之間的學術、感情交流特設的交互式教學園地,是一個BBS論壇。主要由教師網上答疑、國際會議及期刊、教學反饋等幾部分構成,為教師提供一個發布信息、與學生交流討論的舞臺,為學生營造一個學術的氛圍,了解最新的學科前沿。

(9) 常用軟件。為學習者提供方便,網絡課程提供了一些跟CG相關的常用軟件包(如VC2005、OpenGL)的下載。

為了提高學習的趣味性,本課程組設計開發了一些FLASH演示動畫。例如,掃描線ZBuffer消隱算法,由于該算法的數據結構較為復雜,講解時學生常常感到難于掌握與實現,因此本課程組制作了FLASH動畫,把算法的原理分解,通過動畫的形式給出了算法每一步的計算過程、文字說明和計算效果,從而加深了學生對該算法的認識。

5網絡課程的運行及評價

“計算機圖形學”是數字媒體技術專業的必修課程,該課程與后續的諸多專業課程聯系緊密,是學生專業素質形成的關鍵性課程之一,在課程體系設置中有著重要的基礎性地位。本課程組設計、開發的“計算機圖形學”網絡課程,已于2008～2009學年第一學期用于輔助課堂教學。教學模式采用教師日常在教室面授,課外利用網絡教學平臺輔助教學,主要是拓展與學生之間的溝通與交流。“計算機圖形學”網絡教學平臺,為教師提供了備課、布置作業、批改學生在線上交的作業、發布通知、開展討論等功能;為學生提供了獲取講義、電子教案、觀看教學錄像以及拓展教學資料、作業上傳、專題討論、輔導答疑等功能。

為了了解學生參與網絡教學的情況以及對網絡課程的教學效果評價。本課程組于學期末在網絡教學態度、課程設計、網絡教學資源、教學效果等方面組織了一次調研。調研對象為我校2007級數字媒體技術專業共51名學生。調研結果如表1所示。

調研結果表明:大多數學生對網絡課程教學的態度是積極的;大多數學生認為“計算機圖形學”網絡課程的內容組織方式較為合理、科學,導航設計較好;對于網絡課程中的教學資源,很多同學認為網絡課程很好地擴展了該門課程的信息量,一方面了解到CG最新的研究前沿,另一方面很好地促進了對課程學習內容的深度理解。

6結束語

網絡教育是社會發展的需要,是教育未來發展的趨勢所在。為了適應“計算機圖形學”課程改革,充分發揮學生的主觀能動性,本課題組設計、開發了“計算機圖形學”網絡課程。另外,開發“計算機圖形學”網絡課程是我校培養游戲行業、計算機動畫、數字媒體技術應用和“計算機圖形學”研究領域人才的重要途徑,也是培養提高學生綜合素質的需要。實踐表明“計算機圖形學”網絡課程能輔助教師更好地開展課堂教學,提高課程的教學質量。今后,課程組還將根據教學實踐,不斷修改完善“計算機圖形學”網絡課程,提高教學效果。

參考文獻:

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The Exploitation and Application Research of Web-based Course of Computer Graphics

DU Hui, SHU Lian-qing

(ZheJiang institute of media and communication, Hangzhou 310018, China)

Abstract: Web-based education course has become a main research field in modern education, and is an important part in network teaching. Based on combing the teaching reformation of Computer Graphics in the digital media technology major, and using the network application platform BlackBoard, the web-based course of Computer Graphics is constructed. The paper surveys the practical application of the web-based course by using questionnaire among undergraduates, the result of survey indicates that the application of this web-based course enriches the teaching content and improve the teaching impact.

Key words: computer graphics; web-based course; Blackboard