泛在学习下独立学院《计算机图形学》混合式教学构建

摘 要：文章从泛在学习的特征出发，分析了《计算机图形学》课程特点，阐述了泛在学习的情境下混合式教学的开展方法。提出将SPOC混合學习模式与PBL教学法应用于《计算机图形学》教学中，通过教学实践，取得了良好的效果。

关键词：泛在学习；混合式教学；计算机图形学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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

移动互联技术的飞速发展以及智能手机全面普及，民众的生活方式、思维方式都在发生改变，对于学生而言，一种新的学习方式——泛在学习（Ubiquitous Learning）应运而生，它提供给学习者的是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的方式。它的出现给教育带来了新的生机和发展[1，2]。

独立学院教学质量的高低，直接影响到人才培养的质量，而人才培养质量的好坏影响着独立学院的招生人数和社会声誉，最终影响着独立学院能否稳健发展的重要因素。独立学院的学生入学成绩偏低，课堂学习的主动性和自觉性较差，喜欢生动有趣的教学形式，对死记硬背的理论知识比较抗拒[3]。大多数独立学院学生思维活跃，眼界开拓，学习热情很容易被新生事物所激发，泛在学习环境有利于学生超越时空和地点的限制，随时随地进行学习，知识的来源、观点的交流不再局限于老师和书本。混合教学模式为独立学院的课程教学改革提供了一种新的思路。

《计算机图形学》是计算机科学中发展最活跃、应用最广泛的分支之一，选择这门课程进行教学改革实验，除了它的广泛应用性，更重要的是它具有培养学生认知理解能力、逻辑思维能力、程序设计能力的潜在价值，从中学到探索知识的思想和方法，为以后学习其他相关课程和从事开发工作奠定坚实的基础[4]。

一、研究现状分析

泛在学习真正用于现实课堂中，必须有基础设施的构建，目前环境下教学资源建设还尚未成熟，国内许多学者针对当前情形指出泛在学习环境下教学资源建设存在的问题。龚颖[5]指出目前学习环境中，资源的储存方式上和存储量上难以满足无限学习群体的海量学习需求；汪国安[6]认为泛在学习资源的建设与共享需要建立课程泛在学习资源体系，建设优质的预设性学习资源，进行多种媒体学习资源的一体化设计和选择性设计，处理好不同类型学习资源建设与应用的关系，保证学习资源的共享。郭靖花[1]指出泛在学习环境下课堂教学模式的革新是一个漫长的复杂动态的过程，既要从泛在学习的特征出发考虑与传统课堂教学的融合，又要从技术的角度去优化泛在学习环境下的教育资源建设。

《计算机图形学》是计算机专业一门重要的专业课，在教学计划中占有重要地位和作用。关于《计算机图形学》课堂教学改革的研究主要有三个方面：基于教学内容的改革；基于教学方法和手段的改革；基于教学模式的改革。

基于教学内容的改革，主要根据当前技术发展的潮流，在理论教学的基础上引入新的科研成果，如迎合图形学发展动向，科学地引入虚拟现实、三维动画等比较前沿的技术，让学生明白《计算机图形学》并非是一门由公式和算法堆砌的抽象学科，而是与人们生活息息相关的新科技[7]。一些教育工作者认为，为了吸引学生的注意力，应在课堂上增加图形生成演示以及算法验证的过程，从而加深学生对各种算法的理解。这种方法在一定程度上确实收到了良好的效果，然而过多依赖多媒体课程的教学方式，使得学生的注意力集中在课件的演示效果、算法的运行结果上，而图形生成的原理、算法设计的技巧等关键问题得不到重视。基于教学方法和手段的改革，如以构建图形系统为路线贯穿课程的理论和实验课教学的方法。在教学过程中，结合图形学算法原理介绍构建图形系统的相关技术，让学生进行基础算法的实验，通过成功案例提升学生学习兴趣。针对《计算机图形学》课程中算法多，文字图片表达能力弱的特点，开发了可视化教学演示软件。基于教学模式的改革，研究者普遍认为过去一段时间倡导的慕课教学、微课教学是时代发展，教育变革的自然选择，而在当下，将网络教学和传统教学相结合的混合式教学是必然趋势。很多教学模式改革的先行者研究发现，混合式教学能够调动学生学习积极性，帮助教师提高教学质量。

SPOC（Small Private Online Course小规模限制性在线课程）作为一种混合式教学工具，非常适合实践动手能力要求高的课程。SPOC不是颠覆传统课堂，而是辅助传统课堂，就像投影仪和PPT的作用一样。将SPOC思想引入《计算机图形学》混合式教学中，关键是把教学重点、难点及其他知识点转换化为问题，而基于问题的学习（problem based learning简称PBL）是将问题成为学生学习的动力和培养综合思考能力及解决问题能力的材料，把枯燥的理论知识转化为一个个实际的问题，通过学生分析解决问题，培养学生的自主学习的能力，并从中领会问题背后的知识，凸显学生在学习过程中的主体地位。

二、研究内容

在“互联网+”的时代背景下，通过泛在学习开展教学活动将是一种“新常态”，对独立学院来说既是机遇也是挑战。泛在学习环境与以往的网络教学和在线教学不同，学生不再受地域和时间的约束，只要有智能手机和网络信号就可以登录相关平台获取课程资源，既可以保持传统课堂集中性学习的功能，又能实现信息资源的优化配置，还能通过平台与其他学习者就某些问题进行讨论，极大地提高了学习的自由度。所以如何在泛在学习环境下，改革传统的教学观念、教学方法和教学手段，融合多种教学模式应用于《计算机图形学》的课堂教学中是本文研究的主要内容。

将混合式教学模式应用于《计算机图形学》教学是对传统教学模式的颠覆，整合线上线下教学资源，是多媒体教学手段、教学理念和培养途径创新改革的一种升华。混合教学模式的落脚点在于分解课堂教学任务，将部分内容转移至课外进行，构建符合学情的教学流程，高质量地完成所有教学内容。教学活动的分解实质上增加了学生的学习时间，课下学习部分对整体教学活动起到了补充、深化的作用。运用混合教学模式于《计算机图形学》教学实践中，关键问题在于怎样在教学设计中充分体现混合教学的个性化私有定制？如果仍然按照知识点的介绍、算法的推导这种方式录制教学视频发布给学生，又会走入传统教学的俗套，因此，如何从不同难易程度的教学内容、不同学习水平的学生等视角出发，实现对现行课堂的有效翻转，就必须在教学方法上有所变革。本文将基于问题的学习方法应用于计算机图形学教学中。

基于泛在学习下的混合教学模式构建，将SPOC混合学习模式与PBL教学法应用于《计算机图形学》教学中，利用泛在学习环境，学生根据各自的需要在多样的空间、以多样的方式进行学习，即所有的实际空间成为学习的空间，所有的碎片化的时间都可以成为学习时间。基于问题的教学方法，将教学内容里的难点重点设计成一个个问题，实现个性化教学目标，增强学生学习动机和学习参与，提高教学质量。课前，教师提供相关资料供学生预习，学生将自己不理解的问题记录下来，通过在线教学平台发送给老师，老师根据学生的问题备课，学生带着疑问走进课堂，更有针对性地听课；课堂上，教师不再采用传统的教学方法，而是根据学生预习情况，将相关知识点按照难度进行分类。对于难度一般的概念性知识点，通过提问的方式让学生讲解，在讲解之后，教师和学生共同讨论，探讨图形生成的原理和本质，让学生体会知识获取的乐趣。采用基于问题的讲解方式，将关联的基础知识介绍给学生，与学生共同探讨，寻找解决问题的方法和思路。学生在发现问题、分析问题的过程中找到解决问题的途径和方法，从而达到教学目标的要求。

课堂混合教学模式的改革紧紧围绕“以学习者为中心，以教师为主导”展开，鼓励学生沿着“发现问题——探究问题——解决问题——深化问题”为主线，结合多种方法学会思考、自主探究、仔细观察、及时讨论，培养学生团队协作的精神。通过课程学习，学生可以了解图形学的基本概念、原理与算法，掌握图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；对于图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；具有一定实践体会和相关的编程能力，为以后从事图形图像处理工作打下坚实的基础。《计算机图形学》混合教学的模式如图1所示。

混合教学的关键是如何将线上教学和线下教学有机结合起来，利用泛在学习的便利，更好地提高课堂教学质量。首先要解决如何将学生课后的零散时间与课堂教学的完整时间有机结合，实现课上与课后的无缝对接，采用基于智能手机移动教学方式能够保障学生随时随地利用碎片时间组织学习，教师可以利用手机的便利条件，在课堂上组织在线学习活动，减轻教师的许多重复性劳动，实现平时在传统课堂上难以实现的操作，提高教学中创造性劳动的含量。作者采用蓝墨云班课移动教学助手APP，该平台以教师在云端创建的班课空间为基础，为学生提供移动设备上的课程订阅、消息推送、作业、课件、视频和资料等服务。学生利用碎片时间组织学习，教师除了在课堂上组织在线学习活动外还可以利用大数据平台收集学生在线学习数据，分析统计学习情况，判断学习效果，实时调整教学安排，帮助基础较差的学生掌握课堂讲授的内容，为学有余力的学生找到深入学习的方向，拓宽知识的深度和广度。通过一段时间泛在学习下的混合式教学实践，对比之前的传统教学，学生在学习兴趣、学习效果等方面都有明显的进步，取得了不错的教学效果。

三、结束语

凡益之道，与时偕行。时代在发生改变，教学方法和手段也要与时俱进，利用智慧教学工具调动学生学习的兴趣和积极性；针对某一重要问题展开交流，开拓学生思维方式，提高互动性。将基于问题的学习方法应用于计算机图形学教学中，采用混合式教学与传统课堂教学的融合，优化泛在学习环境下的教育资源建设，通过一段时间的实践取得了一定的成效，在今后的教学过程中，还要注重学习观念的转变，充分发挥老师和学生在泛在学习环境下的主体意识，实现传统课堂教学与混合式课堂教学的无缝对接，开创教育新时代。

参考文献：

[1]杨孝堂.泛在学习：理论、模式与资源[J].中国远程教育，2011（6）：69-73.

[2]郭靖花.泛在学习环境下高校课堂教学模式创新[J].黑龙江教育：高教研究與评估版，2015（1）：16-17.

[3]杨澄生，邱丽娜.教育新常态下独立学院学生思想行为新特点及对策研究[J].教育现代化，2017（5）：72-74.

[4]廖宁.层次化任务驱动教学法在计算机图形学实践教学中的应用[J].当代教育理论与实践，2013（9）.

[5]龚颖.泛在学习环境下的教学资源建设研究[J].江苏广播电视大学学报，2009，06：115-117.

[6]汪国安，路爽.基于普适计算的泛在学习环境概念模型[J].中国教育技术装备，2013（18）：9-11.

[7]朱映辉，江玉珍.虚拟现实在计算机图形学课程中的实验探索[J].电脑知识与技术，2014（1）：209-212.