“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)與應(yīng)用研究

杜 輝 舒蓮卿

摘要:網(wǎng)絡(luò)課程教育是現(xiàn)代教育的一個主要研究領(lǐng)域,是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要組成部分。本文結(jié)合數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)“計算機圖形學(xué)”課程的教學(xué)實踐,采用Blackboard網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)平臺,構(gòu)建和開發(fā)了“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程。

關(guān)鍵詞:計算機圖形學(xué);網(wǎng)絡(luò)課程;Blackboard

中圖分類號:G642 文獻標(biāo)識碼:B

1引言

在當(dāng)今的信息化時代,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式已從傳統(tǒng)的基于課堂“講授—學(xué)習(xí)”模式轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^多種途徑獲得知識。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境突破了時間與空間的限制,給予學(xué)習(xí)者更加靈活的學(xué)習(xí)方式,網(wǎng)絡(luò)課程因此應(yīng)勢而生。網(wǎng)絡(luò)課程是指綜合運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的輔助教學(xué)課程,它是高校建設(shè)數(shù)字化校園、推進教育信息化和現(xiàn)代化進程的重要環(huán)節(jié),也是滿足學(xué)生多樣化學(xué)習(xí),提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。“計算機圖形學(xué)”是計算機相關(guān)專業(yè)和計算機游戲動畫領(lǐng)域的一門非常重要且實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課,主要為后續(xù)課程打下理論和實踐基礎(chǔ)。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(dǎo)致許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常感到枯燥、難懂。基于多媒體的網(wǎng)絡(luò)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(xué)”算法的精髓和本質(zhì),增加了學(xué)習(xí)的知識性、趣味性和創(chuàng)造性。

2網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)涵

根據(jù)國家教育部對網(wǎng)絡(luò)課程的定義,網(wǎng)絡(luò)課程是通過網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)的某門學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容及實施的教學(xué)活動的總和,它主要包括兩個組成部分:按照一定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略組織起來的教學(xué)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)支撐環(huán)境。顯然,網(wǎng)絡(luò)課程是以網(wǎng)絡(luò)作為載體進行教學(xué)內(nèi)容的傳播和教學(xué)互動,網(wǎng)絡(luò)媒體的特性和優(yōu)勢決定了網(wǎng)絡(luò)課程具有不同于一般課程的特性,其主要表現(xiàn)在以下幾方面:

(1) 靈活組織教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容的組織可以是結(jié)構(gòu)化的也可以是非結(jié)構(gòu)化的,可以是線性的也可以是非線性的。

(2) 多樣的教學(xué)策略。在網(wǎng)絡(luò)課程中,根據(jù)不同的學(xué)科內(nèi)容和學(xué)習(xí)對象可以設(shè)計各種教學(xué)策略,如認知學(xué)習(xí)策略、十字交叉策略等來優(yōu)化教學(xué)。

(3) 互動的教學(xué)過程。通過各種網(wǎng)絡(luò)工具和網(wǎng)絡(luò)交流的平臺互動(如BBS、MSN、QQ群等),網(wǎng)絡(luò)課程可以實現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與研究人員之間的互動,教學(xué)交流是開放和動態(tài)的。

(4) 可擴充和共享的教學(xué)資源。網(wǎng)絡(luò)課程具有龐大的資源庫,并且經(jīng)常更新資源庫中的內(nèi)容。教師和學(xué)生可以根據(jù)需求,對教學(xué)資源進行擴展和共享。

網(wǎng)絡(luò)課程的使用主要是供學(xué)生遠程學(xué)習(xí)使用,也可以供學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí),還可以供教師在課堂教學(xué)中輔助教學(xué)使用。

3網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)平臺

目前網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)方法多種多樣,歸納起來主要有基于SCORM標(biāo)準(zhǔn)、基于Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、基于Moodle、Sakai等的課程管理系統(tǒng)以及使用自主網(wǎng)絡(luò)空間。

3.1基于SCORM標(biāo)準(zhǔn)

SCORM標(biāo)準(zhǔn)是由美國高級分布式學(xué)習(xí)(ADL,Advanced Distributed Learning)先導(dǎo)計劃制定的可共享內(nèi)容對象參考模型(SCORM,Sharable Content Object Reference Model),它已日益成為網(wǎng)絡(luò)課程和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)(LMS)遵循的事實性標(biāo)準(zhǔn)。該模型是在已有的網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(IMS,AICC,IEEE LTSC,ARIADNE)的基礎(chǔ)上建立的具有可訪問性、協(xié)作性、持久性和可重用性的特定模型,提供了網(wǎng)絡(luò)教育的實現(xiàn)和應(yīng)用指南,其目的是為了解決如何使課程從一個平臺轉(zhuǎn)移到另一個平臺,如何創(chuàng)建可供不同課程共享的可重用構(gòu)件,以及快速準(zhǔn)確地查找課程素材。

從技術(shù)角度來講,開發(fā)符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)課程,主要是按照內(nèi)容聚合模型(CAM)的要求組織課程內(nèi)容,定義編序規(guī)則,在一些必要的內(nèi)容中按照“運行時間環(huán)境”的規(guī)定調(diào)用應(yīng)用程序接口,獲取和更新運行數(shù)據(jù)等。開發(fā)符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)課程的難點是教學(xué)設(shè)計,即如何根據(jù)教學(xué)的要求,設(shè)計內(nèi)容、組織結(jié)構(gòu)和定義編序規(guī)則等?；赟CORM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)設(shè)計與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計主要不同點在于以組件化的觀念組織教學(xué)內(nèi)容,不僅可以線性呈現(xiàn)教材方式,而更可以彈性呈現(xiàn)教學(xué)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(fā)的開放源碼的網(wǎng)絡(luò)教育平臺,它是基于社會建構(gòu)主義的教學(xué)思想開發(fā)的。Moodle的主要功能有創(chuàng)建課程頁面、發(fā)送E-mail通知、組織課程資料和課程活動、發(fā)布和評判作業(yè)、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(fā)展十分迅速。

3.3Blackboard平臺

Blackboard由美國公司開發(fā)制作的商業(yè)軟件,2003年進入中國。Blackboard為教師和學(xué)生提供了一個強大的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境,是補充課堂教學(xué)和提供遠程教學(xué)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(nèi)容、生成作業(yè)和加強協(xié)作等,學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)。教師可以在Blackboard平臺上開設(shè)課程,學(xué)生可以自主選擇要學(xué)習(xí)的課程并在該平臺上進行學(xué)習(xí)。師生們可以根據(jù)教與學(xué)的需要圍繞課程內(nèi)容進行輔導(dǎo)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(xué)習(xí)環(huán)境。Blackboard界面直觀,工具簡單易用,對技術(shù)人員依賴程度低,用戶可以根據(jù)課程需要進行個性化的定制。Blackboard的教學(xué)管理功能覆蓋了大學(xué)和中小學(xué)的主要教學(xué)活動,Blackboard是一款商業(yè)軟件,按使用人數(shù)和年度付費。

為鼓勵教師進一步提升教學(xué)質(zhì)量,優(yōu)化與共享教學(xué)資源,我校于2006年引進Blackboard網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺,鼓勵教師在此平臺上構(gòu)建和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程,從而給予教師與學(xué)生在課程建設(shè)與交流方面極大的方便。本課程作為我校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課,是校網(wǎng)絡(luò)課程立項項目。本文采用Blackboard網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺建設(shè)該網(wǎng)絡(luò)課程,實現(xiàn)資源共享。課程建設(shè)內(nèi)容包括課程網(wǎng)站建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)手段方法的建設(shè)與革新、學(xué)習(xí)交流等,為“計算機圖形學(xué)”課程教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。

4網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計

“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程適用于學(xué)校的輔助教學(xué)和學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)自學(xué),是以提高“計算機圖形學(xué)”課程教學(xué)的質(zhì)量為目標(biāo)的。網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)習(xí)資源應(yīng)具有針對性、啟發(fā)性、整合性和擴展性。在課程體系的設(shè)計上,應(yīng)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(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程由首頁通知、課程信息、師資隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、外部鏈接、課外習(xí)題、教學(xué)互動、常用軟件等9大模塊組成,這些模塊構(gòu)成一個系統(tǒng),相互依存、相輔相成。本網(wǎng)絡(luò)課程的運行頁面如圖2所示。

(1) 首頁通知。向?qū)W生發(fā)布教學(xué)通知,介紹CG最新的研究現(xiàn)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(fā)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)“計算機圖形學(xué)”的興趣。

(2) 課程信息。主要介紹“計算機圖形學(xué)”課程的性質(zhì)和特點,以及同相關(guān)課程的關(guān)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(xué)基本信息,如電子郵件地址、QQ帳號、MSN帳號、學(xué)歷、學(xué)位、所學(xué)專業(yè)、研究方向和教學(xué)科研成果等,以便加強與學(xué)生的聯(lián)絡(luò)和交流。

(4) 教學(xué)內(nèi)容。包括教學(xué)大綱和實踐教學(xué)指導(dǎo)。明確課程的教學(xué)對象和教學(xué)目標(biāo),闡述各章節(jié)的知識點、學(xué)時分配,突出重點和難點。

(5) 教學(xué)資源。教學(xué)資源應(yīng)有豐富的表現(xiàn)形態(tài),包括教學(xué)參考資料、電子講稿、電子教案、教學(xué)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(xué)內(nèi)容進行圖示化。

(6) 外部鏈接。提供與本課程內(nèi)容相關(guān)的國內(nèi)外著名的網(wǎng)站地址和網(wǎng)站資料,包括著名學(xué)者的個人主頁、ACM SIGGRAPH、Eurographics、I3D等相關(guān)文獻下載。為學(xué)生提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,學(xué)生可以深化對知識的理解、拓展知識視野,提高運用網(wǎng)絡(luò)搜索、查詢有關(guān)學(xué)術(shù)信息的能力。

(7) 課外習(xí)題。主要提供學(xué)生自我測試功能。主要測試各章節(jié)基本概念、重點內(nèi)容,幫助學(xué)生對各章節(jié)內(nèi)容的掌握程度進行自測,鞏固所學(xué)知識。

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

(9) 常用軟件。為學(xué)習(xí)者提供方便,網(wǎng)絡(luò)課程提供了一些跟CG相關(guān)的常用軟件包(如VC2005、OpenGL)的下載。

為了提高學(xué)習(xí)的趣味性,本課程組設(shè)計開發(fā)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,講解時學(xué)生常常感到難于掌握與實現(xiàn),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(xué)生對該算法的認識。

5網(wǎng)絡(luò)課程的運行及評價

“計算機圖形學(xué)”是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的必修課程,該課程與后續(xù)的諸多專業(yè)課程聯(lián)系緊密,是學(xué)生專業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵性課程之一,在課程體系設(shè)置中有著重要的基礎(chǔ)性地位。本課程組設(shè)計、開發(fā)的“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程,已于2008～2009學(xué)年第一學(xué)期用于輔助課堂教學(xué)。教學(xué)模式采用教師日常在教室面授,課外利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺輔助教學(xué),主要是拓展與學(xué)生之間的溝通與交流?！坝嬎銠C圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,為教師提供了備課、布置作業(yè)、批改學(xué)生在線上交的作業(yè)、發(fā)布通知、開展討論等功能;為學(xué)生提供了獲取講義、電子教案、觀看教學(xué)錄像以及拓展教學(xué)資料、作業(yè)上傳、專題討論、輔導(dǎo)答疑等功能。

為了了解學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的情況以及對網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果評價。本課程組于學(xué)期末在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)態(tài)度、課程設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、教學(xué)效果等方面組織了一次調(diào)研。調(diào)研對象為我校2007級數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)共51名學(xué)生。調(diào)研結(jié)果如表1所示。

調(diào)研結(jié)果表明:大多數(shù)學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的態(tài)度是積極的;大多數(shù)學(xué)生認為“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容組織方式較為合理、科學(xué),導(dǎo)航設(shè)計較好;對于網(wǎng)絡(luò)課程中的教學(xué)資源,很多同學(xué)認為網(wǎng)絡(luò)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(xué)習(xí)內(nèi)容的深度理解。

6結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)教育是社會發(fā)展的需要,是教育未來發(fā)展的趨勢所在。為了適應(yīng)“計算機圖形學(xué)”課程改革,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,本課題組設(shè)計、開發(fā)了“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程。另外,開發(fā)“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程是我校培養(yǎng)游戲行業(yè)、計算機動畫、數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用和“計算機圖形學(xué)”研究領(lǐng)域人才的重要途徑,也是培養(yǎng)提高學(xué)生綜合素質(zhì)的需要。實踐表明“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程能輔助教師更好地開展課堂教學(xué),提高課程的教學(xué)質(zhì)量。今后,課程組還將根據(jù)教學(xué)實踐,不斷修改完善“計算機圖形學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程,提高教學(xué)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