“计算机图形学”网络课程开发与应用研究

杜 辉 舒莲卿

摘要:网络课程教育是现代教育的一个主要研究领域,是网络教学的重要组成部分。本文结合数字媒体技术专业“计算机图形学”课程的教学实践,采用Blackboard网络课程开发平台,构建和开发了“计算机图形学”网络课程。

关键词:计算机图形学;网络课程;Blackboard

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

在当今的信息化时代,学生的学习方式已从传统的基于课堂“讲授—学习”模式转变为通过多种途径获得知识。网络环境突破了时间与空间的限制,给予学习者更加灵活的学习方式,网络课程因此应势而生。网络课程是指综合运用网络技术、计算机技术和多媒体技术的辅助教学课程,它是高校建设数字化校园、推进教育信息化和现代化进程的重要环节,也是满足学生多样化学习,提高教学质量的重要途径。“计算机图形学”是计算机相关专业和计算机游戏动画领域的一门非常重要且实践性很强的专业基础课,主要为后续课程打下理论和实践基础。但是其包含的理论算法多,许多算法还比较抽象、不好理解,导致许多学生在学习过程中常感到枯燥、难懂。基于多媒体的网络课程中包含一些演示动画和素材,可以比较直观地揭示“计算机图形学”算法的精髓和本质,增加了学习的知识性、趣味性和创造性。

2网络课程的内涵

根据国家教育部对网络课程的定义,网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和,它主要包括两个组成部分:按照一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络化教学支撑环境。显然,网络课程是以网络作为载体进行教学内容的传播和教学互动,网络媒体的特性和优势决定了网络课程具有不同于一般课程的特性,其主要表现在以下几方面:

(1) 灵活组织教学内容。教学内容的组织可以是结构化的也可以是非结构化的,可以是线性的也可以是非线性的。

(2) 多样的教学策略。在网络课程中,根据不同的学科内容和学习对象可以设计各种教学策略,如认知学习策略、十字交叉策略等来优化教学。

(3) 互动的教学过程。通过各种网络工具和网络交流的平台互动(如BBS、MSN、QQ群等),网络课程可以实现教师与学生、学生与学生、学生与研究人员之间的互动,教学交流是开放和动态的。

(4) 可扩充和共享的教学资源。网络课程具有庞大的资源库,并且经常更新资源库中的内容。教师和学生可以根据需求,对教学资源进行扩展和共享。

网络课程的使用主要是供学生远程学习使用,也可以供学生课前预习、课后复习,还可以供教师在课堂教学中辅助教学使用。

3网络课程建设平台

目前网络课程的建设方法多种多样,归纳起来主要有基于SCORM标准、基于Blackboard网络教学平台、基于Moodle、Sakai等的课程管理系统以及使用自主网络空间。

3.1基于SCORM标准

SCORM标准是由美国高级分布式学习(ADL,Advanced Distributed Learning)先导计划制定的可共享内容对象参考模型(SCORM,Sharable Content Object Reference Model),它已日益成为网络课程和学习管理系统(LMS)遵循的事实性标准。该模型是在已有的网络教育技术标准(IMS,AICC,IEEE LTSC,ARIADNE)的基础上建立的具有可访问性、协作性、持久性和可重用性的特定模型,提供了网络教育的实现和应用指南,其目的是为了解决如何使课程从一个平台转移到另一个平台,如何创建可供不同课程共享的可重用构件,以及快速准确地查找课程素材。

从技术角度来讲,开发符合SCORM标准的网络课程,主要是按照内容聚合模型(CAM)的要求组织课程内容,定义编序规则,在一些必要的内容中按照“运行时间环境”的规定调用应用程序接口,获取和更新运行数据等。开发符合SCORM标准的网络课程的难点是教学设计,即如何根据教学的要求,设计内容、组织结构和定义编序规则等。基于SCORM标准的网络课程教学设计与传统的教学设计主要不同点在于以组件化的观念组织教学内容,不仅可以线性呈现教材方式,而更可以弹性呈现教学顺序。

3.2Moodle

Moodle是由澳大利亚的马丁•多格玛斯(Martin Dougiamas)博士主持开发的开放源码的网络教育平台,它是基于社会建构主义的教学思想开发的。Moodle的主要功能有创建课程页面、发送E-mail通知、组织课程资料和课程活动、发布和评判作业、成绩管理等。Moodle功能强大,易于安装、实施和使用,并且完全免费,因此近来发展十分迅速。

3.3Blackboard平台

Blackboard由美国公司开发制作的商业软件,2003年进入中国。Blackboard为教师和学生提供了一个强大的虚拟学习环境,是补充课堂教学和提供远程教学的平台。Blackboard平台拥有一套强大的核心功能,使教师可以有效地管理课程、制作课程内容、生成作业和加强协作等,学生可以自主学习。教师可以在Blackboard平台上开设课程,学生可以自主选择要学习的课程并在该平台上进行学习。师生们可以根据教与学的需要围绕课程内容进行辅导答疑和交流讨论,加强师生间的互动,可以形成一个很好的学习环境。Blackboard界面直观,工具简单易用,对技术人员依赖程度低,用户可以根据课程需要进行个性化的定制。Blackboard的教学管理功能覆盖了大学和中小学的主要教学活动,Blackboard是一款商业软件,按使用人数和年度付费。

为鼓励教师进一步提升教学质量,优化与共享教学资源,我校于2006年引进Blackboard网络化教学平台,鼓励教师在此平台上构建和开发网络课程,从而给予教师与学生在课程建设与交流方面极大的方便。本课程作为我校数字媒体技术专业的主干基础课,是校网络课程立项项目。本文采用Blackboard网络化教学平台建设该网络课程,实现资源共享。课程建设内容包括课程网站建设、教学内容建设、教学资源建设、教学手段方法的建设与革新、学习交流等,为“计算机图形学”课程教学打下坚实的基础。

4网络课程设计

“计算机图形学”网络课程适用于学校的辅助教学和学生的网络自学,是以提高“计算机图形学”课程教学的质量为目标的。网络课程中学习资源应具有针对性、启发性、整合性和扩展性。在课程体系的设计上,应该紧紧抓住理论与实践并重的原则,其课程体系如图1所示。

总体来说,“计算机图形学”网络课程由首页通知、课程信息、师资队伍、教学内容、教学资源、外部链接、课外习题、教学互动、常用软件等9大模块组成,这些模块构成一个系统,相互依存、相辅相成。本网络课程的运行页面如图2所示。

(1) 首页通知。向学生发布教学通知,介绍CG最新的研究现状,如一些CG国际会议、期刊信息及游戏动画的研究进展,激发和提高学生学习“计算机图形学”的兴趣。

(2) 课程信息。主要介绍“计算机图形学”课程的性质和特点,以及同相关课程的关系。

(3) 师资队伍。列出课程的主讲教师和任课教师,给出教师教学基本信息,如电子邮件地址、QQ帐号、MSN帐号、学历、学位、所学专业、研究方向和教学科研成果等,以便加强与学生的联络和交流。

(4) 教学内容。包括教学大纲和实践教学指导。明确课程的教学对象和教学目标,阐述各章节的知识点、学时分配,突出重点和难点。

(5) 教学资源。教学资源应有丰富的表现形态,包括教学参考资料、电子讲稿、电子教案、教学录像等资源。对一些难以理解的概念、算法(如扫描线ZBuffer消隐算法)等教学内容进行图示化。

(6) 外部链接。提供与本课程内容相关的国内外著名的网站地址和网站资料,包括著名学者的个人主页、ACM SIGGRAPH、Eurographics、I3D等相关文献下载。为学生提供了丰富的网络资源,学生可以深化对知识的理解、拓展知识视野,提高运用网络搜索、查询有关学术信息的能力。

(7) 课外习题。主要提供学生自我测试功能。主要测试各章节基本概念、重点内容,帮助学生对各章节内容的掌握程度进行自测,巩固所学知识。

(8) 教学互动。该模块是为加强教师与学生之间的学术、感情交流特设的交互式教学园地,是一个BBS论坛。主要由教师网上答疑、国际会议及期刊、教学反馈等几部分构成,为教师提供一个发布信息、与学生交流讨论的舞台,为学生营造一个学术的氛围,了解最新的学科前沿。

(9) 常用软件。为学习者提供方便,网络课程提供了一些跟CG相关的常用软件包(如VC2005、OpenGL)的下载。

为了提高学习的趣味性,本课程组设计开发了一些FLASH演示动画。例如,扫描线ZBuffer消隐算法,由于该算法的数据结构较为复杂,讲解时学生常常感到难于掌握与实现,因此本课程组制作了FLASH动画,把算法的原理分解,通过动画的形式给出了算法每一步的计算过程、文字说明和计算效果,从而加深了学生对该算法的认识。

5网络课程的运行及评价

“计算机图形学”是数字媒体技术专业的必修课程,该课程与后续的诸多专业课程联系紧密,是学生专业素质形成的关键性课程之一,在课程体系设置中有着重要的基础性地位。本课程组设计、开发的“计算机图形学”网络课程,已于2008～2009学年第一学期用于辅助课堂教学。教学模式采用教师日常在教室面授,课外利用网络教学平台辅助教学,主要是拓展与学生之间的沟通与交流。“计算机图形学”网络教学平台,为教师提供了备课、布置作业、批改学生在线上交的作业、发布通知、开展讨论等功能;为学生提供了获取讲义、电子教案、观看教学录像以及拓展教学资料、作业上传、专题讨论、辅导答疑等功能。

为了了解学生参与网络教学的情况以及对网络课程的教学效果评价。本课程组于学期末在网络教学态度、课程设计、网络教学资源、教学效果等方面组织了一次调研。调研对象为我校2007级数字媒体技术专业共51名学生。调研结果如表1所示。

调研结果表明:大多数学生对网络课程教学的态度是积极的;大多数学生认为“计算机图形学”网络课程的内容组织方式较为合理、科学,导航设计较好;对于网络课程中的教学资源,很多同学认为网络课程很好地扩展了该门课程的信息量,一方面了解到CG最新的研究前沿,另一方面很好地促进了对课程学习内容的深度理解。

6结束语

网络教育是社会发展的需要,是教育未来发展的趋势所在。为了适应“计算机图形学”课程改革,充分发挥学生的主观能动性,本课题组设计、开发了“计算机图形学”网络课程。另外,开发“计算机图形学”网络课程是我校培养游戏行业、计算机动画、数字媒体技术应用和“计算机图形学”研究领域人才的重要途径,也是培养提高学生综合素质的需要。实践表明“计算机图形学”网络课程能辅助教师更好地开展课堂教学,提高课程的教学质量。今后,课程组还将根据教学实践,不断修改完善“计算机图形学”网络课程,提高教学效果。

参考文献:

[1] 王玉琨,王永茂. “计算机图形学”课程改革与创新探究[J]. 高等理科教育,2008(1):134-136.

[2] 国家教育部. 现代远程教育资源建设技术规范(试行)[EB/OL]. [2000-05-01]. http://www.cve.com.cn/biao_zhun_gui_fan/ jishuguifan.htm.

[3] 孙迪,余胜泉. 建构基于学习对象的网络课程教学设计模板[J]. 开放教育研究,2005,11(2):71-77.

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