基于“慕课+翻转课堂”的《计算机图形学》课程建设和改革

赵明

摘要：人才培养是衡量学校教育质量的重要标志，是学校综合实力的重要体现。随着近几年MOOC在国内外的快速发展，对大学教学模式带来了巨大的冲击。近几年逐渐兴起的“MOOC+翻转课堂”教学模式，使人才培养从以教为中心的知识传授型教学向以学为中心的研究型教学转变成为了可能。

关键词：计算机图形学；MOOC；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0122-02

互联网的快速发展给社会各领域带来了巨大的变化，也为教育模式带来了跨越式的发展。2002年，世界顶级大学，美国麻省理工学院（MIT）启动了一项伟大创举项目——开放共享课件OCW（Open Course Ware）。一场致力于通过互联网提供免费教育资源的“开放教育资源（Open Educational Resource，OER）”运动逐渐在世界各地开展起来[1]。

尤其是2012年以来，脱胎于OER的大规模网络开放课程（Massively Open Online Course，MOOC）正在对高等教育产生巨大的影响。最有代表性的国际MOOC平台包括Coursera、edX以及Udacity三大平台。其中Coursera和edX两大平台均定位于与世界一流大学合作，哈佛、耶鲁、MIT、斯坦福、牛津、剑桥等世界一流大学在互联网上提供各类高水平的大学课程。而Udacity的课程则以信息技术类为主。2013年，MOOC大规模进军中国市场。国内部分顶尖大学加入Coursera、Udacity、edX三大网络学习平台。除此之外，国内慕课平台后来者居上，尤其以清华大学的学堂在线和教育部的中国大学慕课平台最具影响力。

据不完全统计，目前Coursera平台有1300多门课程，edX平台有超过900多门的优质课程，内容涵盖艺术、人文社会科学、理工、经济管理等几乎所有门类的课程。“中国大学MOOC”平台已经与60余所“985”和“211”知名高校和机构合作，推出近500门精品慕课课程，截止2015年12月，选课人数更是突破700万。“学堂在线”是清华大学在2013年推出的慕课平台。截至目前，共有近30所国内外大学开设了300多门的慕课在学堂在线，成为国内最有影响的慕课平台之一。

一、《计算机图形学》慕课课程建设

《计算机图形学》是计算机、地理信息系统、电子工程、机械设计等本科专业一门重要的专业基础课，也是许多后续课程（图像处理、模式识别、计算机视觉等）的基础课程，在教学计划中占有重要地位和作用。今天我们已经被数字可视媒体包围。互联网行业第一个阶段是PC时代，第二个阶段是移动互联网时代，下一个阶段可能就是虚拟现实时代。而计算机图形学是实现虚拟最重要的技术保证。由图灵奖获得者，清华大学姚期智教授主导的清华大学计算机科学实验班（简称姚班）把该课程列为必修的25门核心课程之一[2]。在浙江大学，《计算机图形学》这门课不仅面向浙江大学全校高年级本科生开设，还特别作为浙大竺可桢学院高年级本科生的大类必修课。因为计算机图形学这门课是最能帮助学生巩固和掌握数据结构和编程的一门课程。计算机图形学里有好多精彩、经典的算法正是数据结构和编程的应用。比如真实感图形光线跟踪的递归算法。

2014年9月，笔者的《计算机图形学》课程作为中国农业大学首批慕课试点课程之一，率先在教育部“中国大学MOOC”平台上线。目的就是希望通过这种基于现代技术的教学模式的引入，为传统的教学模式带来新的活力和可能性，推动教学观念的转变和教学方式的不断提升，提高学习质量和效率。我们一共录制了134段慕课短视频，每段视频基本讲授一个知识点，视频时长基本都在10分钟左右，总计1200分钟。截止目前，我们已经在“中国大学MOOC”平台对校内校外学生进行了二轮完整的授课。

二、“慕课+翻转课堂”教学模式

不同于传统“课堂传授+课后内化”的教学模式，翻转课堂是在信息化环境中，课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型教学模式，简而言之即“课前传授+课上内化”。

1.教学内容横向拓展以突出专业应用特色。一门学科的内容终归是不可能全部在课堂上讲授完的，以“授人以渔”为己任的教师也没有必要这样做。在网络时代没有绝对的教师，所有教师必须成为学生。

2.教学内容纵向深入以培养学生创新能力和批判精神。几乎任何一门学科的发展和进步都建立在前人的成果和基础上。教科书里每一个算法虽然都很经典和优秀，但直到今天仍然有很多文献对这些算法进行改进和完善。在翻转课堂中，鼓励学有余力的学生敢于挑战教科书里的经典算法，培养学生的创新能力和批判精神。

三、教学内容与时俱进，对标国内外一流大学同类课程

慕课的出现，其中最主要的优势是把国内外名师这一最为宝贵的优质教学资源，借助互联网这一现代科技手段，传播并惠及到全球的每一个角落，让广大师生轻点鼠标就可以在网上学习到全世界最好的课程，也给了教师一个学习国内外一流大学、一流教师、一流课程的难得机会。教师不仅可以直接领略一流教授讲课的风采和风格，也为其专业发展提供了榜样与学习途径。教师可以通过感受世界一流大学教授的人格与教学魅力、思想境界和知识底蕴，观察大师的教学方法，思考大师的教育理念，在向大师学习的过程中提高自己的专业素养与发展水平[3]。

笔者通过学习Ravi教授这门《计算机图形学基础》慕课，感觉到国内《计算机图形学》无论在教学内容和编程实验难度上，都和世界一流大学存在一些差距。Ravi教授的课程不仅涵盖了计算机图形学的基础知识，同时它很好地结合了计算机图形学近年的发展，例如图形编程单元的使用，可编程着色器的使用，等等，与时俱进地介绍了三维图形学的许多基本内容。笔者开始在《计算机图形学》课程中，逐步吸取和采纳Ravi教授的一些讲课内容，特别是加强和补充了有关三维真实感图形的内容，使《计算机图形学》这门课的课程设计和内容尽量与世界一流大学的同类课程靠拢。

四、结语

采用“MOOC+翻转课堂”这种教学模式，最大的感触就是让教师离学生更近了，而学生的创新思维被激活释放出来。另外，翻转课堂气氛活跃，学生乐于主动和教师交流，师生感情融洽，教学效果也得到了学生的认可。许多同学反映：通过这门课程的学习，我们也了解了一些学习的新途径，也正在尝试；无论最后自己的成绩如何，我们收获到的绝不只是知识那么简单。

“MOOC+翻转课堂”这种教学模式对教师和学生都提出了更高的要求。对学生来说，人才培养从以教为中心的知识传授型教学向以学为中心的研究型教学转变。慕课体现了互联网思维下对学习者体验的尊重，即学生完全以兴趣为驱动，需要有学习的主动性与自觉性。他们获得这种主动性与自觉性的来源是其对在线课程的兴趣。

当然，“MOOC+翻转课堂”模式的尝试，也存在一些不足，学生们也指出了其中的问题以及改进建议。比如除了课上测验以检查同学们的掌握情况，弥补MOOC互动的不足之外，可以考虑在上课前提一些有关问题，让同学们在课前做好准备，然后课上各抒己见地讨论。由此，既可以了解到大家的学习情况，又可以在讨论中获益。

学生的意见和建议，既反映了学生对“MOOC+翻转课堂”这种新型教学模式的认可，也对授课教师提出了更高的要求。尤其在翻转课堂上的提问和讨论中，教师需要在深度和广度上有较好的把握。讨论得深入，就有可能导致知识面覆盖较小；宽泛了就会浅尝辄止。在时间有限的条件下，这也对教师的统筹能力提出了更高的要求。也就是说，在教学过程中教师要引导、帮助和促进学生的讨论，要启发和鼓舞学生的思想，这是MOOC无法取代的，也是未来教师最重要的核心价值。

参考文献：

[1]吴维宁.大规模网络开放课程（MOOC）——Coursera评析[J].黑龙江教育，2013，（2）：39-41.

[2]清华姚班核心课程列表[EB/OL].

http：//iiis.tsinghua.edu.cn/zh/list-127-1.html

[3]柳世玉，温恒福.在MOOCs与讨论式教学的融合中推进大学教学创新[J].中国高教研究，2015，（7）：107-110.