李爽

摘要：在當(dāng)前以計算思維為導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)教育背景下，根據(jù)美術(shù)院校各專業(yè)對計算機(jī)的應(yīng)用需求，以大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程中的核心教學(xué)內(nèi)容之一“信息的表示”，進(jìn)行跨越式教學(xué)，將內(nèi)容擴(kuò)展到“RGB顏色模式”“Photoshop中圖層混合模式”等內(nèi)容，對整個教學(xué)過程中的計算思維進(jìn)行了深度挖掘，為更好地進(jìn)行美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)工作提供了新視角。

關(guān)鍵詞：計算思維；計算機(jī)應(yīng)用；RGB顏色模式；圖層混合模式

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）30-0171-03

Abstract： Under the background of Computational Thinking oriented computer basic education， according to the application requirements of various majorsin the academies of fine arts，Computational Thinking is deeply excavatedin one teaching process of college computer basic course，in order to provide a new perspective for the courses. Thewhole teaching processincludes"information representation" one of the core contents of the course， and "RGB Color Model" and "Layer Blending Mode in Photoshop".

Key words： Computational Thinking；Computer Application； RGB Color Model； Layer Blending Mode

筆者從事美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)工作已十余年，對當(dāng)前非計算機(jī)專業(yè)的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程的走向一直十分關(guān)注，也頗有想法。自2006年3月周以真教授提出計算思維[1]這一概念以來，非計算機(jī)專業(yè)的計算機(jī)基礎(chǔ)教育就由原來偏重計算機(jī)應(yīng)用演變?yōu)橐杂嬎闼季S為導(dǎo)向。美術(shù)院校的計算機(jī)基礎(chǔ)教育何去何從，在計算思維為導(dǎo)向的前提下，如何挖掘美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課堂中的計算思維？筆者結(jié)合大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程中“信息的表示”到“Photoshop中圖層混合模式”的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了深入的探討。

1計算思維與大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程

2006年，美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)的周以真提出了“計算思維”這一概念：計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解的思維活動。[1][2]2010年她又指出：計算思維是與形式化問題及其解決方案相關(guān)的一個思維過程，其解決問題的表示形式應(yīng)該能有效地被信息處理代理執(zhí)行。[3]

自周以真提出“計算思維”以來，就有多個領(lǐng)域的學(xué)者做相繼研究，高校教育工作者對計算機(jī)教育中的計算思維培養(yǎng)也做了深刻的研究。陳國良等人按計算思維的主要內(nèi)容，即問題求解、系統(tǒng)設(shè)計和人類行為理解，探討了大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置；[4]李廉教授闡述了以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機(jī)課程改革的內(nèi)容；[5]陳國良等人又基于Denning“偉大的計算原理”的概念分類，構(gòu)建了一個以計算為核心，以抽象、自動化、設(shè)計、通信、協(xié)作、記憶、評估為基本概念的帶有層次結(jié)構(gòu)的計算思維表述體系框架。[6]

2美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)何去何從

以魯迅美術(shù)學(xué)院本院為例，我院專業(yè)主要分為兩大類，一類是純藝術(shù)繪畫類專業(yè)，包括國畫、油畫、版畫、雕塑、水彩、攝影、影視攝影等，另一類是設(shè)計類專業(yè)，偏重藝術(shù)設(shè)計，包括環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、城市規(guī)劃設(shè)計、染織服裝設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等。另外還有兩個偏重理論的專業(yè)：美術(shù)史論和文化傳播管理。大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課是我院開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)課，是所有專業(yè)的一門必修課。最初這門課的內(nèi)容主要偏重計算機(jī)應(yīng)用，隨著時代的發(fā)展，學(xué)生們在中學(xué)甚至小學(xué)就開始接觸學(xué)習(xí)計算機(jī)相關(guān)應(yīng)用，所以課程的內(nèi)容也隨之做了相應(yīng)的調(diào)整。近年來計算機(jī)基礎(chǔ)教育過渡到以計算思維為導(dǎo)向，美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育何去何從？

著名計算機(jī)學(xué)者譚浩強(qiáng)指出：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育的本質(zhì)是計算機(jī)應(yīng)用的教育，正確處理好計算機(jī)應(yīng)用與培養(yǎng)科學(xué)思維的管理學(xué)，在計算機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中培養(yǎng)科學(xué)思維[7]。文獻(xiàn)[8]提出計算思維能力應(yīng)在堅持計算機(jī)面向應(yīng)用的過程中培養(yǎng)，對于文科學(xué)生計算機(jī)教學(xué)的基本任務(wù)首先是把計算機(jī)當(dāng)作工具，在堅持面向應(yīng)用的基礎(chǔ)上重在應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在此過程中有意識地采用潛移默化、細(xì)雨潤物的方式來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維力。所以“以計算思維為導(dǎo)向”也不能脫離各專業(yè)的計算機(jī)應(yīng)用。

美術(shù)院校各專業(yè)涉及的計算機(jī)應(yīng)用不盡相同，比如設(shè)計類專業(yè)主要涉及計算機(jī)輔助設(shè)計方面的應(yīng)用，后續(xù)還有相應(yīng)的專業(yè)課程，對計算機(jī)應(yīng)用需求層次較純藝術(shù)繪畫類深。其他專業(yè)也有一定比例學(xué)生輔修計算機(jī)輔助設(shè)計類課程。學(xué)生至少對計算機(jī)圖像處理、多媒體應(yīng)用、二維和三維的造型處理、動畫等內(nèi)容都有深入的學(xué)習(xí)需求。作為一個美術(shù)院校的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教師，應(yīng)該在課程中偏重這些內(nèi)容的前驅(qū)知識的講解，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)輔助設(shè)計的專業(yè)課打好基礎(chǔ)，將這門課與學(xué)生的專業(yè)聯(lián)系教學(xué)，使它成為專業(yè)課的一門前驅(qū)課程?，F(xiàn)在的課程內(nèi)容存在的主要問題一是對專業(yè)的需求了解不夠，二是在教學(xué)中缺少計算思維的滲透，計算思維應(yīng)該貫穿于學(xué)生整個計算機(jī)教育中，無論是基礎(chǔ)課程還是各專業(yè)的計算機(jī)輔助設(shè)計課程。

教育部高等學(xué)校大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員李廉教授認(rèn)為，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，計算思維是隱藏在能力培養(yǎng)內(nèi)容中的，要靠學(xué)生“悟”出來，現(xiàn)在要把這些明白地講出來。國內(nèi)外關(guān)于計算思維的研究逐步深入，但是仍然對計算思維停留在比較淺顯的理解層面，文獻(xiàn)[9]也僅僅停留在大的知識框架下，對知識點中計算思維的大體概括，沒有將計算思維滲透到具體的教學(xué)細(xì)節(jié)中。

本文就學(xué)生們最感興趣的內(nèi)容，圖像中的顏色問題做了跨越式教學(xué)分析。在講解大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程中的核心內(nèi)容之一“信息的表示”時做了后續(xù)的教學(xué)擴(kuò)展。在整個教學(xué)過程中結(jié)合美術(shù)院校各專業(yè)的需求辯證地挖掘了其中的計算思維。包含顏色信息如何抽象、數(shù)字化，存儲、表示，顏色模型的建立，在應(yīng)用軟件Photoshop中顏色信息的處理等問題。筆者下面以“信息的存儲”到“Photoshop中圖層的混合模式”這一知識鏈為教學(xué)案例，深度挖掘了整個教學(xué)過程中的計算思維。

3美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程中計算思維的挖掘

譚浩強(qiáng)提出：在計算思維的研討中要從實際出發(fā)，把復(fù)雜的問題簡單化，而不要把簡單的問題復(fù)雜化[7]。在美術(shù)院校的計算機(jī)基礎(chǔ)課中就要從各個專業(yè)的應(yīng)用實際出發(fā)，把計算機(jī)基礎(chǔ)知識簡單化，在講解基本知識的同時，教授應(yīng)用方法，在應(yīng)用軟件中體會基本知識的應(yīng)用。通過從理論到應(yīng)用的這一知識鏈的完整跨越式教學(xué)，使學(xué)生領(lǐng)略其中的計算思維，之后才有可能受啟發(fā)，像計算機(jī)科學(xué)家那樣思考問題，在自己的專業(yè)領(lǐng)域運用計算思維產(chǎn)生創(chuàng)新。

3.1“信息的表示”到“Photoshop中圖層混合模式”

3.1.1信息的表示

信息是表示一定意義的符號集合。它可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、動畫、聲音等。數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式。所有客觀世界的信息在計算機(jī)中都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)來表示，也只有這樣計算機(jī)才能處理這些信息。因為計算機(jī)處理的是“數(shù)”，這里就涉及信息如何轉(zhuǎn)成“數(shù)”的問題。這些在教材中并沒有詳細(xì)講述，但作為教師應(yīng)該讓學(xué)生明確。同時這些在計算機(jī)中表示信息的數(shù)是二進(jìn)制的數(shù)。為什么使用二進(jìn)制，要向?qū)W生講解清楚，是為了設(shè)計電腦方便。所以，這個“信息的表示”實際是對客觀信息的第一層抽象，抽象成二進(jìn)制數(shù)。使學(xué)生理解在這個過程中蘊含著一種普遍的計算思維——抽象。

3.1.2 RGB顏色模式

理解了信息到二進(jìn)制，就具體用學(xué)生最熟悉和關(guān)心的信息——“顏色”來進(jìn)一步闡述這個信息的表示問題。這是對信息的更深層次的抽象，其實就是數(shù)學(xué)建模的過程。這里在課堂中順理成章地引出RGB顏色模式。RGB顏色模式是應(yīng)用最廣泛的顏色模式，在所有的計算機(jī)設(shè)計類軟件中均有應(yīng)用，對于美術(shù)院校的學(xué)生是必須掌握的顏色模式之一。在講解這一顏色模式的時候要讓學(xué)生對顏色這一信息如何數(shù)字化有深刻的理解。講解事結(jié)合學(xué)生們用顏料繪畫配色的原理，引出RGB顏色模式被稱為光的三原色，也是用三原色混合的方式得到不同的多種顏色。但顏料的三原色是紅、黃、藍(lán)，而RGB顏色模式中的三原色是紅、綠、藍(lán)，為什么不同，要引導(dǎo)學(xué)生思考，這里就涉及光的知識，顏料的三原色是自然光反射到眼睛中呈色的，而RGB顏色模式光的三原色是顯示器發(fā)光體發(fā)光直接射入眼中呈色的。

而且在講解RGB顏色模式的同時要讓學(xué)生理解它并不能表示大千世界中所有的顏色，而只能表示大多數(shù)的顏色。學(xué)生們可以體會到數(shù)學(xué)模型也是有誤差的，在處理效果上要平衡處理。

講解RGB顏色模式的同時再結(jié)合應(yīng)用軟件Photoshop，打開具體的圖像，用吸管工具吸取某點，在顏色面板中即可看到該點的RGB顏色值。讓學(xué)生直觀地看到顏色信息的抽象、建模和最終在應(yīng)用軟件中的處理。

也可以打開拾色器，向?qū)W生展示其他三種顏色模式：HSB、CMYK、LAB，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對顏色建模的深入理解。

3.1.3 Photoshop中圖層混合模式

對于顏色信息抽象、數(shù)字化、建模的講解后，引入“Photoshop中圖層混合模式”這一知識點。“圖層混合模式”直觀上是圖層之間的一種運算，產(chǎn)生一定的藝術(shù)特效，不僅用于Photoshop中，也應(yīng)用于AfterEffect、llustrator、Dreamweaver、Fireworks等軟件。先向?qū)W生展示這一應(yīng)用的奇妙效果，然后引發(fā)學(xué)生思考計算機(jī)是如何實現(xiàn)的呢？有了RGB顏色模式的知識基礎(chǔ)，學(xué)生們知道圖像中每一點均對應(yīng)自己的RGB值，從而可以推斷出這種圖層之間的混合操作一定與RGB值的改變有關(guān)。這時，教師可以解釋圖層混合模式的底層算法，各種混合模式對應(yīng)不同的算法，產(chǎn)生不同的效果。這里涉及計算思維中算法、程序等核心概念。

3.2計算思維在課程中的體現(xiàn)

圖1展示了整個知識鏈的教學(xué)脈絡(luò)以及涉及的計算思維：

教學(xué)采用了跨越式教學(xué)方式，整個教學(xué)過程向?qū)W生展示了一個由客觀信息抽象到計算機(jī)內(nèi)部處理、最終實現(xiàn)藝術(shù)特效的完整應(yīng)用實例，計算思維在這一實例中充分體現(xiàn)，而且教學(xué)結(jié)合實際應(yīng)用更有利于學(xué)生理解、拓展、創(chuàng)新。

3.3后續(xù)課程的拓展

在后續(xù)的課程中，可以對上述教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步拓展。內(nèi)容涉及Photoshop應(yīng)用軟件中的調(diào)色、濾鏡、色彩管理等。

Photoshop中包括調(diào)色、濾鏡在內(nèi)的各種效果都是建立在顏色數(shù)字化建模后的數(shù)值基礎(chǔ)上產(chǎn)生的運算。

更深入的內(nèi)容可能涉及色彩管理的內(nèi)容，色彩管理是在不同色彩模型下統(tǒng)一顏色、保證顏色一致性的學(xué)問，其根源還是不同數(shù)學(xué)模型之間信息的一致性問題。

所以，計算機(jī)應(yīng)用離不開理論的支撐，應(yīng)用根源于理論，理論教學(xué)要結(jié)合應(yīng)用，隨著應(yīng)用的展開，理論根源也逐步彰顯。

4結(jié)束語

本文結(jié)合大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課堂中的一個理論知識點“信息的表示”進(jìn)行了跨越式教學(xué)，結(jié)合美術(shù)院校的專業(yè)應(yīng)用將教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展到了“Photoshop圖層混合模式”的應(yīng)用，中間涉及了RGB顏色模式等內(nèi)容，挖掘了整個教學(xué)內(nèi)容涉及的計算思維的深層次內(nèi)容。旨在給同樣從事美術(shù)院校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作的同行以啟發(fā)。大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作任重道遠(yuǎn)，在教學(xué)中需要不斷地挖掘計算思維，結(jié)合應(yīng)用更好地讓學(xué)生領(lǐng)略計算思維的風(fēng)采，為學(xué)生在自己的專業(yè)領(lǐng)域運用計算思維產(chǎn)生創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。

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[8] 盧湘鴻.計算機(jī)應(yīng)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[9] 教育部高等學(xué)校計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會.大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社，2016.

【通聯(lián)編輯：唐一東】