馬天

摘 要

本文分析了MOOC和SOPC的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合SPOC模式的授課特點(diǎn)，以圖形學(xué)和可視化課程中“直線反走樣”內(nèi)容為例，設(shè)計(jì)了線上理論準(zhǔn)備、線下講解實(shí)踐、課后考核加強(qiáng)、評估反饋的持續(xù)改進(jìn)模式。本文研究對該課程的混合式教學(xué)改革具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞

SPOC;授課設(shè)計(jì);圖形學(xué);可視化

中圖分類號： G642.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.009

Abstract

In this paper，it is analyzed that the advantages and disadvantages between the MOOC and SOPC. Based on the teaching characteristics of SPOC mode， taking"anti-aliasing of Straight Line"in Graphics and Visualization courses as an Example in，a continuous improvement mode is designed，which include online theoretical preparation，offline explanation and practice， after-school assessment and evaluation feedback.This papers work has a certain guiding significance for the mixed teaching reform of the course.

Key Words

Small Private Online Course;Teaching design;Computer Graphics; Data Visualization

0 引言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)據(jù)可視化課程是我校計(jì)算機(jī)學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程等專業(yè)研究生的專業(yè)基礎(chǔ)選修課，也是信息與計(jì)算科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性和實(shí)踐性都強(qiáng)。直線繪制技術(shù)是整個(gè)課程中二維和三維圖形繪制的基礎(chǔ)，而直線反走樣技術(shù)又是真實(shí)感直線繪制效果的重要支撐，因此選擇該部分為例進(jìn)行授課設(shè)計(jì)探討。由于其理論和算法內(nèi)容抽象，而且隨著新的培養(yǎng)方案修訂的課時(shí)壓縮的趨勢，迫切需要結(jié)合新的授課方式，進(jìn)行混合式教學(xué)方式的改革。

目前，傳統(tǒng)的課堂授課方式還是在高校課堂中占有絕大部分的比例，章夏芬等[1]針對《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》課程中仿射變換的內(nèi)容，提出淺入深出的傳統(tǒng)授課的理論講解法，以變換的數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)，從二維變換到三維變換，再到綜合實(shí)踐拓展法相，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生對仿射變換內(nèi)容的興趣。王衍等[2]針對課程基礎(chǔ)要求高、理論型強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，提出運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)思路，并設(shè)計(jì)促使學(xué)生主動思考的“學(xué)生課件”。隨著大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)在線課程（MOOC）慕課[3]的出現(xiàn)，學(xué)生可以通過線上微課、作業(yè)、討論、考核等MOOC平臺資源，直接獲得國內(nèi)外著名教師的授課，對傳統(tǒng)課堂教學(xué)帶來了很大的沖擊[4]。各高校也紛紛圍繞MOOC開展了多維、綜合的教學(xué)改革研究。但是，隨著MOOC平臺上課程數(shù)量和學(xué)生數(shù)量增加，也引起了這種單一網(wǎng)絡(luò)模式下的課程完成率低、教學(xué)質(zhì)量無法控制等問題[5]。因此，近年來出現(xiàn)了更多圍繞小規(guī)模在線課程（SPOC）的教學(xué)模式改革研究，SPOC本質(zhì)上就是MOOC和傳統(tǒng)課堂結(jié)合的一種混合式教學(xué)模式，可以限制生源的數(shù)量和范圍[6]，更加符合國內(nèi)高校的教學(xué)實(shí)際，可以彌補(bǔ)MOOC和傳統(tǒng)課堂的不足，為開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革打下基礎(chǔ)。徐小平等[6]以線下與線上課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)為例，探討了課堂教學(xué)、在線教學(xué)和交流討論形成的三位一體教學(xué)模式。王云霞等[7]根據(jù)SPOC模式分析了數(shù)字電路的課程教學(xué)，課前準(zhǔn)備利用線上MOOC，課上教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂，課后延伸采用在線測試。雷洪濤等[8]根據(jù)授課對象特征細(xì)分了三個(gè)子群體，針對不同群體設(shè)計(jì)了不同的自主互動式混合教學(xué)模式。

1 線上線下協(xié)同分析

根據(jù)以上分析，在進(jìn)行基于SPOC模式的授課設(shè)計(jì)時(shí)，一定要把握好教學(xué)節(jié)奏，并處理好線上和線下授課的協(xié)調(diào)問題，明確一個(gè)大原則：線上MOOC負(fù)責(zé)理論知識講解，線下課堂負(fù)責(zé)教學(xué)實(shí)踐鞏固，注重過程評估和反饋。為適應(yīng)SPOC的教學(xué)模式，首先需要對計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)據(jù)可視化課程的教學(xué)設(shè)計(jì)、單元內(nèi)容、知識結(jié)構(gòu)重新組織，精煉每節(jié)課教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)精悍獨(dú)立的內(nèi)容模塊。然后，以問題實(shí)例來引導(dǎo)，以知識點(diǎn)開展教學(xué)，從而提高每節(jié)課的學(xué)習(xí)興趣和效率。最后，如圖1所示，設(shè)計(jì)了線上理論準(zhǔn)備、線下講解實(shí)踐、課后考核加強(qiáng)、評估反饋的持續(xù)改進(jìn)模式，其中課堂的講解實(shí)踐是承上啟下的重要環(huán)節(jié)，需要精心設(shè)計(jì)其進(jìn)程。

對于“直線反走樣”內(nèi)容模塊，根據(jù)教學(xué)大綱，明確能夠分析和應(yīng)用直線距離加權(quán)反走樣算法的教學(xué)目的，以直線掃描轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的“階梯鋸齒”問題引導(dǎo)。課前發(fā)布直線掃描轉(zhuǎn)換、反走樣理論的MOOC視頻學(xué)習(xí)清單，并按照時(shí)間點(diǎn)檢查完成情況;課中根據(jù)線上學(xué)習(xí)情況，有針對性的講解線上問題、斜率大于1的核心算法流程，以及分組討論實(shí)踐;課后布置其他斜率情況的延伸練習(xí)作業(yè);根據(jù)各環(huán)節(jié)線上考核情況，及時(shí)根據(jù)評估反饋調(diào)整線上和線下的教學(xué)組織。

2 課堂進(jìn)程設(shè)計(jì)

課堂的講解實(shí)踐是整個(gè)持續(xù)改進(jìn)模式的核心環(huán)節(jié)，必須能夠有效地承接好線上的理論準(zhǔn)備，并引導(dǎo)好后續(xù)的加強(qiáng)延伸訓(xùn)練，切實(shí)提高學(xué)生對教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。對于“直線反走樣”內(nèi)容模塊，授課進(jìn)程主要分為以下四個(gè)步驟：

（1）首先，根據(jù)線上學(xué)習(xí)情況，有針對性的復(fù)習(xí)強(qiáng)調(diào)直線掃描轉(zhuǎn)換產(chǎn)生階梯鋸齒的原因，反走樣技術(shù)的分類和基本原理，掛圖展示W(wǎng)indows系統(tǒng)基本畫圖工具和Visio等專業(yè)畫圖工具繪制直線的反走樣效果的對比，引發(fā)學(xué)生對反走樣技術(shù)的興趣。

（2）然后，講解直線距離加權(quán)反走樣算法的原理和步驟，結(jié)合PPT進(jìn)行分步動畫展示，以斜率大于1的情況為例，詳細(xì)分析距離判別式的構(gòu)造。

（3）分組討論與直線中點(diǎn)Bresenham掃描轉(zhuǎn)換算法的過程的對比，并設(shè)計(jì)反走樣算法的整個(gè)處理流程的程序化步驟，并直接進(jìn)行分組上機(jī)實(shí)踐。

（4）最后，挑選1個(gè)小組演示上機(jī)實(shí)踐效果，引導(dǎo)學(xué)生課后分析其他斜率情況的距離判別式的構(gòu)造，并布置課后線上考核作業(yè)。

3 結(jié)語

MOOC和傳統(tǒng)課堂結(jié)合的混合式SPOC教學(xué)模式的教學(xué)改革已成為主流趨勢，本文以圖形學(xué)和可視化課程中“直線反走樣”內(nèi)容為例，設(shè)計(jì)了線上理論準(zhǔn)備、線下講解實(shí)踐、課后考核加強(qiáng)、評估反饋的持續(xù)改進(jìn)模式。后續(xù)，將依托圖形學(xué)和可視化課程的MOOC建設(shè)，把持續(xù)改進(jìn)模式付諸實(shí)踐探索，并根據(jù)教學(xué)反饋結(jié)果不斷完善。

參考文獻(xiàn)

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