楊武英 孫巧榆

（江蘇海洋大學電子工程學院，江蘇 連云港 222005）

0 引言

計算機圖形學是我國工科類專業(yè)普遍開設的課程之一，是一門涉及學科領域相當廣的交叉性學科，對老師和學生的要求都比較高，但是這門課應用范圍廣，對學生的益處大，所以不少學校開設了這門課。

在教學改革過程中，將雨課堂引入到本課程的教學中來，借助雨課堂的平臺將計算機圖形學之前所學課程中需要用到的鋪墊知識進行歸納整理，課前提前進行推送。教師既可以推送相關的參考資料，如推送視頻、文獻等，還可以對重點內容加上語音提醒，使得學生能夠在上課前做好準備，從而解決學生課前預習中先修知識不足的問題。教師還可以通過“雨課堂”提供的后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)詳細了解學生預習的執(zhí)行情況，以及學生在預習過程中的反饋信息。將計算機圖形學側重前沿應用的部分通過平臺進行拓展，使得學生可以更直觀地了解圖形學發(fā)展的現(xiàn)狀和應用前景，進一步提升學習積極性。仔細研究計算機圖形學教學過程中學生需要有所了解但又沒有學習過的知識，以例題或者案例的形式使其變成學生可以理解的形式引入到課堂教學中。借助雨課堂的互動平臺加強師生、生生之間的有序互動，讓學生借助微信等手段來參加全體限時討論的題目、完成課堂作業(yè)，保持學習熱情，教師也能對學生的學習情況及時掌握從而及時作出有效應對。

1 雨課堂介紹

雨課堂是一種新型的智慧教學工具，它是由學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發(fā)的，操作簡單，使用方便[1]。雨課堂基于云計算技術，使用時將雨課堂作為Powerpoint的一個教學插件，可以通過微信掃描登錄方式開展教學活動。學生在利用雨課堂學習時不需要再安裝專門的軟件，只需要利用微信登錄就可以瀏覽幻燈片、教學視頻等，并有多種互動方式。制作雨課堂課件時，分為教師和學生功能，課件制作形式和傳統(tǒng)課件相似，借助群發(fā)公告形式為班級學生提供文字、圖片和視頻等。課件教學資源主要是學生課前課后線上知識學習，結合學生學習情況為其設置針對性試題內容，通常包括單選、多選、主觀題等內容，將各種資源推動給學生，學生收到推送內容后，使用手機微信登陸后接受推送基本信息，積極參與到教學活動中。雨課堂可以為學生提供“課上+課下”教學功能，做好數(shù)據(jù)搜集工作，為學生提供課前預習、課堂教學和課后作業(yè)等內容，有教師在線實時輔助學生學習?？傊暾n堂利用大家經(jīng)常使用的微信來幫助學生更好地進行預習、學習和測試，支持作業(yè)、互動、彈幕、數(shù)據(jù)分析等功能。本課程在教學改革過程中，將雨課堂引入到本學科的教學中來，通過雨課堂和傳統(tǒng)教學手段相結合，提前解決學生課前預習中遇到的基礎鋪墊知識不足的問題，課前和課上可以及時掌握學生的學習情況，互動性非常好。課后可以更好地實現(xiàn)復習拓展，激發(fā)學生學習計算機圖形學的熱情，進一步提高教學效果。

2 計算機圖形學教學中的問題

計算機圖形學是一門重要的專業(yè)課，是計算機圖形相關專業(yè)知識學習的基礎。該課程研究如何利用計算機表示、生成、處理和顯示圖形。該課程是一門交叉性學科，涉及到的專業(yè)知識比較廣泛，對數(shù)學基礎知識和計算機知識的掌握要求較高，對教師教學和學生學習要求也較高，難度較大。

目前計算機圖形學課堂教學還是以傳統(tǒng)教學模式為主，課時較少，理論知識和算法較多，學生學習壓力大，尤其是對數(shù)學基礎和計算機基礎較弱的同學來說，學習難度大。教學內容抽象度高，單一的傳統(tǒng)教學模式難以提高學生的學習興趣，學生課前和課后的學習情況難以把握和互動，這些都是計算機圖形學的教學現(xiàn)狀。

在教學過程中如何利用有效的教學方法，解決課時少與內容多的矛盾、理論與實踐的矛盾、學科發(fā)展與社會應用的矛盾，是各個高校在計算機圖形學教學工作中必須面臨的一個重要問題。在計算機圖形學的教學中有以下幾個問題比較突出：一是學生知識儲備不夠，對之前學習的其他課程內容的掌握不夠牢固，數(shù)學基礎薄弱，從而導致上課時對涉及這些知識的地方無法真正理解，聽不懂。有的同學即使能夠回憶起來，但是因為不熟練而導致回想速度較慢，無法適應新課的上課節(jié)奏。二是計算機圖形學課內的課時有限，無法在課堂上全面復習和拓展之前其它課程中的儲備知識。課堂上只能簡單回顧這些知識點，因為學生學習基礎各不相同，所以每位同學的理解和掌握程度就很難統(tǒng)一把控。三是學生在學習這門課的過程中，覺得部分內容太抽象，對這些內容在學科領域的應用和發(fā)展前景不了解，學起來接受度不高。而計算機圖形學這門課算法較多，需要講解的知識點比較多，課內難以達到較為豐富的課外知識擴充。四是課堂提問因為時間有限，大多數(shù)時候只能了解少部分學生的掌握情況，不能全面了解學生的學習情況，從而不能有側重點地解決問題。為了解決這些問題，探索實踐新的教學方案勢在必行[3]。

3 計算機圖形學課程的“雨課堂”實踐研究

3.1 基于雨課堂的教學模式方案設計

針對計算機圖形學的教學現(xiàn)狀，現(xiàn)借助雨課堂的優(yōu)勢，將雨課堂和傳統(tǒng)教學模式進行融合，提出混合式教學模式方案設計：一是針對學生對之前修讀的科目知識儲備不夠的問題，借助雨課堂的平臺將計算機圖形學教學過程中需要用到的先修知識進行整理歸納，將本次課需要的先修內容通過平臺推送給對應班級的學生。具體實施可以以PPT課件的方式整合在一起推送給學生，也可以以視頻、文獻資料的方式發(fā)給學生，對于重點內容，還可以加上適當?shù)恼Z音說明。學生可以通過學習這些課件、視頻，來實現(xiàn)對其他科目鋪墊知識的復習和回顧，這樣就可以使得學生在上課前做好準備，可以解決學生因為先修知識不足而聽不懂本次課的問題。學生對于自己不理解的內容可以及時在“雨課堂”中進行各種反饋，如果有學生疑問比較多的知識點，教師可以以語音方式進行講解，也可以在后續(xù)線下課上分配一定的時間進行重點解答。本課程采用傳統(tǒng)模式講課時，經(jīng)常遇到部分學生數(shù)學基礎不扎實的問題，引入雨課堂之后，在預習環(huán)節(jié)中會推送本次上課用到的內容，大大改善了上課質量，并且縮短了上課時對鋪墊知識的重復講解時間。二是仔細研究計算機圖形學教學過程中學生需要有所了解的拓展知識及應用，以具體案例的形式使其變成學生可以理解的形式引入到教學中來，進一步提高學生的學習熱情。三是將計算機圖形學的相關背景、熱點與前沿進行整理，推送給學生，使得學生可以更直觀地了解圖形學發(fā)展的現(xiàn)狀和應用前景，增加學習興趣，拓展專業(yè)領域的知識面，提高對專業(yè)的前瞻性。這一部分內容在傳統(tǒng)教學模式中因課時關系，占比重較少，和雨課堂良好結合，可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)教學的有益補充。四是借助雨課堂的互動平臺加強師生、生生之間的有序互動，讓學生參加限時討論題目、完成課堂作業(yè)，保持學習熱情，教師也能對學生的學習情況及時掌握，及時作出有效應對。五是對于“雨課堂”中提供的“彈幕”功能，采取的方法是在計算機圖形學講課過程中關閉彈幕，講完之后定時開放彈幕，以方便學生提問和交流。這樣既利用了“雨課堂”中提供的“彈幕”互動功能，也能夠保證講課過程中過多的彈幕信息不會影響教學活動的正常進行。

3.2 課前預習環(huán)節(jié)具體實施

本課程需要用到數(shù)學和計算機語言等選修課的知識，但是在之前的教學過程中發(fā)現(xiàn)有部分學生對于選修知識掌握不牢固，上課的時候回憶起來速度較慢或已經(jīng)忘記，比如常見圖形的參數(shù)化表示、矩陣的運算等內容，在教學過程中發(fā)現(xiàn)有的同學因為沒有掌握牢固而放棄了后續(xù)的學習，影響了教學質量。但是課內課時又很有限，不能再詳細系統(tǒng)地講解先修知識。引入“雨課堂”之后，就可以在課前把這些先修知識和背景資料推送給學生，讓學生在課前及時補充這些內容[4]。以往講授裁剪算法時，很多同學對于梁友棟-Barskey裁剪算法理解起來有困難，需要教師占用較多的課堂時間來結合實例幫助學生理解這個算法。用“雨課堂”進行課前知識補充和預習之后，課堂教學效果得到了明顯提升。“雨課堂”還為PPT課件提供了語音的支持，有需要提醒的重難點可以提醒學生。教師可以通過“雨課堂”提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)掌握學生的預習情況，學生也可以及時在“雨課堂”中進行反饋，對于學生普遍已經(jīng)會了的知識點，課上可以以考察為主，對于學生不會較多的知識點，就可以多分配時間進行進一步的講解。

3.3 課堂教學環(huán)節(jié)具體實施

在計算機圖形學的課上教學環(huán)節(jié)中，“雨課堂”也可以發(fā)揮其重要作用。因為上課班級人數(shù)較多，每次點名考勤需要花較多時間，選擇“雨課堂”授課后，“雨課堂”會為本次課程生成班級二維碼或暗號，學生通過手機微信就可以完成考勤簽到，教師通過“雨課堂”可以掌握每位學生的出勤情況，非常方便。

在計算機圖形學的講課過程中，采用了混合式教學模式，教師可以根據(jù)平臺提供的學生預習數(shù)據(jù)和反饋情況，有針對性地進行講解和考察。對于學生預習后反饋理解較好的內容，就可以少講多考察，看學生是否真正掌握。通過“雨課堂”在課件中插入隨堂測試題目，所有學生都可以參與，以便了解學生的實際掌握情況，這比傳統(tǒng)的課堂提問更節(jié)省時間，同時了解的范圍也更廣。對于學生理解有困難的部分，則是采用了PPT課件和板書相結合的方式，進一步重點講解。因為圖形學中很多算法需要圖表，這些圖放在PPT課件上展示比較方便，學生也可以在“雨課堂”課件上查看圖表。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，因為學生手機屏幕較小，所有內容放在課件上的話，學生需要不斷操作手機，影響上課聽講，所以這里采取的是在PPT課件上展示圖表，講解相關算法的時候用板書一步步分解推導，根據(jù)學生的聽課反應調整講解速度，收到了較好的效果。

“雨課堂”中提供的“彈幕”功能，可以在一定程度上增加課堂互動性，但是在實踐中發(fā)現(xiàn)，如果上課時一直開放該功能，有的學生會即時發(fā)布一些信息，信息過多時會對老師上課進程有一定干擾，所以采取的方法是在計算機圖形學講課過程中關閉彈幕，講完之后會定時開放彈幕，以方便學生提問和交流。這樣既利用了“雨課堂”中提供的“彈幕”互動功能，也能夠保證教學活動的正常進行。

3.4 課后環(huán)節(jié)具體實施

因為計算機圖形學課內以理論講解為主，部分學生在學習這門課的過程中，覺得內容太抽象，學起來接受度不高，如果能夠利用“雨課堂”的課后推送功能，將計算機圖形學的有關應用內容和拓展知識以更加豐富有趣的方式介紹給學生，則可以讓學生更好地學以致用。如曲線和曲面這一部分的內容，采用了參數(shù)化的表示方法，較為抽象，部分學生學習熱情不高，而通過“雨課堂”平臺，使學生看到看似抽象的理論可以繪制出生動的圖形，從而進一步理解曲線的參數(shù)含義，提升學習的興趣。還可以在課后推送拓展內容，使得學生可以更直觀地了解圖形學相關理論的發(fā)展現(xiàn)狀和應用前景。教師還可以通過“雨課堂”的作業(yè)環(huán)節(jié)來考察學生的課后復習掌握情況，通過學生的答題和作業(yè)情況進行有針對性的答疑，并對學生的學習表現(xiàn)進行考核。

4 結語

本文針對計算機圖形學教學過程中存在的問題，提出了基于雨課堂的計算機圖形學教學改革研究，給出了主要思路、方案設計和具體實施方法。在具體實施過程中，結合實際教學情況，將“雨課堂”和傳統(tǒng)教學手段相結合，解決了學生選修課知識不足以及課上互動、課后拓展等問題，提升了學生的學習自主性，對課內教學形成了有益支撐，進一步保證了教學質量。