摘"要：針對計算機圖形學課程教學中存在的痛點問題，貫徹“以學生為中心、以能力為導向、以價值為引領”的教學理念，按照“基礎—提升—拔高”構建三層次進階式教學內容，依托超星學習通實施“三五十”混合式教學，結合專業優勢設計多學科融合賦能式課后實踐，創新以學促學應用式成果反哺，并建立多維評價反饋體系。連續四屆的教學實踐數據表明，課程的創新和實踐提升了學生的學習參與度，增強了學習效果與綜合實踐能力。關鍵詞：新工科；計算機圖形學；數字媒體技術；混合式教學；微課1"課程背景1.1"課程定位計算機圖形學是四川工商學院數字媒體技術專業的專業核心課程，共3學分，48學時，全部為理論課，是一門理論性和數學邏輯性較強的課程，旨在培養具有家國情懷，具備解決圖形生成和處理問題的綜合能力，且具有一定創新思維的新工科人才。課程主要研究如何利用計算機表示、生成、處理、顯示對物理世界的感知和交互，其技術被廣泛應用于游戲、虛擬現實（VR）、數據可視化、工業制造等領域[1]。1.2"課程教學目標結合學校辦學定位、課程及學生特點，分別從知識、能力、素質、育人和終身學習五個維度提出本課程的教學目標。通過課程的學習，學生能記憶理解計算機圖形生成處理的基本算法原理和方法，具備運用變換原理分析圖形變換過程的能力，提升從事圖形生成處理相關崗位和解決復雜問題的綜合能力，形成實踐性、工程性、邏輯性、批判性、創新性高階思維，并樹立終身學習理念，為進一步學習虛擬現實技術與可視化等相關內容打下堅實的理論和實踐基礎。2"學情分析2.1"學生特點結合數字媒體技術專業學生實情，從學生對先修課程知識的學習、學生特性和興趣方面，分析學生的特點。在課程知識層面，學生雖然是首次接觸圖形生成、處理和顯示的圖形學理論內容，但是已經完成先行課的學習，如高等數學、線性代數、數據結構與算法分析等，還學習了基本的圖形圖像生成和處理軟件，所以對圖形圖像的基本概念、處理方法、齊次坐標的應用、圖形變換的基礎知識有一定的了解。在學生特性方面，數字媒體技術專業文理兼收，學生具有創意多、愛分享、懂技術的優點，但在數學邏輯思維、理解能力、自主學習能力、時間規劃、算法分析以及問題的分析解決能力方面差異明顯。在興趣方面，大多數學生愛設計、輕理論，并且不擅長程序設計。通過問卷調查、主題討論等反饋形式，收集到學生在學習該課程過程中遇到的問題主要有三個：1）課程數學關聯度高，學生理解能力較低；2）課程知識點較多，學生學習時間較少；3）課程理論性較強，學生興趣感較弱。2.2"教學痛點結合學生的學習現狀和教學實踐情況，對收集的教學數據進行分析總結，得到該課程目前的三個教學痛點。痛點1：知識體系陳舊，與行業發展連接性較低課程中涉及較多的經典圖形生成、處理和顯示的算法原理，數字媒體技術專業作為新興專業，如果只側重經典算法的講解，忽略學生算法思維及其改進創新的培養，必然會造成與新技術的脫節，與數媒體未來發展的行業需求不一致。痛點2：深度互動不足，學科融合能力培養欠缺課程內容豐富，理論難度大，實踐性也很強，學生對所學內容不易理解，課堂參與度不夠，容易出現學生厭學、教學低效等現象。如果只側重課程知識講解而忽略應用，或缺少和學生感興趣課程的融合，很難實現學生能力培養的同向進行。痛點3：思政融入不足，知識能力素質評價單一課程內容中缺少思政元素的融入，沒有體現思政教育貫穿教學全過程。過度關注對學生知識掌握的評價，缺少能力素質目標的達成度分析，評價方式單一。3"新工科背景下的課程教學創新舉措在新工科背景下，基于“互聯網+教育”，將傳統課堂教學與線上信息化教學模式二者的優勢相結合，從教學內容、教學模式等方面進行線上線下混合式教學研究和改革，對提高辦學質量和人才培養水平具有重要的理論價值與現實意義[2]。3.1"構建三層次進階式教學內容為了凝練符合信息時代要求的教學資源，對課程教學內容進行系統化梳理，細究各知識點的特點以及與思政元素的融合，構建“基礎—提升—拔高”三層次進階式教學和思政教育內容[3]，對其進行線上線下分布，如圖1所示。層次化的教學內容安排有益于學生弱化在單一課堂填鴨式教學中的被動性，提升教學體驗，也有益于教師擺脫有限學時對于知識傳授的限制，充分發揮碎片化學習的優勢。第一層次為基礎，主要幫助學生加深對計算機圖形學相關的基礎理論、算法原理等知識的理解記憶，包括經典問題，例如：直線、圓弧、多邊形等基本圖形的生成、填充以及裁剪算法，圖形的空間變換，曲線曲面的造型技術，等等。同時注重學生價值觀的引領，將家國情懷、社會責任、科學精神和道德品格融入課堂教學。該層次以線下探究教學為主、線上自主學習為輔。第二層次為提升，重點培養學生對計算機圖形學相關問題的分析解決能力，包括對經典算法的改進、利用基礎理論解決圖形學的相關問題、結合專業優勢展示對圖形學相關內容的理解、新算法的自主學習等，同時注重關注學生個人發展與事業準備，將職業精神、團隊合作、終身學習融入教學過程。該層次以線下自主練習為主、線上答疑解惑為輔。第三層次為拔高，讓學生了解計算機圖形學與當前主流新技術相交叉的前沿知識，如虛擬現實、機器學習、深度學習、模式識別等，同時為學生提供圖形編程的案例，給出基礎實驗（如三角形的繪制、立方體的旋轉等）和擴展實驗（如粒子系統、延遲渲染等），同時注重學生高階思維的培養，將實踐性、創新性、工程性、邏輯性思維融入學習全過程。該層次以線上拓展資源為主、線下經典案例為輔。在分層次規劃教學內容的同時，從圖形渲染管線的視角重構課程理論體系，將整個課程內容劃分為五篇，即基礎篇、應用程序篇、幾何處理篇、光柵化篇、高級篇，將傳統理論和圖形新發展結合起來，既包括經典的圖形生成、造型技術，也包括真實感圖形學的光照模型等。這些內容不僅體現了經典算法，還包括一些新的算法，如實時光線追蹤、法線貼圖、實時動態陰影等，以此構建系統完整的理論體系。3.2"實施“三五十”混合式教學課程創新將信息技術與課堂教學深度融合，建立一個線上線下相結合的立體化教學模式，有助于拓展課程教學的深度和廣度，培養學生學習的主動性和創新性。整個教學中，貫徹“以學生為中心、以能力為導向、以價值為引領”的教學理念，通過問題為引領、任務為驅動、多元評價相結合的課程實施方式，做到“學有目標、思有方法、習有資源、疑能解答、拓有引領”。構建“三五十”混合式教學模式，具體如圖2所示，把整個教學過程分為“三段”（課前、課中和課后三段式課堂教學閉環）、“五環”（五個課堂教學實施環節）、“十步”（十個教學步驟）。其中，課前導學注重學生的學情分析，課中研學實現有效的課堂互動，課后思學完成個性化輔導[4]。同時，課前注重學生學習態度、學習習慣、自主學習能力的培養，課中通過講清理論背后的故事、引入情境案例、注重學科關聯實現價值觀的引領和高階思維的培養等，課后注重學生團隊合作能力的培養等。3.3"設計多學科融合賦能式課后實踐在課后實踐拓展部分，注重本課程和其他課程（如數據可視化、二維動畫設計等）的融合，從作業結構、形式、選擇和評價四個方面設計多學科融合的課后作業體系。在作業結構方面，增加小組作業，減少個人作業。在作業形式方面，除了傳統的主觀、客觀題型，新增資料的收集整理、思維導圖、知識可視化、微課設計和動畫制作等不同形式的作業。在作業選擇方面，把被動接受變為主動選擇，個人作業內容由教師指定，按照“班級盲選—小組盲選—組內討論”的流程分別確定各個小組最終的作業主題。在作業評價方面，由教師評價、組間互評、組內互評、自評四部分組成。新課后作業體系的構建既能發揮學生的主觀能動性和自我創造意識，又有利于培養學生團結協作的素養，還能幫助學生達成數媒學科融合的綜合能力培養目標。3.4"創新以學促學應用式成果反哺在教學中，一方面借助學生專業優勢，讓學生用所學知識呈現對新知識的理解；另一方面借助學生創新的學習成果反哺教學，幫助學生解決學習難點問題，實現以學促學。比如：采用可視化的方式展示計算機圖形學的相關內容，幫助學生學會資料的收集、整理和呈現，形成自己的知識圖譜；利用動畫制作技術完成本課程相關微課視頻的制作，其中在小組作業中，對于較難的算法，通過微課盲選讓學生以自己擅長的方式講解或者制作出來，選擇較好的學生成果放進學習通的線上學習資源，有助于下一屆學生的自主學習和拓展。教學成果反哺教學既可以加深學生對知識點的理解，提高對知識可視化的能力，又可以豐富線上的微課資源，有效地幫助其他學生更好地進行自主學習。4"課程評價課程評價是檢驗教學目標達成度的重要手段，課程創建多維學習效果評價反饋體系，包括診斷性評價、形成性評價和總結性評價，對學生課前、課中和課后各個環節的學習情況進行監測，具體如圖3所示。4.1"診斷性評價診斷性評價側重了解學生每次上課前的學習準備情況，占平時成績的10%、綜合成績的4%，重點關注學生線上自主學習的情況，包括課程任務點（30%）、章節測驗（40%）、分組任務（20%）、主題討論（10%）。線上自主學習的成績直接由學習通學習數據生成。4.2"形成性評價形成性評價側重及時了解學生各個階段的學習結果和進展情況、存在的問題等，占平時成績的90%、綜合成績的36%，分別從課堂練習（30%）、階段性測驗（30%）、課后作業（40%）三個方面了解各階段學習目標的達成情況。課堂練習主要考核學生在課堂中回答問題、參與課堂互動、整理課堂筆記、獨立完成課堂練習的能力，成績由課堂管理、課堂互動、課堂探究、練習質量、課堂筆記五部分組成。階段性測驗從教學內容的三個階段考核學生對圖形學相關知識的記憶理解和應用情況，在超星學習通中按照單選、多選、填空、判斷等評分標準給分。課后作業主要考核學生對圖形學相關知識的理解應用與拓展情況，包括思維導圖、知識可視化、資料的收集與整理、微課的制作、動畫的制作。通過在學習通上發布分組任務，完成動畫或微課的評價，其中教師評價占50%，組間互評占30%，組內互評占10%，自評占10%。4.3"總結性評價總結性評價側重了解整個教學活動的效果，主要通過期末閉卷考試考核學生對知識的綜合應用情況，占綜合成績的60%，卷面滿分100分。閱卷完成后對考試結果進行分析，了解學生薄弱的知識點，為后續課程的開設提供參考意見。5"課程創新成效5.1"學生培養成效以2019～2022級數字媒體技術專業學生的學習評價反饋為例，最新問卷調查結果顯示，課程創新與實施成效顯著：學生學習參與度大幅提升，學習效果明顯改善，創新思維和綜合實踐能力均得到顯著增強。5.1.1"學生學習參與度大幅提升1）幫助學生改變了學習習慣。2022級學生的自主學習能力提升5.09%，學習靈活性提升14.57%，很好地解決了知識點較多而學生學習時間較少的學習問題。2）改變教學模式無形中提高了學生對本門課程的學習興趣，解決了因為理論性較強，學生興趣感較弱的問題，在教學模式的選擇上提升4.11%，在線上討論環節提升10.94%。3）多學科融合的課后作業實踐得到學生的高度認可。學生利用所學知識呈現對本課程的理解，實現以學促學，成果應用的選擇提升11.68%。同時提升了學生的學科融合能力和綜合實踐能力，其中團隊協作能力提升14.06%，增強知識的理解提升11.81%，對問題的分析解決提升10.91%，等等，解決了數學關聯度較高而學生接受度較低的問題。4）成果反哺教學的效果明顯。利用學生成果促進學生學習，以學促學貫穿學生學習整個過程。98.73%的學生認為以往學生的學習能夠有效地反哺教學，超過70.00%的學生把成果用在課前自主學習、課中精準反饋和課后復習鞏固，學生對以往成果的滿意度達到92.99%。5.1.2"學習效果明顯改善1）目標達成度較高。通過本課程的學習，知識能力、素質、育人目標的平均達成度分別為70.20%、73.80%、87.00%，可以看出，教學評價綜合地考慮了學生知識、能力、素質和育人多方面的情況，達成度較高，解決了思政融入不足，知識能力素質評價單一的痛點問題。2）線上學習數據提升。對比2019～2022級數字媒體技術專業學生的課程線上學習數據（圖4），可以發現，學生在學習通中課程積分的最低分、最高分和線上學習平均分都有較明顯的增長。其中，2022級課程積分最低分平均分較前三屆分別增長56.17分、59.00分、11.42分，最高分平均分較前三屆分別增長171.00分、119.00分、11.25分，線上學習平均分的平均分較前三屆分別增長66.00分、56.33分、7.00分，學生教學參與度等得到極大的提升，解決了課堂深度互動不足、學科融合能力培養欠缺的痛點問題。3）學生學習成績提升。對比2019～2022級學生的平時成績、期末成績、卷面及格率、綜合成績和綜合及格率，2022級期末成績平均分較2019～2021級分別提升1.75分、0.85分、0.75分，卷面及格率分別提升2.26%、4.39%、5.04%，說明創新的教學模式加強了學生的過程性管理，課程的總結性評價效果逐漸增強。4）教學評價較高。在教學評價中，96%的學生對教學內容組織和過程實施滿意，解決了知識體系陳舊，與行業發展連接性較低的痛點問題。5.1.3"學生創新思維和綜合實踐能力顯著增強課程的組織和學習幫助學生提高了各方面的能力，包括團隊協作能力、多學科知識的融合能力、對問題的分析解決能力、自主學習能力等，無形之中助推了學生數字媒體技術綜