計算機圖形學雙語教學的實踐與研究

文章編號：1672-5913（2013）22-0083-05

中圖分類號：G642

摘要：探討通過雙語教學增強信息與計算科學專業學生掌握計算機圖形學專業知識和第二外語媒介知識的能力，分析在計算機圖形學課程雙語教學實施過程中，如何提高學生知識水平與外語能力，并平衡專業知識傳授和外語水平提高的關系，圍繞學生對該課程知識點的掌握，在學生創新能力培養和實踐能力提高上作出積極的探索。

關鍵詞：雙語教學；教學模式；計算機圖形學

雙語教學是目前教學改革深入發展的熱點，一方面可以滿足當今社會對人才的需求，另一方面能夠不斷地提高學校的競爭力。信息與計算科學專業主要涉及數學和信息處理技術兩個主要知識范疇，對該專業進行課程的系列化雙語教學，需要逐步推進和總結其實踐過程和經驗。

1 計算機圖形學課程雙語教學的實施目標

雙語教學指教師同時使用英語和漢語兩種語言進行授課，通過兩種語言的合理搭配，并關注講授課程專業知識的主導性，使學生通過外語語言工具學好專業課程知識，營造使用外語進行學術思考和語言交流的環境，要求學生能準確全面地理解原版教材內容，提升學生運用中英文進行新課程專業知識學習的能力，使他們能在課堂上聽懂專業知識，用英文完成作業練習、階段性考試、期末考試、小型研究報告撰寫和課程設計等教學內容，力求教學內容與國際接軌，以開拓學生專業知識面的深度和廣度。

雙語教學的最終目標是促進學生使用母語和外語進行思維交流。信息與計算科學專業對計算機圖形學課程實行雙語教學，要求學生不僅要具備在數學、計算機科學方面的學科專業知識和較強的編程能力，還應具備較強的外語應用能力，在此過程中掌握和提高其應用水平，但其主要目的是掌握數學和計算機專業課程的主要理論和技術，使學生具備用新的語言媒介去獲取新知識和技術的能力，為培養具備創新能力和實踐能力的國際性人才奠定基礎。

2 計算機圖形學課程雙語教學的實施

組織和實施好雙語教學是一個復雜的過程，它涉及教材的合理選擇和利用、教學計劃的合理執行、教學模式的合理選擇、教師師資水平培養提高和教學方法采用等多方面因素。

2.1 選擇合適的教材和教輔材料

教材和教輔材料是影響信息類課程雙語教學的實施的一個重要因素，因此應根據本專業學科的特點及學生水平選擇教材。教材應反映本學科領域新發展和與國際接軌的人才培養新體系。英文原版教材中的圖形學知識系列、外語專業詞匯系列和相關應用系列組成了最具實用價值的、以外語為表達媒介的知識體系。英文教材具有知識新穎、內容豐富、數據翔實、敘述得當、強調實踐等優勢，因而采用原版英文教材是把握雙語教學質量最基本的前提。選擇原版教材要考慮被授課學生的培養目標、課文中外語語言表述的難易程度、數學基礎應用與算法及程序設計部分的比例等影響學習興趣和理解效率的因素。

教輔材料是實際教學情況的適當補充和完善。教師在教學過程中，可分發歸類成冊的專業詞匯對比手冊以幫助學生更好地理解教材，提供主要的知識點提綱提高學生學習興趣。

考慮到華東交通大學信息與計算科學專業高年級學生對數學和計算機知識已有所掌握，我們選用了偏重于數學知識和算法的英文版《計算機圖形學的算法基礎》，該書系統講解了計算機圖形學的基礎理論和算法，內容涉及微積分、離散數學、空間幾何、圖論和計算機圖像學的軟硬件知識，學生可以從中涉獵到已掌握知識的英文詞匯和相應的描述方法，并且能夠逐步在新的語言環境中掌握計算機圖形學相關數學和計算機應用的知識和能力。教學輔助材料采用華東交通大學編寫的中文版數字圖像處理和模式識別書籍，這些教材更偏重于算法的程序實現和工程應用，與原版英文教材的理論知識結構形成互補。

2.2 采用與雙語教學相適應的“以學生為中心”的教學模式

雙語的教學模式依照學生的理解程度與課程知識面的覆蓋而靈活調整，教師與學生互動的教學方式將溝通相互間的信息交流和對理解程度的反饋。授課過程中，教師既要考慮到學生的知識基礎和接受能力，又要根據學生對專業英語的理解程度制定較為靈活的教學步驟和教學方法。課程專業知識的傳授采用45度遞增函數曲線方式，課程中外語應用程度采用峰值為方波的正態分布函數曲線方式。學生對課程內容的理論知識和應用能力應該是隨著課程講授的進展而逐步夯實和提高的，一門課程采用雙語教學還是母語教學都不能影響課程知識面的掌握，而外語媒介的引入和應用程度依知識面的掌握而做合理調整。在課程講授的最初幾周，教學過程中英文交叉使用，講解以中文為主，專業術語和內容淺顯的地方用英文介紹，而重點和難點則用中文講解。隨著學生英語水平的提高和對教學方法的逐步適應，教師可逐漸提高英語講授的比重，最后過渡到以英文教學為主甚至是全英文教學。在課程學習的后期，考慮到應用問題的廣泛性和課程復習的需要，教師可適當增加中文應用的比例。在課堂討論以及程序編寫和解釋方面，教師可盡量鼓勵學生使用英文，另外，整個教學過程中要考慮到學生對英文表達的接受能力，根據學生的英語理解程度制定和調整比較靈活的教學安排和教學方法。普通高校信息類、計算機專業課程的雙語教學應安排在高年級的學生中開展，以保證學生具有一定的專業知識和英語基礎，同時還能通過學生前期的數學和計算機知識及編程能力彌補其語言理解上的不足和缺陷。

2.3 制定和實施可彈性執行的教學計劃

在課程的開始和復雜內容的傳授階段，同樣的教學內容在兩種語言授課的情況下，必然存在一定程度上對相同教學內容重復使用兩種語言講解的過程。教師還要考慮學生在知識水平和語言能力上的差異，并要保證大多數學生能夠理解和掌握所授的教學內容，這在一定程度上影響了計劃的課程進度。因此，教學計劃在顧全內容的情況下需要考慮執行過程中的彈性和靈活性調節。在整個教學計劃中，前期講授的內容應該少而精，這個階段是學生的語言應用適應調整期；教學計劃中期講授的內容應該控制在一般難度水平，這個階段教師除了講授具體的知識內容外，還需對外語語言在課程中的應用方法和技巧作一個引導式的總結，如外文教材科技知識描述的一般方式及對教學過程涉及的專業單詞進行分類和總結，或將專業單詞分為數學類、幾何形狀類和算法類等，使學生對所學知識的語言應用方法有個不斷完善的過程；教學計劃后期講授的內容則可控制在用單一外語講授知識內容的程度上，因為這個階段的學生已適應雙語教學的環境和教學方式，所以主要是加強專業知識和第二外語的使用；在教學計劃最后講授的內容安排上則要著重于課程知識點的算法實現和工程應用上，本階段是學生雙語教學的實際應用階段，重點應放在培養學生的文獻查詢和研討論文的寫作上，這一階段也是課程內容復習總結階段，此時的授課內容和研討專題的難易程度由具體的教學效果而做出適時調整。

在每一教學單元和階段性教學過程中，授課內容多少可以依照課堂教學的實際情況而確定，如在講授圖形區域填充的內容時，主要介紹簡單種子填充算法和程序實現技術，由理論和實驗分析讓學生知道這種算法的運算速度慢和要求堆棧大等不足，進而引入掃描線種子填充的算法和各種相應的改進算法，由此分析各種算法的運行效率和改進算法的來龍去脈。這種新算法引入的授課內容的深度和廣度需要依學生的接受程度、課堂具體情況和這個教學計劃的執行情況而靈活把握。教學實踐中，對書本中的相關內容要合理取舍，課程中重點內容和主要知識點一定要講得透徹清楚。

2.4 教學方法和方式的改革

課程試圖采用多種教學手段和方式，實現教學資源和方式的優勢互補。例如，將文字、動畫、聲音、圖像、程序演示等媒體融為一體，通過生動活潑的教學方式使語言種類的使用對教學效果的影響降低到一定的程度。

考慮到學生間英語水平參差不齊，在講課時應注意由淺入深。老師起初適當使用較多中文，然后慢慢增加使用英文的程度，采用多媒體英文版課件為課堂教學的內容介紹方式，板書為主要概念、關鍵詞和程序流程的解釋、強調的輔助方式。板書語言依具體情況可采用英文或者中文，如在課程的階段性總結時通過板書將專業詞匯按算法分類、基礎理論分類乃至專業單詞的數學類、幾何形狀類等進行講解和總結，在整個教學過程應采用多種方法或多種方式的組合，簡單的內容可以全用英文講解，復雜的內容則采用中英文混雜在一起講解，課程中的主要算法、原理等核心內容部分用中英文各講一遍。雖然投影屏幕上多媒體課件是全英文的，但課堂上講授的語言可以采用不同的中、英文比例，黑板上板書內容的提示、強調和總結也可交替采用中、英文。

在對算法原理理解的過程中，充分采用與語言沒有很大關系的視覺性媒介如圖片動畫等方式進行輔助講解和演示，同時多用強調實踐能力培養的源程序的講解和演示來輔助算法理解，程序的源碼對不同外語水平的學生具備相同的可理解程度，且源碼的字里行間只包含算法的邏輯和過程，它的語言屬性是中性和共性的。采用和創造的合適的語言環境將使得專業知識的傳授過程變得更加順利和通暢，也使不同層次的專業水平和外語水平的學生逐步融入和參與到課程教與學的過程中。

在課程學習后期的綜合應用問題的專題討論中，通過選擇原版的科技論文進行討論分析，對比論文中已采用的這門課程里的技術和算法，學生逐步從課程學習到接觸實際的外文科技資料的雙語使用逐步走向成熟，教師適時布置該課程的課程設計任務，要求學生的設計文稿和程序用英文形式完成。

針對計算機圖形學課程的實踐性和應用性強的特點，教師采取算法講解與程序演示相結合，理論學習與源碼編寫相結合，課堂教學與實驗課上機和課程設計相結合的教學方式。同時，借助于課程網站實現全部教學資源上網，教師在網絡上提供重點內容的專題講解和課程設計、畢業設計的范例，實現本課程教學資源的共享，使學生能夠準確地理解和觸摸到信息學科核心與前沿信息。

2.5 采用合理的考核方式和方法

有效的考核方式是對學生學習本課程的鼓勵和階段性教學質量把控的手段。本課程在信息與計算科學專業三年級展開，這一階段的學生具備一定的數學、計算機學科知識和編程能力，針對掌握著不同層次的專業知識和外語水平的學生需實行多元化的評價方式以加強學生的學習興趣和滿足課程教育的基本要求。對學生學習的考核方式應體現在教學的各個環節，針對本課程實踐性強且算法實現都有相應的視覺顯示效果并具備廣泛的工程應用的特點，需要考查學生對本課程知識綜合運用的實際能力，采取課堂上編寫小程序、上機實驗時間完成小工程項目和算法改進、文獻查詢并撰寫報告、期終卷面筆試和課程設計等階段的考核成績累計方式，分別在算法設計與編程能力、文獻閱讀與創新能力、口語和卷面筆試考核這幾個方面來評定學生的知識點掌握和外語應用能力。

同時，合理適當的課程考核方式和結果是對雙語教學效果的分析與評價指標，階段性和分項考核也是對雙語教學過程的質量的階段性控制。通過對考核結果的分析比較，教師對教學內容難易程度和外語使用量的把控能夠實時調整，也是執行和修正彈性教學計劃的一個具體過程。階段性地把握雙語教學過程中的技術內容的教授和英文使用的程度是對雙語教學全過程質量的控制。雙語教學的效率和質量通過對教學過程和教學效果評價反映在學生的成績和實際應用能力上。對雙語教學效果的考核包含對學生的成績評定和對雙語課堂教學過程及教學效率的評價。通過學生對雙語教學的網上評價和作業完成情況，可反映出學生對雙語教學的質量的認同程度和對課程的理解程度。一門課程的考核也是對該專業的系列課程考核和評價的一部分，更是系列課程開展雙語教學的體系構建和實施研究的一個重要方面。

3 雙語教學的思考與分析

3.1 師資隊伍的培養

雙語教學的師資應具備良好的英語和專業水平。本課程的雙語教學要求教師具備數學、計算機科學系列課程的專業知識，還要具備扎實的外語應用能力，并能將這兩方面的知識靈活地兼顧應用。雙語教師在教學實踐中要通過合理分配兩種語言的使用率使學生接受和掌握課程的主要知識點，在教學準備環節把握課程的難點和重點及學生的可接受程度，在課堂教學的過程中要揣摩學生的認知心理和理解程度，及時調整教學方式和兩門語言使用的比率。教師扎實的專業知識只有通過合適的教學氛圍和方式才能被學生所掌握。教師個體的雙語教學技能要通過教學過程逐步提升，系列課程教師隊伍的形成要通過合理的師資隊伍培訓和培養機制的建立和傳、幫、帶方法完成，這樣雙語教學工作就能得到良好開展。

3.2 探索有效提高學生學習主動性的教學方式

由于學生的專業知識和外語水平層次差別較大，教師不管采用何種教學方式，都應該考慮到施教對象的可接受程度等因素。在雙語教學推廣的初期，教師注重把雙語教學的目標和涉及面控制在一定的高度和廣度，課堂教學應考慮部分采用中文或英文講授，慢慢過渡到用英文講授專業知識。對于復雜的知識點，教師應采用從少到多、從易到難、先中文后英文講授或交替的方法進行，配以多媒體演示和程序演示，分階段將專業性英文單詞進行分類總結。隨著學生對技術內容和雙語形式的適應，逐步加大課程內容的難度和英文使用的分量，教師授課時可以采用全英文的課件，但在授課過程中應注意循序漸進，對于簡單的概念和理論采用英文解釋，對于不太難的算法解釋可采用中英文兩種語言配合解釋，最后逐步過渡到全英文簡要介紹新的知識點。

學生對一門課程產生的興趣將使其學習過程變得更加主動和順利，對學生興趣的培養需要將雙語課程和他們的后繼課程、畢業設計和職業規劃相結合?？紤]到部分學生由于外語水平層次缺陷而對于雙語課程的學習與開展有一定的畏難或抵觸情緒，因此雙語課程的教學一定要控制外語教學實施的難度。知識點傳授的重點和語言理解的難度要逐步推進和全面兼顧，使學生克服對外語語言的畏難情緒。教師根據學生的認知程度來調整教學活動，在教與學的互動過程中獲得學生的反饋并提升其學習的主動性，使學生對課程內容和語言駕馭的積極性、主動性都能發揮出來，提高學生的創新能力和參與國際競爭的能力。

在信息與計算科學專業進行計算機圖形學的雙語教學，不但提高了學生在這門課程中的專業知識掌握程度和借助外語媒介進行新技術學習的能力，也為以后學習與國際合作、新技術相關的課程和從事相關研究建立了一個學習方法和途徑。由于注重學生的實踐能力和綜合能力的培養，本課程中運用雙語學習的方法和能力在后繼課程、課程設計和畢業設計中將得到應用和發展，進而促使本課程在系列化課程雙語教學實踐中發揮更大作用。

4 結語

計算機圖形學課程雙語教學的成功實施取決于教學內容的合理調配，并始終將教學內容中知識點的傳授放在教學工作的首要位置。實踐證明，通過學生的主動參與，專業課程內容的掌握和外語水平同時均得到提高。我們將在教學過程中繼續把更多教學經驗和方法應用于相關專業的雙語教學上，更好地為培養創新型人才探索貢獻力情。

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（編輯：孫怡銘）