職業(yè)院校計算機圖形生成算法的可視化探究

費立偉山東服裝職業(yè)學院

職業(yè)院校計算機圖形生成算法的可視化探究

費立偉
山東服裝職業(yè)學院

摘要：近年來，隨著計算機應用的普及，職業(yè)院校對計算機教學工作越來越重視。其中，計算機圖形學是計算機中一門重點學科，并且計算機圖形學中涵蓋了許多算法，長期教學實踐表明，傳統(tǒng)教學方法過于陳舊，不能為學生加深理解提供便利，同時也會降低學生學習計算機知識的積極性。鑒于此，本課題筆者重點對計算機圖形生成算法的可視化進行了探究，希望以此彌補傳統(tǒng)教學的不足，進而為計算機整體教學的優(yōu)化提供有效憑據(jù)。

關(guān)鍵詞：計算機；圖形生成；可視化

一、可視化教學的作用分析

可視化教學屬于計算機教學中的一種新型教學方法，該教學方法主要是在借助多媒體及網(wǎng)絡(luò)教學平臺的基礎(chǔ)上，通過“可視化”將抽象的知識簡單化、形象化，從而為學生在理解層面提供便利，以此使學生迅速學習到相關(guān)知識。顯然，可視化教學的作用是非常明顯的，總結(jié)起來主要體現(xiàn)在三大方面：（1）使傳統(tǒng)教學模式得到有效改善。傳統(tǒng)計算機教學模式存在較為單一的缺點，而可視化教學很好地利用了多媒體及網(wǎng)絡(luò)平臺，全新的教學方法能夠提高學生參與的積極性，從而為教學的優(yōu)化提供保證。（2）有助于學生學習到豐富的計算機知識。通過可視化教學全過程，能夠讓學生詳細地觀察到計算步驟，從而加深理解，掌握算法內(nèi)容，進一步構(gòu)建系統(tǒng)化的計算機基礎(chǔ)知識體系。

二、計算機圖形生成算法的可視化實現(xiàn)路徑探究

1可視化算法的整體思路分析

計算機圖形生成算法的可視化需建立在了解教學目標方法及內(nèi)容的前提下進行，結(jié)合有效性高、簡單直觀的教學模式，進一步使可視化教學目標得到有效實現(xiàn)。具體整體層面分析，可歸納為三個環(huán)節(jié)：其一，基于圖形生成界面對單獨的窗口進行設(shè)置，主要工作體現(xiàn)在兩方面，一方面將圖形生成表現(xiàn)出來，另一方面將算法文本顯示出來。其二，對于教師來說，需要充分掌握圖形生成過程，保證學生能夠觀察到算法的全過程，并以循序漸進、由淺入深的方式讓學生掌握相關(guān)知識。其三，充分結(jié)合圖形與算法，基于計算機任務執(zhí)行中，使可視化目標得到有效實現(xiàn)。

2在生存虛擬柵格的基礎(chǔ)上對坐標系進行構(gòu)建

在計算機圖形生成算法的可視化教學過程中，為了使“可視化”的教學目標得到有效實現(xiàn)，需做好C語言程序設(shè)計工作，進一步做好調(diào)試，以此保證程序可以穩(wěn)定、安全地運行。在圖形生成之后，需要利用計算機對圖像進行繪制，主要是對基于線條上的每一個點的坐標進行繪制，進而連接這些點，以此確保繪制工作的順利完成[3]。除此之外，在運行中還需要確保學生能夠清晰地觀察到圖形。

3把握圖形生成，同時控制演示過程

對圖形生成進行掌握，同時對演示過程進行控制顯得極為重要。主要是為了圖形生成過程跨度過大的情況得到有效避免，同時為學生理解提供便利。所以，在程序設(shè)計過程中，教師便需要對每一個環(huán)節(jié)及步驟進行分解，以規(guī)范步驟為原則，向?qū)W生演示計算機圖形生成的整體過程。

4使算法和圖形窗口有機結(jié)合

算法與圖形窗口有機結(jié)合指的是2個窗口算法執(zhí)行與圖形生成之間保持高度的一致性。在計算機算法對某一項任務進行執(zhí)行時，保證圖形窗口可以產(chǎn)生圖形。與此同時，為了使窗口的統(tǒng)一得到有效實現(xiàn)，教師需及時對算法作出有效修正。比如：在繪制直線圖形過程中，可在算法中設(shè)計出一個函數(shù)，同時在圖形窗口中設(shè)計出一個函數(shù)，以此使相應的任務能夠順利完成，進一步使算法和圖形之間保持高度的一致性。

三、具體案例分析

1可視化教學框架分析

可視化教學框架模型，實現(xiàn)步驟為：（1）利用FLASH可視化編程工具，對算法每一步的關(guān)鍵幀加以制作，以此使算法執(zhí)行過程能夠?qū)崿F(xiàn)分布可視化，進一步采取相應的技術(shù)，使算法動畫演示模塊得到有效生成[4]。（2）對通常會使用到的多媒體教學軟件加以利用，如PowerPoint等，將上述步驟中已經(jīng)獲取的可視化算法模塊串聯(lián)起來。（3）對人機交互設(shè)計進行優(yōu)化，進一步使具備可視化效果的教學軟件得到有效生成。對于可視化教學框架來說，它的實現(xiàn)使教學工作能夠順利開展，同時也利于學生理解。

2實際案例分析

將“1/4圓弧的生成”作為本次探討的案例，其算法本質(zhì)為：對1/4圓弧相應的函數(shù)方程加以應用，圓的函數(shù)方程為：x2＋y2＝R2；在構(gòu)建每一個像素逼近點的基礎(chǔ)上，進一步使圓弧能夠有效構(gòu)建出來。圓弧的構(gòu)建需利用到下列公式：

為了使以上算法的執(zhí)行全過程能夠較為清晰、直觀地呈現(xiàn)在大家面前，筆者利用FLASH軟件對其可視化模塊進行了制作，圖2便是圓弧生成法效果圖示。

在可視化模塊的制作過程中，通常會對界面設(shè)計的便捷性進行考慮，結(jié)合圖2可知，可視化模塊清晰可見、直觀自然，在教學過程中教師無需將大量的時間花費在軟件模塊執(zhí)行模式的研究方面，從而使教學工作的開展更加流暢、順利。與此同時，為了能夠充分把握教學過程，設(shè)置了“開始演示”、“停止”及“返回”三個按鈕，教學過程中教師只需點擊按鈕便可掌控教學速度。

四、結(jié)語

本次研究在分析可視化教學作用的基礎(chǔ)上，進一步對算機圖形生成算法的可視化實現(xiàn)路徑進行了探究。認識需遵循四大步驟，即為：（1）明確可視化算法的整體思路；（2）在生成虛擬柵格的基礎(chǔ)上對坐標系進行構(gòu)建；（3）把握圖形生成，同時控制演示過程；（4）使算法和圖形窗口有機結(jié)合。對以上四大步驟進行完善，才能夠使計算機圖形生成算法的可視化得到有效實現(xiàn)，以此為學生理解提供便利，進一步為計算機圖形學教學的順利開展奠定良機。

參考文獻:

[1]李皓鋮.計算機圖像學算法可視化教學系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2013,34:7750-7752.

[2]金星馳.龔光軍.董玉德.圖形生成與變換算法可視化的原理與方法(英文)[J].西安工程大學學報,2014,01:94-101.

作者簡介:費立偉（1977-），女，山東日照人，講師，本科，山東服裝職業(yè)學院信息工程系，研究方向:計算機圖形圖像、數(shù)據(jù)庫。