計算機(jī)圖形算法探討新生研討課實(shí)踐

壽華好

摘要：新生研討課是一種相對比較新穎的教學(xué)方式。本文是筆者對2013/2014學(xué)年第二學(xué)期計算機(jī)圖形算法探討新生研討課開設(shè)情況進(jìn)行了回顧和總結(jié)，目的是為了以后更好地開設(shè)計算機(jī)圖形算法探討這門新生研討課，使學(xué)生在這個課程里能真正學(xué)到一些東西。

關(guān)鍵詞：新生研討課；計算機(jī)圖形算法；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0131-02

一、引言

“新生研討課”（Freshman Seminar）是由大學(xué)知名教授專門為大一新生開設(shè)的小班專題討論課程[1-3]。主要教學(xué)方式是以小組方式與開課教授就某一專題共同開展研究，在教授指導(dǎo)下開展小組討論，進(jìn)行口頭辯論和寫作訓(xùn)練。與其他類型課程不同，新生研討課沒有固定的教材，開課專題可以涉及任何學(xué)科領(lǐng)域，由教師依新生的特點(diǎn)自行確定，學(xué)校鼓勵交叉學(xué)科選題。全校學(xué)生不分專業(yè)，原則可以根據(jù)自身興趣愛好自由選擇一門新生研討課。

我校的新生研討課實(shí)踐開始于2013年，經(jīng)過學(xué)校批準(zhǔn)，筆者在2013/1014學(xué)年第二學(xué)期為2013級新生開設(shè)了一門新生研討課——“計算機(jī)圖形算法探討”，總學(xué)時為16學(xué)時，學(xué)分為1學(xué)分，該學(xué)分可記為通識教育學(xué)分，共分8周進(jìn)行討論，每周2個學(xué)時討論時間。經(jīng)過為期8周的學(xué)習(xí)討論，現(xiàn)在已經(jīng)圓滿結(jié)束。計算機(jī)圖形算法探討新生研討課計劃每學(xué)年一次，在每學(xué)年的第二學(xué)期開設(shè)，并準(zhǔn)備長期開設(shè)下去，為了在將來更好地開設(shè)計算機(jī)圖形算法探討這門新生研討課，有必要對第1次開設(shè)計算機(jī)圖形算法探討新生研討課進(jìn)行回顧，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為以后的計算機(jī)圖形算法探討新生研討課實(shí)踐作指導(dǎo)。

二、具體開課情況

這次計算機(jī)圖形算法探討新生研討課設(shè)置的具體內(nèi)容為：（1）從計算機(jī)如何繪制直線段談起（Bresenham算法或中點(diǎn)畫線算法）；（2）中點(diǎn)畫圓算法和中點(diǎn)畫橢圓算法；（3）正負(fù)法繪制隱式曲線；（4）直線段裁剪的Cohen-Sutherland編碼算法；（5）直線段裁剪的梁友棟——Barskey算法；（6）Bézier曲線和de Casteljau算法；（7）B樣條曲線和de Boor算法；（8）細(xì)分曲線曲面和Chakin算法。學(xué)生反映前面的內(nèi)容比較簡單，后面的內(nèi)容越來越難。以后開設(shè)計算機(jī)圖形算法探討新生研討課的時候，這些具體內(nèi)容可以靈活機(jī)動地進(jìn)行調(diào)整。

新生研討課的選課人數(shù)限定在8～30人之間，這次一共有17位學(xué)生選這個課，17位同學(xué)經(jīng)過自由組合分成7個組，每組負(fù)責(zé)一個題目，第1次課由于學(xué)生沒有準(zhǔn)備所以由我主講，后面7次課則由學(xué)生主講，學(xué)生以小組為單位，根據(jù)每個小組選定的題目需要到圖書館以及網(wǎng)上搜集相關(guān)資料，做成PPT格式的幻燈片，接下來7次討論則由學(xué)生主講，先由學(xué)生自己進(jìn)行探索，建立以探索和研究為基礎(chǔ)的互動型、自主式學(xué)習(xí)環(huán)境，在探索過程中學(xué)會該門學(xué)科的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。我只在關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行必要的引導(dǎo)，以免學(xué)生誤入歧途。計算機(jī)圖形算法這門學(xué)科實(shí)踐性很強(qiáng)，所以需要學(xué)生親自動手進(jìn)行計算機(jī)Visual C++程序編程實(shí)現(xiàn)其中一些算法。

三、學(xué)生的反饋意見

經(jīng)過8周學(xué)習(xí)討論，學(xué)生們普遍反映還是有些收獲。比如學(xué)生一反映：此次新生研討課，老師讓我們先進(jìn)行分組，然后分配給每個小組一個課題準(zhǔn)備，每次課一個小組對此次課題進(jìn)行講解，其他小組也可以參與討論探究。這種形式可以說是新生研討課所獨(dú)有的，他充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，真正讓學(xué)生成為了課堂的主人。一開始報這門課時，只是沖著計算機(jī)圖形學(xué)去的，想學(xué)一些計算機(jī)圖形學(xué)的知識，也對新生研討課沒有概念，以為只是一個稱呼，上課還是平常上課的模式。當(dāng)?shù)谝惶谜n老師跟我們講了新生研討課的上課模式時，我也有些驚訝與好奇，因?yàn)閺膩矶紱]遇到過這種上課的模式，同時也覺得這樣真的挺好的，會讓我們對知識有更深的了解。在這次研討課中，也許是因?yàn)榇蠹叶际堑谝淮误w驗(yàn)這種上課模式，所以學(xué)生在上面講的時候，下面的同學(xué)還是像平時那樣被動的去接受知識，沒有真正的參與到討論中去。也可能是因?yàn)橹v的學(xué)生講解方式不太好，自己感覺有些知識不是那么容易理解，稍稍分一下心，就聽不懂下面的內(nèi)容了。我也希望下次參加新生研討課時，我們能夠突破這種心理上的障礙，能在課堂上與老師同學(xué)一起討論探究知識，真正的學(xué)到知識。

學(xué)生二反映：轉(zhuǎn)眼間，為期八周的計算機(jī)圖形算法新生研討課即將告一段落了，這八周的新生研討課給了我們一些體驗(yàn)和感悟，讓我們對大學(xué)生活有了更多美好的憧憬。不同于其他的公選課，老師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生直接是幾乎沒有多少交流的。學(xué)生一般都在下面自己做自己的事情，到課率也不高。在我們演示PPT時，老師和學(xué)生可以隨時提出問題，這樣的互動可以給引發(fā)出更多的思考。給我最大的挑戰(zhàn)及收獲是當(dāng)我準(zhǔn)備Bezier曲線和De Casteljau算法的時候，我查閱了很多關(guān)于這方面的資料，這是以前完全沒有涉及過的知識領(lǐng)域，先是自己對這部分內(nèi)容有了一定程度的了解，再對資料進(jìn)行整體，做成PPT。雖然課上在臺上講的時候自我感覺不是非常好，但確實(shí)是對自己各方面能力的鍛煉。這么多節(jié)下來，對中點(diǎn)畫圓算法、正負(fù)法畫圓、直線裁剪的Cohen-Sutherland編碼算法、梁友棟-Barsky算法的基本思想已經(jīng)清楚了，這對今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)計算機(jī)圖形方面的知識應(yīng)該會有所幫助。事實(shí)上，這幾個算法的基本思想都異常簡單，對專業(yè)知識的要求很低，初學(xué)者也很容易接受。所以可以考慮增加探討課的內(nèi)容，讓我們了解更多經(jīng)典的計算機(jī)圖形算法。課堂上老師還向我們介紹了數(shù)學(xué)系的擇業(yè)與就業(yè)情況，這讓我們在大學(xué)學(xué)習(xí)之初就對將來的學(xué)習(xí)就業(yè)局面有了大概的了解，讓我們在今后四年的學(xué)習(xí)中能夠選擇性的做些準(zhǔn)備工作，不至于在面臨抉擇時手足無策。同時也給我們提出了更高的要求，當(dāng)前的競爭很激烈，作為數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，我們應(yīng)該注重自己的全面發(fā)展，光會數(shù)學(xué)沒有競爭優(yōu)勢，我們要明確自己的目標(biāo)并腳踏實(shí)地的走好大學(xué)生活的每一步才能使自己更有優(yōu)勢。建議：①能準(zhǔn)備相關(guān)算法的編程，課堂上演示實(shí)現(xiàn)一下，更有吸引力。②可以增加課時，改為16周，以便增加課程內(nèi)容。③爭取讓每個學(xué)生都可以上臺講一下。endprint

學(xué)生三反映：這個公選課叫做新生研討課，對于我們這些一直上著傳統(tǒng)的課：老師講，學(xué)生聽來說的來說，是第一次以這種形式來上課。我想先來說說這門課的優(yōu)點(diǎn)：首先，新生研討課讓我們獲得了更多有關(guān)自己專業(yè)的有用的知識，可以去學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)這門課（跟數(shù)學(xué)比較相關(guān)的）。同時，老師一直跟我們說，可以多多練習(xí)自己編程，讓我們數(shù)學(xué)系這樣不好找專業(yè)的學(xué)生在大四畢業(yè)時能找到一份不錯的工作。其次：新生研討課為我們提供了一個更加廣闊的平臺，一方面是一個鍛煉自己的平臺：自己備課，自己上去講，自己做PPT，自己看書寫講義，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)更多的不足，可以去提高。第二個平臺也是這門課最大的優(yōu)點(diǎn)：新生研討課采用了一種互動的教學(xué)方式，學(xué)生在課上能夠暢所欲言地與老師進(jìn)行交流，有什么不懂的立刻就能夠得到解答，充分調(diào)動對于學(xué)習(xí)知識的積極性，對于有興趣的學(xué)生來說，對于學(xué)習(xí)充滿極大的熱情，同時培養(yǎng)積極思考問題的能力。我覺得這門課還有點(diǎn)幾個不足之處：第一：由于當(dāng)時學(xué)生選課，沒有試聽課，對于課中新生研討課完全不熟悉，需要一個適應(yīng)期，再加上學(xué)生上去講課，會導(dǎo)致前面幾節(jié)課的效率不高，所以提議老師可以前面可以多帶幾節(jié)課！第二：作業(yè)布置有點(diǎn)問題。作業(yè)要求是學(xué)生組成一個隊，然后自己上去講，講完后就可以，然后學(xué)期末交一份報告。這會導(dǎo)致很多學(xué)生上課打醬油，沒有真正地參與進(jìn)去。對于這個問題，可以給予一些獎懲，提出問題多的小組可以少做幾個PPT，而平時少提出問題的小組可以多做幾個PPT。總結(jié)：通過新生研討課使我們對學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)方法有了一種新的認(rèn)識，對大學(xué)有了一種新的認(rèn)識，促進(jìn)了自主學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)，鍛煉了自己的表達(dá)、團(tuán)隊協(xié)作等多種能力。新生研討課不是在教我們一門知識，而是在教我如何獲取知識，如何思考問題，這種課程對剛開始大學(xué)生活的我們是極為有益的。我們不僅獲得了知識，更重要的是了解了一般的研究問題的方法與過程，對何為研究也有了初步了解。另外，我們嘗試了一種新的學(xué)習(xí)方式，即基本上完全自主地查找資料、分析資料、獨(dú)立思考、參與討論在此過程中領(lǐng)會到了什么是大學(xué)里的學(xué)習(xí)，鍛煉了對陌生領(lǐng)域的領(lǐng)悟能力。這種課值得推廣普及！還有一些學(xué)生也提出了反饋意見，總體都是持肯定態(tài)度的，這里限于篇幅不一一列舉了。

四、總結(jié)與展望

從學(xué)生們的反饋意見可以看出來學(xué)生對計算機(jī)圖形算法探討這門新生研討課基本上是認(rèn)可的。這種師生互動和小組研討型的新的學(xué)習(xí)方式不但培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作精神，而且鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)搜索能力，文字寫作能力，語言表達(dá)能力，以及編程能力，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維能力，而這正是中國學(xué)生目前普遍較為缺乏的。作為一種新型的教學(xué)方式，新生研討課有鮮明特色。作為常規(guī)的教師授課學(xué)生聽講型課堂教學(xué)的輔助，新生研討課這種師生互動型研討式的教學(xué)方式將在實(shí)踐中不斷發(fā)展，不斷完善。

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