計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革淺論

張起榮++張繼燕++王燕

摘 要： 由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門交叉學(xué)科，對(duì)老師和學(xué)生的要求都比較高，但是這門課用途廣，應(yīng)用也廣，對(duì)學(xué)生的益處大，所以不少學(xué)校開設(shè)這門課。作者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些促進(jìn)課堂教學(xué)改革的方法，學(xué)生課堂反應(yīng)效果良好。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 教學(xué)改革 案例教學(xué)

1.引言

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)成為集多種學(xué)科于一體的教全面的學(xué)科。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容就是怎么在計(jì)算機(jī)中表示圖形、利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。

2.課程教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

本課程講授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)理論、方法及編程技術(shù)，內(nèi)容包括二維圖形的生成及變換，樣條曲線，三維圖形幾何造型及真實(shí)感圖形生成，二維及三維圖形編程。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握各種主要的圖形生成及處理的原理和算法，掌握基本的圖形編程技術(shù)，為今后從事相關(guān)的軟硬件開發(fā)工作提供基礎(chǔ)，并培養(yǎng)學(xué)生在算法研究方面的基本素養(yǎng)，提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)這門課程是很難理解的，不僅需要相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，還需要有算法的思路，要學(xué)過計(jì)算機(jī)的編程語言，是一門交叉課程。這門課對(duì)老師的要求比較高，對(duì)學(xué)生的能力要求比較高。這門課是老師難上得好，學(xué)生不容易聽得懂。所以本課程總學(xué)時(shí)48課時(shí)，其中安排實(shí)驗(yàn)12課時(shí)，主要是在C++6.0中安裝OpenGL，在此環(huán)境中進(jìn)行代碼驗(yàn)證一些計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法。一方面學(xué)習(xí)了C++代碼在實(shí)踐應(yīng)用中代碼的編寫，另一方面進(jìn)一步對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)算法和理論進(jìn)行了驗(yàn)證和理解。

3.教學(xué)方法改革

（1）基礎(chǔ)內(nèi)容重點(diǎn)反復(fù)講：對(duì)實(shí)質(zhì)引入該門課程的基礎(chǔ)內(nèi)容重點(diǎn)逐步反復(fù)講，在數(shù)學(xué)上直線是點(diǎn)的集合.在幾何學(xué)中直線被定義為兩個(gè)點(diǎn)之間的最短距離。也就是說一條直線是指所有在它上面的點(diǎn)的集合，直線是一維的，即它們具有長(zhǎng)度但沒有維數(shù)。但是圖形學(xué)中的直線的概念，其一條線段就是由一些連續(xù)可見的像素所組成的。一再強(qiáng)調(diào)是像素，并且講像素的概念。這個(gè)直線的概念和學(xué)生以前在數(shù)學(xué)上學(xué)習(xí)的概念不同，不講清楚直線和像素的關(guān)系，對(duì)于該課程的其他內(nèi)容學(xué)生根本就沒法理解。

（2）提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)雖然比較難，課程難上，但是只要能講明白，學(xué)生聽懂了，就不容易忘記。但是由于比較枯燥，怎么引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和聽課的興趣則是一個(gè)關(guān)鍵。加強(qiáng)提問，講一點(diǎn)新內(nèi)容，提問一次，讓學(xué)生復(fù)述出來。學(xué)生基礎(chǔ)打牢了，逐漸發(fā)現(xiàn)這門課有意思了。

（3）大量舉實(shí)際案例講解：如增量算法中，對(duì)于該算法怎么算出來的，就舉了個(gè)實(shí)例，如怎么劃直線段P0（0，0）到P1（5，2），一講實(shí)例，學(xué)生對(duì)于剛才講的增量算法的算法過程就明白了。在講每個(gè)算法后，都舉一個(gè)到幾個(gè)實(shí)例，慢慢分析，學(xué)生就聽明白了，并且越來越感興趣。

（4）加入板書：由于大量舉實(shí)例，為了使學(xué)生明白每一步算法是怎么來的，要用板書講解實(shí)例。只有經(jīng)過這樣一步步的計(jì)算，學(xué)生的思路才能跟上老師的講解速度，如果全部都用PPT講述，速度太快，學(xué)生就可能對(duì)案例分析的速度跟不上。

（5）PPT加入動(dòng)畫：由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程比較枯燥，每張PPT都有動(dòng)畫，能夠吸引學(xué)生的注意，符合當(dāng)代大學(xué)生喜歡高科技喜歡新生事物的心理。

（6）加強(qiáng)課堂中與學(xué)生的交流：學(xué)生對(duì)老師要求比較高，師生在課程教學(xué)中要不斷交流。這里主要有眼神的交流，在上這門課時(shí)不斷留心學(xué)生對(duì)授課的反應(yīng)，如果發(fā)現(xiàn)不明白，就在深化后講一遍，同時(shí)可以讓學(xué)習(xí)成績(jī)比較好的同學(xué)講講理解，這樣全班學(xué)生的注意力都全部集中在課堂上了。

（7）講課時(shí)注意運(yùn)用語言的魅力。講課要抑揚(yáng)頓挫，注意語氣的運(yùn)用，有舒有緩，有急有慢，充分利用聲音和語言的魅力，將學(xué)生吸引到課堂上，這樣一堂課不僅效率高，學(xué)生還記得很牢。

（8）講解代碼加深學(xué)生對(duì)算法的認(rèn)識(shí)。大四學(xué)生已學(xué)習(xí)了兩種以上的編程語言，通過講解該課程的代碼，不僅復(fù)習(xí)了編程語言，而且加深了對(duì)算法內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，從不同角度分析了算法，學(xué)生如果以后工作中用到該算法，不僅理解并記得還可以寫出代碼，符合計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)。

（9）改寫代碼訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力。通過書上給的現(xiàn)成代碼進(jìn)行演練后，在學(xué)生已經(jīng)掌握的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生改寫該算法或者理論代碼，一般都不僅書上這一種代碼可實(shí)現(xiàn)。通過一步步引領(lǐng)學(xué)生改寫代碼，學(xué)生的代碼實(shí)踐能力得到了迅速提高。

（10）復(fù)習(xí)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)。在授課過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在大學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課中的數(shù)學(xué)知識(shí)理解得不透所以記得不牢靠，有必要對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)要運(yùn)用較多的矩陣知識(shí)進(jìn)行提高性的復(fù)習(xí)。如對(duì)矢量和矩陣的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，特別是對(duì)矩陣乘法進(jìn)行重點(diǎn)復(fù)習(xí)。

4.結(jié)語

通過對(duì)這門課程的認(rèn)真研究，積極準(zhǔn)備想盡辦法，充分利用一切教學(xué)手段加上大量舉例，使這門課上得生動(dòng)易理解，學(xué)生愛上課，上課積極聽課，并且能夠積極回答課堂提問，補(bǔ)充回答問題的同學(xué)也很多，課堂氣氛很好，學(xué)習(xí)氣氛濃烈，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王振武.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)[M]北京：清華大學(xué)出版社，2011.

基金項(xiàng)目：2015年度貴州省科學(xué)技術(shù)廳、畢節(jié)市科學(xué)技術(shù)局、貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院科學(xué)技術(shù)聯(lián)合基金，櫻桃采摘機(jī)器人視覺識(shí)別系統(tǒng)研究，黔科合LH字[2015]7599號(hào)；貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2015年校級(jí)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目，翻轉(zhuǎn)課堂在多媒體課件制作中的應(yīng)用研究，JG2015019。