項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程研究

孫陽(yáng)光

摘要：針對(duì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，本文分析了該課程教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及其教學(xué)方法問(wèn)題，給出了項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)的五個(gè)基本模塊，構(gòu)建了四階段教學(xué)過(guò)程框架模式。該教學(xué)過(guò)程明確教師和學(xué)生的定位，促進(jìn)教和學(xué)的互動(dòng)，提升實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)過(guò)程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）05-0187-02

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)和信息通信近十幾年來(lái)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用得到了廣泛的社會(huì)普及和高度重視。作為專(zhuān)門(mén)研究計(jì)算機(jī)圖形的學(xué)科方向，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)迅速發(fā)展成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中應(yīng)用廣泛的新興學(xué)科和研究活躍的前沿領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)中重要的專(zhuān)業(yè)課程，在專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中占有重要地位和作用[1]。由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，具有發(fā)展快、學(xué)科交叉、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，其理論和技術(shù)都在不斷地快速發(fā)展和更新，使得該課程內(nèi)容豐富、算法眾多、理論和實(shí)踐并重[2，3]，這就要求在教學(xué)過(guò)程中需要根據(jù)不斷更新的教學(xué)內(nèi)容及時(shí)對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整和革新。

二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)過(guò)程中問(wèn)題分析

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)相結(jié)合的一門(mén)不斷發(fā)展的新興學(xué)科，主要研究如何在計(jì)算機(jī)環(huán)境下生成、處理和顯示圖形，其相關(guān)的一整套硬件和軟件組成了計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)[4]。在課程的教學(xué)過(guò)程中，明確課程的教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)對(duì)于教學(xué)計(jì)劃的制定和教學(xué)體系的建設(shè)尤為重要[5]。本課程教學(xué)的重點(diǎn)在于講授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念、原理和方法，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成及其相應(yīng)圖形設(shè)備的工作原理，以及各種經(jīng)典算法實(shí)現(xiàn)的基本原理。課程教學(xué)的難點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科具有發(fā)展速度快、研究范圍廣、學(xué)科交叉性和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，在課程教學(xué)過(guò)程中，需要幫助學(xué)生理解和掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)理論和算法，并具有能夠解決計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)具體實(shí)際問(wèn)題的能力。

結(jié)合課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)大量的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐教學(xué)方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能取得理想的學(xué)習(xí)效果，其教學(xué)過(guò)程中主要存在以下四個(gè)方面的問(wèn)題：1）該課程對(duì)理論基礎(chǔ)要求高，這給教學(xué)帶來(lái)了客觀上的難度；2）側(cè)重課程基礎(chǔ)理論和經(jīng)典算法教學(xué)，學(xué)科應(yīng)用前沿涉及較少，使得學(xué)生的上課積極性不高；3）知識(shí)點(diǎn)的多學(xué)科交叉普遍，給課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定的阻礙；4）傳統(tǒng)教學(xué)重理論而輕實(shí)踐，知識(shí)點(diǎn)的理解多是停留在書(shū)本上，使得學(xué)生所需知識(shí)未能得到充分了理解和掌握。因此，了解課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，分析傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題，有助于我們?cè)O(shè)計(jì)更為合理的教學(xué)過(guò)程，制定更為完善的課程教學(xué)體系。

三、課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程研究

本文將基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的實(shí)踐教學(xué)引入到課堂理論教學(xué)，構(gòu)建多階段層次化的課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，把課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高。

1.教學(xué)定位合理化。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，其理論知識(shí)包含大量的經(jīng)典算法及其相應(yīng)的基本概念和算法原理。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師課堂講解為主，缺少教和學(xué)的雙向互動(dòng)?；陧?xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的實(shí)踐教學(xué)是側(cè)重互動(dòng)的引導(dǎo)式教學(xué)，教學(xué)過(guò)程可引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，由易到難，循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促進(jìn)課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合。

2.案例設(shè)計(jì)模塊化。模塊化的項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)方式有助于提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的主動(dòng)性，逐步培養(yǎng)學(xué)生建立科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。在項(xiàng)目教學(xué)案例的設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)案例應(yīng)具有以下五個(gè)基本模塊：

模塊一：案例的實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。設(shè)計(jì)具有目標(biāo)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這樣可以在教學(xué)過(guò)程中使學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目案例有清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)教學(xué)方法沿著主線循序漸進(jìn)地展開(kāi)，也有助于學(xué)生對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解。

模塊二：案例的基本原理和技術(shù)路線。介紹與項(xiàng)目案例相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法，尤其是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程中會(huì)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，讓學(xué)生對(duì)所講解項(xiàng)目案例的相關(guān)理論知識(shí)有充分的了解，增加學(xué)生對(duì)整個(gè)案例教學(xué)重點(diǎn)的掌握。

模塊三：案例的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)現(xiàn)方法。給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和算法流程，對(duì)所采用的實(shí)現(xiàn)方法要有細(xì)致的講解，讓學(xué)生不僅了解所采用的具體方法，更要讓學(xué)生清楚選用該實(shí)現(xiàn)方法的原因，積極教學(xué)引導(dǎo)達(dá)到舉一反三、靈活應(yīng)用的目的。

模塊四：案例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)分析。展示全面完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合中間的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析，尤其是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反映出來(lái)的易錯(cuò)易混問(wèn)題，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)概念及其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)有更為全面的認(rèn)識(shí)和把握。

模塊五：案例的總結(jié)討論和實(shí)驗(yàn)思考。開(kāi)展課堂互動(dòng)討論，挖掘和總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，以目標(biāo)為導(dǎo)向啟發(fā)學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目案例進(jìn)行教學(xué)思考，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，從而形成完整的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)。

3.基礎(chǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)化。在課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，基礎(chǔ)性的項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練是學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐的前提。該階段主要是側(cè)重訓(xùn)練學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的熟練程度，鍛煉學(xué)生利用已有知識(shí)解決基本問(wèn)題的能力。課程項(xiàng)目案例的設(shè)計(jì)在保證知識(shí)點(diǎn)覆蓋率的同時(shí)應(yīng)具有整體的系統(tǒng)性，不同的項(xiàng)目案例之間應(yīng)具有知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，尤其重點(diǎn)選取和設(shè)計(jì)經(jīng)典算法相關(guān)的應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目案例。

對(duì)于項(xiàng)目案例的具體系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，以實(shí)際訓(xùn)練目標(biāo)為導(dǎo)向，按照循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)踐基礎(chǔ)性訓(xùn)練。首先，有明確的任務(wù)需求分析和具體要求，強(qiáng)調(diào)所涉及的指定算法或技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)；其次，給出清晰的開(kāi)發(fā)步驟、實(shí)現(xiàn)流程和詳細(xì)的過(guò)程解決方案，尤其是編碼和調(diào)式過(guò)程中易錯(cuò)點(diǎn)；最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出嚴(yán)格的校驗(yàn)和針對(duì)性的評(píng)價(jià)，尤其對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的共性問(wèn)題加以重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)和詳細(xì)講解。通過(guò)系統(tǒng)化的基礎(chǔ)訓(xùn)練，可加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，為進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。

4.創(chuàng)新實(shí)踐自主化。在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)階段，學(xué)生按照自身的興趣選擇具體的項(xiàng)目，通過(guò)自主性較強(qiáng)的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，著重培養(yǎng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力。該階段可調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和自主性，保證學(xué)生充分的學(xué)習(xí)自由空間，而教師主要起到引導(dǎo)作用，整個(gè)項(xiàng)目訓(xùn)練由學(xué)生自行設(shè)計(jì)和完成，包含給出項(xiàng)目需求分析、算法設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)式和總結(jié)分析。通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下的自主性創(chuàng)新實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力的提高，又促進(jìn)項(xiàng)目訓(xùn)練帶動(dòng)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和正確的科研方法。

四、結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，本文結(jié)合該課程教學(xué)的特點(diǎn)，通過(guò)明確合理化的教學(xué)定位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。通過(guò)模塊化案例設(shè)計(jì)和系統(tǒng)化的基礎(chǔ)訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生建立科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。通過(guò)自主化的創(chuàng)新實(shí)踐，鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生處于主體地位，教師主要是通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法和解答問(wèn)題難點(diǎn)等方面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、掌握和綜合應(yīng)用能力，從而促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

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