計算機圖形學教學改革思考論文
計算機圖形學是研究如何在計算機中生成、顯示和處理圖形的一門學科。計算機圖形學具有較高的實用價值，掌握它需要較深的理論基礎，國內高等院校均設定了相關的本科課程。下面是小編給大家推薦的，希望大家喜歡!
篇一
《計算機圖形學教學改革思考》
摘要：實踐教學表明，這些措施對提高教學質量，加深課程內容理解，激發學生的學習興趣並培養學生綜合能力有積極的作用。
關鍵詞：計算機圖形學 教學改革 教學模式 案例材料
1. 引言
計算機圖形學是研究如何在計算機中生成、顯示和處理圖形的一門學科。計算機圖形學具有較高的實用價值，掌握它需要較深的理論基礎，國內高等院校均設定了相關的本科課程。但是，由於各學校以及學校各專業之間培養目的、學生基礎、師資配備以及課程安排等方面的差異，加之計算機圖形學本身既需要較高的數學基礎且需要很好的實際程式設計能力，使得學生在學習過程中普遍感到枯燥無味、無法吸收，難以達到應有的教學效果。本文分析了計算機圖形學的課程特點及教學中存在的問題，對計算機圖形學的教學改革進行了一些有益探討。
2. 課程教學中存在的問題
計算機圖形學是一門理論和實踐兼顧、綜合性很強的交叉學科，涉及內容和應用領域都很廣泛。以下筆者根據自身的教學實踐來闡述該課程教學過程中存在的一些問題。
***一***學習的積極性
對於接觸計算機較多的學生而言，對計算機圖形學的應用感受較為深刻，例如賞心悅目的動畫、逼真的遊戲場面等。學生初學本課程時，一般均有較高的興趣，但隨著課程學習的持續深入，發現課程理論艱深、晦澀難學，與期望值偏差較大，會逐漸影響學習的積極性。
***二***先修課程
先修課程內容的掌握情況直接影響著學生對計算機圖形學課程的學習，先修課包括高等數學、線性代數、資料結構和程式設計課程。由於開課多安排在大學四年級，因而數學知識對學生學習該課程已經夠用。本門課程實踐性很強，程式設計課程知識對學生理解圖形學演算法並進行實驗非常重要，掌握不好會使學生做實驗時處處碰壁。資料結構則用於描述圖形內部結構，使用得當可由基本形體構建複雜圖形。
***三***授課偏重理論
圖形學課程內容龐雜，理論內涵豐富，數學公式繁多。要給學生講清楚一個演算法，需要從演算法來源、圖形實現建模到演算法推導等方面著手。老師的很多精力放在了課程內容的講授上，學生則被動灌輸了大量知識，然而由於學時有限，學生不能全面動手進行實踐鞏固所學，因此最後對於課程的理解就只限於泛泛的概念了。計算機圖形學是一門實踐性很強的學科，上機實踐是學好這門課的必要手段。但是，由於學時的限制，使原本很重要的實踐活動變成了搭配，上機平臺採用的多是目前已不作為主流平臺的Turbo C，致使學生無法在實驗中學到將來就業時需要掌握的程式設計知識，大幅降低學生的上機興趣。
3. 教學改革
***一***科學使用教學模式
在計算機圖形學課程教學中，教學內容的選擇是核心，其次是教學模式的選用。加強視覺化多媒體教學，運用PPT、flash製作經典演算法的模擬演示。該措施一方面可以使學生形象直觀地理解教學內容，另一方面還可以增加教學的資訊量，由此對教學帶來的好處是顯而易見的。電子課件製作應儘可能生動有趣、富有創意，儘可能多的準備與教學內容有關的多媒體素材。通過 flash 動畫演示，把複雜枯燥的數學推導和演算法描述成生動有趣的動畫，激發學生的學習興趣，提高學生的感性認識。傳統的“粉筆+黑板”講課模式也有優勢，教師教授起來有聲有色，可通過肢體語言感染學生，提高教師與學生之間的互動性。對於需要嚴謹邏輯推導證明以及需要學生思考的教學內容，採用傳統教學模式的效果會更好一些。比如，在講解經典圖形生成演算法時，對數學推導過程，可以採用傳統教學模式，這樣便於學生理解，並能給學生留出足夠的思考時間。面向教學的網路教學平臺的使用，則為師生之間的課下交流提供了便利條件。為此，根據學校的實際教學條件，可採取以多媒體教學模式為主，輔之以傳統教學模式，並注重利用課下網路教學平臺模式。
***二***案例材料設計
為了培養學生的實踐能力，有必要編寫一套與教學內容、教學進度相適宜、與教材相配套的教學案例材料。該案例教材可以設計一個遊戲場景為目標，貫穿整門課程從基本經典圖形生成演算法到高階光照渲染等內容，使得學生一步步通過程式設計實踐，從易到難，有針對性的掌握教學內容。
***三***調整授課內容和方法
由於課程學時短，內容多，演算法推導繁瑣，因此可在教學過程中對於基本經典內容重點講授，而相似性內容泛講。如針對直線 Bresenham 光柵掃描演算法的教授，可選擇從演算法的來源、數學建模、原理演算法推導及實現等過程詳細講，而針對圓和橢圓等其它相似圖形，則只講清原理和關鍵技術點，讓學生自己推導。這樣的教學方式，不僅有助於學生掌握知識，有效的縮短學時，而且有助於培養學生獨立學習的能力。圖形學高階主題部分如真實感圖形學等均有一定的深度和廣度，每一個相關部分都可看做一個獨立的研究分支，如果全部面面俱到，重點教授，不但學時不允許，學生接受難度大，也超出了一般教學大綱範圍。對這部分內容，可選擇少量內容深入講，而對其它內容採用專題講座的形式。比如對於經典的 Phong 光照模型，由於不是很複雜，只要講授方法得當，學生不難理解。因此，可給學生講清其原理、推導及應用侷限性，並把它作為學生實驗的一部分。考慮到部分學生對實驗過程所依賴的內容如點積實現可能會有難度，因此應事先為學生準備好這些實驗條件。對於其它的高階主題，可採用講座形式，並給出最新蒐集的演示圖片或視訊，幫助學生擴大知識面，以備將來應用之需。針對高階主題，採用這樣的教學方法，可以做到有點有面，適當地加大深度，確保教學任務的高效完成。學生不僅學到了必要的知識和方法，開闊了視野，體會到基本原理的應用過程和樂趣。
4. 結語
經過這些年的教學實踐和探索，從教學反饋結果看，本文所提出的方法和措施學生普遍能夠接受，明顯地提高了學生學習的積極性，使得他們發自內心地意識到抽象理論學習的重要性。同時，在學習過程中學生們也主動加強鍛鍊自己的實踐能力，大幅度的提高了綜合能力水平。但是，應該看到，計算機圖形學學科發展日新月異，如何科學合理地將最新的研究成果納入到教學內容中，還需要在今後的教學和科研工作中不斷的實踐和探索。
作者簡介
劉剛***1974-***，男，湖南臨武人，河南科技大學電信學院講師，博士，主要研究方向：圖形影象處理、智慧控制，軟體工程。
張丹***1980-***，女，河南科技大學外國語學院講師，碩士，主要研究方向：應用語言學。
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