摘要：根據(jù)應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)特色，提出“教材建設(shè)系列化、教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)化，教學(xué)過(guò)程案例化，實(shí)踐資源數(shù)字化”的教學(xué)模式。文章闡述在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)打造“省級(jí)精品課程＋系列化教材＋數(shù)字化教學(xué)資源”立體化教學(xué)平臺(tái)，取得良好的教學(xué)效果。
　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 教學(xué)模式 教學(xué)效果
　　文章編號(hào)：1672-5913(2011)18-0020-03 中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　1 應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)特色
　　作為一所工科應(yīng)用型本科院校的教師，筆者一直在思考“應(yīng)用型本科與普通本科的教學(xué)模式有何聯(lián)系與區(qū)別？”應(yīng)用型本科教育是普通本科教育與高職教育的“交集”，這個(gè)交集中的元素既有普通本科教育的特征，也有高職教育的特征。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)要遵循本科人才培養(yǎng)自身的教育規(guī)律，同時(shí)也要突出實(shí)踐、強(qiáng)化應(yīng)用，既不能因?yàn)榕囵B(yǎng)本科層次人才就沿襲普通本科的教育模式，辦成學(xué)科型、研究型的本科；也不能因?yàn)橥怀鰬?yīng)用而削弱基礎(chǔ)理論的教學(xué)，辦成高職教育。應(yīng)用型工科院校的教學(xué)模式應(yīng)該是精簡(jiǎn)本科的理論教學(xué)內(nèi)容，突出高職的工程特色，培養(yǎng)既有基本的理論素養(yǎng)，又有很強(qiáng)動(dòng)手能力的應(yīng)用型人才。根據(jù)我院所招收的本科生“形象思維強(qiáng)于邏輯思維”的特點(diǎn)，應(yīng)擺脫傳統(tǒng)的“學(xué)術(shù)型”、“研究型”人才培養(yǎng)模式的影響以及客觀(guān)環(huán)境的約束，積極探索以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，突出強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的教學(xué)模式。我們率先計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)模式改革與探索。
　　2 教學(xué)現(xiàn)狀分析
　　“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的專(zhuān)業(yè)課程，其主要教學(xué)目標(biāo)[1]是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形生成與處理方面的基本理論，具備解決科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)與制造中有關(guān)圖形處理的能力，為后續(xù)的課
　　程學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而在實(shí)際教學(xué)工作中，筆者發(fā)現(xiàn)由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程對(duì)空間想象能力的要求很高，僅僅是依據(jù)教材對(duì)原理算法的描述，很難抽象出實(shí)際的處理過(guò)程。同時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程對(duì)數(shù)學(xué)理論和編程能力的要求很高，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生畏難心理，更談不上對(duì)算法的深刻理解，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。另外，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教材在對(duì)算法的描述中，通常只給出基本算法步驟，缺少數(shù)字化的教學(xué)資源。要改變目前現(xiàn)狀，必須得從教學(xué)模式改革入手，開(kāi)發(fā)出針對(duì)每個(gè)原理的算法，開(kāi)發(fā)出可視化的教學(xué)案例。同時(shí)改革教學(xué)內(nèi)容，以工作過(guò)程為導(dǎo)向編寫(xiě)適合應(yīng)用型工科院校的案例化教材，將理論教學(xué)與實(shí)踐資源緊密結(jié)合，打造全新的教學(xué)體系。
　　3 教學(xué)模式改革
　　針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足之處，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手及學(xué)習(xí)效果，從課程的目標(biāo)出發(fā)，為學(xué)生搭建可視化課程的整體構(gòu)架，按照情景教學(xué)的方法，把握課程的教學(xué)要求，總結(jié)并提出了教學(xué)過(guò)程中“教材建設(shè)系列化、理論教學(xué)目標(biāo)化，教學(xué)過(guò)程案例化，實(shí)踐資源數(shù)字化”的教學(xué)理念，精心打造“省級(jí)精品課程＋系列化教材＋數(shù)字化教學(xué)資源”立體化教學(xué)平臺(tái)。
　　3.1 教材建設(shè)系列化
　　目前課題組主持兩門(mén)省級(jí)精品課程——“C++程序設(shè)計(jì)”和“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”。將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的編程工具選用為Visual C++，充分利用了“C++程序設(shè)計(jì)”省級(jí)精品課程的建設(shè)成果。從2006年開(kāi)始，課題組使用Visual C++的MFC框架，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了近200個(gè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)源程序。在此基礎(chǔ)上，課題組編寫(xiě)了《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程(Visual C++版)》、《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐教程(Visual C++版)》和《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程(Visual C++版)習(xí)題解答與編程實(shí)踐》、《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)教程(Visual C++版)》等系列教材(清華大學(xué)出版社出版)，從教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、習(xí)題訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)等角度全方位地解答教學(xué)中存在的疑難問(wèn)題。
　　我們以《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程(Visual C++版)》
　　作為主教材，以生成真實(shí)感光照模型為主線(xiàn)，重點(diǎn)講解直線(xiàn)的掃描轉(zhuǎn)換、有效邊表填充、三維變換和投影、動(dòng)態(tài)消隱、真實(shí)感光照等原理內(nèi)容?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐教程(Visual C++版)》給出了與主教材講解的原理相對(duì)應(yīng)的所有源程序，可作為課堂教學(xué)的驗(yàn)證性案例，《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程(Visual C++版)習(xí)題解答與編程實(shí)踐》針對(duì)主講教材中的課后編程習(xí)題給出了實(shí)現(xiàn)的源程序，同時(shí)給出了拓展技能要求的可執(zhí)行程序?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)教程(Visual C++版)》突出工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以類(lèi)的形式對(duì)算法進(jìn)行封裝，創(chuàng)建了三維光照?qǐng)鼍埃⒌拈_(kāi)發(fā)平臺(tái)可直接應(yīng)用于科研項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)系列教材由于提供了眾多的源程序代碼，應(yīng)用特色明顯，教學(xué)效果良好，目前已被國(guó)內(nèi)上海大學(xué)等近50所本科院校和高職院校選為主講教材。
　　
　　3.2 教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)化
　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理眾多、算法復(fù)雜。教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化，就是按照工作過(guò)程來(lái)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的排序，而不是簡(jiǎn)單地按照學(xué)科知識(shí)來(lái)排序。以真實(shí)感光照模型為主線(xiàn)，課題組精選直線(xiàn)的掃描轉(zhuǎn)換、有效邊表填充、三維變換和投影、建模與消隱、真實(shí)感光照等作為教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生沿著教學(xué)主線(xiàn)學(xué)習(xí)后能夠掌握開(kāi)發(fā)一個(gè)圖形平臺(tái)的具體步驟和必要的方法，可以動(dòng)態(tài)為場(chǎng)景中的物體添加光源、指定材質(zhì)、設(shè)置紋理，渲染出精美的三維圖形。沿著這條教學(xué)主線(xiàn)培養(yǎng)出的學(xué)生不僅能熟練勝任高級(jí)圖形的開(kāi)發(fā)任務(wù)，而且對(duì)所涉及的理論知識(shí)也有較深的理解。不在這條主線(xiàn)上的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理，可以在以后的實(shí)踐教學(xué)中，根據(jù)任務(wù)的需要來(lái)單獨(dú)學(xué)習(xí)。
　　3.3 教學(xué)過(guò)程案例化
　　從2006年開(kāi)始，課題組開(kāi)始嘗試將微軟的Visual C++ 6.0引入到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)過(guò)程中。提出了在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)過(guò)程中，以真實(shí)案例為引導(dǎo)，開(kāi)展可視化教學(xué)的改革，讓學(xué)生真切感受到“所見(jiàn)即所得”優(yōu)秀案例，既可以充分領(lǐng)會(huì)到算法的精髓[2]，又激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，提高了教學(xué)效果。課堂教學(xué)采用案例
　　演示→原理講解→算法實(shí)現(xiàn)→實(shí)踐拓展4個(gè)步驟，即從可視化的案例中，抽象出圖形學(xué)基本原理，對(duì)照程序理解算法，再結(jié)合工程中的項(xiàng)目要求，對(duì)學(xué)生提出課后訓(xùn)練目標(biāo)。
　　3.4 實(shí)踐資源數(shù)字化
　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程劃分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，漸進(jìn)地強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際編程能力。其中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是與主教材中所講授的原理一一對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，共開(kāi)發(fā)43個(gè)源程序；“綜合性實(shí)驗(yàn)”是在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目點(diǎn)，綜合應(yīng)用前面已經(jīng)學(xué)到的相關(guān)原理編寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共開(kāi)發(fā)18個(gè)源程序；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是將所學(xué)原理的運(yùn)用到工程項(xiàng)目中抽象出具有創(chuàng)新點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共開(kāi)發(fā)18個(gè)源程序。教師在實(shí)踐環(huán)節(jié)中以“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)”三個(gè)層次組織實(shí)踐教學(xué)，知識(shí)的難度系數(shù)逐級(jí)遞增，學(xué)生的實(shí)踐技能逐步增強(qiáng)。目前，課題組開(kāi)發(fā)的所有教學(xué)資源，已經(jīng)上傳到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)精品課程網(wǎng)站，供師生免費(fèi)下載，擴(kuò)大了省級(jí)精品課程的受益面。
　　4 教學(xué)效果
　　2007年，2005級(jí)的一名同學(xué)的“龍城虛擬現(xiàn)實(shí)
　　股份有限公司”獲山西省第三屆興晉挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽金獎(jiǎng)，并于2009年，申報(bào)全國(guó)大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“中國(guó)大洲虛擬現(xiàn)實(shí)股份有限公司”，成為我院唯一獲得項(xiàng)目支持孵化的項(xiàng)目。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　根據(jù)應(yīng)用型工科院校的辦學(xué)特色，我們提出了“應(yīng)用型工科院校計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)模式改革”的課題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)資源等方面進(jìn)行有益的改革探索，取得了良好的教學(xué)效果。課題組所在的計(jì)算機(jī)工程系于2009年被山西省教育廳授予山西省第十屆“育人杯”先進(jìn)單位的稱(chēng)號(hào)，課題項(xiàng)目于2010年榮獲山西省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。筆者對(duì)教改經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以期進(jìn)一步深化圖形圖像處理方向的系列課程建設(shè)。目前，課題組申報(bào)的“圖形圖像處理系列課程實(shí)踐教學(xué)資源與平臺(tái)的建設(shè)”已經(jīng)被列為山西省“十二五”重點(diǎn)教改項(xiàng)目，下一步的工作將是按照專(zhuān)業(yè)特色方向的要求，對(duì)“C++程序設(shè)計(jì)”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”以及“游戲開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)”等系列課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)大綱以及教學(xué)方法進(jìn)行整體建設(shè)，打造面向游戲開(kāi)發(fā)方向的優(yōu)質(zhì)實(shí)踐教學(xué)資源與管理平臺(tái)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 孔令德. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程(Visual C++版)[M]. 北京:清華大學(xué)