梁麗香　梁劍波

摘要：通過(guò)分析計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)中所面臨的主要問(wèn)題，對(duì)圖形學(xué)的教學(xué)改革從重視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，理解算法原理，啟發(fā)式教學(xué)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)方面，進(jìn)行了探討。實(shí)踐表明，使用啟發(fā)式教學(xué)對(duì)加深課程理解、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和提高教學(xué)質(zhì)量有明顯的作用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)實(shí)踐；啟發(fā)式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）08-0199-02

Abstract： through the analysisof the main problemsof teachingcomputer graphics ，teachingreform of graphics from the emphasis on the theory of knowledge， understanding the principle，algorithm of heuristic teaching， combined with experimental reinforcement learning， are discussed.Practice shows that， Using heuristic teaching to deepen understanding， to cultivate students' independent thinking ability and to improve teaching quality have obvious effect.

Key words： computer graphics； graphicsexperiment； teaching reform； practice teaching； heuristic education

1 引言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣利用計(jì)算機(jī)來(lái)表示、生成、處理和顯示圖形的一門(mén)學(xué)科，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)游戲、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面有著廣泛的應(yīng)用[1]，是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的核心課程，但是學(xué)生普遍覺(jué)得該課程難學(xué)，特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，本文分析了學(xué)生學(xué)習(xí)中產(chǎn)生困難的原因，在教學(xué)中做了一些嘗試。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要有：直線與圓的生成與計(jì)算、圖形幾何變換與輸出、曲線和曲面、真實(shí)感圖形顯示。該課程學(xué)習(xí)需要有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，然而大多數(shù)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，從剛開(kāi)始學(xué)就產(chǎn)生恐懼心理，這給理論教學(xué)帶來(lái)了很大的困難。

對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程，學(xué)生的認(rèn)識(shí)各不相同。學(xué)習(xí)之初，對(duì)圖形學(xué)課程充滿(mǎn)了好奇與期待。有的學(xué)生認(rèn)為可能與藝術(shù)有關(guān)，有的學(xué)生認(rèn)為該課程是學(xué)習(xí)如何開(kāi)發(fā)游戲的，有的學(xué)生認(rèn)為學(xué)好計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，就能進(jìn)行游戲編程、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、特效處理或平面圖像處理等。而實(shí)際上計(jì)算機(jī)圖形學(xué)本科課程，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的入門(mén)課程，教學(xué)內(nèi)容要求只是理解基本圖形繪制算法，學(xué)會(huì)基本圖形的程序設(shè)計(jì)。學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該課程并沒(méi)有他們所想的有趣，而且過(guò)程中多是數(shù)學(xué)知識(shí)的推導(dǎo)，對(duì)該課程的興趣慢慢消退，最后由失望轉(zhuǎn)為放棄學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容集中在圖形算法的實(shí)現(xiàn)上，需要學(xué)生運(yùn)用學(xué)習(xí)過(guò)的高級(jí)程序設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，然而這些課程中一般又不涉及圖形庫(kù)編程接口（API）的講授，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)覺(jué)得算法原理清楚，但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)無(wú)從下手[2]。

3 強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)求知欲

上好第一堂課，解除學(xué)生疑惑，闡述明白計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與各類(lèi)相近學(xué)科之間的關(guān)系，明確計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)哪些內(nèi)容。既要展示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展前沿，又要聯(lián)系課堂實(shí)際所講內(nèi)容，把它們之間的聯(lián)系講明白，告訴學(xué)生課堂上將講其中哪一部分，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)縱向和橫向的認(rèn)識(shí)?？v向上有個(gè)大概認(rèn)識(shí)，為有興趣的同學(xué)提供引導(dǎo)；橫向上是課堂要仔細(xì)講解的內(nèi)容。這樣，逐步讓學(xué)生建立合理的期望，好腳踏實(shí)地步步向前。

學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用，學(xué)生渴望在課堂上學(xué)到對(duì)他們認(rèn)為有用的知識(shí)。很多時(shí)候我們需從宏觀上、學(xué)生感興趣的方面去導(dǎo)入課堂，逐漸地回到最基本的知識(shí)點(diǎn)上。比如圖形變換，用學(xué)生最感興趣的游戲場(chǎng)景來(lái)加以說(shuō)明，圖形的幾何變換是構(gòu)造場(chǎng)景的重要工具，投影變換是實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景在二維屏幕上顯示的基本原理。

4 建立合適的教學(xué)理念，提高教學(xué)質(zhì)量

由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及很多算法，課堂講授重點(diǎn)放在對(duì)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、逐步完善的過(guò)程上，總結(jié)算法的特征，對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維方法培養(yǎng)和思維能力訓(xùn)練。從算法的提出背景出發(fā)，把課堂教學(xué)變成學(xué)生自己研究問(wèn)題的過(guò)程，通過(guò)提問(wèn)、引導(dǎo)鼓勵(lì)啟發(fā)學(xué)生不斷去發(fā)現(xiàn)，不斷去探索，尋求問(wèn)題的答案，類(lèi)似于尋求寶藏，給予學(xué)生一條條線索。這樣枯燥的算法講解就變成了一個(gè)啟發(fā)式的研究過(guò)程，有利于提高學(xué)生的思維能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[3]。

光柵圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中非常重要的一部分。其中直線、圓的生成算法中“增量法”是學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)?？梢允紫戎v述一下什么是增量法，是一種特殊的迭代，它特殊在哪里，和遞推有什么區(qū)別，讓學(xué)生從本質(zhì)上掌握算法的原理。也可以直接以直線生成的實(shí)例來(lái)講，但要引導(dǎo)學(xué)生逐步歸納總結(jié)出方法，讓學(xué)生要有一個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)。比如直線的DDA生成算法，學(xué)生掌握很好的話(huà)，那么后續(xù)的直線的Bresenham算法以及中點(diǎn)畫(huà)圓、圓的Bresenham 算法，學(xué)生可以觸類(lèi)旁通?？梢栽囍寣W(xué)生自學(xué)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

5 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生動(dòng)手能力

教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，可以采用MATLAB軟件來(lái)模擬，MATLAB具有程序簡(jiǎn)單，顯示方便等優(yōu)點(diǎn)，有利于學(xué)生理解算法原理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)比較少，要合理安排。首先要讓學(xué)生熟悉MATLAB軟件使用，如何來(lái)編程。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)不知使用什么命令實(shí)現(xiàn)。教師可以在教學(xué)中先把設(shè)計(jì)思想，以及要用到的重要命令講解給學(xué)生，然后讓學(xué)生來(lái)獨(dú)立完成。

MATLAB有著直觀形象的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)用MATLAB函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維對(duì)象的表示、曲線曲面的表示、圖形變換、人機(jī)交互、光源設(shè)置、紋理映射等等，這些函數(shù)的調(diào)用比利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基本算法更直接、更簡(jiǎn)單、更快捷。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，由于該課程本身的特點(diǎn)我們采取結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用從整體上認(rèn)識(shí)，啟發(fā)式的教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的方式教學(xué)。實(shí)踐表明，該方式有助于提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘云鶴，童若鋒.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[M].3版，北京：高等教育出版社，2011.

[2] 郭玉珂.基于示例的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》教學(xué)改革研究[J].信息技術(shù)，2011（11）.

[3] 姚莉.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010（2）.