對計算機圖形學的教學探討

郝文蓮

摘 要：計算機圖形學是研究用計算機生成、處理和顯示圖形的一門學科。該課程是計算機及相關專業的重要課程之一，課程的基本目的是使學生掌握計算機圖形學的基本概念、方法與算法。但在該課程的教學中，我們發現，不少學生往往被一些必須掌握的算法所困擾，感到它們難于理解、枯燥、難學，從而降低了該課程學習的積極性和主動性。

關鍵詞：計算機圖形學；教學方法；算法；實踐

一、認真組織課堂教學內容

計算機圖形學這門功課，沒有學習積極性和主動性是很難學好的。難學是學習積極性的主要障礙。因此在教學內容上，應注意以下兩點：

1.充分注意學生的接受程度，教學內容要“精”。首先是注重基礎，強調基本概念、基本原理，以如何“逼真”地模擬現實世界的物體為主線。其次也要突出重點，對一些要求掌握的算法要仔細分析，強調其基本思想、基本原理。只要算法的基本思想掌握了，算法的實現就容易理解，對相關算法就可舉一反三、觸類旁通。在教學內容上，也應注意“新”。教學內容的選取應跟上學科發展的步伐，介紹一些當前的研究熱點及重要文獻，使學生了解學科發展情況，也同時增加課堂教學的趣味性。

2.在教學內容上，還應注意理論與實用軟件之間的關系。應介紹計算機圖形學的理論、算法在流行的圖形設計和動畫制作軟件（如AutoCAD、3DMAX等）中的應用，促進理論學習和實用軟件使用形成互動。如：流行軟件中對圖形變換、裁剪、消隱等的操作與使用，有助于對圖形變換理論、裁減算法、消隱算法等理論知識的學習。

二、注重教學方法和手段

在教學方法上，注意啟發性。如在講畫線算法前，應思考：為什么在屏幕上畫出直線段時，經常出現鋸齒，如何解決，等等。這些問題可以引導學生預習和自學，減輕課堂負擔，使課堂教學的目標清晰，任務簡化。

強調對比學習方法，對解決同一問題的不同方法進行比較，如Bezier、B樣條、NURBS曲線曲面間的比較，CSG樹、邊界表示法、八叉樹表示等實體造型技術間的比較等。

在教學手段上，采用多媒體教學與傳統的教學方式相結合，充分發揮圖形圖示、動畫演示的作用，“一幅畫勝過千言萬語”。我們在教學中制作了多媒體教學課件，而且設計了典型算法（如Bezier曲線、B樣條曲線、光線跟蹤算法等）演示系統，這些工作對于提高學生學習興趣、增強原理、算法的理解性具有很大的作用。

三、恰當設計課前、課后習題

習題應與課堂教學、上機實驗等環節的工作結合起來。習題可分為課后習題和課前思考題。課前思考題具有一定的引導作用，幫助學生預習和自學，減輕課堂負擔，使課堂教學的目標清晰，任務簡化。課后習題是對課堂教學內容的消化、吸收、補充、完善和提高。

習題一定要精心設計和選擇，特別要避免作業形式單一、難度較大，否則就會使學生產生畏難情緒。注意循序漸進、難易適度。注重基礎，注意多層次（如基礎知識、算法設計和綜合應用題等）、多形式（如判斷題、選擇題、填空題、簡答題、算法設計題、綜合應用題等），使學生得到全面的訓練。

四、充分重視實驗教學

計算機圖形學課程具有很強的實踐性，上機實驗是其重要環節。實驗類型分為兩部分：一是編程能力的訓練，另一個是流行軟件的使用。這兩方面應有機地結合起來，相互促進，以有利于圖形學理論和算法的掌握。學會一種或幾種流行的圖形設計和動畫制作軟件（如AutoCAD、3DMAX等）的使用，分析計算機圖形學在這些軟件中的具體應用，如圖層、交互技術（如橡皮筋技術、引力場技術等）等，對學習計算機圖形學的理論和學習這些軟件本身都是非常有益的。

編程環境可以選擇Visual C++/Visual Basic，由學生自己確定。實際上，Visual Basic相對簡單易學，而且功能強大，也適合作為計算機圖形學實驗的編程工具。注意加強實驗過程的管理：實驗前認真準備，實驗過程中認真完成，實驗課后認真總結。根據實驗過程及實驗報告評定每次實驗成績。為確保實驗教學的質量，上機實驗既要有趣味性，又要有挑戰性。

五、課程設計必不可少

課程設計是計算機圖形學實踐教學的另一個重要環節，是對學生計算機圖形學課程以及相關知識的綜合測試，課程設計在課程教學的中后期完成。課程設計的題目、要求在該課程的中期給出，題目也可自擬。課程設計任務不宜過難，最好在實驗課的基礎上進行，可以是實驗的綜合、改進、完善等。要求在規定的期限內完成所有的文檔資料（包括源程序清單、可執行程序等），并評定課程設計成績，作為課程總成績的重要組成部分。

六、嚴格教學的過程化管理與考核

重視教學的過程化管理與考核是保證教學質量的重要手段。對課堂、作業、實驗等環節進行有效的管理，及時發現和糾正每一環節中存在的問題。過程化考核體現在評定學生的課程成績時，全面考核各重要教學環節，如上課、作業、實驗、課程設計、期末考試等的學習情況。教師應充分重視學生平時的學習情況，鼓勵他們在平時作業、實驗、課程設計中獨立思考，并有所創新。每次作業、實驗都要給出等級，各環節的學習情況都要逐一評定成績，并按比例記入到課程的總成績中。

參考文獻：

[1]孫家廣，揚長貴.計算機圖形學[M].北京：清華大學出版社，1996.

[2]陳元琰.計算機圖形學實用技術[M].北京：科學出版社，2012.