計算機圖形學教學改革淺論

張起榮++張繼燕++王燕

摘 要： 由于計算機圖形學是一門交叉學科，對老師和學生的要求都比較高，但是這門課用途廣，應用也廣，對學生的益處大，所以不少學校開設這門課。作者結合教學經驗總結了一些促進課堂教學改革的方法，學生課堂反應效果良好。

關鍵詞： 計算機圖形學 教學改革 案例教學

1.引言

經過幾十年的發展，計算機圖形學已經成為集多種學科于一體的教全面的學科。計算機圖形學的主要研究內容就是怎么在計算機中表示圖形、利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。

2.課程教學的現狀與問題

本課程講授計算機圖形學的有關理論、方法及編程技術，內容包括二維圖形的生成及變換，樣條曲線，三維圖形幾何造型及真實感圖形生成，二維及三維圖形編程。通過本課程的學習使學生掌握各種主要的圖形生成及處理的原理和算法，掌握基本的圖形編程技術，為今后從事相關的軟硬件開發工作提供基礎，并培養學生在算法研究方面的基本素養，提高學生的程序設計能力。

計算機圖形學這門課程是很難理解的，不僅需要相關的數學知識，還需要有算法的思路，要學過計算機的編程語言，是一門交叉課程。這門課對老師的要求比較高，對學生的能力要求比較高。這門課是老師難上得好，學生不容易聽得懂。所以本課程總學時48課時，其中安排實驗12課時，主要是在C++6.0中安裝OpenGL，在此環境中進行代碼驗證一些計算機圖形學的算法。一方面學習了C++代碼在實踐應用中代碼的編寫，另一方面進一步對計算機圖形學的相關算法和理論進行了驗證和理解。

3.教學方法改革

（1）基礎內容重點反復講：對實質引入該門課程的基礎內容重點逐步反復講，在數學上直線是點的集合.在幾何學中直線被定義為兩個點之間的最短距離。也就是說一條直線是指所有在它上面的點的集合，直線是一維的，即它們具有長度但沒有維數。但是圖形學中的直線的概念，其一條線段就是由一些連續可見的像素所組成的。一再強調是像素，并且講像素的概念。這個直線的概念和學生以前在數學上學習的概念不同，不講清楚直線和像素的關系，對于該課程的其他內容學生根本就沒法理解。

（2）提高學生學習該門課程的興趣：計算機圖形學雖然比較難，課程難上，但是只要能講明白，學生聽懂了，就不容易忘記。但是由于比較枯燥，怎么引發學生學習和聽課的興趣則是一個關鍵。加強提問，講一點新內容，提問一次，讓學生復述出來。學生基礎打牢了，逐漸發現這門課有意思了。

（3）大量舉實際案例講解：如增量算法中，對于該算法怎么算出來的，就舉了個實例，如怎么劃直線段P0（0，0）到P1（5，2），一講實例，學生對于剛才講的增量算法的算法過程就明白了。在講每個算法后，都舉一個到幾個實例，慢慢分析，學生就聽明白了，并且越來越感興趣。

（4）加入板書：由于大量舉實例，為了使學生明白每一步算法是怎么來的，要用板書講解實例。只有經過這樣一步步的計算，學生的思路才能跟上老師的講解速度，如果全部都用PPT講述，速度太快，學生就可能對案例分析的速度跟不上。

（5）PPT加入動畫：由于計算機圖形學課程比較枯燥，每張PPT都有動畫，能夠吸引學生的注意，符合當代大學生喜歡高科技喜歡新生事物的心理。

（6）加強課堂中與學生的交流：學生對老師要求比較高，師生在課程教學中要不斷交流。這里主要有眼神的交流，在上這門課時不斷留心學生對授課的反應，如果發現不明白，就在深化后講一遍，同時可以讓學習成績比較好的同學講講理解，這樣全班學生的注意力都全部集中在課堂上了。

（7）講課時注意運用語言的魅力。講課要抑揚頓挫，注意語氣的運用，有舒有緩，有急有慢，充分利用聲音和語言的魅力，將學生吸引到課堂上，這樣一堂課不僅效率高，學生還記得很牢。

（8）講解代碼加深學生對算法的認識。大四學生已學習了兩種以上的編程語言，通過講解該課程的代碼，不僅復習了編程語言，而且加深了對算法內容的認識，從不同角度分析了算法，學生如果以后工作中用到該算法，不僅理解并記得還可以寫出代碼，符合計算機專業培養的目標。

（9）改寫代碼訓練學生的實踐能力。通過書上給的現成代碼進行演練后，在學生已經掌握的基礎上，要求學生改寫該算法或者理論代碼，一般都不僅書上這一種代碼可實現。通過一步步引領學生改寫代碼，學生的代碼實踐能力得到了迅速提高。

（10）復習相關的數學知識。在授課過程中發現學生在大學數學基礎課中的數學知識理解得不透所以記得不牢靠，有必要對計算機圖形學要運用較多的矩陣知識進行提高性的復習。如對矢量和矩陣的知識進行復習，特別是對矩陣乘法進行重點復習。

4.結語

通過對這門課程的認真研究，積極準備想盡辦法，充分利用一切教學手段加上大量舉例，使這門課上得生動易理解，學生愛上課，上課積極聽課，并且能夠積極回答課堂提問，補充回答問題的同學也很多，課堂氣氛很好，學習氣氛濃烈，達到了預期的教學目的。

參考文獻：

[1]王振武.計算機圖形學基礎[M]北京：清華大學出版社，2011.

基金項目：2015年度貴州省科學技術廳、畢節市科學技術局、貴州工程應用技術學院科學技術聯合基金，櫻桃采摘機器人視覺識別系統研究，黔科合LH字[2015]7599號；貴州工程應用技術學院2015年校級教學改革與研究項目，翻轉課堂在多媒體課件制作中的應用研究，JG2015019。