計算機圖形學教學中創(chuàng)新性教學理念的應用

韓峰+汪傳建+寧川??

摘要：針對高校計算機圖形學課程傳統(tǒng)教學中存在的理論難度大、實踐性強以及學生學習興趣不高的問題，通過在教學中植入以自主參與、解決問題、團隊合作、知識創(chuàng)新及實踐能力為中心的教學理念來改變傳統(tǒng)的教學方式，以激發(fā)學生對課程知識的主動探究與思考，從而提高學生對課程的興趣，提升學生的動手能力及創(chuàng)新性思維能力。

關鍵詞：計算機圖形學；教學理念；創(chuàng)新

一、 引言

計算機圖形學是研究怎樣利用計算機來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術的一門學科，是近30年來發(fā)展迅速、應用廣泛的新興學科，是計算機科學領域最活躍的分支之一。高校開設計算機圖形學的目的在于讓學生掌握計算機圖形生成與處理技術的基礎知識、基本原理和方法，熟悉該課程涉及的思維方式，培養(yǎng)開發(fā)設計圖形相關軟件的能力，為深入學習和研究奠定基礎。該課程內(nèi)容涉及數(shù)據(jù)結構、算法、應用數(shù)學、物理學等知識，理論難度大、實踐性強，是許多后續(xù)課程（數(shù)字圖像處理、模式識別、多媒體技術、虛擬現(xiàn)實、計算機視覺等）的基礎課程，因此該課程在高校計算機相關專業(yè)的教學計劃中占有重要地位和作用，課程教學一直是高校計算機教學中面臨的重要課題。本文所提教學方式區(qū)別于傳統(tǒng)的課堂教學模式，在課程教學中植入了很多創(chuàng)新性的教學理念，給出了具體的應用案例。

二、 創(chuàng)新性教學理念的應用

（一） 以“自主參與”為中心的教學理念

學生既是學習者又是傳授者，既是知識的受眾又是傳播者和創(chuàng)造者。作為學習的主體，每個學生對于教師課堂講授的知識都有自己的優(yōu)勢和理解消化能力，有著自己的學習特征和方法。如果讓每位學生都帶著自己的經(jīng)驗、知識和想法參與到課程學習，去改變千篇一律的教學模式，將會對課程教學效果帶來巨大的影響。在課程教學中，可以每周開展一次或幾次參與式、自主與交互學習的課程教學活動，給每個學生自由發(fā)展的機會，就像有的學生善于理論知識的理解，有的優(yōu)于算法的理解，有的能于程序的編寫等等，每個學生都有一方面或幾個方面的潛力可以挖掘。“自主參與”式教學理念的應用，給學生提供了自我潛力和優(yōu)勢發(fā)揮的平臺，給他們提供了展示自我的機會，能夠提升他們自主學習的積極性，提升他們對課程的興趣。

（二） 以“解決問題”為中心的教學理念

學生接受知識的理解力和想象力存在差異，之間難免會發(fā)生分歧。此時教師不能置若罔聞、不能越俎代庖，更不能橫加指責，呵斥誰對誰錯，孰輕孰重。教師要從不同角度來解讀學生對問題的理解力。比如在講解多邊形的掃描轉換知識時，課堂上出現(xiàn)了“意外情況”：同學們對改進的有效邊表算法和邊標志算法產(chǎn)生了不同看法。一部分學生認為，改進的有效邊表算法中以合理的數(shù)據(jù)結構用存儲空間換取圖形繪制時間的方法是符合軟件發(fā)展規(guī)律的，完全可以在大型圖形系統(tǒng)中應用。另一部分學生則認為，邊標志算法適合于硬件實現(xiàn)，比改進的有效邊表算法更適合應用在圖形系統(tǒng)中。此刻在課堂上，學生的質(zhì)疑和分歧是難得的教學契機，教師應該抓住機會從不同看法和角度給學生作出詳細的講解，不要讓疑問留在課堂上，教師當即的引導使學生釋然，讓他們的理解和想象都得到充分的印證，給予肯定。

（三） 以“團隊合作”為中心的教學理念

團隊合作不僅能促進同學們之間感情，而且可以提高學生對學習的主動性和自我控制性，對學生合作能力的培養(yǎng)也是專業(yè)培養(yǎng)的重要要求，是培養(yǎng)大學生素質(zhì)、正確的職業(yè)觀及良好職業(yè)品質(zhì)的一個必要條件。如何培養(yǎng)學生的團隊合作能力？這就要求教師要利用有效的教學方法進行引導，讓學生認識到團隊合作的重要性。教師要使學生明白：一個想法加另一種想法，可以理解成“1+1≥2”得到兩種以上解決問題的方法。要讓學生明白為了完成任務，團隊合作模式是一種互幫互助的過程，更要讓學生們明白僅靠一人之力是難以完成目標的。要引導學生在團隊合作中學會質(zhì)疑，“學源于思，思源于疑”，常有疑點，常有想法和探索，才能常有創(chuàng)新，才能使學生對知識的理解更加深刻。教師要有計劃地組織課堂活動，例如：在教授真實感圖形繪制中的光照明模型的時候，教師可以組織學生進行自由結組，完成一個光照場景。在這個過程中，學生需要對自己的合作伙伴進行了解和尋找，滿足學生個性化學習興趣的要求。教師對于好的作品要給予積極評價，這樣就會使學生認可團隊合作模式，使學生建立合作意識，團隊合作能力也會不斷提高。

（四） 以“知識創(chuàng)新”為中心的教學理念

怎樣挖掘教材中有利于創(chuàng)新的資源、激發(fā)學生的創(chuàng)造興趣、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、訓練學生的創(chuàng)新思維和開放性思維呢？首先，進行創(chuàng)新教育必須提供創(chuàng)新的條件。計算機圖形學教材中就蘊含了大量豐富的創(chuàng)新資源，教材中不少算法留下了一些想象力和“空白”，“言以盡而意無窮”，教師可以抓住這些“空白”帶領學生盡情地發(fā)揮各自的想象力，補充、延伸、討論，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維和開放思維。教師在教學中要深入挖掘教材中的創(chuàng)新因素，利用這些創(chuàng)新因素對學生進行創(chuàng)新教育，才能構建新的知識，學生的創(chuàng)新能力才可以得到發(fā)展。以“知識創(chuàng)新”為中心的教學理念的實踐路線如圖1所示。

圖1“知識創(chuàng)新”的教學理念

（五） 以“實踐能力”為中心的教學理念

心理學家皮亞杰指出：所有智力方面的工作都要依賴于興趣。興趣才是學生最好的老師，單純的“填鴨式”灌輸會讓學生失去課程學習的興趣。在課程實踐方面，教師可通過驗證性實驗和習題練習，加深學生對所學理論知識的理解，同時安排綜合實驗、設計性試驗和課程設計內(nèi)容，培養(yǎng)學生使用、開發(fā)相應圖形軟件的能力。加強實踐環(huán)節(jié)方式多樣，包括示例講解、多媒體演示、課程設計和讓學生參與課題研究，以強化學生對圖形軟件的使用和開發(fā)的能力。

高等院校教師完全可以利用自身科研資源開展教學、實踐、科研三位一體的教學方式。教師通科研活動可以進一步促進教學水平的提高，也能使教學改革和科研成果及時應用于教學和實踐中，讓學生可以學到最前沿的知識和真正實用的技術，為學生的能力培養(yǎng)提供有力支持。在課程開設的實驗中，研究創(chuàng)新型實驗占實驗總數(shù)的比例可以適當增加，它們可以是教師的教學改革和科研成果的結晶。另外，讓部分學生參與課題研究的教學方法也可以激發(fā)學生的學習積極性，避免理論與實際的脫節(jié)，能引導學生主動思考和培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，能顯著提高學生的實踐能力。

三、 結束語

計算機圖形學教學中有許多可以激發(fā)學生潛能，提升學生學科素養(yǎng)，啟發(fā)創(chuàng)新思維的絕妙時機，教師如果能在課程教學中不斷植入創(chuàng)新性的教學理念，善于突破、善于創(chuàng)新，就能不斷拓展學生的學習領域、思維領域和創(chuàng)造領域，就能把課程教學優(yōu)勢發(fā)揮到極致。同時也能成就教師自身，使教師真正走出“教書匠”的稱號，摒棄傳統(tǒng)的教師在講臺上滔滔不絕、學生在講臺下呆若木雞的教學方式，讓教師成為真正的富有開拓創(chuàng)新精神的新型教師。

參考文獻：

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