數學建模驅動的"計算機圖形學"課堂教學模式改革

摘 要：計算機圖形學是高校專業課程中比較重要的一門，它對于很多的高校生來說是比較頭疼的課程，主要是由于計算機圖形學包含很多基礎性知識，知識含量比較高，需要學生必須要認真的吸收學習。所以改變以前計算機圖形學的教學模式，是現代教育亟待解決的問題。對教學模式進行改革，讓學生能更容易接受知識，更快的理解教學內容，加速課堂的教學進程。數學建模就是一種比較適合這個課程的有效方式，這種教學方式將教學內容拆開，分成多個數學建模問題。因此數學建模的教學方式更利于學生進行學習，讓學生懂得知識的內核，使學生在計算機圖形學的學習中更加高效。

關鍵詞：計算機圖形學;數學建模;教學改革;課程改革

引言：

隨著網絡技術的發展，計算機圖形學受到廣泛的歡迎，像攝影、電影、電視劇、醫學、建筑等。計算機圖形學的廣泛應用體現出了學習計算機圖形學發展的前途，因此計算機圖形學成為高校專業中比較收歡迎的專業，也是各個高校比較重是的專業課程，這樣現象的出現也促進計算機圖形學專業的進步。這樣的連鎖反應也揭露出計算機圖形學教學方式的問題。其中數學建模的教學方式受到非常好的反饋，這種教學方式可以在教師對問題的指引下，設置小組進行學生合作討論。讓學生能夠有效的進入計算機圖形學的學習，提高學生對這個專業的學習興趣，減輕學生學習壓力。

一、本專業所具有的特征

計算機圖形學就是研究關于計算機中表現出圖形和用計算機處理圖形等相關的計算。它的特征有以下幾點：1.計算機圖形學有很多的理論知識，學習這些理論知識的同時，也會讓學生使用計算機去實踐，這樣理論加實踐去學習這門課程，這樣的學習方式會給學生更多的學習時間。2.計算機圖形學的涉及計算、原理內容比較多，所以計算機圖形學最大的特征就是學的知識特別多，這也是需要學生認真學，在學習過程中提高學生的發散思維，可以使學生學習的效率能夠加快。3、計算機圖形學所學內容比較多，所以有很多的基礎知識點需要學生提前預習，能夠在本堂課教師講課之前就有所了解，否則這堂課學起來就很復雜。像關于數學方面的微積分等一些高等數學基礎知識，還有包括物理中的一些關于光線的基礎知識。4、計算機圖形學與生活中科技以及產業技術息息相關，因此計算機圖形學學習的內容也會與這些技術有關聯，現代科技日新月異，發展速度非常的快，所以計算機圖形學的教學內容也會經常發生變化。這也對教師教學提出新的挑戰，要不斷面臨新的教學內容，且講課時還要保障讓學生的學習進度和學習質量。以上的四點特征對計算機圖形學的教學方式提出了挑戰，以前的傳統教學方式不適合計算機圖形學的教學，需要嘗試使用新的教學方式，讓學生更好的接受知識，高效的完成學習質量。

二、利用數學建模改善教學模式

利用數學建模讓計算機圖形學的學習能夠更加的快速，這種教學模式更適合計算機圖形學，使得本專業學生在學習方式上能夠得到改善[1]。

（一）數學建模的教學流程

這種教學模式需要結合計算機圖形學的學習內容，使用數學建模的思路進行教學。教師可以采取以下流程：1.教師在備課時，先熟悉本堂課的學習內容，然后選取本堂課的重點知識，將其轉化為多個數學建模問題。2.教師根據自己所了解的學生學習情況，將學生分為幾個小組，把所提出的問題交給小組解決，使學生小組合作討論問題。3.教師要在小組討論遇到問題時給予一定的引導，使小組能夠順利的進行合作學習，一起尋找數學建模問題的答案，且能夠通過在課下的編程程序中完成，最終將小組所討論出的答案以及呈現出的結果交給教師。4.教師要認真觀看學生所做的方案，并根據呈現結果作出相應的評價，并將小組進行最后的排名，可以進行多角度的排名，這樣給更多學生自信心。5.小組成員在解決問題的過程中會有所感悟，把感悟與最后的結果相結合，寫出最終的一份總結，最終教師給出評價。例如，在學習圓的掃描轉換算法中，教師就可以采用數學建模的方式，并采用以上流程，將圓的掃描轉換算法的重要知識點選出，并將其轉化成數學建模問題，然后讓學生進行小組討論[2]。這種教學方式更多的讓學生能夠參與到知識點的解決中去，提高學生對知識的理解，也能夠對知識記憶的更深刻，提高了學生學習的積極主動性。

計算機圖形學的教學中，不會全部運用數學建模問題方式去教學，也會有普通的課堂講解的教學方式，但前者的教學方式會占有較大的比例。因此在課堂講解的授課方式中，教師還需要將課堂內容與數學建模所學的內容進行聯系。

（二）教師點出課堂學習的核心知識

數學建模問題是這種教學方式中關鍵的一步，所以教師在授課時要特別關注這一步的呈現，教師還要根據知識內容對學生進行指引，減少一些常見問題的出現。并且教師在提出數學建模問題之前要先給學生講述一些知識點，否則學生在分析問題時容易沒有思緒，教師要先講清楚基礎知識，方便學生進行學習[3]。在關于計算機圖形學核心知識點中，教師可以提出提出關于基于Bernstein多項式的可控制參數曲線構造的數學建模問題，還有在提出這個問題前，教師要先講述關于這個問題的基礎知識，像是參數曲線的表現式子等方面的知識，這樣就會讓學生對這個問題有個大致了解，在解決時會有清晰的方向。

（三）采取團隊合作的學習模式

在這種新型的教學模式中，最重要的就是要團隊合作學習方式，每個數學建模問題的提出，需要考查的是一個團隊全體的解決問題的能力。這種合作學習模式可以激發學生的能動性，讓每個學生參與到問題的解決中去，因為數學建模問題解決的步驟多且復雜，需要學生自己去網絡或者書籍中查找資料，然后通過制作課件展現出來，并要將方案的最終實踐結果做出來。在此過程中，小組成員要首先要對自己有清晰的了解，懂得自己的長處，然后根據自己的優勢選擇任務，或者小組的組長進行分配，這時的小組組長要公平分配到每個人，將成員的優勢發揮出來，激發學生的創造力，這樣也能夠培養學生的團結合作精神，加深學生之間的默契。將知識的探究學習放給學生，可以培養學生的學習能力，提高學生的積極主動性，讓學生能夠領悟到知識的核心內容[4]。在學習鏡面反射局部光照明模式的構造知識點的內容中，學生根據教師所講內容進行選擇課題，然后小組進行合作制作，這樣小組成員互幫互助，有利于學習任務的完成，成員之間相互鞭策，也會讓最終呈現的結果更加的完善。最后教師對小組所做成果進行評價，減少學生以后在這方面的錯誤。

三、結束語

數學建模教學方式的使用，解決關于計算機圖形學教學方式的問題，使任課教師能夠更加有效的傳授知識，減少錯誤方式的指引。這種教學方式也為學生帶來了很多好處，使學生能夠更加清楚了解本專業的學習內容，并對核心知識點能得到更準確的掌握，提高學生對這方面的興趣，讓學生的學習變得更加的高質量。這種教學方式在計算機圖形學人才方面也提供了很大的幫助，讓更多的優秀人才被選拔出來，為關于這方面領域的產業提供了有力的人才和教育支持。

參考文獻：

[1]徐崗，許金蘭，陳臨強， etal.數學建模驅動的"計算機圖形學"課堂教學模式改革[J].中國信息技術教育， 2016（6）：89-91.

[2]趙明.計算機圖形學“MOOC+翻轉課堂”教學實踐及效果[J].高教探索， 2016（s1）：54-55.

[3]趙明.基于"慕課+翻轉課堂"的《計算機圖形學》課程建設和改革[J].教育教學論壇， 2016（48）：122-123.

[4]曲慶國，王建英.問題驅動教學模式在數學建模教學中的應用研究[J]. 科教導刊（電子版）， 2018（24）：156-157.

作者簡介：

劉敏，性別：男，民族：壯，出生年月：1982.07，學歷：研究生，職稱：講師 ，研究方向：計算機應用。