“以學生志趣為導向”的教學改革探索
——以計算機圖形學為例

文/廣州新華學院 丁 豐 王孟博

美國教育家杜威曾經說過：“如果我們按昨天的方式教今天的學生，就等于掠奪了他們的明天。” 在互聯網時代的今天，知識獲得已經不存在障礙，但學習動力、注意力變成了稀缺資源。同時，新工科建設的迫切需求使工科課程教學進入了同樣的困境，尤其是當前教學中存在的教、學、用嚴重脫節問題。本研究提出了“新工科”背景下，“以學生志趣為導向” 的教學改革，以數字媒體技術專業計算機圖形學教學為例，針對課程理論難度大、學生編程基礎薄弱、專業內課程銜接不夠緊密等問題，從教材的選擇，到課程內容的設置及考核方式，全面進行改革。

一、學情分析

計算機圖形學是線性代數、計算機程序設計、數據結構等課程的綜合應用，是一門理論性和實踐性都很強的專業必修課。本課程開設于大學二年級，對學生在大一相關課程中學習掌握的編程能力及數學基礎有較高的要求，但數字媒體技術專業的大二學生普遍存在編程基礎薄弱，對需要編程開發的課程畏難情緒嚴重等問題。同時，專業內課程銜接不夠，導致數字媒體技術專業的大部分學生都產生了編程與設計無關、編程學而無用的心理，缺乏對編程類課程的學習主動性。

(一)傳統教學模式

在教學設計上，計算機圖形學課程從在數字媒體技術專業開設以來，都是采用傳統的“理論+實踐”的方式，針對圖形學算法進行逐一講授與學習。在課程的學習過程中，學生往往在復雜的理論學習與單調的上機實踐案例中找不到學習的樂趣，甚至出現抵觸、放棄等情緒。同時由于課時的局限及課程的難度，學生在學習結束時，仍無法通過編程完成一副圖形學作品，導致成就感缺失，加大了編程類課程學而無所用的心理。

在教材選擇上，市場上的絕大多數教材都是重理論輕實踐，針對計算機科學相關專業編訂，教師很難選擇一本難易適中且適合數字媒體技術專業使用的教材，學生也很難從教學內容中發現與本專業其他設計類課程的緊密聯系。在考核方式上，計算機圖形學課程通常采用傳統的理論筆試的考核方式，缺乏對學生的實操能力的考核，同時試卷的難易也很難把握，導致學生的掛科率偏高，加大了學生對基礎理論課程的厭學情緒。

(二)改革目標

計算機圖形學是數字媒體技術專業的專業必修課程，針對其課程難度大、學生編程能力薄弱等問題，在“新工科”背景下，“以學生志趣為導向”進行教學改革。通過與學生的深入交流溝通，結合本專業的人才培養方案，適當減少理論學習，重基礎、算法原理的學習。減少大量的枯燥理論灌輸，加大算法編程實現能力的培養。以學生“會什么”“想學什么”“想收獲什么”為出發點，合理選擇教材，有效設計實驗。結合數字媒體技術專業的學生 “愛設計，喜畫圖”的志趣，讓學生在學期初通過圖形學基礎類庫MFC自主設計案例；學期中期，圍繞案例學圖形學基礎算法的原理，使用C++編程實現圖形學算法；學期末，在期初的自主創造的作品中應用自己編程實現的圖形學算法，并作為課程考核(大作業)方式提交。在志趣的驅動下，感受編程的魅力，了解計算機圖像的產生(從圖形到圖像)的基礎原理，并在算法的實現過程中，加強基礎編程語言C++的編程應用能力。

二、教學改革

項目立足當前教學環境，以“新工科”為背景，以學生志趣為導向，創新工程教育方式與手段，以數字媒體技術專業計算機圖形學課程為樣本，落實以學生為中心的理念，進行教學改革。

(一)課程目標

計算機圖形學是研究計算機生成、處理和顯示圖形的學科。它的重要性體現在人們越來越強烈地需要和諧的人機交互環境，以圖形的方式來表示抽象的概念或數據已經成為信息領域的一個重要發展趨勢。通過本課程的學習，使學生掌握計算機圖形學的基本原理和基本方法，掌握基本的二維圖形的計算機繪制方法，理解光柵圖形生成基本算法、幾何造型技術、真實感圖形生成、圖形標準與圖形變換等概念和知識。學會圖形程序設計的基本方法，為圖形算法的設計、圖形軟件的開發打下基礎。

(二)教學設計

以數字媒體技術專業學生 “愛設計，喜畫圖”的志趣為出發點，設計如下。

課程初期：引入圖形學基礎類庫MFC，讓學生在較少的課時內，學會使用MFC工具編程，結合圖像設計工具(PS等)，設計并實現一幅原創有特色的圖形學作品。課程中期：通過“反饋式案例教學法：運行案例看效果-講解原理學算法-算法編碼畫圖形-圍繞案例做擴展”，針對圖形學中的基礎算法進行逐一講解，并采用面向對象語言(C++)進行編碼實現。課程后期：將課程中期編程實現的算法類應用于課程初期所設計作品中，修改并完善其圖形學作品。具體實施方案如表1所示。

表1 教學方案實施表

三、改革效果

經過兩個學期的教學改革，學生都能通過圖形學基礎類庫(MFC)設計個性化的圖形作品，并在作品中應用C++語言自主編程實現基礎圖形學算法。編程實現作品示意圖如圖1所示。

圖1 C++編程實現圖形作品示意圖

從學生最后提交的作品中(優秀作品如圖2所示)可以發現，學生的學習積極性有了顯著的提高，編程能力也得到加強。

圖2 優秀作品展示圖

四、總結

在“新工科”的背景下，通過“以學生志趣為導向”的課程探索是一種教學上的創新與嘗試，緊密結合數字媒體技術專業學生“愛設計，喜畫圖”的特點，對課程設計、教學方式、考核方式進行全面的探索。兩個學期的實踐證明對數字媒體技術專業學生編程能力的培養確實有促進作用，充分調動了學生的學習積極性、主動性，學生的學習興趣和實踐能力普遍提高。