計算機圖形學實踐教學法改革研究

1、    計算機圖形學實踐教學法改革研究    胡彬摘要：該文分析了計算機圖形學的課程特點，總結了當前教學中存在的問題，通過增加實踐教學、重視過程考核對計算機圖形的實踐教學法進行了探討。通過設計基于opengl的實驗項目引導學生掌握課程基礎知識，提高學生的動手能力。在實際教學過程中的應用表明該文的方法取得了一定的成果，提升了計算機圖形學的教學質量。關鍵詞：計算機圖形學；教學改革；實踐教學；opengl：g642 ：a ：1009-3044（2015）10-0115-02計算機圖形學是研究通過計算機將數(shù)據(jù)轉換為圖形，并利用計算機顯示和處理圖形的原理、 方法、

2、 技術的一門學科1。計算機圖形學是計算機及相關專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)選修課，兼顧理論和實踐，具有很強的綜合性和交叉性。隨著科學技術與計算機圖形學設備的發(fā)展，計算機圖形學技術得到了快速的發(fā)展并逐漸滲透到人們生活的各個領域，對人類的生產(chǎn)與生活發(fā)揮著越來越重要的作用2。本文分析了計算機圖形學課程傳統(tǒng)教學中存在的問題，提出了改革的思路，轉變傳統(tǒng)的以教學為主的教學方法，增強課程的實踐教學，培養(yǎng)學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。并在教學過程中進行探索與總結，結果表明該方法是有效的。1 傳統(tǒng)教學存在的問題傳統(tǒng)的教學以教為主，重點在于考核學生對于知識點的掌握，并不會側重課程的實踐性，這種教學模式不適

3、合計算機圖形學這樣的課程，不利于培養(yǎng)學生的興趣，也不利于培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力3。1.1 學科難度大目前圖形學技術仍然是計算機圖形學的教學重點，涉及的數(shù)學知識比較多，內容抽象，因此比較難掌握，影響了學生學習的積極性。事實上，計算機圖形學是一門綜合性和交叉性極強的新興學科，它涉及了圖論、數(shù)學、計算幾何、圖像處理等多門學科，兼顧理論和實踐。傳統(tǒng)教學以理論教學為主，學生只能體會到抽象的理論知識，就會漸漸的失去學習的興趣。1.2 實踐教學比例較少傳統(tǒng)教學以教師講授為主，教師通過板書或者ppt進行知識的傳授，學生只是被動的進行知識的接受，老師與學生的互動較少，對內容理解膚淺。教學缺少

4、實踐過程，學生無法真正掌握圖形學的本質，做不到真正的學以致用。1.3 教學內容和方法落后目前計算機圖形學課程教學內容基本源自經(jīng)典教材，內容從最底層的硬件逐漸過渡到高層的真實感圖形學，對于新興的技術講解較少。在實踐教學中，不少高校還在使用c+實現(xiàn)編程，學生實現(xiàn)起來難度較大，這導致學生對實驗沒有興趣，也沒有足夠的時間去系統(tǒng)地完成一個實驗項目，無法體現(xiàn)和培養(yǎng)學生的綜合能力。2 實踐教學改革方法與目標計算機圖形學作為高等院校計算機核心課程之一，應當加強實踐教學來解決各種計算機圖形學相關的實際問題，提高學生的實踐編程能力，這樣更貼近“卓越工程師”的培養(yǎng)計劃。本文針對傳統(tǒng)教學中存在的問題，提出了以下改革方

5、法。2.1 改變傳統(tǒng)的課堂教學在課堂教學方面，將以教師為中心的教學模式變?yōu)橐詫W生為中心的模式， 變教師主動為教師引導學生主動、教師與學生互動的模式，在教師講授的基礎上，引導學生分析算法、改進算法和解決問題的能力，培養(yǎng)和提高學生的能力。2.2 增加實踐教學比例傳統(tǒng)教學以課堂教學為主，實踐教學比例偏少，不少高校仍然使用c+來實現(xiàn)相關算法，實現(xiàn)難度過大，導致學生也沒有時間和興趣去完成。本文在實踐教學環(huán)節(jié)中，引入opengl作為圖形算法接口，讓學生完成若干實驗項目。opengl4-5（全寫open graphics library）是個定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口規(guī)格的專業(yè)的圖形程序接口。它

6、提供了基本庫、實用庫和輔助庫 3 個函數(shù)庫供調用，可用于二、三維圖形開發(fā)，是一個功能強大，調用方便的底層圖形庫。為了加強opengl的多語言和多平臺特性，已經(jīng)用很多語言開發(fā)了opengl的各種綁定和移植。opengl與visual studio也有著緊密的接口，因此在vs平臺結合opengl是實現(xiàn)圖形學算法的最佳選擇，一方面可以降低學生編程的能力，另一方面由于opengl是開源的，學生可以參考其中的算法實現(xiàn)方法以提高編程能力。本文結合了實際應用與學生能力，設置了實踐項目，如表1所示。我們將學生分成若干小組，每組4-5人，按組完成實驗項目，組內工作分配由學生自行安排，以周為單位，老師和學生定期召

7、開進度會進行交流，討論實驗中的問題和改進方法并安排下一階段目標，最后按組進行項目演示和撰寫實驗報告。通過分組安排，提高了學生的團隊協(xié)作意識，也使得實訓項目的進展更為有效。表1設置的實驗項目，基本覆蓋了計算機圖形學中的基礎算法，通過實驗項目，學生不僅能夠掌握計算機圖形學的基礎算法，也能夠提高自己的實訓能力，包括自學新技術的能力、綜合編程能力、分析問題和解決問題的能力。2.3 綜合評定學生成績傳統(tǒng)的教學方式下，學生成績僅通過期末考試進行評定，這不能激發(fā)學生去編程的動力。課程經(jīng)過改革，加入了更多的實踐項目，我們將成績評定更多的向實訓項目傾斜，雖然這樣的評定方式加大了教師的工作量，但是受到了學生的廣泛

8、好評，極大的提高了學生的實踐動手能力。3 小結計算機圖形學是一門發(fā)展迅速的學科，是一門理論與實踐并重的學科，因此對教學的要求也比較高。本文從自身教學出發(fā)，總結了計算機圖形學傳統(tǒng)教學存在的問題，提出了加大實踐教學的新思路，并在教學中加以實施。從教學結果來看，本文提出的教學方法取得了較好的成效，同時對計算機專業(yè)的其他課程也具有一定的參考意義。參考文獻：1 孫家廣， 胡事民. 計算機圖形學基礎教程m. 北京： 清華大學出版社， 2009.2 柳海蘭. 淺談計算機圖形學的發(fā)展及應用j. 電腦知識與技術， 2010（3）： 9551-9552.3 杜利峰， 李竹林. 基于opengl的計算機圖形學教學改革探索j. 電子設計工程， 2012（13）：6-8.4 o