《圖形用戶界面設(shè)計（地信）》課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 6 -本科生課程大綱課程名稱圖形用戶界面設(shè)計Graphic User Interface Design課程代碼081502201287課程屬性學(xué)科基礎(chǔ)課時/學(xué)分48/2.5課程性質(zhì)選修實踐學(xué)時16責(zé)任教師 課外學(xué)時16課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1.課程描述：圖形用戶界面是一種人與計算機通信的界面顯示格式，允許用戶通過鼠標(biāo)等輸入設(shè)備操作屏幕上的圖標(biāo)或菜單選項，以選擇命令、調(diào)用文件、啟動程序或執(zhí)行其它日常任務(wù)。圖形界面設(shè)計主要包括兩個方面的內(nèi)容：界面設(shè)計與交互處理，前者可給予軟件用戶以良好的視覺體驗，后者則能夠提

2、高軟件的易用性，因此圖形界面設(shè)計是計算機軟件研發(fā)的基本內(nèi)容之一。本課程為地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中地球信息科學(xué)與技術(shù)方向的學(xué)科基礎(chǔ)課程，主要包括X Window系統(tǒng)、Qt圖形用戶界面設(shè)計、二維與三維圖像繪制以及交互處理等內(nèi)容。通過本課程的理論與實踐兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生基本了解圖形界面設(shè)計工具Qt的基本概念與特征，并能夠掌握地球物理軟件研發(fā)的關(guān)鍵內(nèi)容之一圖形用戶界面設(shè)計方法、實現(xiàn)步驟與軟件調(diào)試手段，從而為學(xué)生未來的實際工作和進一步深造夯實專業(yè)基礎(chǔ)。2.設(shè)計思路：本課程以X Window系統(tǒng)、Qt圖形用戶界面設(shè)計、二維與三維圖像繪制與軟件交互處理等內(nèi)容為主線，輔以大量的課內(nèi)實踐與課外編程實驗活動，

3、能夠使同學(xué)們掌握的圖形用戶界面設(shè)計知識得到及時應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上了解地球物理軟件系統(tǒng)的研發(fā)過程。課程內(nèi)容包括三個模塊：X Window系統(tǒng)簡介、Qt圖形用戶界面設(shè)計、二維與三維圖像繪制及交互處理。（1）X Window系統(tǒng)簡介：X Window系統(tǒng)是一種計算機軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供了一個基礎(chǔ)的圖形用戶界面（GUI）和豐富的輸入設(shè)備能力。其中軟件編寫使用廣義的命令集，它創(chuàng)建了一個硬件抽象層，允許設(shè)備獨立性和重用方案的任何計算機上實現(xiàn)。X Window系統(tǒng)成為UNIX、Linux、以及Mac OS等操作系統(tǒng)所一致使用的標(biāo)準化軟件工具包及顯示架構(gòu)，其是Qt圖形用戶界面工具（庫）的基礎(chǔ)。本模塊包括X

4、 Window簡介、發(fā)展歷程、特性、基本部件與用戶界面等內(nèi)容。（2）Qt圖形用戶界面設(shè)計：Qt是一套 HYPERLINK /view/469855.htm t _blank 跨平臺的 HYPERLINK /view/824.htm t _blank C+圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，支持Windows、Linux、Mac OS X、Android、iOS與嵌入式系統(tǒng)等，為程序開發(fā)人員提供了創(chuàng)建優(yōu)秀圖形用戶界面所需的全部功能。Qt可同時支持桌面應(yīng)用程序開發(fā)、嵌入式開發(fā)和移動開發(fā)，覆蓋了現(xiàn)有的所有主流平臺，因此只需編寫一次代碼，然后發(fā)布到不同平臺上重新編譯即可。本模塊包括Qt初步實踐、基礎(chǔ)窗口部件類、

5、程序主窗口類和Qt常用窗口部件等內(nèi)容。（3）二維與三維圖像繪制及交互處理：圖像顯示處理具有再現(xiàn)性強、處理精準以及適用性強等特點，不僅能夠?qū)⒌厍蛭锢頂?shù)據(jù)通過數(shù)字圖像直觀地展現(xiàn)出來，而且靈活性強的交互處理過程是解決復(fù)雜地球物理問題的工具之一。因此，圖形圖像顯示與交互處理是地球物理軟件系統(tǒng)不可或缺的內(nèi)容。本模塊包括Qt二維圖像繪制、圖形用戶界面交互處理與Qt三維圖像繪制的OpenGL等內(nèi)容。3.課程與其他課程的關(guān)系： 選課學(xué)生應(yīng)具備一定的計算機理論與編程基礎(chǔ)，先修課程為C程序設(shè)計。二、課程目標(biāo)本課程目標(biāo)是為地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中地球信息科學(xué)與技術(shù)方向的學(xué)生提供一個針對地球物理軟件系統(tǒng)進行圖形用戶界

6、面設(shè)計的窗口，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生通過計算機程序編程解決實際地球物理問題的能力，增強溝通能力和團隊合作意識。（1）通過本課程的理論與實踐兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生基本了解當(dāng)前地球物理軟件系統(tǒng)圖形用戶界面設(shè)計的基本步驟，并熟練掌握通過Qt進行圖形用戶界面設(shè)計的過程。（2）了解圖形用戶界面設(shè)計在地球物理軟件研發(fā)中的作用及地位，全面鍛煉理論與實踐相結(jié)合及解決實際問題的能力，為實際工作和進一步深造夯實專業(yè)基礎(chǔ)。三、學(xué)習(xí)要求要完成所有的課程任務(wù)，學(xué)生必須：（1）按時上課，上課認真聽講，積極參與課堂討論、隨堂練習(xí)和測試。本課程將包含較多的課下作業(yè)、作業(yè)展示、小組討論等課堂活動。（2）按時完成常規(guī)練習(xí)作業(yè)。這些作業(yè)要

7、求學(xué)生按書面形式提交，只有按時提交作業(yè)，才能掌握課程所要求的內(nèi)容。延期提交作業(yè)需要提前得到任課教師的許可。（3）積極完成程序設(shè)計實驗內(nèi)容。這些實驗活動是掌握圖形用戶界面設(shè)計的必要內(nèi)容，是學(xué)生應(yīng)用與研發(fā)地球物理專業(yè)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。四、教學(xué)進度序號專題主題計劃課時主要內(nèi)容概述實驗實踐內(nèi)容1緒論計算機圖形用戶界面簡介2圖形用戶界面的概念、發(fā)展歷程與主要分類等2X Window系統(tǒng)X Window系統(tǒng)概觀2X Window系統(tǒng)的特點、發(fā)展歷程、主要發(fā)行版本Xlib（C Language X Interface）2Xlib簡介、主要函數(shù)與程序研發(fā)方法Xlib的例程3Qt初步實踐Qt簡介1Qt的特點、發(fā)展

8、歷程與用戶指南集成開發(fā)環(huán)境QtCreator簡介1QtCreator窗口與主要工具介紹編寫C+程序Qt程序初探2建立主程序、建立工程與編譯運行編寫Qt程序Qt對話框2建立對話框、啟動對話框與Qt布局管理器編寫對話框程序4基礎(chǔ)窗口部件QWidgetQt設(shè)計器創(chuàng)建窗口部件1Qt設(shè)計器基礎(chǔ)、繪制窗口部件編寫QWidget程序自定義窗口部件類1. 直接引用、單一繼承與多繼承方式Qt的信號與槽機制2信號和槽的基本原理、設(shè)計過程與自動關(guān)聯(lián)機制QWidget介紹2窗口標(biāo)志、幾何布局、樣式表與對象模型5程序主窗口QMainWindow簡介主窗口框架2QMainWindow主窗口框架介紹編寫文本編輯器程序主窗口

9、創(chuàng)建2主窗口的Qt設(shè)計器創(chuàng)建與源碼創(chuàng)建主窗口管理2錨接部件、狀態(tài)欄、多文檔管理等6Qt常用窗口部件介紹Buttons組件2QPushButton、QToolButton、QRadioButton與QCheckBox等編寫頻譜分析與帶通濾波程序Input組件2QLineEdit、QSpinBox、QComboBox與QTimeEdit等其它常用組件2QLabel、QListWidget、QTableWidget、QFrame與QGroupBox等7Qt二維圖像繪制與交互處理Qt繪圖基礎(chǔ)3Qt繪圖的基本工具（類）編寫疊加速度分析與拾取程序坐標(biāo)系統(tǒng)與繪圖設(shè)備2坐標(biāo)系統(tǒng)、坐標(biāo)變換、QImage與QPi

10、xmap繪圖設(shè)備等事件處理3事件機制、鼠標(biāo)事件與鍵盤事件等8Qt三維圖像繪制的OpenGLOpenGL簡介2OpenGL的概念、發(fā)展歷史與程序設(shè)計編寫簡單幾何體的重力場三維顯示程序OpenGL繪圖2創(chuàng)建OpenGL窗口、著色、3D與旋轉(zhuǎn)燈9Qt文件處理與多線程管理機制Qt文件處理4讀寫文件、目錄操作與文件管理等編寫文件管理的程序多線程管理機制2線程的啟動、互斥與同步、Qt的線程機制等編寫多線程并行運算的程序五、參考教材與主要參考書1. 選用教材：1Jasmin Blanchette, Mark Summerfield（嚴鋒欣,曾泉人,張志強譯）. C+ GUI Qt4編程（第二版）. 北京：電子工業(yè)出版社. 2013.52. 主要參考書：1 HYPERLINK /view/2334179.htm t _blank 蔡志明,盧傳富,李立夏等. 精通Qt4編程. 北京：電子工業(yè)出版社. 2009.12霍亞飛. Qt Creator快速入門. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.5 六、成績評定（一）考核方式 A ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系比