魏海濤　戴志平　周　焰　蔡益朝　陳芳信　

文章編號(hào)：1672-5913(2009)08-0075-03

摘要：本文多方面系統(tǒng)論述了學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的必要性，分析了該課程的學(xué)習(xí)沒有受到人們重視的原因，指出系統(tǒng)學(xué)習(xí)該課程是讀者掌握數(shù)據(jù)計(jì)算類型的程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法與計(jì)算機(jī)仿真入門的有效途徑，使讀者對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的學(xué)習(xí)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；計(jì)算機(jī)仿真；科學(xué)計(jì)算；程序設(shè)計(jì)基本方法；可視化

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 “計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的學(xué)科特性

所謂“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”是計(jì)算機(jī)仿真(即按模型計(jì)算以生成圖像)與科學(xué)計(jì)算(即通過(guò)在計(jì)算機(jī)上建立模型并模擬物理過(guò)程來(lái)進(jìn)行科學(xué)調(diào)查和研究)的一種基本形式，是研究圖形數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的產(chǎn)生、設(shè)計(jì)與構(gòu)造過(guò)程，它是顯示圖形不可分割的前提(這相當(dāng)于畫家作畫之前，對(duì)繪畫作品的設(shè)計(jì)思想、表達(dá)方式、繪畫構(gòu)思、作品內(nèi)容與結(jié)構(gòu)等的創(chuàng)作與思考過(guò)程；只有當(dāng)這個(gè)繪畫作品設(shè)計(jì)方案成熟之后，畫家才動(dòng)筆繪畫)；而圖形顯示是用點(diǎn)、線、面、色彩、紋理等可視化的數(shù)學(xué)方式表達(dá)這種數(shù)據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果的數(shù)學(xué)含義、或表達(dá)仿真過(guò)程中各種實(shí)體仿真模型與場(chǎng)景效果的物理含義的一種直觀表達(dá)方式。參考文獻(xiàn)[1，2]已向讀者證明這一結(jié)論，只有這樣，才能較好的理順“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的授課關(guān)系，使讀者建立用計(jì)算機(jī)生成圖形的完整概念。

我們用這一指導(dǎo)思想主導(dǎo)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育20多年，并用“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的授課內(nèi)容解決了多年來(lái)國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程沒有解決好的計(jì)算可行性(可計(jì)算性的實(shí)現(xiàn)前提)這一教學(xué)難題，使該課程成為初學(xué)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基本方法、認(rèn)識(shí)圖形數(shù)據(jù)模型構(gòu)造與顯示的一般規(guī)律、進(jìn)行可視化應(yīng)用程序開發(fā)三位一體教學(xué)目的的最佳選擇，并有效地彌補(bǔ)了從算法語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到軟件工程之間關(guān)于應(yīng)用程序編程系統(tǒng)訓(xùn)練與計(jì)算機(jī)仿真等教學(xué)環(huán)節(jié)的缺失。這種教學(xué)方法使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容完全納入了計(jì)算機(jī)科學(xué)的教育體系，同時(shí)使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”與“數(shù)據(jù)庫(kù)”、“網(wǎng)絡(luò)通信”這三門課程成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的三個(gè)基本特征(數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通信)的典型代表，由此轉(zhuǎn)變了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的教育觀念與教育思想。在教學(xué)過(guò)程中，作者曾遇到學(xué)生們提出的多種學(xué)習(xí)問(wèn)題，今整理成文，以饗讀者。

2學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的原因與重要性

為什么要學(xué)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”，這是計(jì)算機(jī)專業(yè)選修“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的讀者關(guān)心的首要問(wèn)題。眾所周知，計(jì)算機(jī)科學(xué)是處理信息技術(shù)(IT)的一門學(xué)科，通信科學(xué)是傳輸信息技術(shù)的一門學(xué)科。對(duì)于信息技術(shù)而言，常用于表達(dá)信息數(shù)據(jù)含義的4種方式分別是①數(shù)字與字符方式表述；②圖形方式顯示；③播放聲音表述；④用機(jī)械力表達(dá)(即把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng))。這4種表達(dá)信息數(shù)據(jù)含義的方式又稱信息數(shù)據(jù)的多媒體表達(dá)方式(即多媒體技術(shù))。其中，用圖形顯示這種方式表達(dá)信息數(shù)據(jù)的含義符合人們觀察了解事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律的習(xí)慣，而且信息容量大，直觀方便，同時(shí)是人們獲得外部世界信息來(lái)源的主要依據(jù)；也就是說(shuō)信息數(shù)據(jù)的可視化是信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的一種潮流與必然趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，實(shí)際應(yīng)用課題與現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)對(duì)信息數(shù)據(jù)的可視化處理要求已經(jīng)越來(lái)越高，這就要求人們深入研究并掌握?qǐng)D形顯示的一般規(guī)律，才能更好的為計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)的可視化服務(wù)。

按現(xiàn)代教科書對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的新定義，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”代表了計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的一個(gè)重要發(fā)展方向——科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、信息數(shù)據(jù)的可視化、動(dòng)畫與游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字娛樂，其編程應(yīng)用還涉及程序設(shè)計(jì)方法。它們代表了當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展潮流與應(yīng)用水平，是解決計(jì)算機(jī)專業(yè)人才出路的有效途徑之一；而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”是該方向的公共基礎(chǔ)課程，是目前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)本科教育應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)的內(nèi)容。顯然，僅僅靠學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程、形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論等課程還不能完全使學(xué)生的能力直接達(dá)到開發(fā)這些應(yīng)用軟件的目的，因?yàn)樵瓌t上這些課程是為用戶使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能而系統(tǒng)量身打造的軟件使用工具(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程除外)，它們的教學(xué)目的是為用戶掌握并研制這些軟件工具服

務(wù)、而不是為用戶使用這些軟件工具系統(tǒng)地開發(fā)應(yīng)用程序而開設(shè)的課程。計(jì)算機(jī)專業(yè)主要沿這條主線向前發(fā)展：研究、設(shè)計(jì)、制造計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，為用戶使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算等功能提供一切便利的手段、方法與軟件輔助工具，這包括總結(jié)用戶使用計(jì)算機(jī)的基本類型與模式，而對(duì)于復(fù)雜且很難全面概括使用計(jì)算機(jī)的方法等、則留給一般用戶自己解決，這或許是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科課堂教學(xué)沒有介紹對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算類型的應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)要遵循的基本規(guī)律與發(fā)展模式的原因之一，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)正好可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。

由于計(jì)算機(jī)教育本身并不能直接提供認(rèn)識(shí)世界、改造世界的能力，加之我國(guó)沒有掌握具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的計(jì)算機(jī)硬件與系統(tǒng)軟件的核心開發(fā)技術(shù)，這使中國(guó)大量的優(yōu)秀人才在計(jì)算機(jī)專業(yè)上的最后發(fā)展受到了嚴(yán)重制約。而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的仿真方法為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的發(fā)展提供了這樣一種新的學(xué)習(xí)方法與重新選擇的機(jī)遇，它能為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員學(xué)習(xí)其他行業(yè)的專業(yè)知識(shí)(即學(xué)習(xí)新專業(yè)的物理、數(shù)學(xué)方法)、成為其他行業(yè)的專家助手，進(jìn)行新行業(yè)系統(tǒng)仿真與系統(tǒng)設(shè)計(jì)以獲得新生；由于各行業(yè)都有各自的研究領(lǐng)域與待解決的研究問(wèn)題、研究方法與理論研究模型等，當(dāng)用計(jì)算機(jī)仿真的方法對(duì)這些研究課題進(jìn)行輔助研究，并用圖形等可視化的方法表達(dá)計(jì)算機(jī)仿真研究的中間結(jié)果與最終成果時(shí)，這將使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用走向深入。

科學(xué)研究的目的就是探索未知世界、認(rèn)識(shí)世界、改造世界、造福于人類自己，而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教育正是遵循這樣一條主線：通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)待解決問(wèn)題的本質(zhì)，并用數(shù)學(xué)模型的方法來(lái)描述這種物理現(xiàn)象的變化過(guò)程，從而達(dá)到用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的方法來(lái)仿真光線在自然界中的傳播，以及光線在照相機(jī)中傳播而生成圖像效果，這類物理仿真過(guò)程是科學(xué)研究方法中的一種基本形式，這種科學(xué)研究方法的教育思想(包括人文精神)是國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科課堂教育所欠缺的(計(jì)算機(jī)專業(yè)往往專注于數(shù)理邏輯思想的基礎(chǔ)訓(xùn)練)——即“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教育，不僅拓展了計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的知識(shí)領(lǐng)域，也為其畢業(yè)增加了就業(yè)渠道，同時(shí)能培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的基本科學(xué)研究素養(yǎng)，這正是目前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)教育改革所追求的目標(biāo)之一。

需要說(shuō)明，全日制普通本科教育是普適教育，它需要建立各專業(yè)自己的知識(shí)框架，學(xué)習(xí)基本的概念，了解基本的范疇，明確其發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)專業(yè)也是如此。本科教育重在基礎(chǔ)，提高本科教育質(zhì)量與水平并非拔高與創(chuàng)新，而是要做到全面、均衡的發(fā)展，除要求學(xué)生掌握本學(xué)科專業(yè)已成熟的系統(tǒng)理論知識(shí)外，還需培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)科的基本思想與方法獨(dú)立自主分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育方法，能確保學(xué)生今后得到穩(wěn)步的發(fā)展?！坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”就是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的系統(tǒng)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題能力的一種有效方法，這樣培養(yǎng)的學(xué)生才能適應(yīng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)與選擇的需求；只有在研究生階段，通過(guò)再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)、閱讀原著與相關(guān)論文并參與項(xiàng)目開發(fā)等活動(dòng)，達(dá)到全面提升對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)能力，并向某一個(gè)研究方向發(fā)展、去探索未知世界的變化規(guī)律、解決前人沒有解決好的難題、逐步走入學(xué)術(shù)研究的殿堂(即創(chuàng)新教育)；當(dāng)然人們也能在日后的工作中慢慢積累這種工作能力。

文獻(xiàn)[2，3]系統(tǒng)論述了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育中的作用與地位。目前很難找出一門具有像“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”類似重要性與多樣性的其它計(jì)算機(jī)本科專業(yè)基礎(chǔ)課程，能使讀者正確掌握數(shù)據(jù)計(jì)算類型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本方法，并使計(jì)算機(jī)這一工具直接服務(wù)于社會(huì)，這是我們應(yīng)該重視“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育的根本原因。

3學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的方法

由于“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的范疇，因此，數(shù)據(jù)計(jì)算類型的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法就是學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”應(yīng)該遵循的原則。就“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的學(xué)習(xí)而言，它要求：

(1) 全面掌握程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特性與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”編程的基礎(chǔ)。

(2) 掌握建立解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型與軟件系統(tǒng)的概念，是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。軟件系統(tǒng)是一個(gè)能自動(dòng)運(yùn)行的綜合執(zhí)行程序，它能從輸入、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理、輸出等方面全面處理用戶在某個(gè)領(lǐng)域中提出的諸多數(shù)學(xué)模型并完成其模型描述數(shù)據(jù)的加工任務(wù)，使用戶很容易明確這種軟件的組成、功能與使用范圍。一般利用二維圖形的簡(jiǎn)單性，可以較完整的介紹二維圖形軟件系統(tǒng)這一概念。軟件系統(tǒng)的概念是目前程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中所欠缺的關(guān)鍵內(nèi)容。

(3) 正確的認(rèn)識(shí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”與計(jì)算機(jī)仿真的相互關(guān)系?！坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”的重點(diǎn)與難點(diǎn)在三維圖形的數(shù)學(xué)模型研制(包括照相機(jī)模型，燈光模型，顏色模型，照明模型，物體的幾何模型，物體表面的材質(zhì)與紋理模型等)與模型描述數(shù)據(jù)的構(gòu)造上；由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)追求像照相機(jī)拍照一樣的三維真實(shí)感圖形顯示效果，這決定了要在計(jì)算機(jī)中使用物理學(xué)仿真的方法(仿真光線在自然界中的傳播所產(chǎn)生的顯示效果或把這種傳播效果映射至物體的表面上)才能達(dá)到這一目的，這自然需要讀者對(duì)相應(yīng)的物理知識(shí)有個(gè)基本的了解才能進(jìn)行。

(4) 需要了解一些計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)知識(shí)，以確保“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的物理仿真教學(xué)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)偏差。

計(jì)算機(jī)仿真的主要過(guò)程分系統(tǒng)、模型、編程實(shí)現(xiàn)(仿真算法)、評(píng)估四個(gè)步驟。這里①系統(tǒng)是指相互關(guān)聯(lián)又相互作用著的研究對(duì)象的有機(jī)組合，它決定了被研究考察對(duì)象的組成與邊界范圍。②計(jì)算機(jī)仿真一般可以用數(shù)學(xué)模型(簡(jiǎn)稱模型)的方法代替實(shí)物研究對(duì)象，事實(shí)上模型也可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事務(wù)、現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述，但它反映了實(shí)際問(wèn)題最本質(zhì)的特征和量的關(guān)系。目前“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”所述的模型多限于對(duì)所研究對(duì)象的物理性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律等特性的一種數(shù)學(xué)描述，它使人們能解釋那些難以直接觀察到的事物的內(nèi)部構(gòu)造、事物的變化以及事物之間的關(guān)系——即模型描述了現(xiàn)實(shí)世界中有顯著影響的因素和相互關(guān)系。但這種描述有一定的使用條件與限制范圍，研究的目的不同，對(duì)該研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的描述方法以及模型的種類會(huì)不一樣。③仿真(編程實(shí)現(xiàn))就是在模型上做實(shí)驗(yàn)，從理論上測(cè)試構(gòu)建的理想系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為特性，以評(píng)估系統(tǒng)的效能。④系統(tǒng)的用途不一樣，評(píng)估的方法也不同，人們往往用事先約定的一組指標(biāo)來(lái)評(píng)估仿真系統(tǒng)的結(jié)果；當(dāng)所得仿真結(jié)果沒有達(dá)到預(yù)期的理想效果時(shí)，人們往往不斷改進(jìn)仿真模型與仿真算法。例如計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，用途可以是顯示三維圖形，查看它的真實(shí)感逼真顯示效果就是人們主要關(guān)心的問(wèn)題；模型的運(yùn)動(dòng)與操作(如游戲)，看它的操作性與故事情節(jié)等如何表達(dá)用戶的情感與智能(簡(jiǎn)稱好玩)就是人們關(guān)心的主要問(wèn)題；機(jī)械設(shè)備的綜合運(yùn)動(dòng)與仿真，考察所設(shè)計(jì)的復(fù)雜設(shè)備的工作性能就是人們關(guān)心的主要問(wèn)題；電氣系統(tǒng)的系統(tǒng)仿真，能考察系統(tǒng)工作參數(shù)如何設(shè)計(jì)以滿足用戶的不同需求；作戰(zhàn)系統(tǒng)的仿真模擬，能考察作戰(zhàn)人員的訓(xùn)練水平、武器性能、指揮作戰(zhàn)方式對(duì)作戰(zhàn)進(jìn)程的不同影響與作戰(zhàn)效能，等等。

(5) 努力把圖形學(xué)所介紹的各種模型與算法(算法是對(duì)模型描述數(shù)據(jù)的加工與變換處理的步驟與方法，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”中的主要算法有各種線段圖形的生成與實(shí)面積多邊形的填充算法、著色算法、消隱算法、紋理映射算法、陰影算法，光線跟蹤算法與輻射度算法)都編寫成程序代碼，這使讀者能直接體驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果，也是其它課程不容易做到的。編程時(shí)要考慮算法的復(fù)雜度，特別是按照軟件系統(tǒng)的方法把編寫的程序代碼組成一個(gè)系統(tǒng)整體，這是形成成熟商品軟件很重要的前提。顯然，此時(shí)軟件系統(tǒng)中的各種數(shù)學(xué)模型反映了仿真系統(tǒng)中研究對(duì)象之間的相互關(guān)系。

(6) 掌握“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”打造的繪圖工具，是可視化應(yīng)用軟件編程的重要基礎(chǔ)。用“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”知識(shí)研制的工具常用的有OpenGL與Direct3D等三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言VRML。而三維動(dòng)畫與CAD等軟件可以看成是“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”為影視制作、游戲建模與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)部門打造的專業(yè)計(jì)算工具。僅把圖形標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)繪圖等應(yīng)用當(dāng)作“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”很不完備，因?yàn)樗荒茉谡n堂教學(xué)中向讀者正確、完整、系統(tǒng)地展示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科發(fā)展的基本規(guī)律，并人為地割裂了計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)模型的構(gòu)造與顯示這兩個(gè)過(guò)程。

(7) 學(xué)會(huì)看中英文專業(yè)雜志等參考資料，這些參考資料記錄了學(xué)科的發(fā)展歷程與學(xué)科當(dāng)前的研究熱點(diǎn)(一本教科書不可能全部包含這些內(nèi)容)，且是一種更重要、復(fù)雜、深入的學(xué)習(xí)研究方法，也是目前國(guó)內(nèi)本科教育的弱項(xiàng)(因?yàn)閲?guó)際上最新的研究成果多用英文發(fā)表)。只有這樣，才能跟蹤計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新發(fā)展并站在學(xué)科發(fā)展的前沿、才能開闊人們的視野并有所鑒別，便于讀者日后針對(duì)用戶的多種需求展開開創(chuàng)性創(chuàng)新或針對(duì)已有成果的不足、提出修補(bǔ)與改進(jìn)等漸進(jìn)性創(chuàng)新等學(xué)術(shù)研究活動(dòng)。

(8) 勇于參與課程實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)，是鞏固、檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)、提高實(shí)際動(dòng)手能力的好方法。實(shí)際軟件開發(fā)工作往往是多種知識(shí)的綜合應(yīng)用，它需要對(duì)實(shí)際處理事務(wù)有一個(gè)比較透徹的了解(用戶需求報(bào)告)、并建立這些待解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)流程后才能有效進(jìn)行(按照軟件工程的方法組織實(shí)施)。

只有把自己開發(fā)的軟件做成有效商品、服務(wù)于社會(huì)，才能使所學(xué)的知識(shí)轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力，才能使自己得到升華；同時(shí)也應(yīng)注意把自己的心得與研究成果總結(jié)發(fā)表，與人共享；還應(yīng)參加學(xué)術(shù)活動(dòng)，注意留意不同學(xué)術(shù)流派之間的觀點(diǎn)、思想、方法與學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成自己的風(fēng)格，廣結(jié)人緣，相互交流，為學(xué)科建設(shè)添磚加瓦。

(9) 一本計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書的容量使其只能介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展歷程中產(chǎn)生的最基本、最經(jīng)典的模型與算法，這些內(nèi)容是人們耳熟能詳?shù)奈锢碓砼c相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)在計(jì)算機(jī)中的綜合應(yīng)用，太復(fù)雜的計(jì)算關(guān)系因會(huì)影響圖形的顯示速度而一般不采用；目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書的理論體系已成熟且“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)構(gòu)成了一個(gè)大系統(tǒng)，這使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)過(guò)程變得簡(jiǎn)單、容易。

4目前國(guó)內(nèi)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育未受到重視的原因分析

既然如此，為什么目前人們感覺“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育的受重視的程度不如數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)通信等計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件呢？筆者認(rèn)為其原因之一在于：這是因?yàn)椤坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”造就的工具即圖形標(biāo)準(zhǔn)的特殊應(yīng)用環(huán)境要求限制了它在很大一部分應(yīng)用程序中的具體應(yīng)用；三維圖形標(biāo)準(zhǔn)目前僅僅在游戲領(lǐng)域獲得了商業(yè)上的成功，一些應(yīng)用軟件不調(diào)用圖形標(biāo)準(zhǔn)也能自己繪圖；國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序可視化的開發(fā)要求暫時(shí)還較低；關(guān)鍵是作為學(xué)科領(lǐng)頭羊的美國(guó)人目前還沒有把“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程作為計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的核心課程，這是因?yàn)樗麄儗?duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的本質(zhì)與其在計(jì)算機(jī)學(xué)科中的作用與地位認(rèn)識(shí)不到位所致，美國(guó)人圖形學(xué)這種教育現(xiàn)狀(目前多以圖形標(biāo)準(zhǔn)的原理講授為主)和局限性與美國(guó)人在3D游戲、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等應(yīng)用軟件的開發(fā)上執(zhí)世界牛耳之地位不相稱。

當(dāng)然，早期計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書編寫內(nèi)容、體系的不夠成熟，也影響了人們對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)的積極性。例如僅停留在數(shù)學(xué)公式與算法的層面上介紹二維、三維圖形的生成而不注重其建模思想與方法的介紹，且人為的把物體幾何模型的構(gòu)建與其圖形顯示分解成“計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)”與“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”這兩門課程，這直接導(dǎo)致圖形學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容缺少被處理的圖形顯示對(duì)象，加之計(jì)算機(jī)課程與圖形學(xué)的教育又沒有軟件系統(tǒng)的概念，這樣安排雖然能滿足圖形標(biāo)準(zhǔn)等商業(yè)軟件的發(fā)展需求，但卻很難讓初學(xué)者全面掌握“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”學(xué)科系統(tǒng)性的概念、思想和方法與學(xué)科發(fā)展的基本規(guī)律——用數(shù)學(xué)模型的方法指導(dǎo)編程實(shí)踐，在計(jì)算復(fù)雜性可接受的條件下，針對(duì)已有成果中存在的不足，不斷用新的數(shù)學(xué)模型與仿真算法等方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使圖形學(xué)的數(shù)學(xué)仿真過(guò)程不斷的逼近現(xiàn)實(shí)物體模型(包括剛體、軟體、流體、氣體)的構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)、變形、切割和拼接與反光效果的顯示這一真實(shí)的物理變化過(guò)程。即初學(xué)者沒有用計(jì)算機(jī)生成圖形的完整概念，這也是以往人們認(rèn)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程難教、難學(xué)的主要原因。

由于“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的繪圖原理不像數(shù)據(jù)庫(kù)軟件那樣，數(shù)據(jù)庫(kù)的功能可以被所有的應(yīng)用程序所調(diào)用；也不像通信軟件那樣，所有要聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都離不開通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而計(jì)算機(jī)顯卡工業(yè)、3D游戲、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額小于數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算機(jī)通信等產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額，即應(yīng)用軟件的商業(yè)價(jià)值決定了它們?cè)谌藗児ぷ髋c學(xué)習(xí)中的地位。

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