費(fèi)立偉山東服裝職業(yè)學(xué)院

職業(yè)院校計算機(jī)圖形生成算法的可視化探究

費(fèi)立偉
山東服裝職業(yè)學(xué)院

摘要：近年來，隨著計算機(jī)應(yīng)用的普及，職業(yè)院校對計算機(jī)教學(xué)工作越來越重視。其中，計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)中一門重點(diǎn)學(xué)科，并且計算機(jī)圖形學(xué)中涵蓋了許多算法，長期教學(xué)實(shí)踐表明，傳統(tǒng)教學(xué)方法過于陳舊，不能為學(xué)生加深理解提供便利，同時也會降低學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)知識的積極性。鑒于此，本課題筆者重點(diǎn)對計算機(jī)圖形生成算法的可視化進(jìn)行了探究，希望以此彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，進(jìn)而為計算機(jī)整體教學(xué)的優(yōu)化提供有效憑據(jù)。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；圖形生成；可視化

一、可視化教學(xué)的作用分析

可視化教學(xué)屬于計算機(jī)教學(xué)中的一種新型教學(xué)方法，該教學(xué)方法主要是在借助多媒體及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，通過“可視化”將抽象的知識簡單化、形象化，從而為學(xué)生在理解層面提供便利，以此使學(xué)生迅速學(xué)習(xí)到相關(guān)知識。顯然，可視化教學(xué)的作用是非常明顯的，總結(jié)起來主要體現(xiàn)在三大方面：（1）使傳統(tǒng)教學(xué)模式得到有效改善。傳統(tǒng)計算機(jī)教學(xué)模式存在較為單一的缺點(diǎn)，而可視化教學(xué)很好地利用了多媒體及網(wǎng)絡(luò)平臺，全新的教學(xué)方法能夠提高學(xué)生參與的積極性，從而為教學(xué)的優(yōu)化提供保證。（2）有助于學(xué)生學(xué)習(xí)到豐富的計算機(jī)知識。通過可視化教學(xué)全過程，能夠讓學(xué)生詳細(xì)地觀察到計算步驟，從而加深理解，掌握算法內(nèi)容，進(jìn)一步構(gòu)建系統(tǒng)化的計算機(jī)基礎(chǔ)知識體系。

二、計算機(jī)圖形生成算法的可視化實(shí)現(xiàn)路徑探究

1可視化算法的整體思路分析

計算機(jī)圖形生成算法的可視化需建立在了解教學(xué)目標(biāo)方法及內(nèi)容的前提下進(jìn)行，結(jié)合有效性高、簡單直觀的教學(xué)模式，進(jìn)一步使可視化教學(xué)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。具體整體層面分析，可歸納為三個環(huán)節(jié)：其一，基于圖形生成界面對單獨(dú)的窗口進(jìn)行設(shè)置，主要工作體現(xiàn)在兩方面，一方面將圖形生成表現(xiàn)出來，另一方面將算法文本顯示出來。其二，對于教師來說，需要充分掌握圖形生成過程，保證學(xué)生能夠觀察到算法的全過程，并以循序漸進(jìn)、由淺入深的方式讓學(xué)生掌握相關(guān)知識。其三，充分結(jié)合圖形與算法，基于計算機(jī)任務(wù)執(zhí)行中，使可視化目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。

2在生存虛擬柵格的基礎(chǔ)上對坐標(biāo)系進(jìn)行構(gòu)建

在計算機(jī)圖形生成算法的可視化教學(xué)過程中，為了使“可視化”的教學(xué)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，需做好C語言程序設(shè)計工作，進(jìn)一步做好調(diào)試，以此保證程序可以穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。在圖形生成之后，需要利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行繪制，主要是對基于線條上的每一個點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行繪制，進(jìn)而連接這些點(diǎn)，以此確保繪制工作的順利完成[3]。除此之外，在運(yùn)行中還需要確保學(xué)生能夠清晰地觀察到圖形。

3把握圖形生成，同時控制演示過程

對圖形生成進(jìn)行掌握，同時對演示過程進(jìn)行控制顯得極為重要。主要是為了圖形生成過程跨度過大的情況得到有效避免，同時為學(xué)生理解提供便利。所以，在程序設(shè)計過程中，教師便需要對每一個環(huán)節(jié)及步驟進(jìn)行分解，以規(guī)范步驟為原則，向?qū)W生演示計算機(jī)圖形生成的整體過程。

4使算法和圖形窗口有機(jī)結(jié)合

算法與圖形窗口有機(jī)結(jié)合指的是2個窗口算法執(zhí)行與圖形生成之間保持高度的一致性。在計算機(jī)算法對某一項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行時，保證圖形窗口可以產(chǎn)生圖形。與此同時，為了使窗口的統(tǒng)一得到有效實(shí)現(xiàn)，教師需及時對算法作出有效修正。比如：在繪制直線圖形過程中，可在算法中設(shè)計出一個函數(shù)，同時在圖形窗口中設(shè)計出一個函數(shù)，以此使相應(yīng)的任務(wù)能夠順利完成，進(jìn)一步使算法和圖形之間保持高度的一致性。

三、具體案例分析

1可視化教學(xué)框架分析

可視化教學(xué)框架模型，實(shí)現(xiàn)步驟為：（1）利用FLASH可視化編程工具，對算法每一步的關(guān)鍵幀加以制作，以此使算法執(zhí)行過程能夠?qū)崿F(xiàn)分布可視化，進(jìn)一步采取相應(yīng)的技術(shù)，使算法動畫演示模塊得到有效生成[4]。（2）對通常會使用到的多媒體教學(xué)軟件加以利用，如PowerPoint等，將上述步驟中已經(jīng)獲取的可視化算法模塊串聯(lián)起來。（3）對人機(jī)交互設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步使具備可視化效果的教學(xué)軟件得到有效生成。對于可視化教學(xué)框架來說，它的實(shí)現(xiàn)使教學(xué)工作能夠順利開展，同時也利于學(xué)生理解。

2實(shí)際案例分析

將“1/4圓弧的生成”作為本次探討的案例，其算法本質(zhì)為：對1/4圓弧相應(yīng)的函數(shù)方程加以應(yīng)用，圓的函數(shù)方程為：x2＋y2＝R2；在構(gòu)建每一個像素逼近點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使圓弧能夠有效構(gòu)建出來。圓弧的構(gòu)建需利用到下列公式：

為了使以上算法的執(zhí)行全過程能夠較為清晰、直觀地呈現(xiàn)在大家面前，筆者利用FLASH軟件對其可視化模塊進(jìn)行了制作，圖2便是圓弧生成法效果圖示。

在可視化模塊的制作過程中，通常會對界面設(shè)計的便捷性進(jìn)行考慮，結(jié)合圖2可知，可視化模塊清晰可見、直觀自然，在教學(xué)過程中教師無需將大量的時間花費(fèi)在軟件模塊執(zhí)行模式的研究方面，從而使教學(xué)工作的開展更加流暢、順利。與此同時，為了能夠充分把握教學(xué)過程，設(shè)置了“開始演示”、“停止”及“返回”三個按鈕，教學(xué)過程中教師只需點(diǎn)擊按鈕便可掌控教學(xué)速度。

四、結(jié)語

本次研究在分析可視化教學(xué)作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對算機(jī)圖形生成算法的可視化實(shí)現(xiàn)路徑進(jìn)行了探究。認(rèn)識需遵循四大步驟，即為：（1）明確可視化算法的整體思路；（2）在生成虛擬柵格的基礎(chǔ)上對坐標(biāo)系進(jìn)行構(gòu)建；（3）把握圖形生成，同時控制演示過程；（4）使算法和圖形窗口有機(jī)結(jié)合。對以上四大步驟進(jìn)行完善，才能夠使計算機(jī)圖形生成算法的可視化得到有效實(shí)現(xiàn)，以此為學(xué)生理解提供便利，進(jìn)一步為計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)的順利開展奠定良機(jī)。

參考文獻(xiàn):

[1]李皓鋮.計算機(jī)圖像學(xué)算法可視化教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2013,34:7750-7752.

[2]金星馳.龔光軍.董玉德.圖形生成與變換算法可視化的原理與方法(英文)[J].西安工程大學(xué)學(xué)報,2014,01:94-101.

作者簡介:費(fèi)立偉（1977-），女，山東日照人，講師，本科，山東服裝職業(yè)學(xué)院信息工程系，研究方向:計算機(jī)圖形圖像、數(shù)據(jù)庫。