胡彬

摘要：該文分析了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的課程特點(diǎn)，總結(jié)了當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，通過增加實(shí)踐教學(xué)、重視過程考核對(duì)計(jì)算機(jī)圖形的實(shí)踐教學(xué)法進(jìn)行了探討。通過設(shè)計(jì)基于OpenGL的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生掌握課程基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)際教學(xué)過程中的應(yīng)用表明該文的方法取得了一定的成果，提升了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)改革；實(shí)踐教學(xué)；OpenGL

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）10-0115-02

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并利用計(jì)算機(jī)顯示和處理圖形的原理、 方法、 技術(shù)的一門學(xué)科[1]。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)選修課，兼顧理論和實(shí)踐，具有很強(qiáng)的綜合性和交叉性。隨著科學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)設(shè)備的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展并逐漸滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提出了改革的思路，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以教學(xué)為主的教學(xué)方法，增強(qiáng)課程的實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。并在教學(xué)過程中進(jìn)行探索與總結(jié)，結(jié)果表明該方法是有效的。

1 傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)以教為主，重點(diǎn)在于考核學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握，并不會(huì)側(cè)重課程的實(shí)踐性，這種教學(xué)模式不適合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)這樣的課程，不利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力[3]。

1.1 學(xué)科難度大

目前圖形學(xué)技術(shù)仍然是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)比較多，內(nèi)容抽象，因此比較難掌握，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門綜合性和交叉性極強(qiáng)的新興學(xué)科，它涉及了圖論、數(shù)學(xué)、計(jì)算幾何、圖像處理等多門學(xué)科，兼顧理論和實(shí)踐。傳統(tǒng)教學(xué)以理論教學(xué)為主，學(xué)生只能體會(huì)到抽象的理論知識(shí)，就會(huì)漸漸的失去學(xué)習(xí)的興趣。

1.2 實(shí)踐教學(xué)比例較少

傳統(tǒng)教學(xué)以教師講授為主，教師通過板書或者PPT進(jìn)行知識(shí)的傳授，學(xué)生只是被動(dòng)的進(jìn)行知識(shí)的接受，老師與學(xué)生的互動(dòng)較少，對(duì)內(nèi)容理解膚淺。教學(xué)缺少實(shí)踐過程，學(xué)生無法真正掌握?qǐng)D形學(xué)的本質(zhì)，做不到真正的學(xué)以致用。

1.3 教學(xué)內(nèi)容和方法落后

目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容基本源自經(jīng)典教材，內(nèi)容從最底層的硬件逐漸過渡到高層的真實(shí)感圖形學(xué)，對(duì)于新興的技術(shù)講解較少。在實(shí)踐教學(xué)中，不少高校還在使用C++實(shí)現(xiàn)編程，學(xué)生實(shí)現(xiàn)起來難度較大，這導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有興趣，也沒有足夠的時(shí)間去系統(tǒng)地完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，無法體現(xiàn)和培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

2 實(shí)踐教學(xué)改革方法與目標(biāo)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為高等院校計(jì)算機(jī)核心課程之一，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)來解決各種計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的實(shí)際問題，提高學(xué)生的實(shí)踐編程能力，這樣更貼近“卓越工程師”的培養(yǎng)計(jì)劃。本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提出了以下改革方法。

2.1 改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)

在課堂教學(xué)方面，將以教師為中心的教學(xué)模式變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的模式， 變教師主動(dòng)為教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、教師與學(xué)生互動(dòng)的模式，在教師講授的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析算法、改進(jìn)算法和解決問題的能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生的能力。

2.2 增加實(shí)踐教學(xué)比例

傳統(tǒng)教學(xué)以課堂教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)比例偏少，不少高校仍然使用C++來實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)難度過大，導(dǎo)致學(xué)生也沒有時(shí)間和興趣去完成。本文在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，引入OpenGL作為圖形算法接口，讓學(xué)生完成若干實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。OpenGL[4-5]（全寫Open Graphics Library）是個(gè)定義了一個(gè)跨編程語言、跨平臺(tái)的編程接口規(guī)格的專業(yè)的圖形程序接口。它提供了基本庫、實(shí)用庫和輔助庫 3 個(gè)函數(shù)庫供調(diào)用，可用于二、三維圖形開發(fā)，是一個(gè)功能強(qiáng)大，調(diào)用方便的底層圖形庫。為了加強(qiáng)OpenGL的多語言和多平臺(tái)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(tái)結(jié)合OpenGL是實(shí)現(xiàn)圖形學(xué)算法的最佳選擇，一方面可以降低學(xué)生編程的能力，另一方面由于OpenGL是開源的，學(xué)生可以參考其中的算法實(shí)現(xiàn)方法以提高編程能力。本文結(jié)合了實(shí)際應(yīng)用與學(xué)生能力，設(shè)置了實(shí)踐項(xiàng)目，如表1所示。

我們將學(xué)生分成若干小組，每組4-5人，按組完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，組內(nèi)工作分配由學(xué)生自行安排，以周為單位，老師和學(xué)生定期召開進(jìn)度會(huì)進(jìn)行交流，討論實(shí)驗(yàn)中的問題和改進(jìn)方法并安排下一階段目標(biāo)，最后按組進(jìn)行項(xiàng)目演示和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過分組安排，提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，也使得實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的進(jìn)展更為有效。

表1設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，基本覆蓋了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的基礎(chǔ)算法，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生不僅能夠掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)算法，也能夠提高自己的實(shí)訓(xùn)能力，包括自學(xué)新技術(shù)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(píng)定學(xué)生成績(jī)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，學(xué)生成績(jī)僅通過期末考試進(jìn)行評(píng)定，這不能激發(fā)學(xué)生去編程的動(dòng)力。課程經(jīng)過改革，加入了更多的實(shí)踐項(xiàng)目，我們將成績(jī)?cè)u(píng)定更多的向?qū)嵱?xùn)項(xiàng)目?jī)A斜，雖然這樣的評(píng)定方式加大了教師的工作量，但是受到了學(xué)生的廣泛好評(píng)，極大的提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

3 小結(jié)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門發(fā)展迅速的學(xué)科，是一門理論與實(shí)踐并重的學(xué)科，因此對(duì)教學(xué)的要求也比較高。本文從自身教學(xué)出發(fā)，總結(jié)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，提出了加大實(shí)踐教學(xué)的新思路，并在教學(xué)中加以實(shí)施。從教學(xué)結(jié)果來看，本文提出的教學(xué)方法取得了較好的成效，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程也具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫家廣， 胡事民. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2009.

[2] 柳海蘭. 淺談?dòng)?jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2010（3）： 9551-9552.

[3] 杜利峰， 李竹林. 基于OpenGL的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革探索[J]. 電子設(shè)計(jì)工程， 2012（13）：6-8.

[4] OpenGL Headline News[EB/OL]. https：//www.opengl.org/

[5] Francis S Hill. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（OpenGL版）[M]. 胡事民， 譯. 3版. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2010.