張起榮+張繼燕+王燕

摘 要： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的高年級(jí)課程，它由于學(xué)科涉及數(shù)學(xué)知識(shí)較多、理論內(nèi)容難懂、要求較高的實(shí)踐性能力，造成學(xué)生不能較好地掌握內(nèi)容，將計(jì)算思維引入教學(xué)中，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算思維 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 教學(xué)改革與實(shí)踐

一、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述

在2006年，計(jì)算思維概念是美國(guó)周以真教授正式提出的教育理念。他認(rèn)為計(jì)算思維不僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家，還和閱讀、寫作、算術(shù)一樣，成為每個(gè)人必須具備的基本技能。計(jì)算思維概念一經(jīng)提出，就引發(fā)了很多國(guó)家學(xué)術(shù)界的強(qiáng)烈反響。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，需要一定的數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，理論建立在實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，課程有一定的難度，學(xué)生不容易聽懂和看懂教學(xué)內(nèi)容。將計(jì)算思維的能力訓(xùn)練引入該課程中，使學(xué)生不僅能更深刻地理解該課程理論的能力，而且能具有怎么將理論和實(shí)踐融合解決實(shí)踐應(yīng)用的能力。

面向未來(lái)，貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院秉承“艱苦創(chuàng)業(yè)、不斷進(jìn)取”的辦學(xué)精神，堅(jiān)持以興學(xué)育人為根本，以培養(yǎng)服務(wù)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)等需要的一線工程師和服務(wù)基礎(chǔ)教育需要的一線教師為目標(biāo)，立足畢節(jié)、服務(wù)貴州、面向全國(guó)，不斷深化產(chǎn)教融合、校企合作，深化教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平，努力建設(shè)特色鮮明的高水平應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，為實(shí)現(xiàn)貴州與全國(guó)同步全面建成小康社會(huì)作出更大貢獻(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，在教學(xué)過(guò)程中就不斷秉承上述辦學(xué)思想和思路。

二、計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)方法改革

因?yàn)橐粭l直線怎么計(jì)算出來(lái)通過(guò)一系列畫圖發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，找到了用計(jì)算機(jī)表示現(xiàn)實(shí)事物的辦法。通過(guò)具體的算法講解分析了上述計(jì)算思維的思想。這樣使學(xué)生以后在工作中遇到新問(wèn)題，可以用計(jì)算思維解決問(wèn)題，不是死板學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)理論，而是能靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)理論解決實(shí)際工作中的問(wèn)題。

2.有的學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏總結(jié)規(guī)律的能力，在課程中有意培養(yǎng)學(xué)生這方面的思維，比如在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，一大特點(diǎn)是把不少數(shù)學(xué)公式總結(jié)變成一個(gè)統(tǒng)一的公式，有個(gè)這個(gè)統(tǒng)一的公式，對(duì)進(jìn)行編程更加便利，同時(shí)能用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行更廣泛的應(yīng)用。如2D矩陣表示中，P′=P+T表示二位變換的平移公式；P′=R·P表示二位變換的旋轉(zhuǎn)公式；P′=S·P表示二位變換的變比公式；對(duì)于平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換，每個(gè)基本的變換都可表示為普通矩陣形式：P′=M1*P+M2，最終得到P′=M*P。這個(gè)公式就更具有廣泛性。老師不用計(jì)算思維分析，多數(shù)學(xué)生沒(méi)有意識(shí)到非常簡(jiǎn)單的一個(gè)總結(jié)數(shù)學(xué)公式的統(tǒng)一性，對(duì)一門學(xué)科建立了非常深厚的基礎(chǔ)。訓(xùn)練學(xué)生將同一用途的公式進(jìn)行總結(jié)統(tǒng)一，這為以后他們進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)研究打開了思路。

3.用計(jì)算思維教會(huì)學(xué)生會(huì)利用數(shù)學(xué)公式，如表示直線的公式，有方程的，有參數(shù)形式的，在這門課里，進(jìn)行不同的研究是，在有的地方如進(jìn)行畫線算法是用的直線方程，但是在表示三維對(duì)象時(shí)，則參數(shù)方程就有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于同樣一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生要學(xué)會(huì)用不同的公式表示同一的事物，然后會(huì)在不同情況下使用不同條件的同一事物的數(shù)學(xué)公式解決實(shí)際問(wèn)題。直線方程的公式學(xué)生在初中和高中都學(xué)過(guò)，但是老師當(dāng)初只是為解數(shù)學(xué)題而進(jìn)行的數(shù)學(xué)訓(xùn)練，學(xué)生并不會(huì)運(yùn)用這些公式解決實(shí)際計(jì)算機(jī)中的問(wèn)題。但是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)就是建立在如此簡(jiǎn)單的初高中數(shù)學(xué)知識(shí)上的，發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)顯示圖形。通過(guò)計(jì)算思維對(duì)該門課程的分析，不僅讓學(xué)生感覺(jué)到了數(shù)學(xué)的魅力，而且增強(qiáng)了他們用數(shù)學(xué)公式解決計(jì)算機(jī)方面問(wèn)題的實(shí)際能力。這恰恰是我校提出的培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該研究，使得計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)更有深度和廣度，使學(xué)生不會(huì)感覺(jué)這門課很難，而且覺(jué)得這門課非常有意思，是在跟這些計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基人在思想上的交流，使學(xué)生愛學(xué)愛研究愛思考。使學(xué)生感到搞研究沒(méi)有想象中那么難，而是很有趣的一件事情。對(duì)學(xué)生以前的初高中學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行實(shí)際用途的擴(kuò)展，開闊他們的思路，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和逆向思維等。如果學(xué)生以后考上研究生繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的研究，則可給他們打下良好的研究基礎(chǔ)，使他們?cè)谟?jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中能夠承前啟后。如果學(xué)生以后在軟件公司從業(yè)，則可為他們解決算法上的一些問(wèn)題找到新思路。培養(yǎng)學(xué)生將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，降低算法復(fù)雜度。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.