韓峰+汪傳建+寧川??

摘要：針對(duì)高校計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的理論難度大、實(shí)踐性強(qiáng)以及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的問題，通過在教學(xué)中植入以自主參與、解決問題、團(tuán)隊(duì)合作、知識(shí)創(chuàng)新及實(shí)踐能力為中心的教學(xué)理念來改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，以激發(fā)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的主動(dòng)探究與思考，從而提高學(xué)生對(duì)課程的興趣，提升學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新性思維能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)理念；創(chuàng)新

一、 引言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣利用計(jì)算機(jī)來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學(xué)科，是近30年來發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新興學(xué)科，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域最活躍的分支之一。高校開設(shè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的目的在于讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形生成與處理技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和方法，熟悉該課程涉及的思維方式，培養(yǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)圖形相關(guān)軟件的能力，為深入學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。該課程內(nèi)容涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)等知識(shí)，理論難度大、實(shí)踐性強(qiáng)，是許多后續(xù)課程（數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)視覺等）的基礎(chǔ)課程，因此該課程在高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中占有重要地位和作用，課程教學(xué)一直是高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中面臨的重要課題。本文所提教學(xué)方式區(qū)別于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，在課程教學(xué)中植入了很多創(chuàng)新性的教學(xué)理念，給出了具體的應(yīng)用案例。

二、 創(chuàng)新性教學(xué)理念的應(yīng)用

（一） 以“自主參與”為中心的教學(xué)理念

學(xué)生既是學(xué)習(xí)者又是傳授者，既是知識(shí)的受眾又是傳播者和創(chuàng)造者。作為學(xué)習(xí)的主體，每個(gè)學(xué)生對(duì)于教師課堂講授的知識(shí)都有自己的優(yōu)勢(shì)和理解消化能力，有著自己的學(xué)習(xí)特征和方法。如果讓每位學(xué)生都帶著自己的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和想法參與到課程學(xué)習(xí)，去改變千篇一律的教學(xué)模式，將會(huì)對(duì)課程教學(xué)效果帶來巨大的影響。在課程教學(xué)中，可以每周開展一次或幾次參與式、自主與交互學(xué)習(xí)的課程教學(xué)活動(dòng)，給每個(gè)學(xué)生自由發(fā)展的機(jī)會(huì)，就像有的學(xué)生善于理論知識(shí)的理解，有的優(yōu)于算法的理解，有的能于程序的編寫等等，每個(gè)學(xué)生都有一方面或幾個(gè)方面的潛力可以挖掘?！白灾鲄⑴c”式教學(xué)理念的應(yīng)用，給學(xué)生提供了自我潛力和優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的平臺(tái)，給他們提供了展示自我的機(jī)會(huì)，能夠提升他們自主學(xué)習(xí)的積極性，提升他們對(duì)課程的興趣。

（二） 以“解決問題”為中心的教學(xué)理念

學(xué)生接受知識(shí)的理解力和想象力存在差異，之間難免會(huì)發(fā)生分歧。此時(shí)教師不能置若罔聞、不能越俎代庖，更不能橫加指責(zé)，呵斥誰對(duì)誰錯(cuò)，孰輕孰重。教師要從不同角度來解讀學(xué)生對(duì)問題的理解力。比如在講解多邊形的掃描轉(zhuǎn)換知識(shí)時(shí)，課堂上出現(xiàn)了“意外情況”：同學(xué)們對(duì)改進(jìn)的有效邊表算法和邊標(biāo)志算法產(chǎn)生了不同看法。一部分學(xué)生認(rèn)為，改進(jìn)的有效邊表算法中以合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用存儲(chǔ)空間換取圖形繪制時(shí)間的方法是符合軟件發(fā)展規(guī)律的，完全可以在大型圖形系統(tǒng)中應(yīng)用。另一部分學(xué)生則認(rèn)為，邊標(biāo)志算法適合于硬件實(shí)現(xiàn)，比改進(jìn)的有效邊表算法更適合應(yīng)用在圖形系統(tǒng)中。此刻在課堂上，學(xué)生的質(zhì)疑和分歧是難得的教學(xué)契機(jī)，教師應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)從不同看法和角度給學(xué)生作出詳細(xì)的講解，不要讓疑問留在課堂上，教師當(dāng)即的引導(dǎo)使學(xué)生釋然，讓他們的理解和想象都得到充分的印證，給予肯定。

（三） 以“團(tuán)隊(duì)合作”為中心的教學(xué)理念

團(tuán)隊(duì)合作不僅能促進(jìn)同學(xué)們之間感情，而且可以提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自我控制性，對(duì)學(xué)生合作能力的培養(yǎng)也是專業(yè)培養(yǎng)的重要要求，是培養(yǎng)大學(xué)生素質(zhì)、正確的職業(yè)觀及良好職業(yè)品質(zhì)的一個(gè)必要條件。如何培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力？這就要求教師要利用有效的教學(xué)方法進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。教師要使學(xué)生明白：一個(gè)想法加另一種想法，可以理解成“1+1≥2”得到兩種以上解決問題的方法。要讓學(xué)生明白為了完成任務(wù)，團(tuán)隊(duì)合作模式是一種互幫互助的過程，更要讓學(xué)生們明白僅靠一人之力是難以完成目標(biāo)的。要引導(dǎo)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會(huì)質(zhì)疑，“學(xué)源于思，思源于疑”，常有疑點(diǎn)，常有想法和探索，才能常有創(chuàng)新，才能使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加深刻。教師要有計(jì)劃地組織課堂活動(dòng)，例如：在教授真實(shí)感圖形繪制中的光照明模型的時(shí)候，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行自由結(jié)組，完成一個(gè)光照?qǐng)鼍?。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要對(duì)自己的合作伙伴進(jìn)行了解和尋找，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)興趣的要求。教師對(duì)于好的作品要給予積極評(píng)價(jià)，這樣就會(huì)使學(xué)生認(rèn)可團(tuán)隊(duì)合作模式，使學(xué)生建立合作意識(shí)，團(tuán)隊(duì)合作能力也會(huì)不斷提高。

（四） 以“知識(shí)創(chuàng)新”為中心的教學(xué)理念

怎樣挖掘教材中有利于創(chuàng)新的資源、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和開放性思維呢？首先，進(jìn)行創(chuàng)新教育必須提供創(chuàng)新的條件。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教材中就蘊(yùn)含了大量豐富的創(chuàng)新資源，教材中不少算法留下了一些想象力和“空白”，“言以盡而意無窮”，教師可以抓住這些“空白”帶領(lǐng)學(xué)生盡情地發(fā)揮各自的想象力，補(bǔ)充、延伸、討論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和開放思維。教師在教學(xué)中要深入挖掘教材中的創(chuàng)新因素，利用這些創(chuàng)新因素對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育，才能構(gòu)建新的知識(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新能力才可以得到發(fā)展。以“知識(shí)創(chuàng)新”為中心的教學(xué)理念的實(shí)踐路線如圖1所示。

圖1“知識(shí)創(chuàng)新”的教學(xué)理念

（五） 以“實(shí)踐能力”為中心的教學(xué)理念

心理學(xué)家皮亞杰指出：所有智力方面的工作都要依賴于興趣。興趣才是學(xué)生最好的老師，單純的“填鴨式”灌輸會(huì)讓學(xué)生失去課程學(xué)習(xí)的興趣。在課程實(shí)踐方面，教師可通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和習(xí)題練習(xí)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，同時(shí)安排綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生使用、開發(fā)相應(yīng)圖形軟件的能力。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)方式多樣，包括示例講解、多媒體演示、課程設(shè)計(jì)和讓學(xué)生參與課題研究，以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)圖形軟件的使用和開發(fā)的能力。

高等院校教師完全可以利用自身科研資源開展教學(xué)、實(shí)踐、科研三位一體的教學(xué)方式。教師通科研活動(dòng)可以進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)水平的提高，也能使教學(xué)改革和科研成果及時(shí)應(yīng)用于教學(xué)和實(shí)踐中，讓學(xué)生可以學(xué)到最前沿的知識(shí)和真正實(shí)用的技術(shù)，為學(xué)生的能力培養(yǎng)提供有力支持。在課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中，研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的比例可以適當(dāng)增加，它們可以是教師的教學(xué)改革和科研成果的結(jié)晶。另外，讓部分學(xué)生參與課題研究的教學(xué)方法也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，避免理論與實(shí)際的脫節(jié)，能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，能顯著提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

三、 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)中有許多可以激發(fā)學(xué)生潛能，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，啟發(fā)創(chuàng)新思維的絕妙時(shí)機(jī)，教師如果能在課程教學(xué)中不斷植入創(chuàng)新性的教學(xué)理念，善于突破、善于創(chuàng)新，就能不斷拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)領(lǐng)域、思維領(lǐng)域和創(chuàng)造領(lǐng)域，就能把課程教學(xué)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。同時(shí)也能成就教師自身，使教師真正走出“教書匠”的稱號(hào)，摒棄傳統(tǒng)的教師在講臺(tái)上滔滔不絕、學(xué)生在講臺(tái)下呆若木雞的教學(xué)方式，讓教師成為真正的富有開拓創(chuàng)新精神的新型教師。

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