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        結(jié)合科研的計算機輔助幾何設(shè)計教學(xué)

        2018-01-08 23:33:10李亞娟劉建貞張興剛鄧重陽
        關(guān)鍵詞:線上教學(xué)

        李亞娟 劉建貞 張興剛 鄧重陽

        【摘要】計算機輔助幾何設(shè)計是信息與計算科學(xué)專業(yè)研究生與本科高年級學(xué)生的一門重要專業(yè)課.根據(jù)課程特點,擬結(jié)合科研,從以下三方面進(jìn)行教學(xué)改革:加強線上教學(xué);結(jié)合教師科研內(nèi)容,積極申請學(xué)校學(xué)生科研項目;通過橫向項目,培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力和創(chuàng)新能力.

        【關(guān)鍵詞】計算幾何;線上教學(xué);算法設(shè)計

        【基金項目】杭州電子科技大學(xué)2016年研究生核心課程項目(數(shù)值分析);

        杭州電子科技大學(xué)高等教育研究項目(YB201540).

        計算機輔助幾何設(shè)計是數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)交叉的一門新興學(xué)科,也是理工院校信息與計算科學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,主要研究計算機設(shè)計和制造中的數(shù)學(xué)理論和各種幾何體的構(gòu)造.其內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)中的很多分支,如,計算數(shù)學(xué)、代數(shù)幾何、逼近論、微分幾何、交換代數(shù)等,同時還與計算機圖形學(xué)有非常緊密的聯(lián)系,是一門綜合性較強,貼近實際應(yīng)用,又可以和科研很好結(jié)合的課程[1-5].該課程公式繁雜,具有一定學(xué)習(xí)難度,課容量較大,且貼近前沿發(fā)展趨勢.在傳統(tǒng)教學(xué)方法中,一般會線下講解各種曲線的定義、性質(zhì)、生成算法等,涉及大量公式推導(dǎo).實際中發(fā)現(xiàn),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,教學(xué)效果不夠理想[6-7],易讓學(xué)生感到枯燥.針對這種情況,我們結(jié)合線上教學(xué)和教師科研,進(jìn)行教學(xué)改革.

        一、加強線上教學(xué),優(yōu)化教學(xué)資源

        線上教學(xué)是科技時代發(fā)展的產(chǎn)物,最具有富媒體的性質(zhì),主要是指以包括多媒體在內(nèi)的各種現(xiàn)代化技術(shù)為主要媒介,學(xué)生個體在電腦終端進(jìn)行的跨時空、跨地域的,實時或非實時的交互式教學(xué)形式.與傳統(tǒng)線下教學(xué)相比,線上教學(xué)有著自己獨特的優(yōu)勢:擁有良好的交互性,授課時間地點方式靈活方便,學(xué)生可以自己掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度,把傳統(tǒng)的以課堂為中心轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為中心.利用計算機強大的信息處理能力和存儲能力,課程的大部分管理工作可以線上進(jìn)行.比如,學(xué)習(xí)時間記錄,作業(yè)提交,討論,單元測驗和平時上機實踐的成績記錄等.結(jié)合2016年中國高校慕課聯(lián)盟推出的“玩課網(wǎng)”等教學(xué)平臺,與其他院校計算幾何的任課教師一起,聯(lián)合打造線上課程,師生互動創(chuàng)建有趣的在線課堂.結(jié)合線下授課,加強線上教學(xué),利用各種優(yōu)秀的線上平臺,為學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)便利,擴大學(xué)生的知識面,共享教育資源并做進(jìn)一步優(yōu)化.

        二、結(jié)合教師科研內(nèi)容,積極申請學(xué)生科研項目

        教學(xué)是高校的中心工作.作為一個專業(yè)課教師,應(yīng)該時刻了解科技發(fā)展的前沿動態(tài),保證自己專業(yè)課知識結(jié)構(gòu)的與時俱進(jìn),授課內(nèi)容的及時升華.通過教學(xué),使基礎(chǔ)理論知識能與前沿科技聯(lián)系起來,啟發(fā)和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的積極性和目的性,以達(dá)到理論指導(dǎo)實踐的目的.在教學(xué)過程中,學(xué)生有時候看似天馬行空的想法,有可能會對教師有很大的啟發(fā),促進(jìn)教學(xué)相長,對科研工作很有幫助.

        筆者最近在做重心坐標(biāo)方面的一些工作.在抽取重心坐標(biāo)相關(guān)內(nèi)容中較為晦澀的內(nèi)容之后,可以簡單地闡述為一些多邊形和平面向量的簡單處理問題.授課過程中,筆者把這些簡單的處理問題拋給學(xué)生,再介紹自己科研過程中的思路、存在的問題、怎么解決這個問題,指導(dǎo)學(xué)生激烈地辯論.當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)作為本科生,竟然可以參與教師的科研工作,甚至可以提出一些比較具有建設(shè)性的意見時,學(xué)習(xí)主動性、積極性大大增加.對于解決問題過程中表現(xiàn)比較積極的學(xué)生,筆者擬幫他們申請學(xué)校的學(xué)生科研項目,加強他們的理論推導(dǎo)能力和動手實踐能力.

        三、通過橫向項目,聯(lián)系實際,培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力和創(chuàng)新能力

        近年來大學(xué)生就業(yè)問題已經(jīng)成為一個社會廣泛關(guān)注的熱點問題.一方面,企業(yè)對人才求賢若渴,另一方面,大學(xué)生眼高手低,動手能力差,缺乏實際經(jīng)驗,所以各用人單位招收應(yīng)屆畢業(yè)生的時候,總要先對其進(jìn)行二次培訓(xùn),大大提高了用人成本.而高校課程往往重理論輕實踐,或?qū)嵺`不足,導(dǎo)致學(xué)生在校期間有效培訓(xùn)不足.如果大學(xué)生在畢業(yè)之前通過橫向項目積累一定的工作經(jīng)驗,增加團(tuán)隊協(xié)調(diào)能力,那么無疑將大大提高學(xué)生的競爭實力.

        我校該課程教師隊伍中,每年都有與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)合作的若干橫向項目.考慮讓一些計算機編程能力較強的學(xué)生參與進(jìn)來,進(jìn)行項目中部分內(nèi)容的算法設(shè)計工作,進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實踐應(yīng)用技能.教師把整個項目做合理分工,從中選取一些特定的適合學(xué)生實際的小案例,指導(dǎo)能力較強的學(xué)生來設(shè)計或者選取正確算法.與此同時,教師應(yīng)明確給出開發(fā)步驟,教育學(xué)生從需求分析入手,尋找合適的算法原理,并在此基礎(chǔ)上,自主設(shè)計算法和求解步驟,最后進(jìn)行編碼及調(diào)試.結(jié)束后,對學(xué)生的完成情況給予肯定和評價,對不足之處和共性問題加以點評講解,加深學(xué)生的理解,以挖掘?qū)W生潛能,促進(jìn)知識的正遷移,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式.

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]蘇步青.計算幾何[M].上海:上??萍汲霭嫔?,1980.

        [2]孫家昶.樣條函數(shù)與計算幾何[M].北京:科學(xué)出版社,1982.

        [3]朱心雄.自由曲線曲面造型技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

        [4]施法中.計算機輔助幾何設(shè)計與非均勻有理B樣條[M].北京:高等教育出版社,2001.

        [5]梁春.本科生《計算機輔助幾何設(shè)計》課程開設(shè)探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(20):171.

        [6]李原,張開富,余劍峰.計算機輔助幾何設(shè)計技術(shù)及應(yīng)用[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2007.

        [7]李亞娟,陳軍,鄧重陽.計算機輔助幾何設(shè)計課程教學(xué)有效性策略研究[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究,2016(5):4-5.endprint

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