文/廣州新華學院 丁 豐 王孟博

美國教育家杜威曾經(jīng)說過：“如果我們按昨天的方式教今天的學生，就等于掠奪了他們的明天。” 在互聯(lián)網(wǎng)時代的今天，知識獲得已經(jīng)不存在障礙，但學習動力、注意力變成了稀缺資源。同時，新工科建設(shè)的迫切需求使工科課程教學進入了同樣的困境，尤其是當前教學中存在的教、學、用嚴重脫節(jié)問題。本研究提出了“新工科”背景下，“以學生志趣為導(dǎo)向” 的教學改革，以數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)計算機圖形學教學為例，針對課程理論難度大、學生編程基礎(chǔ)薄弱、專業(yè)內(nèi)課程銜接不夠緊密等問題，從教材的選擇，到課程內(nèi)容的設(shè)置及考核方式，全面進行改革。

一、學情分析

計算機圖形學是線性代數(shù)、計算機程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程的綜合應(yīng)用，是一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)必修課。本課程開設(shè)于大學二年級，對學生在大一相關(guān)課程中學習掌握的編程能力及數(shù)學基礎(chǔ)有較高的要求，但數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的大二學生普遍存在編程基礎(chǔ)薄弱，對需要編程開發(fā)的課程畏難情緒嚴重等問題。同時，專業(yè)內(nèi)課程銜接不夠，導(dǎo)致數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的大部分學生都產(chǎn)生了編程與設(shè)計無關(guān)、編程學而無用的心理，缺乏對編程類課程的學習主動性。

(一)傳統(tǒng)教學模式

在教學設(shè)計上，計算機圖形學課程從在數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)開設(shè)以來，都是采用傳統(tǒng)的“理論+實踐”的方式，針對圖形學算法進行逐一講授與學習。在課程的學習過程中，學生往往在復(fù)雜的理論學習與單調(diào)的上機實踐案例中找不到學習的樂趣，甚至出現(xiàn)抵觸、放棄等情緒。同時由于課時的局限及課程的難度，學生在學習結(jié)束時，仍無法通過編程完成一副圖形學作品，導(dǎo)致成就感缺失，加大了編程類課程學而無所用的心理。

在教材選擇上，市場上的絕大多數(shù)教材都是重理論輕實踐，針對計算機科學相關(guān)專業(yè)編訂，教師很難選擇一本難易適中且適合數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)使用的教材，學生也很難從教學內(nèi)容中發(fā)現(xiàn)與本專業(yè)其他設(shè)計類課程的緊密聯(lián)系。在考核方式上，計算機圖形學課程通常采用傳統(tǒng)的理論筆試的考核方式，缺乏對學生的實操能力的考核，同時試卷的難易也很難把握，導(dǎo)致學生的掛科率偏高，加大了學生對基礎(chǔ)理論課程的厭學情緒。

(二)改革目標

計算機圖形學是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課程，針對其課程難度大、學生編程能力薄弱等問題，在“新工科”背景下，“以學生志趣為導(dǎo)向”進行教學改革。通過與學生的深入交流溝通，結(jié)合本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，適當減少理論學習，重基礎(chǔ)、算法原理的學習。減少大量的枯燥理論灌輸，加大算法編程實現(xiàn)能力的培養(yǎng)。以學生“會什么”“想學什么”“想收獲什么”為出發(fā)點，合理選擇教材，有效設(shè)計實驗。結(jié)合數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的學生 “愛設(shè)計，喜畫圖”的志趣，讓學生在學期初通過圖形學基礎(chǔ)類庫MFC自主設(shè)計案例；學期中期，圍繞案例學圖形學基礎(chǔ)算法的原理，使用C++編程實現(xiàn)圖形學算法；學期末，在期初的自主創(chuàng)造的作品中應(yīng)用自己編程實現(xiàn)的圖形學算法，并作為課程考核(大作業(yè))方式提交。在志趣的驅(qū)動下，感受編程的魅力，了解計算機圖像的產(chǎn)生(從圖形到圖像)的基礎(chǔ)原理，并在算法的實現(xiàn)過程中，加強基礎(chǔ)編程語言C++的編程應(yīng)用能力。

二、教學改革

項目立足當前教學環(huán)境，以“新工科”為背景，以學生志趣為導(dǎo)向，創(chuàng)新工程教育方式與手段，以數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)計算機圖形學課程為樣本，落實以學生為中心的理念，進行教學改革。

(一)課程目標

計算機圖形學是研究計算機生成、處理和顯示圖形的學科。它的重要性體現(xiàn)在人們越來越強烈地需要和諧的人機交互環(huán)境，以圖形的方式來表示抽象的概念或數(shù)據(jù)已經(jīng)成為信息領(lǐng)域的一個重要發(fā)展趨勢。通過本課程的學習，使學生掌握計算機圖形學的基本原理和基本方法，掌握基本的二維圖形的計算機繪制方法，理解光柵圖形生成基本算法、幾何造型技術(shù)、真實感圖形生成、圖形標準與圖形變換等概念和知識。學會圖形程序設(shè)計的基本方法，為圖形算法的設(shè)計、圖形軟件的開發(fā)打下基礎(chǔ)。

(二)教學設(shè)計

以數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生 “愛設(shè)計，喜畫圖”的志趣為出發(fā)點，設(shè)計如下。

課程初期：引入圖形學基礎(chǔ)類庫MFC，讓學生在較少的課時內(nèi)，學會使用MFC工具編程，結(jié)合圖像設(shè)計工具(PS等)，設(shè)計并實現(xiàn)一幅原創(chuàng)有特色的圖形學作品。課程中期：通過“反饋式案例教學法：運行案例看效果-講解原理學算法-算法編碼畫圖形-圍繞案例做擴展”，針對圖形學中的基礎(chǔ)算法進行逐一講解，并采用面向?qū)ο笳Z言(C++)進行編碼實現(xiàn)。課程后期：將課程中期編程實現(xiàn)的算法類應(yīng)用于課程初期所設(shè)計作品中，修改并完善其圖形學作品。具體實施方案如表1所示。

表1 教學方案實施表

三、改革效果

經(jīng)過兩個學期的教學改革，學生都能通過圖形學基礎(chǔ)類庫(MFC)設(shè)計個性化的圖形作品，并在作品中應(yīng)用C++語言自主編程實現(xiàn)基礎(chǔ)圖形學算法。編程實現(xiàn)作品示意圖如圖1所示。

圖1 C++編程實現(xiàn)圖形作品示意圖

從學生最后提交的作品中(優(yōu)秀作品如圖2所示)可以發(fā)現(xiàn)，學生的學習積極性有了顯著的提高，編程能力也得到加強。

圖2 優(yōu)秀作品展示圖

四、總結(jié)

在“新工科”的背景下，通過“以學生志趣為導(dǎo)向”的課程探索是一種教學上的創(chuàng)新與嘗試，緊密結(jié)合數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生“愛設(shè)計，喜畫圖”的特點，對課程設(shè)計、教學方式、考核方式進行全面的探索。兩個學期的實踐證明對數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生編程能力的培養(yǎng)確實有促進作用，充分調(diào)動了學生的學習積極性、主動性，學生的學習興趣和實踐能力普遍提高。