計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程精選(九篇)

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第1篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)方法；上機(jī)實(shí)踐

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是伴隨著計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一門(mén)研究怎樣利用計(jì)算機(jī)表示、生成、處理和顯示圖形的原理、算法、方法和技術(shù)的學(xué)科[1-2]。目前，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)學(xué)科中發(fā)展最活躍、應(yīng)用最廣泛的分支之一，成為許多計(jì)算機(jī)從業(yè)人員的必備素質(zhì)之一，也是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課。該課程在我校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了多年，其教學(xué)任務(wù)是本著理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，以基本概念、算法原理和實(shí)踐技術(shù)為主線，使學(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，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。然而，歷年的教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)，由于該課程學(xué)科內(nèi)容豐富、理論難度大、實(shí)踐性強(qiáng)，且作為專(zhuān)業(yè)限選課學(xué)時(shí)又有限，導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容不易掌握，疲于應(yīng)付，甚至產(chǎn)生學(xué)生厭學(xué)、教學(xué)低效等現(xiàn)象。

因此，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加課堂信息量，解決課時(shí)少與內(nèi)容多的矛盾、理論與實(shí)踐的矛盾，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)工作中一個(gè)非常值得思考的問(wèn)題。本文面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，在分析計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，針對(duì)該課程的學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生的特點(diǎn)，根據(jù)筆者近年來(lái)在教學(xué)實(shí)踐中的親身體會(huì)，探討一種新的教學(xué)思路和方法。

1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)理論和實(shí)踐兼顧、綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域都很廣泛。它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，學(xué)科交叉繁雜，且整個(gè)學(xué)科的發(fā)展日新月異。同時(shí)，該課程對(duì)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)學(xué)有較高的要求，以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言、圖形基本原理等為先導(dǎo)課程。因此，要將這樣一門(mén)課的內(nèi)容保質(zhì)保量地傳授給學(xué)生，不是一件容易的事，需要積極探討新的教學(xué)方法和教學(xué)思路。

2教學(xué)中存在的問(wèn)題

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1) 理論基礎(chǔ)要求高，教學(xué)效果差。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論性強(qiáng)，部分算法抽象且以數(shù)學(xué)為依托，教學(xué)過(guò)程中過(guò)分強(qiáng)調(diào)課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，側(cè)重于算法原理的推導(dǎo)，而多數(shù)學(xué)生數(shù)學(xué)功底薄弱，故在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出畏難情緒；同時(shí)，其先修課程都是在低年級(jí)開(kāi)設(shè)的，容易遺忘，而在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的課堂上又不可能花太多的時(shí)間進(jìn)行先修課程的復(fù)習(xí)，從而使其成為部分學(xué)生難以逾越的障礙。

2) 教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)分散。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及的方法原理很多，教學(xué)內(nèi)容易面面俱到，導(dǎo)致學(xué)生只掌握了分散的知識(shí)點(diǎn)，沒(méi)有形成一條完整的知識(shí)鏈，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)無(wú)所適從，失去學(xué)習(xí)的目標(biāo)，極大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容只局限于經(jīng)典的算法原理，面向?qū)W科前沿動(dòng)態(tài)的內(nèi)容涉及較少，不利于開(kāi)闊學(xué)生視野，激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和興趣。

3) 實(shí)驗(yàn)課比例較小且實(shí)踐環(huán)節(jié)滯后。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科[3-4]，上機(jī)實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的主要手段，也是學(xué)好這門(mén)課的必要手段。但是，由于總課時(shí)的壓縮，實(shí)驗(yàn)課時(shí)很少，僅提供8學(xué)時(shí)，使原本很重要的實(shí)踐活動(dòng)變成了搭配；上機(jī)實(shí)習(xí)平臺(tái)采用的是目前已不作為主要開(kāi)發(fā)工具的Turbo C，致使學(xué)生不能在實(shí)驗(yàn)中獲得將來(lái)就業(yè)環(huán)境下需要掌握的編程知識(shí)，上機(jī)興趣不高，同時(shí)大部分學(xué)生本身的編程能力也不強(qiáng)，最終導(dǎo)致學(xué)生喪失編程的興趣和能力。

4) 學(xué)生積極性不高。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)開(kāi)設(shè)在大三上學(xué)期，大部分同學(xué)把精力用在考研和考公務(wù)員等方面，而這門(mén)課不是考研的必考課，學(xué)分也不高，因此，大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為圖形學(xué)不重要，學(xué)習(xí)的積極性不高，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程都很被動(dòng)。

3教學(xué)思路探討

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)目標(biāo)之一，就是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有一個(gè)全面、感性的認(rèn)識(shí)，理解并掌握部分經(jīng)典算法，了解當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。根據(jù)這一實(shí)際要求，提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的總體教學(xué)思路。在教學(xué)中，以基本理論和算法原理為主線，以Turbo C、OpenGL等軟件為載體，對(duì)圖形學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體優(yōu)化，加以創(chuàng)新處理，采用多種教學(xué)方式，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，通過(guò)正確引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的興趣，挖掘?qū)W生的潛能，最終培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力。以下筆者將根據(jù)自身的教學(xué)實(shí)踐來(lái)闡述該課程教學(xué)過(guò)程中的認(rèn)識(shí)和做法。

3.1上好緒論課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)過(guò)程中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采取的是一種敬而遠(yuǎn)之的態(tài)度。首先，他們通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在娛樂(lè)、廣告等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用充分感受到該課程的生動(dòng)有趣及實(shí)用性，對(duì)該課程飽含熱情；而與此同時(shí)，在他們的印象中，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及學(xué)科很多，尤其數(shù)學(xué)公式很多，很多內(nèi)容難以理解和掌握，故他們又對(duì)學(xué)好這門(mén)課充滿懷疑。也正是這種期望與現(xiàn)實(shí)的失衡成為打擊學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的“元兇”。因此，我們應(yīng)該重視緒論課，并以此作為突破口，通過(guò)查閱大量資料，結(jié)合目前圖形學(xué)的發(fā)展動(dòng)向，根據(jù)所講授內(nèi)容，充分利用多種教學(xué)手段，將圖形學(xué)知識(shí)融匯貫通起來(lái)，讓學(xué)生在不知不覺(jué)中了解并接受計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，解除他們的疑惑，鼓舞他們的熱情。如在介紹圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用時(shí)，可以插入一段視頻，模擬人在虛擬場(chǎng)景中漫步，不但可以講明具體應(yīng)用，而且學(xué)生易于接受，印象深刻。

3.2教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)內(nèi)容深而廣，知識(shí)更新快，教學(xué)工作者需要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，即兼顧基礎(chǔ)知識(shí)又能反映計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究進(jìn)展，因此，教學(xué)過(guò)程中，在教學(xué)內(nèi)容上要注意以下幾點(diǎn)：

1) 根據(jù)學(xué)生的接受程度，精選核心內(nèi)容，壓縮或屏蔽部分知識(shí)，使學(xué)生專(zhuān)注于必要知識(shí)的學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。我們的教學(xué)內(nèi)容主要包括：圖形變換、光柵圖形學(xué)、幾何造型、圖形裁剪及真實(shí)感圖形繪制。其中，前兩部分相比較而言，是基礎(chǔ)，內(nèi)容較簡(jiǎn)單，講解要深入一些，保證該部分理論具有“點(diǎn)”的深度，如幾何變換，包括；平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換，以及幾何變換的矩陣表示形式和復(fù)合變換的多矩陣組合形式，此外還要說(shuō)明齊次坐標(biāo)引入的必要性；幾何造型中，尤其是曲線曲面造型部分，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況來(lái)決定內(nèi)容的深淺。對(duì)于曲面，難度較大，理解起來(lái)比較困難，不適合本科生的學(xué)習(xí)，故其生成算法完全被屏蔽；而曲線的生成算法雖較曲面易理解，但也不能過(guò)于深入，這里只重點(diǎn)介紹B樣條曲線和貝塞爾曲線的生成技術(shù)和特點(diǎn)，并且講解過(guò)程中，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活的例子，引入具體應(yīng)用，如在汽車(chē)、飛機(jī)外形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；裁減計(jì)算，也是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心，這里重點(diǎn)講解直線段的裁剪算法和多邊形裁剪算法；對(duì)于真實(shí)感圖形繪制部分，由于涉及的知識(shí)面廣，理論深，同樣不適合本科生的學(xué)習(xí)，故這一部分內(nèi)容只介紹一些基本概念?？傊?，上述的內(nèi)容涉及許多概念和算法，要求學(xué)生把重點(diǎn)放在基本概念和算法的思想上，不強(qiáng)調(diào)學(xué)生去掌握和實(shí)現(xiàn)算法的具體細(xì)節(jié)，但要求掌握幾個(gè)經(jīng)典的算法。

2) 注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)基本原理和基本概念的理解，同時(shí)還要突出重點(diǎn)、重視應(yīng)用。對(duì)一些要求學(xué)生掌握的經(jīng)典算法，如Bresenhan算法，掃描線填充算法等，要重點(diǎn)講授，仔細(xì)分析，強(qiáng)調(diào)其基本原理和基本思想，并在學(xué)生理解掌握的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實(shí)例的剖析，告訴學(xué)生理論和實(shí)際應(yīng)用的切入點(diǎn)，給予學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的基點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣，逐步培養(yǎng)他們的科研能力。

3) 制定教學(xué)內(nèi)容時(shí)還應(yīng)跟上時(shí)代步伐，介紹一些最新的學(xué)科前沿和研究進(jìn)展，一方面增加理論教學(xué)的趣味性，另一方面使學(xué)生對(duì)學(xué)科前沿有一個(gè)概念性的直觀理解，增加學(xué)習(xí)興趣，拓寬他們的知識(shí)面，從而為學(xué)生從事該領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)或研究工作打下良好基礎(chǔ)。

3.3理論教學(xué)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)應(yīng)采取課堂講授為主、上機(jī)實(shí)驗(yàn)為輔、以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。為達(dá)到教學(xué)效果，理論教學(xué)應(yīng)從以下幾方面加強(qiáng)：

1) 加強(qiáng)可視化教學(xué)。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的很多算法理論性很強(qiáng)，數(shù)學(xué)模型也比較抽象，單純采用文字?jǐn)⑹龈揭造o態(tài)圖片的PPT形式的教學(xué)手段，教學(xué)效果并不理想，尤其是對(duì)于一些經(jīng)典或復(fù)雜的算法，效果更差。因此，應(yīng)充分利用目前流行的課件制作工具，如Flash、OpenGL等，制作經(jīng)典算法的仿真演示，使晦澀難懂的原理公式變成栩栩如生的畫(huà)面。筆者在講授經(jīng)典算法時(shí)，將其原理用Flash做成動(dòng)畫(huà)插入到PPT中，使學(xué)生可以直觀感受到算法的效果，提高了課堂氣氛，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2) 注重啟發(fā)式教學(xué)。

平鋪直敘、滿堂灌的教學(xué)方法只會(huì)讓學(xué)生感到枯燥、乏味，從而影響他們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。尤其在講授以數(shù)學(xué)知識(shí)為支撐的算法時(shí)，切忌繁瑣復(fù)雜的公式推導(dǎo)和連篇累牘的算法分析，避免學(xué)生的煩躁情緒，而應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)方法，通過(guò)“提出問(wèn)題同學(xué)解答問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題分析解決方法的優(yōu)缺點(diǎn)”的思路，引導(dǎo)學(xué)生思考，層層深入、逐步展開(kāi)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如在講解多邊形裁剪時(shí)，首先啟發(fā)學(xué)生多邊形是由線段組成的，是否可以將線段裁剪方法用于多邊形裁剪？學(xué)生點(diǎn)點(diǎn)頭，然后接著問(wèn)，那么是否適用呢？學(xué)生進(jìn)入了思考的狀態(tài)，這時(shí)借助課件給出采用線段裁剪算法對(duì)多邊形進(jìn)行裁剪得到的裁剪結(jié)果，并給出一個(gè)否定的答案，繼續(xù)提問(wèn)為什么會(huì)不適用？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，然后進(jìn)行分析，給出不適用的原因，在線段裁剪算法中，是把一條線段的兩個(gè)端點(diǎn)孤立地加以考慮，而多邊形是由一些有序的線段組成，要求裁剪后的多邊形仍保持原多邊形各邊的連接順序。既然這個(gè)算法不適用，就應(yīng)該尋找一種有效的裁剪算法，接著引入多邊形的逐邊裁剪算法。介紹完逐邊裁剪算法后，繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生思考，這種算法是否適用于所有的多邊形？學(xué)生會(huì)給出肯定的回答，這時(shí)進(jìn)一步啟發(fā)，如果是凹多邊形，逐邊裁減算法是否適用，如果不適用，如何改進(jìn)？這可能是學(xué)生沒(méi)有預(yù)料到的，他們會(huì)對(duì)接下來(lái)的內(nèi)容表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步分析，當(dāng)多邊形為凹多邊形，且裁剪后的多邊形有兩個(gè)或多個(gè)分離部分的時(shí)候，由于只有一個(gè)輸出頂點(diǎn)表，表中最后一個(gè)頂點(diǎn)總是連著第一個(gè)頂點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)多余連線的現(xiàn)象，這就是下一步需要改進(jìn)的地方，而邊界裁剪算法則可以避免這一問(wèn)題。再如，在講解直線段的繪制時(shí)，首先讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)算法，這時(shí)幾乎全部的學(xué)生都會(huì)給出直線段生成的普通算法，即根據(jù)直線方程，通過(guò)設(shè)置x取值范圍，求出屏幕的一系列點(diǎn)，然后提問(wèn)學(xué)生，從算法效率角度來(lái)看，普通算法存在怎樣的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，最后引入直線段的繪制算法。因此，啟發(fā)式教學(xué)方法可以給學(xué)生主動(dòng)思維和積極思維的空間，將學(xué)生一步步帶入算法設(shè)計(jì)中，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

3) 做好課前回顧。

以目前課程開(kāi)設(shè)時(shí)間和學(xué)生的實(shí)際情況，要求學(xué)生課后復(fù)習(xí)課前預(yù)習(xí)似乎是強(qiáng)人所難。為了加強(qiáng)知識(shí)的連貫性，鞏固所學(xué)知識(shí)，應(yīng)該在課前拿出較短時(shí)間對(duì)上堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單回顧，然后過(guò)渡到新的教學(xué)內(nèi)容。

3.4實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，是學(xué)好計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要保證，也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的有力武器。因此，教學(xué)過(guò)程中要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)密切結(jié)合起來(lái)。

1) 實(shí)驗(yàn)題目層次化。

根據(jù)大綱要求，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，將實(shí)踐教學(xué)由淺到深分層次進(jìn)行。我們共有8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，按照由淺到深的原則安排了4個(gè)小實(shí)驗(yàn)：直線生成、圖形變換、裁剪計(jì)算、曲線生成，以及1個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，即那些有代表性的算法，如直線生成、裁剪計(jì)算等，要求每個(gè)學(xué)生根據(jù)教材的子程序親自動(dòng)手實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)對(duì)課堂所學(xué)基本算法的理解，培養(yǎng)他們的成就感，并且，題目的要求也隨著難易程度發(fā)生變化，如直線生成算法比較簡(jiǎn)單，要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)的算法必須具有通用性，同時(shí)，為增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如在實(shí)現(xiàn)直線生成算法時(shí)，可以讓學(xué)生畫(huà)線生成漢字；圖形變換主要讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)二維圖形的變換，包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放及復(fù)合變換等內(nèi)容，由于這一實(shí)驗(yàn)包含多個(gè)操作，要求學(xué)生增加菜單選擇功能；裁剪計(jì)算要求實(shí)現(xiàn)線段裁剪算法，從易操作的角度出發(fā)，要求算法采用交互式的畫(huà)線方法；曲線生成算法要求學(xué)生采用根據(jù)參數(shù)曲線定義的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于編程能力強(qiáng)的同學(xué)，在曲線生成的基礎(chǔ)上，增加鼠標(biāo)拖動(dòng)控制點(diǎn)改變曲線形狀的要求。對(duì)于綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力選擇獨(dú)立完成或合作完成，通過(guò)綜合型實(shí)踐訓(xùn)練，不但培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，而且還培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2) 開(kāi)發(fā)環(huán)境多元化。

完善教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，實(shí)踐教學(xué)采用開(kāi)發(fā)環(huán)境的聯(lián)合。對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可在Turbo C環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生基于OpenGL進(jìn)行編程。讓學(xué)生提前介入到使用OpenGL編寫(xiě)“應(yīng)用軟件”，不但可以滿足學(xué)生的興趣，還可以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

4結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)不斷發(fā)展的交叉學(xué)科，其教學(xué)方法需要在實(shí)踐中不斷探索。我們教學(xué)工作者在研究高效率的教學(xué)手段和教學(xué)方法的同時(shí)，還應(yīng)積極參與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科研工作，從而更加明確教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，做到在教學(xué)過(guò)程中有的放矢，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的積極性和主動(dòng)性。

參考文獻(xiàn)：

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The Thinking of Teaching on Computer Graphics

WANG Yanchun, ZHANG Jinzheng, LI Shaojing

(Science and Information College, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

第2篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 第三方演示 課程群 分組實(shí)踐

Abstract At present， computer graphics has become an important part of undergraduate computer education， and it is also plays an important role to cultivate innovative talents to adapt to the information age. Based on the teaching of computer graphics course by the author as an example， analyzes the existing problems in the teaching of computer graphics， and put forward improvement ideas from three aspects： according to the different needs of students utilizing the third party demonstration teaching and cross curriculum interpretation， introducing course group to replace single course， employing group practice examination instead of individual， and other forms to improve the quality of teaching.

Keywords computer graphics； third party demonstration； course group； group practic

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)介紹顯示、生成和處理計(jì)算機(jī)圖形的原理和方法的課程。它在計(jì)算機(jī)總體教學(xué)體系中屬內(nèi)容綜合性較強(qiáng)且發(fā)展迅速的方向之一。該課程既有具體的圖形軟硬件實(shí)現(xiàn)，又有抽象的理論和算法，旨在為學(xué)生從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。學(xué)生須以高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)的基本理論和較熟練的程序設(shè)計(jì)能力作為本課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。課程的難點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究范圍廣，與其他學(xué)科交叉性強(qiáng)，且知識(shí)不斷更新變化。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，難點(diǎn)是理解和掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)理論和算法，以及利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)工具進(jìn)行圖形學(xué)實(shí)際問(wèn)題的解決。

本課程對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)學(xué)生圍繞以下三個(gè)方面展開(kāi)： （1）建立對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本認(rèn)識(shí)，理解圖形的表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、曲線曲面的基本概念。（2）理解并掌握基本圖形的生成算法，并能對(duì)現(xiàn)有的算法進(jìn)行改進(jìn)，理解圖形的變換和裁減算法。 （3）面向算機(jī)圖形的程序設(shè)計(jì)能力，以底層圖形生成算法為核心構(gòu)建應(yīng)用程序。相應(yīng)的考查方式由理論授課、上機(jī)實(shí)習(xí)和課外作業(yè)三個(gè)單元構(gòu)成。從近年的授課實(shí)踐和考試情況分析，該教學(xué)內(nèi)容難度設(shè)置合理，深入淺出且相互承接成為體系，學(xué)生總體反饋良好。但也存在一些矛盾和問(wèn)題。以下將對(duì)幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)闡述與思考，并提出課程改革思路。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)銜接問(wèn)題

筆者所在院校是具有航空航天背景的工科院校，“CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”是飛行器設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等多學(xué)科的重要課程。相關(guān)學(xué)科學(xué)生期望通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)的深入理解，促進(jìn)CAD設(shè)計(jì)工具諸如Catia、Solidwork和Rhino等先進(jìn)工具的運(yùn)用能力。然而，目前的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)和考察環(huán)節(jié)倚重低層算法講解與基于OPENGL等的程序設(shè)計(jì)，除綜述外并未具體引入CAD相關(guān)內(nèi)容。產(chǎn)生的問(wèn)題是，一方面，飛行器設(shè)計(jì)及機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生由于程序設(shè)計(jì)能力不足，難以駕馭較復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中心理壓力較大；另一方面，由于授課均為教師為計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景，該課程的講授并未銜接CAD相關(guān)技術(shù)，學(xué)生難以構(gòu)建二者之間的聯(lián)系。

解決方案：

本質(zhì)上，該問(wèn)題是由于選課學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)不同造成的。以單一的教學(xué)和考查方式難以兼顧這類(lèi)面向具體應(yīng)用的學(xué)習(xí)需求。在教學(xué)方法上，采用第三方案例教學(xué)法和交叉講解法相結(jié)合以解決此問(wèn)題。具體的，將CAD等應(yīng)用場(chǎng)合以具體案例形式講解，授課教師邀請(qǐng)飛行器、機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)教研組研究生以4～6學(xué)時(shí)的講臺(tái)演示的形式呈現(xiàn)CAD工具完整設(shè)計(jì)過(guò)程。授課教師則以交叉講解方式為學(xué)生講解運(yùn)用到的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)與學(xué)生交互式的問(wèn)答和探討。在考查形式上，考慮到不同的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)，采用多樣化實(shí)踐環(huán)節(jié)考查。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生以O(shè)PENGL程序設(shè)計(jì)為考點(diǎn)，而外專(zhuān)業(yè)學(xué)生以CAD等面向應(yīng)用的實(shí)踐工具為考點(diǎn)，以兼顧各專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)需求。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)視覺(jué)相結(jié)合的問(wèn)題

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和人工智能技術(shù)（AI）兩個(gè)最重要最熱門(mén)的研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)理論支撐是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，例如三維場(chǎng)景的生成與顯示。而人工智能的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景是計(jì)算機(jī)視覺(jué)，例如基于圖像智能識(shí)別的自動(dòng)駕駛技術(shù)和場(chǎng)景理解技術(shù)。很多學(xué)生對(duì)以計(jì)算機(jī)視覺(jué)為代表的人工智能技術(shù)懷有濃厚興趣，同時(shí)，學(xué)生又難以區(qū)分計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的關(guān)系。同時(shí)，二者在近年來(lái)的研究中呈現(xiàn)相互融合的趨勢(shì)。如基于三維立體視覺(jué)的機(jī)器人與場(chǎng)景實(shí)時(shí)定位與重建。如何在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中，很好地體現(xiàn)兩門(mén)課程的不同，避免學(xué)生的混淆，拓展學(xué)生的知識(shí)面，都是具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。

解決方案：

實(shí)際上，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)可不失一般性的概括為互逆的關(guān)系：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是由概念設(shè)計(jì)到模型生成，最終繪制圖形圖像的過(guò)程；而計(jì)算機(jī)視覺(jué)則是從原始圖像中再加工并分析理解、以產(chǎn)生新圖像（如二維到三維）或輸出語(yǔ)義信息（如圖像自動(dòng)標(biāo)注與理解、目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別）。將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)納入“視覺(jué)處理課程群”框架，使學(xué)生首先掌握課程群中各課程的側(cè)重點(diǎn)，著重理解圖形學(xué)在課程群中的作用。精心選取2～3個(gè)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖形學(xué)交叉的當(dāng)前主流研究方向，展開(kāi)概念層面的演示講解，不深究具體算法，著重闡述兩種技術(shù)的相互依賴(lài)關(guān)系并對(duì)比二者的區(qū)別。相關(guān)領(lǐng)域的演示還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)輔助診斷等等。鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生在做中學(xué)、用中學(xué)，提高獨(dú)立分析新問(wèn)題和綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

3 如何平衡算法講解和程序應(yīng)用技能

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及的算法多，核心算法是該課程的必講內(nèi)容，在算法細(xì)節(jié)的講解過(guò)程中學(xué)生容易產(chǎn)生畏難厭學(xué)情緒，注意教學(xué)方法以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣尤為重要。另一方面，對(duì)學(xué)生的考察方式最終是通過(guò)編程實(shí)踐完成。學(xué)生在編程實(shí)踐中常常遇到大量調(diào)試問(wèn)題，同時(shí)要閱讀大量文檔以了解OPENGL接口函數(shù)的調(diào)用方法，這個(gè)過(guò)程占用了很大工作量。

解決方案：

在理論教學(xué)部分，著重講清計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理和概念、全面解析經(jīng)典算法思想。課程強(qiáng)調(diào)對(duì)理論核心思想的闡述，用通俗易懂的語(yǔ)言，條例清晰的邏輯，進(jìn)行簡(jiǎn)明透徹的闡述，附以直觀、形象的動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)，力圖使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)、有效地掌握基本理論。分析圖形學(xué)各種經(jīng)典算法的原理、可行性及幾何復(fù)雜性，盡可能多地比較算法之間的思想差異，分別指出它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，并促進(jìn)學(xué)生思考如何在保證算法的準(zhǔn)確性、可靠性的前提下，提高算法的效率。同時(shí)注重接近國(guó)際前沿的研究?jī)?nèi)容，注重講授經(jīng)典知識(shí)和最新進(jìn)展相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂效率和活躍度，力爭(zhēng)以較少的課時(shí)闡述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理、基本方法，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)比重。通過(guò)往年學(xué)生完成的優(yōu)秀課程作業(yè)作品的展示，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情。改革實(shí)踐環(huán)節(jié)的考查方式，以項(xiàng)目小組形式取代對(duì)個(gè)體的考查。原則上每組3～5人，自由組合。在課程結(jié)束前，采用小組現(xiàn)場(chǎng)演示講解的方式，展示小組成員通過(guò)編程實(shí)踐環(huán)節(jié)完成的一個(gè)項(xiàng)目。學(xué)生在項(xiàng)目小M中鍛煉了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，降低了個(gè)人工作強(qiáng)度，同時(shí)互相學(xué)習(xí)和督促的氛圍使課程作業(yè)的質(zhì)量得以大幅提高。以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)――目標(biāo)性重建實(shí)驗(yàn)――自主性訓(xùn)練的層次化實(shí)踐框架模式，逐步培養(yǎng)學(xué)生自主研究，獨(dú)立解決問(wèn)題、分析問(wèn)題，確定解決方案的能力，樹(shù)立正確的科學(xué)研究習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力。

總之，合理設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)案例，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)課程體系和實(shí)踐內(nèi)容的統(tǒng)一，建立一個(gè)多層次、立體化的實(shí)踐教學(xué)體系，注重學(xué)生的參與性與實(shí)踐性，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐和課外研學(xué)。改革考核方式和考試形式，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)在成績(jī)中的比重，強(qiáng)化實(shí)踐能力培養(yǎng)，寓教于樂(lè)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生追求卓越。此外，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)是發(fā)展非?？斓囊粋€(gè)研究及應(yīng)用領(lǐng)域，且對(duì)編程要求較高，應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)室機(jī)房投入更新必要硬件，并保障軟件編程環(huán)境的正常運(yùn)行。

L鼙疚氖苤泄┦亢蠡YBA15035，江蘇省教改項(xiàng)目JGLX13_008資助

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第3篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；思維導(dǎo)圖；圖形學(xué)理論教學(xué)；圖形學(xué)實(shí)踐教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2016） 07-0106-02

一 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

本科的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)理論有一定要求，往往體現(xiàn)為公式推導(dǎo)、演化等形式，同時(shí)也涉及算法設(shè)計(jì)及其代碼實(shí)現(xiàn)。而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)重點(diǎn)一般側(cè)重于考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，課程實(shí)踐所占比例較低。因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式不適用于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程，若仍沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，則不僅不利于維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)內(nèi)容主要有：計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述；二維圖形生成和變換技術(shù)；三維圖形生成和變換技術(shù)；真實(shí)感圖形生成技術(shù)；計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)與實(shí)踐。該課程入門(mén)階段需要的數(shù)學(xué)知識(shí)主要涉及代數(shù)、三角學(xué)和線性代數(shù)，數(shù)學(xué)原理與圖形的結(jié)合在理論教學(xué)中占據(jù)了一定比重。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)目標(biāo)是側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論知識(shí)的了解與掌握，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上主要強(qiáng)調(diào)圖形學(xué)知識(shí)、概念的系統(tǒng)性與整體性，重點(diǎn)是概念解釋與原理講解，體現(xiàn)為大量的公式推導(dǎo)。

未進(jìn)入圖形學(xué)教學(xué)前，學(xué)生們對(duì)該課程的理解大致分為兩類(lèi)：一類(lèi)認(rèn)為該課程主要講述游戲開(kāi)發(fā)。另一類(lèi)認(rèn)為是藝術(shù)設(shè)計(jì)。實(shí)際上，在本科階段開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程，通常立足于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)科的入門(mén)，教學(xué)內(nèi)容主要是理解與掌握基本的圖形繪制原理及其實(shí)現(xiàn)算法，能進(jìn)行基本圖形的程序設(shè)計(jì)。由此，學(xué)習(xí)內(nèi)容的枯燥、教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的巨大落差會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣隨課程的深入而有所下降。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)置

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要集中于基本圖形算法的實(shí)現(xiàn)，需要學(xué)生運(yùn)用高級(jí)程序語(yǔ)言進(jìn)行編程，然而作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的此類(lèi)高級(jí)程序設(shè)計(jì)課程，往往以基本知識(shí)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)組織三方面為主要內(nèi)容，一般不涉及圖形庫(kù)編程接口（API）。這導(dǎo)致在本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要針對(duì)授課學(xué)生原先所學(xué)的高級(jí)程序語(yǔ)言，補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的圖形庫(kù)編程知識(shí)，這使得實(shí)際的有效實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)被縮減，而且增大了學(xué)生實(shí)現(xiàn)算法的難度，以至于進(jìn)一步加劇了理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。

二 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的改革方法與目標(biāo)

我們?cè)诖髮W(xué)本科的第7個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程，并將其分為理論課與實(shí)驗(yàn)課兩門(mén)課程，兩門(mén)課程單獨(dú)核算成績(jī)。其中理論課為32學(xué)時(shí)，2.0學(xué)分；實(shí)驗(yàn)課為16學(xué)時(shí)，0.5學(xué)分。在理論課程完成后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)課程，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的實(shí)驗(yàn)不再是傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)理論課知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單重復(fù)與驗(yàn)證，而是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與深化。由此，需要合理選擇理論課教學(xué)內(nèi)容，以完成與實(shí)驗(yàn)課程的銜接。同時(shí)，設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使學(xué)生掌握課程基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，以提升計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

1 理論課教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)在快速的發(fā)展著，與之相適應(yīng)，圖形學(xué)課程的教學(xué)也發(fā)生著變化。現(xiàn)階段，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)中主要有3種教學(xué)體系，大致分為：理論為主、編程為主、問(wèn)題為主。其中，理論為主是傳統(tǒng)的教學(xué)體系，強(qiáng)調(diào)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論的理解與掌握，以公式推導(dǎo)為主要呈現(xiàn)方式，國(guó)內(nèi)外此類(lèi)教材有Floey的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理及實(shí)踐――C語(yǔ)言描述（原書(shū)第2版）》，孫家廣的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》等。編程為主的教學(xué)體系側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生初步掌握一種典型的圖形學(xué)API，以圖形學(xué)使用者的角度講授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)所需的理論與概念，去除非必需的數(shù)學(xué)原理與公式推導(dǎo)。國(guó)內(nèi)外此類(lèi)教材有Donald的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（第四版）》，徐文鵬的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)（OpenGL版）》等。問(wèn)題為主教學(xué)體系的教學(xué)目標(biāo)著重于培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)建立與用戶(hù)交流的能力，從而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的圖形化建模并解決問(wèn)題。相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容既涵蓋了圖形學(xué)中的基本概念和技術(shù)，也涉及了實(shí)現(xiàn)這些概念和技術(shù)的圖形學(xué)工具，然而重點(diǎn)在于介紹如何使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題以及如何有效地進(jìn)行結(jié)果展示，Steve Cunningham的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》是此類(lèi)教學(xué)體系的典型教材。此類(lèi)問(wèn)題為主的教學(xué)體系近年來(lái)在美國(guó)興起。

在我們的本科教學(xué)中，考慮到學(xué)生前期課程的設(shè)置與掌握情況，采用了結(jié)合OpenGL實(shí)現(xiàn)算法的編程為主的教學(xué)體系。在實(shí)際教學(xué)中，既要保證計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基本概念、理論的完整講述，也為后續(xù)的實(shí)踐課程做鋪墊，有針對(duì)性地介紹圖形支撐軟件，使學(xué)生在掌握?qǐng)D形學(xué)基本知識(shí)的同時(shí)，能夠在一定程度上自主實(shí)踐，保持與激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 以思維導(dǎo)圖優(yōu)化圖形學(xué)教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用

思維導(dǎo)圖（又稱(chēng)心智圖），是英國(guó)教育學(xué)家東尼?博贊在20世紀(jì)60年代創(chuàng)造的，它作為模擬放射性思維的圖形工具，能激發(fā)大腦的潛力。在人獲得信息后，進(jìn)入大腦的信息以新的思想中心與其他信息建立關(guān)聯(lián)，形成向外發(fā)散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此后，每一個(gè)發(fā)散出的節(jié)點(diǎn)，又將作為新的中心，再次發(fā)散形成新連接。

3 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中的實(shí)踐一般使用C++來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)難度過(guò)大，導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有時(shí)間和興趣去完成。實(shí)踐教學(xué)的本意是對(duì)理論教學(xué)的鞏固、完善與提高，為實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)的平穩(wěn)銜接，我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，采用OpenGL作為圖形算法接口，讓學(xué)生有針對(duì)性地完成若干實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

第4篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 教材 OpenGL

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0178-02

從學(xué)科角度來(lái)看，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)理論和實(shí)踐都很強(qiáng)的綜合性學(xué)科；從技術(shù)層面來(lái)看，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會(huì)的各個(gè)方面，例如計(jì)算機(jī)游戲產(chǎn)業(yè)和影視動(dòng)畫(huà)，人們使用手機(jī)和計(jì)算機(jī)時(shí)操作的圖形用戶(hù)接口，這些應(yīng)用與人們的生活密不可分。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)等等，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和人們的日常生活中均占有重要地位。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程之前對(duì)該課程具有一定的好奇和期待，但是如果按照當(dāng)前市場(chǎng)上流行的教材組織教學(xué)會(huì)使學(xué)生很失望，從而失去學(xué)習(xí)該課程的熱情。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教材存在的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門(mén)學(xué)科，本科段的主要教學(xué)內(nèi)容由以下幾個(gè)部分組成：光柵圖形學(xué)、圖形變換、圖形裁剪、可見(jiàn)面判斷、曲線和曲面、簡(jiǎn)單的真實(shí)感圖形生成?；谶@些內(nèi)容，國(guó)內(nèi)教材基本上以計(jì)算機(jī)基本圖形的生成原理及其相應(yīng)的經(jīng)典算法為核心，注重算法的推導(dǎo)過(guò)程，也就是數(shù)學(xué)演算過(guò)程，使得教材內(nèi)容理論性很強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。這樣的教材適合培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究型的學(xué)生，所學(xué)知識(shí)為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)、從事計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的絕大多數(shù)學(xué)生畢業(yè)后走向職場(chǎng)，即使考上研究生進(jìn)一步深造的學(xué)生，選擇計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為研究方向的可以說(shuō)是鳳毛麟角。更加重要的是，應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生普遍數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差，沒(méi)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)來(lái)學(xué)習(xí)這種數(shù)學(xué)演算式的算法推導(dǎo)過(guò)程。由于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也用不到教材中這樣底層的經(jīng)典圖形算法，一般的圖形軟件開(kāi)發(fā)都是基于某種圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)，例如實(shí)際的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)OpenGL（Application Programming Interface），微軟公司的DirectX?；谲浖?biāo)準(zhǔn)，學(xué)生可以學(xué)到開(kāi)發(fā)圖形學(xué)軟件的一些實(shí)用技術(shù)，掌握繪制真實(shí)感圖形的完整流程。因此，當(dāng)前急需解決應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教材問(wèn)題，以及由此帶來(lái)的該課程在應(yīng)用型本科院校的定位問(wèn)題。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革探索

應(yīng)用型本科院校的學(xué)生普遍數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差，優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)手能力比較強(qiáng)，其中不乏玩游戲的高手。絕大多數(shù)認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生都對(duì)程序開(kāi)發(fā)比較感興趣，并且學(xué)得快。但是由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和抽象思維能力比較差，對(duì)理論性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容不感興趣，學(xué)起來(lái)吃力。針對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教材的現(xiàn)狀和應(yīng)用型本科院校學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了一定的研究探索。將教學(xué)目標(biāo)定位為使學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有一個(gè)概括性的全面了解，理解計(jì)算機(jī)基本圖形的生成原理及其相應(yīng)的經(jīng)典算法的基本思路，掌握其中的重要技術(shù)；學(xué)習(xí)一種圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)，加大實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)力度，使學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的圖形場(chǎng)景，掌握繪制真實(shí)感圖形的基本流程。對(duì)于教學(xué)內(nèi)容，采用一本教材為主，多本參考書(shū)為輔，在吃透這些教材的基礎(chǔ)上重新整合教學(xué)內(nèi)容，力求使學(xué)生能夠?qū)W到實(shí)際有用的知識(shí)和技術(shù)，掌握必要的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)圖形應(yīng)用軟件的初步能力。OpenGL是一種跨平臺(tái)的應(yīng)用程序接口，已經(jīng)成為實(shí)際的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，而微軟公司的DirectX僅適用于Windows操作系統(tǒng)。另外，OpenGLES是OpenGL的子集，應(yīng)用于多種嵌入式系統(tǒng)，如控制臺(tái)、移動(dòng)電話、手持設(shè)備、家電設(shè)備和汽車(chē)等。把JavaScript和OpenGL ES 2.0結(jié)合在一起構(gòu)成了WebGL，為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，Web開(kāi)發(fā)人員可以用WebGL構(gòu)建具有豐富圖形的網(wǎng)站頁(yè)面和設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)游戲等。所以教學(xué)中選用了OpenGL作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

教學(xué)內(nèi)容整合以教材為依據(jù)，對(duì)應(yīng)每個(gè)教學(xué)模塊增加相應(yīng)的OpenGL內(nèi)容，例如光柵圖形學(xué)模塊增加OpenGL的基本圖元繪制、圖形變換模塊增加OpenGL實(shí)現(xiàn)圖形變換的內(nèi)容、曲線和曲面模塊增加利用OpenGL繪制Beizer曲線曲面和B樣條曲線曲面的方法、真實(shí)感圖形生成模塊增加OpenGL的光照（包括光源的位置、光的類(lèi)型）和材質(zhì)內(nèi)容，等等。整合后的教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了理論與實(shí)踐并重、理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育思想，每一次課的教學(xué)內(nèi)容由兩部分組成：一是理論部分，講授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基本原理和概念、經(jīng)典算法的設(shè)計(jì)；二是實(shí)踐部分，講授與理論教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的OpenGL繪圖程序設(shè)計(jì)。對(duì)于理論教學(xué)內(nèi)容突出重點(diǎn)，精選有代表性的算法講解透徹，使學(xué)生掌握算法思想的精髓、主要技術(shù)手段，對(duì)類(lèi)似算法能夠舉一反三，自行學(xué)習(xí)。實(shí)踐教學(xué)部分強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)際動(dòng)手能力，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容演示基于OpenGL繪制的圖形或者場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生分析設(shè)計(jì)過(guò)程以及實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的OpenGL函數(shù)，以便學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠獨(dú)立自主地設(shè)計(jì)出具有真實(shí)感的圖形或者簡(jiǎn)單場(chǎng)景。由于教學(xué)內(nèi)容由理論和實(shí)踐兩個(gè)主題構(gòu)成，所以教學(xué)過(guò)程中要特別注意將這兩個(gè)部分有機(jī)地融合在一起，具體做法是講清楚OpenGL函數(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，下面以圖形的幾何變換為例說(shuō)明。圖形的幾何變換以齊次坐標(biāo)為基礎(chǔ)，用矩陣表示變換，將變換矩陣乘以點(diǎn)的原始坐標(biāo)，運(yùn)算結(jié)果即為變換后的點(diǎn)的坐標(biāo)；OpenGL的變換函數(shù)是以程序員給定的參數(shù)、按照函數(shù)功能先構(gòu)造相應(yīng)的變換矩陣，然后將變換矩陣與點(diǎn)坐標(biāo)相乘得到變換后的點(diǎn)坐標(biāo)。通過(guò)這種剖析將理論知識(shí)與實(shí)踐技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生知其然，也知其所以然，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識(shí)的熱情。

教學(xué)過(guò)程以建構(gòu)主義教學(xué)理念為指導(dǎo)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法為主結(jié)合多種教學(xué)方法以提高課堂教學(xué)質(zhì)量。建構(gòu)主義教育思想認(rèn)為學(xué)習(xí)的本質(zhì)是知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程，教學(xué)的目的在于幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)，而不是單向的給學(xué)生傳授知識(shí)，教師的作用是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原有知識(shí)進(jìn)行改造和重組，實(shí)現(xiàn)新知識(shí)建構(gòu)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的核心是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)合適的任務(wù)，通過(guò)分析這個(gè)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)。例如，講授真實(shí)感圖形生成時(shí)，首先演示一個(gè)編程繪制的具有真實(shí)感的圖形，在光照的作用下圖形逼真、美觀，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)分析這個(gè)圖形的生成原理和技術(shù)，引出光照模型和顏色理論的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)設(shè)問(wèn)、啟發(fā)等多種教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)相關(guān)的理論知識(shí)；通過(guò)分析OpenGL實(shí)現(xiàn)光照、材質(zhì)的技術(shù)，完成利用計(jì)算機(jī)繪制真實(shí)感圖形的教學(xué)任務(wù)。

最近幾年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些面向應(yīng)用型本科院校的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教材，其中計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)理論的深度和難度都比傳統(tǒng)教材降低了，闡述也比較通俗易懂，但是沒(méi)有配套的上機(jī)實(shí)踐教材。因此，編寫(xiě)了基于OpenGL的電子版實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由以下模塊組成：熟悉編程環(huán)境、基本圖元生成、二維圖形變換、三維圖形變換、光照和材質(zhì)、曲線和曲面。實(shí)驗(yàn)類(lèi)型分為驗(yàn)證型，設(shè)計(jì)型和綜合型。每次上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容分為兩個(gè)部分：一是運(yùn)行課堂教學(xué)中講授的OpenGL程序、分析運(yùn)行結(jié)果，然后修改這個(gè)程序生成新的圖形，從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；二是利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)物體或者簡(jiǎn)單的場(chǎng)景。課外作業(yè)是根據(jù)所學(xué)知識(shí)自由創(chuàng)造一個(gè)具有真實(shí)感的場(chǎng)景，從第一次上機(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜構(gòu)造一個(gè)場(chǎng)景，每次上機(jī)后增加本次實(shí)驗(yàn)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)容，上機(jī)實(shí)驗(yàn)課結(jié)束時(shí)上交，作為該課程的實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。這樣，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了利用計(jì)算機(jī)生成真實(shí)感圖形的完整流程，而且親自實(shí)踐了這個(gè)完整流程。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的整合，使學(xué)生能夠?qū)W到利用計(jì)算機(jī)生成真實(shí)感圖形的完整流程，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)能力，如果不進(jìn)行上述教學(xué)改革是不可能達(dá)到這個(gè)目的的。當(dāng)前國(guó)內(nèi)教材太注重經(jīng)典算法的剖析，學(xué)生即使努力學(xué)習(xí)，也是只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林，非常不適合應(yīng)用型本科院校的學(xué)生使用。由于OpenGL的強(qiáng)大功能，教學(xué)中可以演示利用OpenGL編程繪制的逼真圖形，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)也可以自行設(shè)計(jì)、編程繪制這樣具有真實(shí)感的圖形，極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲，使得學(xué)生想學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程，有效地提高了該課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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第5篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 實(shí)踐教學(xué) 應(yīng)用型教育 數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)

【基金項(xiàng)目】基于CDIO的數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)卓越型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建與實(shí)踐（2012jyxm358）。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）08-0152-02

1.引言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的核心專(zhuān)業(yè)課，它在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAE）、科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、計(jì)算機(jī)游戲、、影視廣告計(jì)算機(jī)仿真等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，該課程也是新一輪專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革中計(jì)算機(jī)科學(xué)方向的16門(mén)主干核心課程之一。該課程一方面內(nèi)容十分豐富，涵蓋了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)表示、生成、顯示和處理圖形的基本原理與方法，另一方面理論性強(qiáng)、難度大，以計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，與數(shù)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科結(jié)合緊密，對(duì)數(shù)學(xué)、物理學(xué)的要求較高，如何教好、學(xué)好這門(mén)課程無(wú)論對(duì)教師還是學(xué)生都是一個(gè)挑戰(zhàn)[1]。

數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)技術(shù)為主，藝術(shù)設(shè)計(jì)為輔，技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合，涉及多種學(xué)科交叉的新興專(zhuān)業(yè)。我校數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)依托文學(xué)院、美術(shù)學(xué)院，以游戲開(kāi)發(fā)為主線，設(shè)置技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的人才培養(yǎng)課程體系，探索培養(yǎng)復(fù)合型（面向應(yīng)用的理論型）數(shù)字媒體技術(shù)人才的新模式。為了培養(yǎng)社會(huì)急需的高素質(zhì)數(shù)字媒體技術(shù)人才，我國(guó)高等院校紛紛開(kāi)設(shè)了數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)，竭力在人文藝術(shù)素質(zhì)提高的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生面向網(wǎng)絡(luò)、新型數(shù)字媒體技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)能力[2]。

在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的推動(dòng)下，在我校大學(xué)生的培養(yǎng)模式下，數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程是本著厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、求創(chuàng)新的總體原則設(shè)置的。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是該專(zhuān)業(yè)課程體系中占有重要位置的一門(mén)課。因此，如何結(jié)合當(dāng)前教學(xué)改革的要求，圍繞該課程的教學(xué)目標(biāo)，上好這門(mén)課是值得深入思考和研究的，本文圍繞我校數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，探討了幾點(diǎn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的具體教學(xué)措施，應(yīng)用于我校該專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，取得較好效果。

2.專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)與課程教學(xué)目標(biāo)

數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)是旨在培養(yǎng)具有良好科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，具備信息傳播理論、數(shù)字媒體和設(shè)計(jì)管理能力的復(fù)合型高級(jí)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才。本專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生能從事數(shù)字媒體開(kāi)發(fā)、音視頻數(shù)字化、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與網(wǎng)站維護(hù)、多媒體設(shè)計(jì)制作、數(shù)字媒體管理等工作。主干課程有：數(shù)字媒體技術(shù)概論、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、藝術(shù)學(xué)、通信工程、C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、JAVA語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用、 數(shù)字圖像處理、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作、流媒體技術(shù)、OpenGL編程與應(yīng)用、游戲開(kāi)發(fā)等。該專(zhuān)業(yè)以基礎(chǔ)教育為根本，創(chuàng)新應(yīng)用為提高，主要通過(guò)開(kāi)設(shè)全面的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和應(yīng)用提高型選修課來(lái)實(shí)現(xiàn)這一專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)設(shè)在數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)大二下學(xué)期講授，將重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念、方法與算法，主要由五部分組成：第一部分是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的歷史、應(yīng)用、發(fā)展和前沿；第二部分是二維圖形處理技術(shù)，包括基本圖元的生成、填充、裁剪、觀察與變換以及反走樣；第三部分是三維圖形處理技術(shù)，包括三維圖形的投影、表示、消隱和真實(shí)感顯示；第四部分是曲線曲面，掌握經(jīng)典的Bezier曲線/曲面、B樣條曲線/曲面、NURBS曲線/曲面的概念及生成算法；第五部分是與人機(jī)交互相結(jié)合，介紹常規(guī)交互的基礎(chǔ)上，了解最新的自然人機(jī)交互知識(shí)。本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理和基本方法，了解其發(fā)展方向及前沿成果，為今后從事計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造、計(jì)算機(jī)圖形處理，如虛擬現(xiàn)實(shí)、動(dòng)漫設(shè)計(jì)、游戲開(kāi)發(fā)等方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.具體教學(xué)措施

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的課程教學(xué)中，對(duì)枯燥難懂的理論，教師應(yīng)力求講解清楚，圖文并茂，著重加強(qiáng)對(duì)學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的計(jì)劃安排與現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。主要采用以下教學(xué)措施，來(lái)激勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)。

（1）“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)

現(xiàn)代教育思想強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力為主要目的，首先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這是認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的起點(diǎn)，所以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)是許多現(xiàn)代教育家所提倡、推崇的教學(xué)方法，“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)法的正確使用對(duì)于提高學(xué)生的素質(zhì)，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有積極作用，在教學(xué)過(guò)程中，我們自始至終都圍繞問(wèn)題而展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生自覺(jué)思考、主動(dòng)探索，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題并最終解決問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中遵循這一自然規(guī)律，通過(guò)不斷的提出與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，再通過(guò)課程實(shí)際算法的講授，解決每個(gè)教學(xué)內(nèi)容之初提出的問(wèn)題，不僅有利于同學(xué)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，而且培養(yǎng)了學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的計(jì)算思維。

例如，在三維圖形處理技術(shù)部分內(nèi)容的講授之初，提出“真實(shí)感茶杯的繪制”問(wèn)題，該問(wèn)題以前面所學(xué)的二維圖形處理技術(shù)為基礎(chǔ)，涉及茶杯三維模型的建立、投影變換、消隱技術(shù)以及真實(shí)感顯示等內(nèi)容，圍繞該簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的實(shí)例來(lái)講解該部分內(nèi)容，將打消學(xué)生的畏難情緒，提起學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生實(shí)現(xiàn)后又能增強(qiáng)自信心。

圖1 學(xué)生實(shí)現(xiàn)的茶杯效果圖

（2）真實(shí)題目的實(shí)踐教學(xué)

充分利用計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院的實(shí)驗(yàn)資源，采用課間實(shí)驗(yàn)和集中實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排，其中課間實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)課程同步進(jìn)行，集中實(shí)驗(yàn)一般在相應(yīng)課程結(jié)束后集中進(jìn)行，以綜合性、設(shè)計(jì)型為主，旨在鍛煉綜合運(yùn)用知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)院的帶領(lǐng)下，不斷加強(qiáng)數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。提出切合學(xué)生知識(shí)水平的實(shí)際題目，結(jié)合課程知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。

另外，通過(guò)校內(nèi)、校外實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的方式培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐動(dòng)手能力。在實(shí)踐教學(xué)中，加強(qiáng)工程實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中的工程訓(xùn)練，帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)企業(yè)、研究所和高校參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步接觸實(shí)際工程，從宏觀上理解數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的架構(gòu)和發(fā)展方向。積極鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參加校級(jí)、省級(jí)、國(guó)家級(jí)各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，如數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、挑戰(zhàn)杯和信息技術(shù)技能等大賽，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)學(xué)校合作企業(yè)的需求參加業(yè)余科研活動(dòng)。

例如，結(jié)合校企合作項(xiàng)目，在課程實(shí)踐上設(shè)置三維游戲場(chǎng)景、角色設(shè)計(jì)、游戲綜合創(chuàng)作等圍繞游戲開(kāi)發(fā)的綜合性實(shí)踐。應(yīng)用圖形學(xué)的基本圖元生成算法、掃描線填充算法、種子填充算法、坐標(biāo)變換等創(chuàng)建模型，并利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)小型動(dòng)畫(huà)作品，如蝴蝶花間飛舞、茶葉沉降動(dòng)畫(huà)等。

圖2 學(xué)生設(shè)計(jì)作品抓圖

（3）培養(yǎng)興趣的前沿技術(shù)介紹

興趣是學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，因此應(yīng)充分利用該專(zhuān)業(yè)豐富多彩的多媒體作品激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作興趣，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。運(yùn)用啟發(fā)式、討論式等先進(jìn)的教學(xué)方法提高學(xué)生獨(dú)立思考和綜合分析問(wèn)題的能力，給學(xué)生方法論、發(fā)散思維、多維思想等啟迪，給學(xué)生開(kāi)設(shè)本學(xué)科前沿知識(shí)講座，開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并注重學(xué)生應(yīng)用技能的培養(yǎng)和提高，在應(yīng)用中反思基本的原理和知識(shí)。

例如，最新的數(shù)字電影和視頻展示、新穎的平面廣告設(shè)計(jì)、先進(jìn)的工業(yè)品造型設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)及建筑表現(xiàn)，Kinect在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，交互感知技術(shù)發(fā)展，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

4.結(jié)語(yǔ)

總之，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一門(mén)基本的理論算法類(lèi)課程，在教學(xué)中不能過(guò)多地強(qiáng)調(diào)理論問(wèn)題，而應(yīng)結(jié)合其在數(shù)字媒體技術(shù)中的應(yīng)用來(lái)講，明確計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)目的是與后面的游戲引擎相結(jié)合，在內(nèi)容的取舍上側(cè)重OpenGL的應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，面向項(xiàng)目的案例教學(xué)模式，開(kāi)展綜合性實(shí)踐教學(xué)，為優(yōu)秀學(xué)生提供發(fā)展平臺(tái)。在教學(xué)過(guò)程中，不斷收集整理學(xué)生作品，作為課程實(shí)例進(jìn)行展示和講解，提高學(xué)生的自我認(rèn)同感和自信心；以學(xué)生作品或課程素材形式放在課程網(wǎng)站上，為打造有專(zhuān)業(yè)特色的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程服務(wù)，在原有教學(xué)基礎(chǔ)上針對(duì)性地提高。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；可視化教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）34-7750-03

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形生成、處理、輸出與顯示的基本原理和算法的學(xué)科；是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的重要分支之一。此教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)使學(xué)習(xí)者掌握了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中圖形的基本算法及其實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)習(xí)者算法設(shè)計(jì)能力和編程實(shí)踐能力。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于圖形學(xué)算法具有一定的抽象性、難于理解并且枯燥，學(xué)習(xí)者難于從通過(guò)執(zhí)行的靜態(tài)代碼來(lái)想象圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，從而喪失了學(xué)習(xí)該課程的主動(dòng)性和積極性。為了讓學(xué)習(xí)者對(duì)圖形學(xué)算法原理有清晰的認(rèn)識(shí)和直觀的印象，提高學(xué)習(xí)興趣，目前出現(xiàn)了一大批借助多媒體技術(shù)手段的圖形學(xué)教學(xué)輔助軟件，但這些軟件普遍都存在以下這些問(wèn)題：1）教學(xué)軟件只是課本的電子版本，課本上的文字和圖片被一層不變的搬到教學(xué)軟件上，基本算法的講解部分，也只是把算法原理和算法實(shí)現(xiàn)以字符的形式表現(xiàn)出來(lái)。2）算法采用FLASH動(dòng)畫(huà)演示，但只是按預(yù)先設(shè)定好的某種情況來(lái)描述算法，學(xué)習(xí)者不能輸入不同條件來(lái)改變輸出結(jié)果，也無(wú)法控制動(dòng)畫(huà)演示的速度，缺乏交互性和智能型，無(wú)法滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)。3）采用可視化編輯工具C++或JAVA實(shí)現(xiàn)部分算法的動(dòng)態(tài)演示，存在一定的交互性，滿足自主探究學(xué)習(xí)，但這些軟件沒(méi)有涵蓋所有基本算法的動(dòng)態(tài)演示過(guò)程，缺乏在線協(xié)作學(xué)習(xí)等功能。

針對(duì)以上一些不足，本系統(tǒng)建立虛擬柵格和以可見(jiàn)點(diǎn)模擬人眼不可見(jiàn)的像素點(diǎn)，利用可視化技術(shù)以動(dòng)畫(huà)形式模擬該課程基本算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程、難理解的知識(shí)點(diǎn)和抽象概念，注重運(yùn)用交互控制技術(shù)，學(xué)習(xí)者可以針對(duì)不同的算法進(jìn)行參數(shù)修改和演示速度的調(diào)整，開(kāi)發(fā)了題目實(shí)時(shí)更新的課后練習(xí)系統(tǒng)，還利用SOCKET技術(shù)開(kāi)發(fā)了群聊工具，滿足學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)建立了授課、測(cè)試以及師生互動(dòng)等體系，為教學(xué)建立一個(gè)完善的有好的教學(xué)平臺(tái)。

1）技術(shù)路線

可視化編程工具C++ Buidler6.0將課程涉及到一些算法可視化實(shí)現(xiàn)，包括直線、曲線生成、圓、橢圓生成、直線段裁剪、多邊形填充、分形模擬的動(dòng)態(tài)演示。滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。提高教學(xué)質(zhì)量教學(xué)演示和模擬，對(duì)一些抽象概念、理論等實(shí)現(xiàn)模擬對(duì)計(jì)算機(jī)圖形點(diǎn)、線、面的生成的原理介紹，多種直線、橢圓、圓、曲線、曲面的生成算法介紹以及生動(dòng)的算法演示，以幫助學(xué)生在課后復(fù)習(xí)鞏固課堂學(xué)習(xí)重點(diǎn)、理解圖形在計(jì)算機(jī)中的生成原理、掌握計(jì)算機(jī)中的圖形生成的算法?？梢暬虒W(xué)軟件可以展示出算法執(zhí)行的過(guò)程，可以幫助學(xué)習(xí)者更好地理解算法內(nèi)容，掌握其實(shí)質(zhì)。模擬人眼看不見(jiàn)的屏幕像素，并且以動(dòng)畫(huà)的形式完成個(gè)性算法動(dòng)畫(huà)演示過(guò)程。

GDI圖形處理技術(shù)，采用C++面向?qū)ο笳Z(yǔ)言來(lái)完成課件的制作，達(dá)到優(yōu)秀的運(yùn)行效率。在系統(tǒng)中，制作了圖象放大演示可以讓學(xué)習(xí)者了解到在計(jì)算機(jī)中圖形的真實(shí)一面；學(xué)生可以在二維圖形的幾何變換中自己畫(huà)圖，自由變換，使學(xué)生從最基本的圖形變換了解計(jì)算機(jī)中的動(dòng)畫(huà)原理；在三維立方體的空間運(yùn)動(dòng)演示中和貝塞爾曲面的透視演示，學(xué)生可以感受到三維的震撼效果并且理解在計(jì)算機(jī)中3D建模的原理。

2）設(shè)計(jì)理論依據(jù)

計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向?qū)W習(xí)者傳受時(shí)存在著說(shuō)明表現(xiàn)、演示過(guò)程等方面的不足，設(shè)計(jì)此系統(tǒng)將程序執(zhí)行過(guò)程以及數(shù)據(jù)演變過(guò)程形象地在計(jì)算機(jī)屏幕上以動(dòng)態(tài)圖形方式表現(xiàn)出來(lái)。比如，當(dāng)運(yùn)行一個(gè)可視化的算法程序時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序功能就可以將程序中不易理解的算法特征用圖形方式動(dòng)態(tài)地顯示在屏幕上，因此加深了用戶(hù)對(duì)程序行為的理解和認(rèn)識(shí)，也準(zhǔn)確地讓學(xué)習(xí)者了解和分析程序執(zhí)行過(guò)程所反映的邏輯含義和功能。

算法可視化教學(xué)能展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，能彌補(bǔ)課本中只能以插圖和文字說(shuō)明的局限性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、想象力和邏輯思維能力。算法過(guò)程可視化強(qiáng)調(diào)提供解決實(shí)際問(wèn)題的原型，它必須滿足兩個(gè)要求：①提供真實(shí)性任務(wù)，這樣能充分了解自己所要解決的問(wèn)題，②目標(biāo)具有復(fù)雜性，能引起學(xué)生進(jìn)行深層次考慮，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī)。比如在實(shí)現(xiàn)圖形學(xué)課程中圓的掃描轉(zhuǎn)換算法時(shí)，在標(biāo)記出生成哪些像素的同時(shí)，給出相應(yīng)程序的執(zhí)行過(guò)程中變量的實(shí)時(shí)變化，它讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)充分認(rèn)識(shí)并體會(huì)掃描轉(zhuǎn)換過(guò)程的每一狀態(tài)及變化。這類(lèi)可視化目標(biāo)的設(shè)計(jì)也強(qiáng)調(diào)交互式控制，用戶(hù)可以懸著不同算法，對(duì)半徑進(jìn)行修改，調(diào)整演示速度等，這樣教學(xué)者便可以依據(jù)講解內(nèi)容和學(xué)生的反應(yīng)來(lái)隨時(shí)調(diào)整教學(xué)過(guò)程。

該程序具有動(dòng)態(tài)交互的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)改變參數(shù)，學(xué)習(xí)者很容易能發(fā)現(xiàn)圖形隨參數(shù)的變化而改變的規(guī)律，從而從真正意義上實(shí)現(xiàn)交互性。除此之外，界面友好、顯示清晰、邏輯性強(qiáng)、使用方便、科學(xué)性強(qiáng)都是它的優(yōu)秀之處。

3）完善的輔助教學(xué)平臺(tái)

利用SOCKET技術(shù)開(kāi)發(fā)了群聊工具，建立起完成的授課、測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)、信息、師生互動(dòng)等體系，為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)建立以個(gè)完善的教學(xué)輔助平臺(tái)。整合留言系統(tǒng)、電子白板等多種交互系統(tǒng)，為教師與學(xué)生提供了方便、適合的交流工具，達(dá)到教室、實(shí)驗(yàn)室在網(wǎng)絡(luò)上的延伸，突破了空間的概念，并且把教師和學(xué)生緊密聯(lián)結(jié)在一起。

本系統(tǒng)中包含一些使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)完成的優(yōu)秀作品。這些作品穿插在知識(shí)體系中使學(xué)生感受到學(xué)好這門(mén)課的重要性。同時(shí)提供豐富的課后習(xí)題供學(xué)生訓(xùn)練。如果覺(jué)得做的題目都是以前做過(guò)的，還可以通過(guò)SOCKET技術(shù)完成的在線討論區(qū)以及留言板功能老師提出更新的題庫(kù)的請(qǐng)求。若是碰到難題還可登錄該討論區(qū)，與同學(xué)、與老師一起討論。在這里老師和學(xué)生無(wú)身份區(qū)別，完全可以自由討論。而老師可以在合適的時(shí)候?yàn)樵鹊念}庫(kù)添加一些新的題目供學(xué)生訓(xùn)練。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究計(jì)算機(jī)生成、處理、顯示和輸出圖形的學(xué)科。而圖形學(xué)的教學(xué)關(guān)鍵是如何將圖形的生成以更加生動(dòng)和直觀的方法展示給學(xué)習(xí)者，使學(xué)習(xí)者更能深入的理解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論和算法原理。

2 結(jié)論與展望

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要發(fā)展方向，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程之后，有利于讀者向科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真、信息數(shù)據(jù)的可視化、虛擬顯示、動(dòng)畫(huà)與游戲、數(shù)字娛樂(lè)、數(shù)字設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)應(yīng)用行業(yè)方向發(fā)展。人們會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象、研究方法、編程實(shí)現(xiàn)、等問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足而產(chǎn)生局限性，向?qū)W習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)的者普及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)，可以為解決計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育不能直接解決用戶(hù)面臨的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的尷尬、彌補(bǔ)現(xiàn)教學(xué)中計(jì)算機(jī)仿真等環(huán)節(jié)的缺失、使計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)從“經(jīng)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式”到“科學(xué)理念式教學(xué)培養(yǎng)模式”轉(zhuǎn)變，以及計(jì)算機(jī)類(lèi)教學(xué)中起來(lái)一個(gè)良好的示范作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Peter Shirley.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[M].高春曉，譯.北京：人民郵電出版社，2007.

[2] 魏俊鵬，于秋生.C++ Builder 6實(shí)用編程100例[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

[3] Erich Gamma.設(shè)計(jì)模式[M].李英軍，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

第7篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

90年代初登陸上海的TI圖形計(jì)算器結(jié)合相應(yīng)的傳感器，能幫助學(xué)生獲得真實(shí)而相近的第一手資料，同時(shí)還能自動(dòng)而迅速地分析數(shù)據(jù)以供學(xué)生參考，在研究型課程中有著廣泛的用途。

我們知道，在中學(xué)開(kāi)展化學(xué)研究型課程有相當(dāng)難度。

首先是條件上。在上海中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，儀器設(shè)備雖談不上陳舊簡(jiǎn)陋，但要利用現(xiàn)有儀器解決實(shí)際問(wèn)題卻有些難度。

其次是教師。在風(fēng)起云涌的課改浪潮中， 有一些教師運(yùn)用開(kāi)公開(kāi)課的機(jī)會(huì)進(jìn)行主題式教學(xué)，言必談“研究”，可實(shí)際上是老師在研究，學(xué)生跟著看而已。教師的理念仍需改進(jìn)。

再有就是多媒體的誤導(dǎo)。時(shí)下，教師精心制作多媒體課件，或由學(xué)生做課件，課堂上以匯報(bào)形式告訴另一些學(xué)生，已成為時(shí)尚的公開(kāi)課模式。仍然缺乏交互性的多媒體教育手段不能讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂上動(dòng)態(tài)的認(rèn)知過(guò)程。這種現(xiàn)代教育方式只能成為教師的演示工具，學(xué)生從黑板的仰望者變成屏幕的觀看者，難以成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)有認(rèn)知工具。

而TI圖形計(jì)算器則不同。機(jī)器雖小但內(nèi)涵豐富，載入不同的程序，輔以不同的傳感器，可以完成多種任務(wù)。人手一機(jī)的操作形式使學(xué)生擁有了更多的主動(dòng)權(quán)。同樣一個(gè)問(wèn)題，不同的學(xué)生可以有不同的處理方式，但目標(biāo)只是一個(gè)。而且，課題小組合作討論的學(xué)習(xí)方式為每位小組成員創(chuàng)設(shè)了均等發(fā)表見(jiàn)解的機(jī)會(huì)，學(xué)生將不僅從教師處獲得知識(shí)和方法，還可以從小組成員身上得到啟示。

比如有這樣一個(gè)問(wèn)題：

等pH的HAc和HCl溶液，分別稀釋m、n倍，若稀釋后pH值依然相等，求m與n的關(guān)系。

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室找不到等pH值的HAc和HCl溶液，TI圖形計(jì)算器能做到。TI圖形計(jì)算器上連接兩個(gè)pH傳感器，并將傳感器分別置于相近濃度的HAc和HCl溶液中，調(diào)節(jié)兩溶液中加入水的量至顯示pH相等。

后面的操作很簡(jiǎn)單，只要向剛剛獲得的等pH的HAc和HCl溶液中分別加水至第二次pH值相等，比較加水量多少就可以了。

學(xué)生初始方案：各取50ml等pH值的HAc和HCl溶液于燒杯中，然后分別加水，觀察pH變化。

結(jié)果：儀器沒(méi)有多大動(dòng)靜。

疑問(wèn)：是傳感器不靈敏嗎？

查閱儀器說(shuō)明書(shū)：瞬時(shí)感應(yīng)，誤差0.01%。

教師提示：50ml pH=1的HCl稀釋到多少ml才能使pH變?yōu)?？

學(xué)生頓悟：強(qiáng)酸pH變化1個(gè)單位，需要稀釋10倍。剛剛稀釋的程度太小了。

學(xué)生修改方案：各取5ml等pH值的HAc和HCl溶液于500ml燒杯中，然后分別加水，觀察pH變化。

結(jié)果：500ml燒杯中的5ml溶液根本沒(méi)法浸沒(méi)傳感器感應(yīng)部位。

學(xué)生大失所望，一籌莫展。這時(shí)有個(gè)學(xué)生不經(jīng)意中畫(huà)了一張pH－V水圖(圖1)，小組另一個(gè)成員得到了啟示，畫(huà)了另一張圖：pH-V酸圖(圖2)。

經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論，學(xué)生一致認(rèn)可以下方案：兩個(gè)100ml燒杯中各加入50ml水，分別逐滴滴加pH相等的HAc和HCl，觀察pH變化快慢程度。

結(jié)果：加HAc的溶液pH變化要慢一些。

結(jié)論：酸1為HCl，酸2為HAc。從圖象上可看出，要使同等pH的兩種酸稀釋后pH依然相等，HAc所需的水更多一些。所以本題答案m>n。

第8篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

三維動(dòng)畫(huà)作為一種新興的動(dòng)畫(huà)形式，近幾年發(fā)展非常迅速，逐漸成為了主流的動(dòng)畫(huà)形式。中國(guó)開(kāi)展動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)的高?，F(xiàn)在也都基本開(kāi)設(shè)了針對(duì)三維動(dòng)畫(huà)的課程。三維動(dòng)畫(huà)不同于傳統(tǒng)的二維手繪動(dòng)畫(huà)，是和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合非常緊密的一門(mén)交叉學(xué)科，基本所有的制作過(guò)程都要借助于計(jì)算機(jī)硬件和軟件，這使得三維動(dòng)畫(huà)的教育方式和方法需要同傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫(huà)教育區(qū)分開(kāi)來(lái)，不論從教學(xué)方法還是教學(xué)內(nèi)容都需要進(jìn)行很大調(diào)整。國(guó)內(nèi)三維動(dòng)畫(huà)教育目前還處于起步和摸索階段，相比較來(lái)說(shuō)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家三維動(dòng)畫(huà)教育起步較早，發(fā)展也相對(duì)完善。如果可以吸收和借鑒其中成功的經(jīng)驗(yàn)，并加以利用，一定能對(duì)中國(guó)的三維動(dòng)畫(huà)教育幫助良多，解決目前存在的一些問(wèn)題，并能推進(jìn)國(guó)內(nèi)整個(gè)三維動(dòng)畫(huà)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在所有的歐洲三維動(dòng)畫(huà)教育中，英國(guó)的教育模式是比較富有代表性的也是發(fā)展較為成功的。英國(guó)高校的三維動(dòng)畫(huà)教育一般采取三位一體的教學(xué)模式。其中包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)，藝術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)。這三方面互為補(bǔ)充，構(gòu)成了一個(gè)比較完善的教學(xué)體系。

一、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)

目前中國(guó)國(guó)內(nèi)的三維動(dòng)畫(huà)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較慢，也較為混亂，是和缺乏足夠的計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)的。而計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)也是目前中國(guó)三維動(dòng)畫(huà)教育中比較欠缺，急需改進(jìn)的重點(diǎn)。因?yàn)槿S動(dòng)畫(huà)里面的各種效果都是產(chǎn)生于與之相對(duì)應(yīng)的各種計(jì)算機(jī)技術(shù)。例如海浪，火焰，毛發(fā)，還有模擬各種真實(shí)的動(dòng)作等。沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，也無(wú)從談起三維動(dòng)畫(huà)。也正是各種各樣日新月異的計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)了三維動(dòng)畫(huà)在世界領(lǐng)域的快速發(fā)展。所以，軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)不論從任何方面都是三維動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域里面的重中之重。英國(guó)三維動(dòng)畫(huà)教育很重視這方面技術(shù)的教學(xué)和實(shí)踐，也針對(duì)這些技術(shù)也開(kāi)設(shè)了一系列課程。例如面向現(xiàn)在比較熱門(mén)的Mo-tionCapture（動(dòng)作捕捉）技術(shù)，英國(guó)的Bristol大學(xué)的CharacterAn-imation（人物動(dòng)畫(huà)）專(zhuān)業(yè)就開(kāi)設(shè)立了MotionCaptureRetargeting方向的研究工作，主要面向解決MotionCapture后人物動(dòng)作變形的問(wèn)題，并在這一領(lǐng)域取得了一定成功。而類(lèi)似Bristol大學(xué)的例子還有很多。Bournemouth大學(xué)甚至開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)（ComputerAnima-tion）的博士生項(xiàng)目，并和中國(guó)的高校建立了合作關(guān)系。由此我們可以看出，英國(guó)的三維動(dòng)畫(huà)教育很重視計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，特別是三維圖形學(xué)的教育工作。而且強(qiáng)調(diào)三維圖形學(xué)和三維動(dòng)畫(huà)有機(jī)的整合在一起，使學(xué)生能真正理解三維動(dòng)畫(huà)的原理，有能力去開(kāi)發(fā)和拓展三維動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域。相比較來(lái)說(shuō)，中國(guó)的三維動(dòng)畫(huà)教育一直忽視計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的教學(xué)和科研，導(dǎo)致學(xué)生嚴(yán)重缺乏必要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，這也大大桎梏了三維動(dòng)畫(huà)在中國(guó)的發(fā)展。

二、藝術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)

眾所周知，三維動(dòng)畫(huà)的的魅力是由動(dòng)畫(huà)藝術(shù)本身獨(dú)特的特點(diǎn)所體現(xiàn)出來(lái)的，對(duì)于動(dòng)畫(huà)藝術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)自然是學(xué)好三維動(dòng)畫(huà)學(xué)科的基礎(chǔ)。除了和中國(guó)基本相同的美術(shù)設(shè)計(jì)知識(shí)學(xué)習(xí)之外，英國(guó)的動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)教育很重視電影學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，也針對(duì)性的開(kāi)設(shè)了一系列課程。例如Bristol大學(xué)的CharacterAnimation（人物動(dòng)畫(huà)）專(zhuān)業(yè)就跟戲劇專(zhuān)業(yè)（DramaDepartmen）t合作開(kāi)設(shè)了FromBodytoAvatar，ProjectDesignandStoryboarding等課程。專(zhuān)門(mén)講授塑造人物性格，編排劇情，制作故事板，剪輯電影，添加音效等方面的內(nèi)容。這些課程對(duì)于設(shè)計(jì)，制作和最后完成三維動(dòng)畫(huà)都很有必要。目前中國(guó)高校的三維動(dòng)畫(huà)教育對(duì)于美術(shù)知識(shí)的教育還是比較重視的，可是針對(duì)電影學(xué)方面的課程安排較少。如果能夠參照英國(guó)的教學(xué)模式，適當(dāng)增加電影學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于學(xué)生對(duì)于動(dòng)畫(huà)知識(shí)的全面了解和制作動(dòng)畫(huà)都會(huì)帶來(lái)很多益處。

三、計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)

毫無(wú)疑問(wèn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)也是三維動(dòng)畫(huà)教育中必不可少的一環(huán)，只知道原理卻不會(huì)操作各種應(yīng)用軟件將會(huì)寸步難行。這些軟件包括Maya，Premiere，AE，Photoshop，Audition等等。大型軟件的應(yīng)用在未來(lái)的三維動(dòng)畫(huà)發(fā)展中也會(huì)越來(lái)越重要。在英國(guó)的三維動(dòng)畫(huà)教育中，不論是本科還是研究生教育都有很大一部分比例的學(xué)分專(zhuān)門(mén)為這些課程安排的。這其中Maya作為權(quán)威的三維動(dòng)畫(huà)制作工具，是最難，最花時(shí)間，也是最重要的。學(xué)生通過(guò)課堂上的學(xué)習(xí)只是了解其基本操作，真要做到熟悉操縱Maya還要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的上機(jī)和實(shí)踐。在國(guó)外的三維動(dòng)畫(huà)教育中，老師一般只花很少時(shí)間教學(xué)生操作，更多是給學(xué)生布置一些作業(yè)，在完成作業(yè)的過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐。針對(duì)中國(guó)的三維動(dòng)畫(huà)教育，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)延長(zhǎng)計(jì)算機(jī)軟件課程的教授時(shí)間，因?yàn)橹蛔寣W(xué)生自己摸索，對(duì)于Maya這樣復(fù)雜的軟件實(shí)在勉為其難。何況Maya是全英文軟件，對(duì)于中國(guó)學(xué)生是很有必要詳細(xì)解釋各種操作的。

第9篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程范文

關(guān)鍵詞：圖形編程；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)模式；OpenGL

中圖分類(lèi)號(hào)：TP434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-7800（2013）006-0148-02

基金項(xiàng)目：武漢紡織大學(xué)教研項(xiàng)目（2010020）

作者簡(jiǎn)介：陳永強(qiáng)（1967-），男，博士，武漢紡織大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形圖像處理。

1國(guó)內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀

為有助于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念、原理與算法，需要結(jié)合形象化的圖形編程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)來(lái)補(bǔ)充說(shuō)明和練習(xí)。國(guó)內(nèi)教材和教學(xué)中計(jì)算機(jī)圖形學(xué)案例和實(shí)驗(yàn)圖形編程選用的編程語(yǔ)言有C、C++和Java。Java主要面向嵌入式設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)使用，目前PC機(jī)上軟件編程教學(xué)通常采用C和C++編程語(yǔ)言，選擇的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境是在VC++里使用控制臺(tái)應(yīng)用程序、MFC可執(zhí)行程序、OpenGL開(kāi)放圖形庫(kù)、Direct3D圖形庫(kù)等幾種方式。

在課時(shí)有限的前提下，由于沒(méi)有結(jié)合使用圖形庫(kù)的圖形編程案例，加上實(shí)驗(yàn)難度較大，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低而很難完成理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。Direct3D是微軟公司在Microsoft Windows操作系統(tǒng)上所開(kāi)發(fā)的一套3D圖形編程接口，是DirectX的一部分，僅能在Windows平臺(tái)使用，平臺(tái)移植性差。OpenGL是一個(gè)專(zhuān)業(yè)的圖形編程接口和功能強(qiáng)大的開(kāi)放圖形庫(kù)，提供了基本的函數(shù)庫(kù)，涵蓋了開(kāi)發(fā)二、三維圖形程序所需的各個(gè)方面。OpenGL獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植，且與VC++接口緊密。因此，在VC++里結(jié)合OpenGL圖形庫(kù)開(kāi)展計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的輔助教學(xué)是最佳選擇。

2結(jié)合OpenGL的教學(xué)模式

開(kāi)放圖形庫(kù)OpenGL是一個(gè)性能卓越的開(kāi)放圖形編程接口（API），適用于廣泛的計(jì)算機(jī)環(huán)境，具有使用簡(jiǎn)便、高效率、穩(wěn)定可靠、性能高、可擴(kuò)展移植、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是唯一真正開(kāi)放、獨(dú)立于供應(yīng)商、跨平臺(tái)的圖形開(kāi)發(fā)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是圖形開(kāi)發(fā)工作者必須掌握的開(kāi)發(fā)工具。OpenGL具有模型繪制、模型觀察、顏色模式、光照材質(zhì)、圖像效果增強(qiáng)、位圖和圖象處理、紋理映射、雙緩存動(dòng)畫(huà)、交互等功能。OpenGL主要由OpenGL核心庫(kù)（GL）、OpenGL實(shí)用程序庫(kù)（GLU）、OpenGL編程輔助庫(kù)（AUX）、OpenGL實(shí)用程序工具包（GLUT）、Windows專(zhuān)用庫(kù)（WGL）等函數(shù)庫(kù)組成。OpenGL圖形函數(shù)定義為獨(dú)立于任何程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一組規(guī)范，在各種編程語(yǔ)言中，如C、C++、FORTRAN、Ada和Java等，都可以調(diào)用OpenGL的庫(kù)函數(shù)。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的圖形編程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用VC++結(jié)合OpenGL圖形庫(kù)，可以選擇控制臺(tái)應(yīng)用程序+OpenGL和MFC可執(zhí)行程序+OpenGL兩種模式之一。

2.1控制臺(tái)應(yīng)用程序+OpenGL模式

VC++里采用控制臺(tái)應(yīng)用程序+OpenGL的圖形編程模式實(shí)際上是一種用C語(yǔ)言調(diào)用OpenGL函數(shù)的面向過(guò)程的編程框架，其程序的基本結(jié)構(gòu)是定義窗口、清理窗口、繪制物體和結(jié)束運(yùn)行。

（1）頭文件包含。利用OpenGL實(shí)現(xiàn)圖形繪制，先要引入OpenGL核心庫(kù)GL及其它需要使用的GLU庫(kù)的頭文件，并要通過(guò)頭文件引入窗口系統(tǒng)。若使用GLUT庫(kù)函數(shù)進(jìn)行窗口管理，可只需要用GLUT代替GL和GLU的頭文件包含。

（2）使用GLUT庫(kù)實(shí)現(xiàn)窗口管理。首先用glutInit函數(shù)對(duì)GLUT初始化，處理所有命令行參數(shù)，然后使用glutInitDisplayMode函數(shù)設(shè)定窗口顯示模式，包括緩存和顏色模型等；再使用默認(rèn)值設(shè)定顯示窗口的大小和位置，或使用glutInitWindowSize指定顯示窗口的大小和glutInitWindowPosition函數(shù)指定窗口左上角的屏幕位置；最后用glutCreateWindow函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)帶有OpenGL渲染環(huán)境的窗口，參數(shù)是一個(gè)保存了窗口標(biāo)題名稱(chēng)的字符串。

（3）利用OpenGL繪制圖形。繪制圖形前，要進(jìn)行窗口清屏，即先用glClearColor函數(shù)指定窗口的背景色，之后用glClear函數(shù)中指定的值設(shè)定顏色緩沖區(qū)值，即將窗口中每個(gè)像素的顏色設(shè)定為背景顏色。接著可使用glColor函數(shù)設(shè)置繪制圖形的顏色。

在繪制圖形時(shí)，先使用glMatrixMode和gluOrtho2D函數(shù)設(shè)定投影參數(shù)，即把要繪制的三維圖形投影到顯示窗口。

然后調(diào)用一些OpenGL函數(shù)實(shí)現(xiàn)圖形的繪制，用glFlush函數(shù)通知圖形系統(tǒng)執(zhí)行繪制。此時(shí)，通常把重繪場(chǎng)景所需要的函數(shù)命令放入一個(gè)不帶任何參數(shù)的顯示回調(diào)函數(shù)里，通過(guò)glutDisplayFunc函數(shù)作為注冊(cè)函數(shù)將顯示回調(diào)函數(shù)注冊(cè)指定為當(dāng)前窗口的顯示內(nèi)容函數(shù)。類(lèi)似地，可以用GLUT提供的其它注冊(cè)函數(shù)注冊(cè)相應(yīng)事件的回調(diào)函數(shù)，處理用戶(hù)輸入或系統(tǒng)狀態(tài)改變等事件。

最后用gluMainLoop函數(shù)啟動(dòng)主GLUT事件處理循環(huán)，運(yùn)行程序顯示繪制窗口。

2.2MFC可執(zhí)行程序+OpenGL模式

微軟基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)MFC是用來(lái)編寫(xiě)Windows應(yīng)用程序的C++類(lèi)集，以層次結(jié)構(gòu)組成，封裝了大部分Windows API函數(shù)和控件。利用MFC和向?qū)?lái)編寫(xiě)Windows應(yīng)用程序，是VC++的一種面向?qū)ο缶幊谭椒?，其基本步驟先是使用應(yīng)用程序向?qū)蒞indows應(yīng)用程序的基本框架，然后用類(lèi)向?qū)?lái)進(jìn)行應(yīng)用程序的類(lèi)的建立、消息處理、數(shù)據(jù)處理函數(shù)或定義控件的屬性、事件和方法，最后把應(yīng)用程序所要求的功能添加到類(lèi)中。

在VC++里編寫(xiě)一個(gè)通用基礎(chǔ)框架的空OpenGL應(yīng)用程序，在此基礎(chǔ)上通過(guò)添加其它代碼就可完成案例程序和實(shí)驗(yàn)程序。

（1）創(chuàng)建VC程序。運(yùn)用VC++應(yīng)用程序向?qū)?，選擇MFC可執(zhí)行程序，建立一個(gè)新的單文檔應(yīng)用程序工程，工程包含Doc、View、App、MainFrame和ChildFrame 5個(gè)類(lèi)。通用基礎(chǔ)框架的空OpenGL應(yīng)用程序主要涉及View類(lèi)程序修改。

（2）設(shè)置OpenGL基礎(chǔ)庫(kù)。在View類(lèi)頭文件和Project Settings對(duì)話框里的General頁(yè)面里包含OpenGL頭文件和函數(shù)庫(kù)文件。

（3）設(shè)置像素格式與創(chuàng)建渲染描述表。OpenGL不使用Windows設(shè)備描述表，是使用渲染描述表完成圖形圖像的映射，描述表的映射核心是像素格式的設(shè)置。在工程的View類(lèi)文件里，通過(guò)初始化PIXELFORMATDESCRIPTOR結(jié)構(gòu)、設(shè)置和測(cè)像素格式來(lái)完成對(duì)像素屬性的設(shè)置，包括緩存設(shè)置、顏色模式、顏色位數(shù)、深度緩沖位數(shù)等。在響應(yīng)工程View類(lèi)的Windows消息WM_CREATE的消息響應(yīng)函數(shù)OnCreate里創(chuàng)建并當(dāng)前化一個(gè)渲染描述表，在響應(yīng)Windows消息WM_DESTROY的消息響應(yīng)函數(shù)OnDestroy里使渲染描述表非當(dāng)前化并刪除，消息響應(yīng)函數(shù)里調(diào)用創(chuàng)建wglCreateContext、當(dāng)前化wglMakeCurrent、刪除wglDeleteContext等管理渲染描述表的OpenGL函數(shù)。

（4）設(shè)置OpenGL風(fēng)格。只有OpenGL的客戶(hù)區(qū)才能接受OpenGL的繪制，要在View類(lèi)的PreCreateWindow函數(shù)里用WS_CLIPCHILDREN和WS_CLIPSIBLINGS設(shè)置OpenGL風(fēng)格。

（5）設(shè)置OpenGL視點(diǎn)。在當(dāng)前化渲染描述表之后，獲取客戶(hù)區(qū)的大小、清除深度緩存、啟動(dòng)深度測(cè)試和OpenGL模型變換，然后在響應(yīng)Windows消息WM_SIZE的消息響應(yīng)函數(shù)OnSize里建立視點(diǎn)，啟動(dòng)透視變換，建立透視體。

完成上述步驟后，即建立了一個(gè)通用基礎(chǔ)框架的空OpenGL應(yīng)用程序。在通用基礎(chǔ)框架的空OpenGL應(yīng)用程序基礎(chǔ)上，在工程View類(lèi)的消息響應(yīng)函數(shù)OnDraw里可用OpenGL函數(shù)繪制圖形。

2.3兩種模式比較

相比較而言，控制臺(tái)應(yīng)用程序+OpenGL模式較簡(jiǎn)單。教師教學(xué)準(zhǔn)備方便，學(xué)生在掌握基本C語(yǔ)言編程知識(shí)和OpenGL實(shí)用程序工具包GLUT的窗口管理方法基礎(chǔ)上，可集中精力學(xué)習(xí)OpenGL的圖形繪制技術(shù)。學(xué)生學(xué)習(xí)理解容易、上手快，數(shù)學(xué)效果明顯。但這個(gè)模式與實(shí)際的主流圖形軟件開(kāi)發(fā)方式有一定距離，實(shí)用性差，適用范圍窄。

MFC可執(zhí)行程序+OpenGL模式則要復(fù)雜一些。學(xué)生需學(xué)習(xí)《C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》和《可視化程序設(shè)計(jì)》前修課程，能較好地理解MFC可視化編程機(jī)制和框架，了解MFC文檔視結(jié)構(gòu)、Windows消息響應(yīng)、Windows標(biāo)準(zhǔn)控件等知識(shí)。在了解OpenGL的Windows專(zhuān)用庫(kù)函數(shù)設(shè)置像素格式與創(chuàng)建渲染描述表的方法后，再開(kāi)始學(xué)習(xí)OpenGL的圖形繪制技術(shù)。這個(gè)模式里的MFC編程框架與OpenGL圖形繪制關(guān)系復(fù)雜，要求掌握的預(yù)備知識(shí)較多，學(xué)習(xí)時(shí)間較長(zhǎng)，學(xué)生需有一定的編程能力。但它符合面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方式，學(xué)生一旦掌握熟練，對(duì)今后從事軟件開(kāi)發(fā)工作大有益處。

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