论文部分内容阅读
【摘要】计算机图形学理论抽象,算法复杂,教学效果往往不理想。为此在教学理念,教学方法和教学工具和实践环节等方面进行了改革,激发了学生的学习兴趣,提高了学生对知识的综合运用能力,较好地改善了教学效果。
【关键词】计算机图形学 教学改革 教学理念 教学方法
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)01(a)-0127-01
1 引言
计算机图形学是研究如何利用计算机显示、生成和处理图形的原理、方法、技术的一门学科[1],是计算机专业16门主干专业课之一。研究涉及的内容有图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等[2]。这一系列内容涉及到数学、物理、计算机等多个学科,算法复杂,理论抽象。学生在学习这门课程的过程中都会遇到各种困难,学生厌学,教学效果不理想。因此,有必要对计算机图形学进行教学改革,重新思考和探讨这门课程的课程体系、教学内容、教学方法及教学理念等。笔者根据多年教授计算机图形学的经验和体会进行了教学改革试验,革新教学理念,改进教学方法,改革实践环节,为更好地开展计算机图形学教学工作探索出一条新路。
2 计算机图形学教学理念的革新
首先,必须在教学理念上进行革新。计算机图形学的教学理念,是在计算机图形学课程的教学过程中,对教师的教学与对学生的学习综合在一起的最根本的观点[3]。明确计算机图形学的教学理念,对从事计算机图形学教学的教师来说具有十分重要的意义。
计算机图形学教学理念的革新首先要破除传统的教学理念,把计算机图形学教学放在整个学校教育教学环境中来认识,摆正它的位置。要培养全面发展的高素质计算机专业人才,只学好计算机图形学是不能达到的,不能片面夸大计算机图形学教学的作用,在教学过程中忽视学生的知识、能力和素质的综合教育和全面发展。在教学目标上,要从以传授知识为主向以培养认知能力和全面提高素质为主转变,不满足于学生“学会”,更重要的是引导学生“会学”。在教学过程中,把培养学生良好学习的方法,科学认真的态度,团结协作的精神,应用和创新的能力贯穿其中。在教学模式上,从以教师为中心向以学生为中心转变,树立学生是学习的主人的观点,淡化教师的教,强化学生的学。使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本技能,去发现图形图像及其相关领域的问题,积极地分析和解决问题,成为具备计算机图形学知识结构和应用开发技能的高素质实用技术人才。
计算机图形学教学理念的革新还要因地制宜、因材施教地选择教学内容和突出教学重点。要精选核心内容,精讲,精练;要根据学生的层次特点,因材施教,有所侧重;要在教学中涉猎最前沿的技术和方法。
3 教学方法的改进
为了提高课堂教学质量,让学生牢固掌握知识结构中重要的知识点,需要改进传统的教学方法和采取新的教学方法。笔者主要采取下面几种教学方法:
启发式教学:是教师根据教学要求和学生的实际,灵活运用各种教学原则,充分调动学生的学习积极性,启发学生积极思维,引导学生分析问题和解答问题,使学生既能理解知识又能开发智力的一种讲解方法[4]。从认识论的角度讲,启发式教学法就是要求教师在学生的认识过程中,在感性认识与理性认识之间架起一座桥梁,使学生能主动地向理性认识攀登。启发式教学是一种创造性的教学方法,它要求教师在教学工作中进行创造性劳动。在教授基本图形生成算法时,我采取让学生“身临其境”的讲解方法,一步一步引导并启发他们,使得算法变得易于理解和接受。
NewClass教学:NewClass是多媒体网络教学系统,它突破传统教学方式,配合网络连线及多媒体教室,由老师操作电脑,便可进行教学。除了将教学的操作过程,直接呈现于学生电脑上,老师亦可以接收学生的练习信息。将NewClass应用在计算机图形学的教学上,不仅能更好地将图形图像呈现在学生面前,提高学习兴趣,增强学生队原理和算法的理解,还可以边讲边练,充分强化学生对所学知识的掌握。
自学式教学:引导学生预习和自学,减轻课堂负担,使课堂教学的目标清晰,任务简化。例如,在详细介绍了圆的生成算法的之后,让大家自学椭圆生成算法。
案例式教学[4]:在开课之前设计一个综合实例,称之为“案例”,把计算机图形学涉及的理论、算法、原理包括在这个案例中,然后规划理论、算法、原理和图形系统与场景案例的对应关系,把抽象知识难点形象地分解在场景案例中,并根据这种对应关系设计教学和实验内容。通过案例组织教学,让学生以案例为中心能系统、形象地学习知识。
4 实验方法的改革与技巧
计算机图形学是实践性非常强的课程,因此实验课程的改革在计算机图形学教学改革中尤其重要。改革主要体现在下面几个方面:
在实验内容上:设计了验证性实验,设计性实验和综合设计性实验。验证性实验是一些基础实验,比如,二维图形的生成,图形裁剪,区域填充等,用于加深学生对基本理论和算法的理解。设计性实验是一些以基本理论为基础能够发挥学生自由想象和创造力的实验。综合设计性实验安排一些需要综合应用所学知识解决实际问题的实验,用于提高学生的编程能力和综合运用知识的能力。
在实验工具上:由单一的TC作为计算机图形学实验环境,转化为多样化的实验环境。比如,使用Visual C++集成开发环境开发可视化的图形应用程序,使用OpenGL建立三维模型,并与之交互,使用Matlab建立多样化曲面等等,根据实验的层次不同和内容特点选择合适的工具。这样不仅能加深学生的理解,还能训练学生对各种工具的熟练使用。
在实验指导和管理上:改革实验课的指导方法,只帮助学生解决实验中遇到的问题是不够的,要引导他们学会独自解决问题。要求学生即时提交实验成果和实验报告,以督促学生总结实验中的收获,巩固所学的知识。
5 结论
经过两年多的教改实践,效果很好,多数学生都认为计算机图形学充满趣味性,而且学到了有用的知识。然而,计算机图形学是一门不断发展的交叉学科,因此必须以开放发展的态度对待计算机图形学的教学改革,我们的改革还将随着计算机软硬件技术的发展而不断进行下去,为培养素质高,能力强的计算机专业人才贡献力量。
参考文献
[1] 潘云鹤.计算机图形学—原理,方法及应用[M].北京:高等教育出版社.2002.
[2] 唐锡荣.《计算机图形学教程》(修仃版)[M].北京:科学出版社.2000.
[3] 潘革生等.计算机图形学教学理念的研究与实践(会议论文).烟台:第一届中国图学大会.2007.8.5-7.
[4] 韩慧健等.计算机图形学案例教学体系若干问题研究(会议论文).烟台:第一届中国图学大会.2007.8.5-7.
【关键词】计算机图形学 教学改革 教学理念 教学方法
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)01(a)-0127-01
1 引言
计算机图形学是研究如何利用计算机显示、生成和处理图形的原理、方法、技术的一门学科[1],是计算机专业16门主干专业课之一。研究涉及的内容有图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等[2]。这一系列内容涉及到数学、物理、计算机等多个学科,算法复杂,理论抽象。学生在学习这门课程的过程中都会遇到各种困难,学生厌学,教学效果不理想。因此,有必要对计算机图形学进行教学改革,重新思考和探讨这门课程的课程体系、教学内容、教学方法及教学理念等。笔者根据多年教授计算机图形学的经验和体会进行了教学改革试验,革新教学理念,改进教学方法,改革实践环节,为更好地开展计算机图形学教学工作探索出一条新路。
2 计算机图形学教学理念的革新
首先,必须在教学理念上进行革新。计算机图形学的教学理念,是在计算机图形学课程的教学过程中,对教师的教学与对学生的学习综合在一起的最根本的观点[3]。明确计算机图形学的教学理念,对从事计算机图形学教学的教师来说具有十分重要的意义。
计算机图形学教学理念的革新首先要破除传统的教学理念,把计算机图形学教学放在整个学校教育教学环境中来认识,摆正它的位置。要培养全面发展的高素质计算机专业人才,只学好计算机图形学是不能达到的,不能片面夸大计算机图形学教学的作用,在教学过程中忽视学生的知识、能力和素质的综合教育和全面发展。在教学目标上,要从以传授知识为主向以培养认知能力和全面提高素质为主转变,不满足于学生“学会”,更重要的是引导学生“会学”。在教学过程中,把培养学生良好学习的方法,科学认真的态度,团结协作的精神,应用和创新的能力贯穿其中。在教学模式上,从以教师为中心向以学生为中心转变,树立学生是学习的主人的观点,淡化教师的教,强化学生的学。使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本技能,去发现图形图像及其相关领域的问题,积极地分析和解决问题,成为具备计算机图形学知识结构和应用开发技能的高素质实用技术人才。
计算机图形学教学理念的革新还要因地制宜、因材施教地选择教学内容和突出教学重点。要精选核心内容,精讲,精练;要根据学生的层次特点,因材施教,有所侧重;要在教学中涉猎最前沿的技术和方法。
3 教学方法的改进
为了提高课堂教学质量,让学生牢固掌握知识结构中重要的知识点,需要改进传统的教学方法和采取新的教学方法。笔者主要采取下面几种教学方法:
启发式教学:是教师根据教学要求和学生的实际,灵活运用各种教学原则,充分调动学生的学习积极性,启发学生积极思维,引导学生分析问题和解答问题,使学生既能理解知识又能开发智力的一种讲解方法[4]。从认识论的角度讲,启发式教学法就是要求教师在学生的认识过程中,在感性认识与理性认识之间架起一座桥梁,使学生能主动地向理性认识攀登。启发式教学是一种创造性的教学方法,它要求教师在教学工作中进行创造性劳动。在教授基本图形生成算法时,我采取让学生“身临其境”的讲解方法,一步一步引导并启发他们,使得算法变得易于理解和接受。
NewClass教学:NewClass是多媒体网络教学系统,它突破传统教学方式,配合网络连线及多媒体教室,由老师操作电脑,便可进行教学。除了将教学的操作过程,直接呈现于学生电脑上,老师亦可以接收学生的练习信息。将NewClass应用在计算机图形学的教学上,不仅能更好地将图形图像呈现在学生面前,提高学习兴趣,增强学生队原理和算法的理解,还可以边讲边练,充分强化学生对所学知识的掌握。
自学式教学:引导学生预习和自学,减轻课堂负担,使课堂教学的目标清晰,任务简化。例如,在详细介绍了圆的生成算法的之后,让大家自学椭圆生成算法。
案例式教学[4]:在开课之前设计一个综合实例,称之为“案例”,把计算机图形学涉及的理论、算法、原理包括在这个案例中,然后规划理论、算法、原理和图形系统与场景案例的对应关系,把抽象知识难点形象地分解在场景案例中,并根据这种对应关系设计教学和实验内容。通过案例组织教学,让学生以案例为中心能系统、形象地学习知识。
4 实验方法的改革与技巧
计算机图形学是实践性非常强的课程,因此实验课程的改革在计算机图形学教学改革中尤其重要。改革主要体现在下面几个方面:
在实验内容上:设计了验证性实验,设计性实验和综合设计性实验。验证性实验是一些基础实验,比如,二维图形的生成,图形裁剪,区域填充等,用于加深学生对基本理论和算法的理解。设计性实验是一些以基本理论为基础能够发挥学生自由想象和创造力的实验。综合设计性实验安排一些需要综合应用所学知识解决实际问题的实验,用于提高学生的编程能力和综合运用知识的能力。
在实验工具上:由单一的TC作为计算机图形学实验环境,转化为多样化的实验环境。比如,使用Visual C++集成开发环境开发可视化的图形应用程序,使用OpenGL建立三维模型,并与之交互,使用Matlab建立多样化曲面等等,根据实验的层次不同和内容特点选择合适的工具。这样不仅能加深学生的理解,还能训练学生对各种工具的熟练使用。
在实验指导和管理上:改革实验课的指导方法,只帮助学生解决实验中遇到的问题是不够的,要引导他们学会独自解决问题。要求学生即时提交实验成果和实验报告,以督促学生总结实验中的收获,巩固所学的知识。
5 结论
经过两年多的教改实践,效果很好,多数学生都认为计算机图形学充满趣味性,而且学到了有用的知识。然而,计算机图形学是一门不断发展的交叉学科,因此必须以开放发展的态度对待计算机图形学的教学改革,我们的改革还将随着计算机软硬件技术的发展而不断进行下去,为培养素质高,能力强的计算机专业人才贡献力量。
参考文献
[1] 潘云鹤.计算机图形学—原理,方法及应用[M].北京:高等教育出版社.2002.
[2] 唐锡荣.《计算机图形学教程》(修仃版)[M].北京:科学出版社.2000.
[3] 潘革生等.计算机图形学教学理念的研究与实践(会议论文).烟台:第一届中国图学大会.2007.8.5-7.
[4] 韩慧健等.计算机图形学案例教学体系若干问题研究(会议论文).烟台:第一届中国图学大会.2007.8.5-7.