本站原创摘 要：《计算机图形学》是一门实践性较强的课程,实验课程是其不可缺少的教学环节.本文针对该课程实验教学现状的存在问题,从实验内容、实验的课堂教学活动和教学方法、考核方式等方面提出了改革措施.
关 键 词：计算机图形学；实验教学；教学改革
中图分类号：TP391.41-4
计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形,并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科.从汽车的计算机辅助设计,到电视广告、游戏,无一不应用计算机图形生成技术.作为一门实践性非常强的课程,与之配套的实验教学环节显得尤为重要.
1实验教学现状
由于计算机图形学是一门建立在多门学科之上的综合叉学科,要求学生先修“程序设计”、“数据结构”等课程,课程中的许多算法抽象,原理难懂,实践性强,学生在上课时看似听懂算法原理,但面对具体问题则难以编程实现,致使学生的学习积极性随着课程的推进而逐渐下降.传统的“理论为主,实验为辅”的教学模式,不仅使学生对于抽象的理论知识难以形成感性认识,还使学生无法将所学的原理和算法应用于实验,容易产生学习挫败感.
笔者认为该课程应理论与实验并重,在理论教学的基础上,应加强实验教学环节.针对上述问题,建议实验教学可从以下几个方面进行改进.
2实验教学改革措施
2.1合理设计实验内容
《计算机图形学》课程的理论内容包括基本图形生成、曲线和曲面、图形变换等.实验教学中可根据教学进度安排六个实验项目,分别是基本图形生成算法程序设计、线宽与线型处理算法程序设计、区域填充算法程序设计、二维图形裁剪算法程序设计、自由曲线绘制算法程序设计、二维图形的几何变换算法程序设计.
此外,为了让学生能够由浅入深地掌握教学内容,在实验课程中还安排辅导性实验和进阶选做项目,譬如,在实验课初始时安排熟悉使用VC中的MFC、OpenGL；在六个实验项目之后安排三维图形观察、变换算法、分形几何造型算法、自由曲面造型算法、真实感图形绘制算法程序设计等项目,作为学生分组团队选做项目.通过验证性实验和设计性实验相结合,提高学生应用图形学应用能力.
例如,在基本图形生成算法程序设计的DDA直线生成算法实验中,学生在了解了DDA直线生成的数学原理之后,新建一个Win32Application的“HelloWorld”程序,工程命名为：DDA直线生成算法,打开DDA直线生成算法.cpp文件,加入如下代码：
2.2科学设计课堂活动
计算机图形学实验课与大多数实验课类似,采用传统的教学模式：先由教师设计好实验的题目、内容和重点,然后学生上机编写、调试代码程序,同时教师辅导、答疑,最后学生撰写实验报告.该模式的弊端在于,由于大多数学校师生比不足,造成实验课上老师只能解答主动提问的学生的问题,而部分学生特别是学习主动性不足的学生则在机房上网或对实验任务无所适从,提不起兴趣.不少学生的实验报告也是敷衍了事,甚至互相抄袭,达不到课程的实践效果.
为了培养学生的动手能力,除了安排个人上机实验任务之外,教师还可以采用分组教学,团队合作的形式组织教学.在实验课上引入几个难度相近的实验项目,由学生自由分组,选题,完成实验内容.教师参与学生的分析与讨论,并适当给予修改意见.实验完成后各组展示实验结果,分组之间相互比较、评价,总结出同一问题的多种解决思路和算法.此外,在期末还可以安排学生分组完成综合性较强的设计性实验,要求设计出包含理论教学中有关算法原理的作品,并撰写实验报告和实验心得.分组教学不仅激发了学生的学习兴趣,让学生从被动接受知识变为主动获取知识,还增强了学生动手实践能力和理论联系实际的能力.
2.3改进教学方法
目前,实验课教学主要采用多媒体教学,实验课在计算机实验室进行.教师课前应收集或制作相关的教学资源,将抽象的算法原理与实际应用相结合,通过直观的或动态的演示向学生介绍算法原理.例如,可以用Flash动画演示二维图形的变换,三维图形的变换过程可以投影用3DMAX软件来演示.同时,还可以采用让学生上讲台讲课的方式开展教学.把讲台留给学生,让学生备好课,以学生的角度介绍实验内容,展示自己的实验成果等,最后由老师进行补充或更正.这种教学方式一改老师完全主导实验课堂的局面,充分调动了学生的学习积极性,让学生善于思考,敢于创新,实验课不再是老师对学生的单向交流的枯燥教学活动.
2.4改革实验考核方法
以往的计算机图形学课程成绩采用理论卷面考核成绩为主、上机实践成绩为辅的考核方式.在强化实验教学环节之后,为避免学生死记硬背算法原理,考完即忘,可将考核方式改为理论考试成绩与实验成绩并重,即课程成绩除了包含理论课的卷面成绩之外,还包括实验成绩.实验成绩由个人独立实验部分和团队分组实验部分组成.个人独立实验部分要求完成图形学基本算法的程序设计.教师根据学生的实验完成情况给分.团队分组实验部分提供有一定难度的选做项目.团队分组实验部分的成绩,由教师评分和各组学生代表评审小组的评分组成.
3结束语
本文针对传统的计算机图形学实验教学模式中存在的不足,提出了改进实验教学的教学组织模式和教学方法,以课内理论知识为基础,加强实验实践环节,发挥学生的学习主观能动性,培养学生的动手实践能力和创新能力,最终能够运用所学算法理论分析问题和解决问题.