计算机图形学课程范文1
关键词：计算机图形学；算法；虚拟现实技术；虚拟实验
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）23-0273-02
一、计算机图形学教学的重要性
随着信息技术的发展，与计算机图形学（以下简称图形学）相关的理论与方法，越来越受到关注与重视。图形学是研究与讨论用计算机把数据转换为图形，并在显示终端上显示的学科[1]。由于图形所携带的信息比纯文本方式要丰富多彩，图形数字化的应用迅速在各领域快速发展，计算机图形学技术深入人们工作、生活的各个领域，从航空航天飞行器以及汽车外形的设计、天气预报，到电影电视广告、游戏制作、可视电话、微信等，都因为计算机图形学技术的应用而精彩。
目前国内高校的计算机以及相关专业多数开置了“计算机图形学”课程，也是计算机及相关专业的重要课程之一。该课程理论与实用并重，又是如数字图像与模式识别、3D动画编程等实用性强的课程的前置课程，因此，学生对计算机图形学课程充满好奇与期待。
二、计算机图形学课程特点、教学过程中存在的问题及教学改革
1.计算机图形学课程特点。首先，涉及内容广，是计算机图形学课程的特点之一。计算机图形学是一门涉及多学科的综合性课程，其内容包括计算机硬件、软件、空间解析几何、算法原理、编程等，因此要求学生具备多方面的知识。如较好的数学基础，特别是空间解析几何、线性代数、矩阵论等数学基础知识，计算机语言编程、数据结构等方面的知识。
其次，课程在理论方面，涉及的原理需要一定的数学基础才能较好理解，繁多又抽象的图形生成算法增加了学习的难度。
第三，理论与实验并重的课程。用计算机语言描述并实现图形学的问题的过程。也就是其内容包括计算机语言及图形学知识。一般而言，对图形学相关的基本算法描述的理解是学生学习计算机图形学的一个难点，是一个从理论到实践的认识过程。
2.存在的问题。由于计算机图形学课程的特点，在教学过程中，学生普遍反映：都能认识到计算机图形学是一门重要的、有用的、实用的课程，对学习计算机图形学课程开始时抱着极大的兴趣学习，但是，随着课程的深入学习，图形算法越来越复杂，虽然课堂上能听懂算法的原理与流程，但是课后上机实现算法却感到困难，理论与实践不能很好结合。随着时间的推移，不能解决的问题的累加，旧的内容未理解、问题还没解决，又要忙于学习新内容，学习变成了一种压力，积极性和自信心受到打击，学习主动性逐渐下降，这样一来，教学效果不理想。总之，学生感到图形学的内容不易理解、不好学，理论与实验总是存在一定的距离。
3.教学方法的改革。为了解决面对教学过程遇到的问题，提高计算机图形学课程教学质量、收到更好的教学效果，不少计算机图形学的老师们在教学实践中，尝试用不同的教学方法进行课堂教学，收到了很好的教学效果[2]。
计算图形学的内容中，其重点与难点都会涉及到复杂算法的内容，而这些内容对学生来说，是最难理解的，用常规的教学方法，其效果相对较低，因此，计算机图形学教学过程中，不同的教学内容，应选取和采用合适的教学方法才能收到更好的教学效果，使教学方法的效率最大化，实现教学方法精准化。为了在计算机图形学的教学实现教学方法的精准应用，本文提出：在涉及复杂算法内容教学过程中，引入虚拟现实技术[3]，用三维交互技术对复杂算法的流程及运行机理进行描述，使复杂算法问题具体化、简单化，更易于理解，把理论与实验这两者这间更好地融会贯通，更好地抓住学习计算机图形学的重点与难点，把握学好计算机图形学的关键，化解学习过程中的难题。
三、计算机图形学虚拟现实技术教学改革
1.虚拟现实技术引入计算机图形学课堂教学的必要性和重要性。要实现与理论与实践相结合，首先要充分理解算法的原理、算法的核心、流程。但是，大部分计算机图形学的算法，都以数学理论为支撑，要求学生具备如空间解析几何、线性代数、矩阵理论及应用等数学基础知识，换言之，良好的数学基础，是学好计算机图学算法的有利条件。而良好的数学基础，需要通过专业训练。一般情况下，我们面对的学生其数学基础都不是很好，这也是学生对算法学习感到相对困难的原因。针对这种情况，在算法教学过程中，利用现代信息技术替代传统的粉笔和黑板，引入计算机技术进行算法的模拟演示，使算法的描述和实现的流程形象化、具体化，也就是通过虚拟现实技术，把抽象的算法转化虚拟环境进行动画演示，让学生易于接受与理解，从而激发学生主动学习的积极性，让教学效果达到最佳，为学生课后上机实现算法做好充分的准备，实现理论与实践的结合。因此，在教学过程中引入虚拟现实技术，是很有必要的。
2.虚拟现实技术引入计算机图形学课堂教学的过程。教学过程中，将抽象、无形的数学模型通用虚拟现实技术将其具体化、形象化。具体实现如下：将算法实现的过程分解，用虚拟技术的方法将算法运行中的步骤和中间结果一步一步演示，以课件的形式在课堂演示，让学生建立数学模型、算法与代码之的对应关系，达到更深刻地理解各种图形算法的原理及实现过程。
本文选择Virtools4.0+3Ds MAX作为课件的开发环境。3DsMax具有很强的建模功能，由于图形学算法实现流程中的计算单元（内存、函数等）在对应的虚拟实验场景中可用简单的几何体（正方体、园柱体、球体等）表示，在单一的场景中，3DsMax可以实现快速、高效的建模，此外，Max带有许多批量建模的工具，如使用镜像、散布、阵列等工具，可实现任意多个精确（几何体的坐标）的建模，完全满足了图形学虚拟实验场景建模的需要。Virtools是一款比较成熟具有三维交互式的最后合成软件，其良好的兼容性突显其优势，通过相应的插件直接导入经过转换输出的3DsMax构建的虚拟场景及动画（3DsMax中预设的动画），Virtools中支持多场景功能，可通过交互功能实现多场景间的切换、跳转等，使虚拟实验表现力更强、更灵活和多样，表现出虚拟实验直观、交互、多样性等优势。
现过程：将图形学算法实现过程中涉及的内存单元、变量以及函数在虚拟场景中实体化（在虚拟场景中可用长方体或球体等表示），构成图形算法实现的虚拟的场景，在3DsMAX中建好的（单一）场景导入Virtools中，按算法的流程进行动画编排。由于Virtools支持多场景功能，可根据需要，将复杂的图形算法的实现过程分解为若干个子算法（过程），在Virtools中用不同的场景表现不同的相对独立的子算法，即依次在不同场景中编排相应的场景动画实现子算法，在各场景上设计交互界面，实现场景间的切换和跳转，最后导出生成具有交互功能的三维虚拟实验课件。
四、结语
实践证明，将虚拟现实技术引入有效促进了计算机图形学教学的展开，特别计算机图形学中的重点与难点，如图形算法的教学内容，教学效果明显提高，调动了学生的学习热情，提高了学生的实践应用能力。将虚拟现实技术引入计算机图形学教学，提供了一种新的、解决计算机图形学教学上的重点与难点的方案与方法，是一种新的尝试。
参考文献：
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[3]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学（F辑：信息科学），2009，39（1）：2-4.
Virtual Experiment Teaching Exploration of Computer Graphics Curriculum
ZHAO Zhi，CHEN Bing
（Shool of Nathematics and Information Science，Guangxi College of Education，Nanning，Guangxi 530023，China）
计算机图形学课程范文2
本文围绕高职高专教育培养目标，从图形图像制作专业教学的现状出发， 结合教学实践和教学思考，提出了关于有利于图形图像制作专业教育教学的一些建议。
关键词：教学内容研究 教学方法 讲练结合教学法实践教学法 启发引导教学法 谈论式教学法 思维训练 考核方法
一、引言
“计算机图形设计基础”是图形图像制作专业的一门专业基础课。该课程注重培养学生利用计算机制作图形的基本技能和图形设计的制作能力，并着重培养学生进行标准化图形设计制作的操作能力、创新的设计思维方式、自主学习能力和应用能力的培养和训练，为后续平面设计实训课程的制作奠定基础。
二、课程教学内容体系构建的研究
1、理论内容体系的构建
1）理论内容包括平面构成、色彩构成、字体设计、图形创意设计、广告设计、版式设计、包装设计、VIS企业视觉形象识别设计内容。制作方法与创新理论类内容各占一定比例，使学生能够在较宽的课程面上构建知识结构。
2）课程各部分内容设置目的明确，主次分明，课程内容之间联系紧密，可归纳为：计算机图形设计基础的造型基础部分、构成部分、图形创意思维设计部分、广告排版部分，包装部分、综合表现部分，六位一体，内容互相联系支撑，构成了一个有机整体，充分体现计算机图形设计基础课程的综合性、多学科交叉性和融合性特征。
2、实践内容体系的构建
实践教学体系以培养学生创新精神、创新实践能力和综合素质培养为目标，设置了形式多样的、目的明确的实践教学类型，总体上由课内实践、集中实践、课外实践构成。实践教学时数占总教学时数的52%，有目的、有次序、分阶段、分层次地进行培养。
1）掌握造型的基本原理、形态空间、结构素描等基本知识，实践完成设计素描一系列手绘作品成果。
2）学习掌握平面构成、色彩构成的基本内容设计制作规律，实践完成构成设计部分设计制作并提交作品成果。
3）掌握字体笔画、结构、编排、内容、字体组合设计，实践完成字体设计在平面设计中运用的成果。掌握图形创意设计概论、图形创意思维联想、图形创意视觉表现，实践完成图形创意设计在平面设计中运用的成果；
4）运用图象、文字、色彩、版面、图形等表达广告的元素和版式设计内容，完成实践成果。
5）掌握产品包装设计的基本构成要素；掌握书籍的护封设计、书籍内页字体与版面的编排完成实践成果。
6）理解企业视觉形象识别设计的基本概念及其设计的基本性质与特点、熟悉VIS设计的程序；运用综合的学习方法和技巧，实践完成具有独特、新颖、别致的VI系统设计手册。
3、课程教学学时分配的分布：总学时：104学时；理论学时50学时；实践学时：54学时，
第一部分设计素描内容，理论14学时、实践14学时；
第二部分构成设计内容，理论6学时、实践8学时；
第三部分字体设计内容，理论4学时、实践2学时；
图形创意设计内容，理论4学时、实践4学时；
第四部分广告设计内容，理论4学时、实践2学时；
版式设计内容，理论4学时、实践4学时；
第五部分包装设计内容，理论10学时；实践10学时；
第六部分VIS企业视觉形象识别设计内容， 理论4学时；实践10学时。
三、课程教学方法与手段的研究
结合课程实际，采用多种教学方法和手段完成教学实施过程。
1）讲练结合教学法
讲练结合是传统的教学方法。先以教师讲授理论知道为前提，让学生了解掌握其知识；然后在通过实践表现的方法实现对知识的掌握和理解；最后，教师根据不同学生的掌握情况，在对其内容的重点和难点再次进行辅导和讲授，从而达到很好教学效果。
2）启发引导教学法
对设计基础知识的学习，采用启发引导教学法，在课堂上只是教师单方面的去讲授知道还不够，不能让知识去摆在那儿，而是让知识内容去牵引学生的思维，吸引学生主动的去理解、去思考问题；让知识点渗透在学生的大脑里，这个从每位学生回答出来的问题的过程，也就能体现学生的思维设计过程。是有助于使学生变被动学习为主动学习，培养学生的自主创新学习能力。
3）案例分析教学法
在本课程的内容里，案例设计是非常重要的，因为在讲授过程中，大多数都是通过案例来去发现问题、分析问题和解决问题的。有利于教师对课程内容知识的讲授；有利于培养学生对专业知识的学习。
4）谈论式教学法
谈论式教学法，是教师提出问题，师生互动，共同找到解决问题的方法。
5）任务驱动教学法
任务驱动教学法是学生在教师指导下，围绕一个共同任务为活动中心，在问题动机驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习；并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。
四、课程考核方法的研究
本课程是专业必修考查课，注重平时考核与阶段性的成果考核方式。
平时考核包括平时出勤和课堂表现情况；出于高职高专学生上课的特点，出勤是保证上课学习效果的一种方法所以在出勤占的比例效多，一方面培养学生学习的态度，把被动学习养成习惯变成主动学习；一方面提高学生学习质量，只有量的积累才有质的飞跃。
阶段性的成果考核包括按要求提每次课程内容提交一次与案例相关的作业成果。
五、结语
计算机图形设计基础课程，通过在教学内容、教学方法、教学模式和考核等方面进行全面系统的研究。达到以就业为目的的教学方法，培养学生利用计算机制作图形的基本技能和具有创新思维设计的能力，为后续课程奠定基础。为社会培养技能型的设计制作人才。
参考文献：
[1]何成战.高校艺术设计课程中计算机图形教学初探[J].柳州职业技术学院报，2002.12
计算机图形学课程范文3
关键词 计算机图形学 第三方演示 课程群 分组实践
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
计算机图形学是一门介绍显示、生成和处理计算机图形的原理和方法的课程。它在计算机总体教学体系中属内容综合性较强且发展迅速的方向之一。该课程既有具体的图形软硬件实现，又有抽象的理论和算法，旨在为学生从事相关工作打下坚实基础。学生须以高等数学和线性代数的基本理论和较熟练的程序设计能力作为本课程学习的基础。课程的难点在于计算机图形学研究范围广，与其他学科交叉性强，且知识不断更新变化。在教学实施过程中，难点是理解和掌握相应的基础理论和算法，以及利用计算机图形学相关工具进行图形学实际问题的解决。
本课程对学生的培养学生围绕以下三个方面展开： （1）建立对计算机图形学的基本认识，理解图形的表示与数据结构、曲线曲面的基本概念。（2）理解并掌握基本图形的生成算法，并能对现有的算法进行改进，理解图形的变换和裁减算法。 （3）面向算机图形的程序设计能力，以底层图形生成算法为核心构建应用程序。相应的考查方式由理论授课、上机实习和课外作业三个单元构成。从近年的授课实践和考试情况分析，该教学内容难度设置合理，深入浅出且相互承接成为体系，学生总体反馈良好。但也存在一些矛盾和问题。以下将对几个问题进行重点阐述与思考，并提出课程改革思路。
1 计算机图形学与计算机辅助设计衔接问题
笔者所在院校是具有航空航天背景的工科院校，“CAD计算机辅助设计”是飞行器设计、机械设计与制造等多学科的重要课程。相关学科学生期望通过对计算机图形学知识的深入理解，促进CAD设计工具诸如Catia、Solidwork和Rhino等先进工具的运用能力。然而，目前的计算机图形学课程的教学和考察环节倚重低层算法讲解与基于OPENGL等的程序设计，除综述外并未具体引入CAD相关内容。产生的问题是，一方面，飞行器设计及机械设计与制造等专业的学生由于程序设计能力不足，难以驾驭较复杂的程序设计任务，在学习过程中心理压力较大；另一方面，由于授课均为教师为计算机相关专业背景，该课程的讲授并未衔接CAD相关技术，学生难以构建二者之间的联系。
解决方案：
本质上，该问题是由于选课学生的学习动机和基础不同造成的。以单一的教学和考查方式难以兼顾这类面向具体应用的学习需求。在教学方法上，采用第三方案例教学法和交叉讲解法相结合以解决此问题。具体的，将CAD等应用场合以具体案例形式讲解，授课教师邀请飞行器、机械设计相关教研组研究生以4～6学时的讲台演示的形式呈现CAD工具完整设计过程。授课教师则以交叉讲解方式为学生讲解运用到的计算机图形学知识点，同时与学生交互式的问答和探讨。在考查形式上，考虑到不同的学习动机和基础，采用多样化实践环节考查。计算机专业学生以OPENGL程序设计为考点，而外专业学生以CAD等面向应用的实践工具为考点，以兼顾各专业的学习需求。
2 计算机图形学与计算机视觉相结合的问题
当前，虚拟现实技术（VR）和人工智能技术（AI）两个最重要最热门的研究领域。虚拟现实的基础理论支撑是计算机图形学，例如三维场景的生成与显示。而人工智能的一个重要应用场景是计算机视觉，例如基于图像智能识别的自动驾驶技术和场景理解技术。很多学生对以计算机视觉为代表的人工智能技术怀有浓厚兴趣，同时，学生又难以区分计算机图形学和计算机视觉的关系。同时，二者在近年来的研究中呈现相互融合的趋势。如基于三维立体视觉的机器人与场景实时定位与重建。如何在计算机图形学课程中，很好地体现两门课程的不同，避免学生的混淆，拓展学生的知识面，都是具有现实意义的课题。
解决方案：
实际上，计算机图形学和计算机视觉可不失一般性的概括为互逆的关系：计算机图形学是由概念设计到模型生成，最终绘制图形图像的过程；而计算机视觉则是从原始图像中再加工并分析理解、以产生新图像（如二维到三维）或输出语义信息（如图像自动标注与理解、目标检测与识别）。将计算机图形学纳入“视觉处理课程群”框架，使学生首先掌握课程群中各课程的侧重点，着重理解图形学在课程群中的作用。精心选取2～3个计算机视觉和图形学交叉的当前主流研究方向，展开概念层面的演示讲解，不深究具体算法，着重阐述两种技术的相互依赖关系并对比二者的区别。相关领域的演示还包括增强现实、人机交互、计算机辅助诊断等等。鼓励学生自主学习，最终使学生在做中学、用中学，提高独立分析新问题和综合运用知识解决问题的能力。
3 如何平衡算法讲解和程序应用技能
计算机图形学涉及的算法多，核心算法是该课程的必讲内容，在算法细节的讲解过程中学生容易产生畏难厌学情绪，注意教学方法以调动学生的兴趣尤为重要。另一方面，对学生的考察方式最终是通过编程实践完成。学生在编程实践中常常遇到大量调试问题，同时要阅读大量文档以了解OPENGL接口函数的调用方法，这个过程占用了很大工作量。
解决方案：
在理论教学部分，着重讲清计算机图形学原理和概念、全面解析经典算法思想。课程强调对理论核心思想的阐述，用通俗易懂的语言，条例清晰的逻辑，进行简明透彻的阐述，附以直观、形象的动态演示系统，力图使学生在较短的时间内、有效地掌握基本理论。分析图形学各种经典算法的原理、可行性及几何复杂性，尽可能多地比较算法之间的思想差异，分别指出它们的优缺点和应用场合，并促进学生思考如何在保证算法的准确性、可靠性的前提下，提高算法的效率。同时注重接近国际前沿的研究内容，注重讲授经典知识和最新进展相结合，以激发学生的学习兴趣，提高课堂效率和活跃度，力争以较少的课时阐述计算机图形学的基本原理、基本方法，加大实践环节比重。通过往年学生完成的优秀课程作业作品的展示，激发学生的创造热情。改革实践环节的考查方式，以项目小组形式取代对个体的考查。原则上每组3～5人，自由组合。在课程结束前，采用小组现场演示讲解的方式，展示小组成员通过编程实践环节完成的一个项目。学生在项目小M中锻炼了团队协作能力，降低了个人工作强度，同时互相学习和督促的氛围使课程作业的质量得以大幅提高。以基础实验――目标性重建实验――自主性训练的层次化实践框架模式，逐步培养学生自主研究，独立解决问题、分析问题，确定解决方案的能力，树立正确的科学研究习惯，培养学生的科学研究能力。
总之，合理设计实践教学案例，进一步实现课程体系和实践内容的统一，建立一个多层次、立体化的实践教学体系，注重学生的参与性与实践性，引导和鼓励学生进行创新实践和课外研学。改革考核方式和考试形式，加大实践环节在成绩中的比重，强化实践能力培养，寓教于乐的同时引导学生追求卓越。此外，计算机图形学技术是发展非常快的一个研究及应用领域，且对编程要求较高，应注重实验室机房投入更新必要硬件，并保障软件编程环境的正常运行。
L鼙疚氖苤泄┦亢蠡YBA15035，江苏省教改项目JGLX13_008资助
参考文献
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计算机图形学课程范文4
[关键词] 计算机图形学；思维导图；图形学理论教学；图形学实践教学
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2016） 07-0106-02
一 计算机图形学课程教学中存在的问题
本科的计算机图形学教学对数学理论有一定要求，往往体现为公式推导、演化等形式，同时也涉及算法设计及其代码实现。而传统计算机图形学教学重点一般侧重于考核学生对知识点的掌握，课程实践所占比例较低。因此传统的教学模式不适用于计算机图形学课程，若仍沿用传统教学模式，则不仅不利于维持学生的学习兴趣，更不利于学生发现问题、解决问题以及创新能力的培养。
1 计算机图形学教学内容与学生的学习兴趣
传统的计算机图形学内容主要有：计算机图形系统概述；二维图形生成和变换技术；三维图形生成和变换技术；真实感图形生成技术；计算机动画技术与实践。该课程入门阶段需要的数学知识主要涉及代数、三角学和线性代数，数学原理与图形的结合在理论教学中占据了一定比重。
传统的计算机图形学教学目标是侧重于培养学生对计算机图形学理论知识的了解与掌握，在教学内容的设置上主要强调图形学知识、概念的系统性与整体性，重点是概念解释与原理讲解，体现为大量的公式推导。
未进入图形学教学前，学生们对该课程的理解大致分为两类：一类认为该课程主要讲述游戏开发。另一类认为是艺术设计。实际上，在本科阶段开设的计算机图形学课程，通常立足于计算机图形学科的入门，教学内容主要是理解与掌握基本的图形绘制原理及其实现算法，能进行基本图形的程序设计。由此，学习内容的枯燥、教学内容与现实应用的巨大落差会导致部分学生的学习兴趣随课程的深入而有所下降。
2 计算机图形学课程实验的设置
计算机图形学的实验内容主要集中于基本图形算法的实现，需要学生运用高级程序语言进行编程，然而作为专业基础课程学习的此类高级程序设计课程，往往以基本知识、程序设计、数据组织三方面为主要内容，一般不涉及图形库编程接口（API）。这导致在本课程的实验教学时，需要针对授课学生原先所学的高级程序语言，补充对应的图形库编程知识，这使得实际的有效实验学时被缩减，而且增大了学生实现算法的难度，以至于进一步加剧了理论与实践脱节的现象。
二 理论教学与实践教学的改革方法与目标
我们在大学本科的第7个学期开设计算机图形学课程，并将其分为理论课与实验课两门课程，两门课程单独核算成绩。其中理论课为32学时，2.0学分；实验课为16学时，0.5学分。在理论课程完成后开始实验课程，计算机图形学的实验不再是传统教学中对理论课知识点的简单重复与验证，而是对所学知识的综合运用与深化。由此，需要合理选择理论课教学内容，以完成与实验课程的衔接。同时，设计合适的实验项目使学生掌握课程基础知识，提高学生的动手能力，以提升计算机图形学的教学质量。
1 理论课教学内容的设计
计算机图形学技术在快速的发展着，与之相适应，图形学课程的教学也发生着变化。现阶段，在计算机图形学教学中主要有3种教学体系，大致分为：理论为主、编程为主、问题为主。其中，理论为主是传统的教学体系，强调对计算机图形学理论的理解与掌握，以公式推导为主要呈现方式，国内外此类教材有Floey的《计算机图形学原理及实践――C语言描述（原书第2版）》，孙家广的《计算机图形学》等。编程为主的教学体系侧重于培养学生初步掌握一种典型的图形学API，以图形学使用者的角度讲授计算机图形学所需的理论与概念，去除非必需的数学原理与公式推导。国内外此类教材有Donald的《计算机图形学（第四版）》，徐文鹏的《计算机图形学基础（OpenGL版）》等。问题为主教学体系的教学目标着重于培养利用计算机图形学知识建立与用户交流的能力，从而实现问题的图形化建模并解决问题。相应的教学内容既涵盖了图形学中的基本概念和技术，也涉及了实现这些概念和技术的图形学工具，然而重点在于介绍如何使用计算机图形学知识来解决实际问题以及如何有效地进行结果展示，Steve Cunningham的《计算机图形学》是此类教学体系的典型教材。此类问题为主的教学体系近年来在美国兴起。
在我们的本科教学中，考虑到学生前期课程的设置与掌握情况，采用了结合OpenGL实现算法的编程为主的教学体系。在实际教学中，既要保证计算机图形学基本概念、理论的完整讲述，也为后续的实践课程做铺垫，有针对性地介绍图形支撑软件，使学生在掌握图形学基本知识的同时，能够在一定程度上自主实践，保持与激发学生的学习兴趣。
2 以思维导图优化图形学教学的实践应用
思维导图（又称心智图），是英国教育学家东尼・博赞在20世纪60年代创造的，它作为模拟放射性思维的图形工具，能激发大脑的潜力。在人获得信息后，进入大脑的信息以新的思想中心与其他信息建立关联，形成向外发散的网状结构。此后，每一个发散出的节点，又将作为新的中心，再次发散形成新连接。
3 实验课教学内容的设计
计算机图形学传统教学中的实践一般使用C++来实现相关算法，实现难度过大，导致学生没有时间和兴趣去完成。实践教学的本意是对理论教学的巩固、完善与提高，为实现理论与实践教学的平稳衔接，我们在实践教学环节中，采用OpenGL作为图形算法接口，让学生有针对性地完成若干实验项目。
计算机图形学课程范文5
关键词：计算思维；计算机图形学；教学内容；教学方法
1.背景
计算思维是美国周以真教授在2006年正式提出的教育理念。周教授认为计算思维不仅属于计算机科学家，而且还应和阅读、写作、算术：Reading，wRiting，and aRithmetic——3R）一样，成为每个人必须具备的基本技能。
计算思维的概念一经提出，就激发了美国学术界的强烈反响。2007年，美国卡内基·梅隆大学和微软宣布建立微软一卡内基·梅隆计算思维中心。2008年，美国国家科学基金会启动了“计算使能的科学发现与技术创新”研究计划。该计划旨在通过计算思维领域的创新和进步来促进自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。
在中国，计算思维被认为是振兴大学计算教育的途径，是促使科学与工程领域产生革命性创新成果的重要因素。针对校级公共必修课之一的计算机导论课，文献[3]论述了该课程与计算思维的关系；针对计算机专业的基础课程，国内教育工作者就如何在离散数学、程序设计、算法设计与分析等课程教学过程中培养学生的计算思维能力上进行探索，取得了一定成果。而针对计算机专业的高年级课程，文献[7]、[8]分别探讨了如何在编译原理课程和人工智能课程中强化学生的计算思维能力。
计算机图形学是计算机及相关专业本科生的一门重要专业选修课，兼顾理论和实践，具有很强的综合性和交叉性。然而，该课程由于学科内容多、理论难度大、实践性强，且作为专业选修课学时有限，导致了课程内容不易被掌握、学生学习积极性不高等问题。因此，我们将培养学生的计算思维能力融入该课程，并针对课程的学科特点和学生特点，对课程的教学改革进行了思考和探索。
2.计算机图形学中的计算思维
计算机图形学作为高等院校计算机核心课程之一，应当启发学生使用计算思维方式解决各种计算机图形学相关的实际问题。计算思维涉及运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。下面，我们从这三方面来探讨计算机图形学所体现的计算思维。
1）求解问题。
计算机图形学中的各种经典算法均为问题求解的过程。例如，直线生成、圆弧生成、多边形填充和区域填充等光栅图形学中的具体问题，均需要通过计算机进行实现。讲解这些实际问题的解决思路，可以培养学生利用计算机科学的基本概念进行问题求解的计算思维能力。
2）设计系统。
计算机图形系统包含了硬件系统和软件系统的设计。
图形硬件系统用来生成、处理和显示图形，通常由中央处理器和图形输入/输出设备构成。在图形硬件系统的设计中，考虑到图形系统计算的工作量非常大，尤其是虚拟场景和实时动画等的显示，所以系统增加了固化的图形处理芯片，即显卡。图形输入/输出设备也是基于人类的使用习惯和对颜色的感知习惯所设计。
图形软件系统分为图形生成、图形处理、图形显示及人机交互几个部分。如何通过代码将不同内容集成起来，构造出复杂的人机交互图形系统，需要通过逐步分解、细化的方式，将规模较大、比较笼统的问题，转换成比较详细的描述，并有机地串联起来用代码实现。
通过设计开发软硬件系统，培养学生利用计算机科学的基本概念进行系统设计的计算思维能力。
3）理解人类行为。
计算机图形学就是在研究、分解和模拟画家绘画过程的科学。计算机图形学通过研究分析，展现画家绘画的思维方式，并让人们明白思维是可实现的。画家绘画的基本步骤和计算机图形学的基础技术对应关系如表1所示。
以画家绘制建筑风景画为例，画家首先要选取景物和观察的视角，这和图形学中的投影、射影变换、视见体的规范化、三维规范体裁剪等技术相对应；选好场景和视角后，画家会在脑海中对各个建筑物的位置和角度进行微调，以展现最美观的画面，这和图形学中物体的几何变换（平移变换、放大和缩小变换、旋转变换等）技术相对应；完成构思后，画家会先用细笔勾勒出各个建筑物的轮廓，这和图形学用网格建模技术相对应；然后进行上色，即图形学中的颜色模型和光照模型相关技术；最后，画家绘制雾气效果、建筑物表面细节等，这与图形学研究的真实感图形绘制技术相对应。
计算机图形学可培养学生运用计算机科学的基本概念进行人类行为理解方面的计算思维能力，因为计算机图形学是完全由人通过计算机构造出来的虚拟绘画世界，课程所研究的技术均是基于对人类社会绘画的理解、模拟或扩展。反过来，计算机图形学也可以指导人类社会的绘画并使之更有章法。
3.面向计算思维的教学内容探索
在培养学生计算思维能力这个新目标的指引下，我们对传统的计算机图形学教学内容进行了适当调整：强调对计算思维能力的培养，在理解基本原理和基本概念的同时，也重视应用，培养学生动手解决实际问题的能力。首先，我们根据学生的实际学习需求，精选部分核心教学内容，压缩或屏蔽部分理论知识，使学生更专注于必要知识的学习，从而提高教学效率和教学质量。其次，教学内容的制订应跟上时代的步伐，重点介绍学科最新的前沿技术，提高学生的学习兴趣，拓宽他们的知识面。在以上一系列方针的指导下，我们调整后的教学内容主要包括9部分，各部分的学时分配如表2所示。
我们对课程内容的主要变动和调整总结如下，培养学生们运用计算机图形学的理论提出问题、分析问题和解决问题。
1）在第1章概述部分引入了OpenGL绘图程序包的介绍和使用说明，并以实验的方式要求学生掌握基于OpenGL的简单图形设计方法；在后面章节的课程中也融入OpenGL的使用和功能介绍，将图形学理论与OpenGL绘图程序包相结合。这样，有利于学生在学习问题求解的方法（即算法）的同时，掌握问题求解的手段（即OpenGL），将抽象的算法和形象的工具实现技术融会贯通。
2）将第2章的基本图形生成算法设为学生自学部分。内容涵盖了基本的光栅图形生成算法，详细说明了计算机在显示器上绘制直线和圆弧的算法、多边形的填充与其他相关的图形基本元素的生成算法。这部分难度适中，很适合学生课后学习，教材提供部分源代码，学生通过自学将代码补齐，完成实验。
3）将第3-7章的内容用一个实验串起来讲，这个实验要求学生们完成一个三维实体或场景的建模与交互。我们先展示实验作品，然后通过分析作品的实现过程，引申出相关各个章节的理论部分，并一一扩展开来。最后，学生通过自行设计场景、分析实验架构、动手编程等过程来亲身体验。
4）增加讨论课和第9章的技术前沿讲座，激发学生的探索精神，培养他们批判性和创造性的计算思维能力。
4.面向计算思维的教学方法
4.1“所见即所得”的课堂教学方式
计算机图形学是一门思维性很强的课程，涵盖的知识点广而抽象，因此，我们改进了传统的按知识点分拆讲解为主的教学方式，采用了“形象抽象形象”的“所见即所得”的教学方式。例如，在讲解颜色、光照、视图模型变换等知识点之前，我们先“形象”地展现一个三维场景，并对此展开分析，将三维场景绘制相关的知识点“抽象”出来，并逐章展开讲解，并让学生参与讨论；最后，通过实验的方式让学生自行设计并编程实现一个“形象”的三维场景。这种“所见即所得”的教学方式将计算机图形学抽象的思维过程形象地表达出来，并通过布置实验，很好地调动了学生思考和探究的积极性，从而达到培养学生计算思维能力的目标。
4.2采用注重培养计算思维能力的实验内容
本课程设置18学时的课内实验，包括4个实验项目，具体安排如表3所示。
本课程的实践性较强，因此课程考核摒弃了笔试方式，采用实验考核和项目考核相结合的方式。实验考核主要考查学生平时对相关知识的掌握程度，主要由第1、2和第4个实验组成。项目考核基于第3个实验，要求学生分组（每组不超过2人）完成一个比较复杂的三维模型或场景的建模项目，利用OpenGL、C++和FLTK，设计并制作三维真实感场景，要求提交设计制作文档、源代码、可执行文件、PPT演示文稿等材料。
5.改革效果
通过课程的学习，多数学生均能掌握现代计算机图形学的基本原理和交互式图形系统的实现技术，具备了使用计算机图形软件、分析和设计图形系统的基本能力，了解了计算机图形学的研究方向和发展前景。
通过与学生座谈，我们发现学生对课程的学习内容有了充分的认识，特别是在设计三维模型时，能够理解绘画步骤，掌握图形学建模流程，并且有意识地运用计算思维思考问题和解决问题。
计算机图形学课程范文6
【关键词】计算机图形图像专业；技术；艺术；职业；结合
0 引言
职业院校计算机图形图像专业是培养具备一定的平面、立体、色彩构成和设计规范等与设计相关的理论知识，较强的计算机图形图像处理能力的高级应用技术型人才。主要培养面向图文设计，摄影摄像，电商美工，广告设计，三维装修效果图制作，网页设计，影视动画制作，UI设计等岗位的高素质高技能人才。在互联网+的时代电商美工、网页设计、用户界面设计等已成为IT市场上最为紧俏的职业，近几年来备受青睐，就业前景广阔。
1 计算机图形图像专业现状及存在的问题
1.1 计算机图形图像专业现状分析
在互联网+的时代随着商业环境和国内外经济形势的不断变化，同行企业间的竞争渐趋激烈，，越来越多的企业在企业形象策划、品牌建设及产品宣传等方面的意识越来越强烈，他们在互联网化、移动化及智能化广告宣传方面的资金投入也呈多面发展格局，这势必会为广告业及相关行业带来新的机遇。
嘉兴职业技术学院信息技术分院计算机图形图像专业已经形成了以影像、动画、图形等技术为核心，以数字化媒介为载体，内容涵盖信息、传播、广告、影视、娱乐、远程教育、出版等多个领域，涉及计算机、影视、传媒、教育等多行业的产业集合针对市场对图形图像专业人才的知识、能力、素质的需求，将网络、影视等艺术和技术的元素融为一体，是社会急需人才。
计算机图形图像专业毕业生就业主要面向广告公司、室内装潢设计公司、新闻媒介广告部门、网络科技公司、企事业单位等进行广告创意策划设计制作、室内装修效果图设计制作、平面宣传广告设计制作、二维三维动画制作、网页设计制作等工作岗位，本专业近三年的就业率均为100%，专业对口率更是高达72%。
1.2 计算机图形图像专业教学存在的问题
1.2.1 人才培养方案缺乏前瞻性
一个专业的核心竞争力便是专业特色，而专业特色最终就体现在创新人才培养方案上，人才培养方案是高职院校人才培养的总体实施蓝图和工作的指导性文件，是人才培养目标的具体化和课程体系建设的基本依据，它集中体现了一所高职院校的育人思想和办学宗旨。高校必须紧跟时代步伐和准确的市场人才需求预测，不断调整自己的人才培养方案来体现自己的专业特色。而我们的专业教师由于受传统人才培养思维的束缚和自身能力的限制及对专业发展前瞻性预测能力的不足，使得本专业制定出的人才培养方案不能很好的体现出完整性和科学性。
1.2.2 人才培养目标不能很好的衔接
人才培养目标与岗位的衔接问题：在我国很多中高职院校中，担任计算机图形图像专业的教师大部分缺乏相关工作经验，很多教师并没有真正从事过相关岗位，因此对于本专业毕业后的工作方向、就业动态、任职要求等等都不了解，基于此，教师不能很好地为学生提供相关就业知识，使学生在毕业时依旧对本专业处于一种迷茫的状态[1]，当然以这样的老师为主制定出的专业人才培养目标就很难与岗位很好衔接。
专业课程与课程之间的衔接问题：课程衔接是专业课程组织的一部分，是连接各种不同的课程内容或学习经验使它们之间相互发挥累积的最大效果以达成课程目标[2]。在高职院校的课程教学中，课程体系设置是一个系统工程，分为基础课、专业基础课和专业课，基础课与专业基础课、专业基础课与专业课之间存在着密切的“教学衔接”[3]。我院各专业课课程标准的制定者及各课程实施者之间由于缺乏必要的沟通交流，导致课程与课程之间各自为阵，相互的关联性不强。
专业课程与教材之间的衔接问题：教材是课程教学活动的媒介和教学内容的载体，它确定了课程的知识点，界定了知识点讲授的切入点与切入方式，决定了学生所需了解与掌握的知识与技能，在很大程度上影响着课程的教学模式与学生的学习效果，也制约着专业课程体系的科学性与适用性，影响着高职专业人才培养目标的达成[4]。高职教育专业教材由于各种原因存在着如缺乏职业教育特色、项目或案例不能很好的体现岗位技能、知识点重汀⒔滩哪谌萦胫耙底矢裣谓硬簧系任侍狻
1.2.3 师生均缺乏较高的艺术素养
艺术素养是指一个人的艺术知识和技能状况水平。在纵向方面它包括：对优秀艺术设计作品的阅读和品评能力，对不同艺术的理解、认知和感悟能力，较强的计算机绘图造型能力，对计算机图形图像专业知识体系的整体把握能力、核心技能的掌控能力等；在横向方面它包括：掌握最起码的常识，具备敏锐的感知美的能力，具有较强的语言文字表达能力，对中外经典艺术作品有基本的赏鉴能力等[5]。而我院计算机图形图像专业的教师大多数都是从计算机应用专业、软件专业转过来的，学生也是文理兼收，师生均缺乏较高的艺术素养。
2 计算机图形图像专业技术、艺术和职业相结合的教学改革之路
2.1 根据岗位专业技术要求构建新型人才培养模式
以职业能力培养为重点，以“立足浙江，辐射长三角地区，为本地区经济发展服务”为立足点，组建以行业企业专家、专业带头人、骨干教师为主要成员的课程开发团队，我院计算机图形图像专业架构了“一条主线、分层递进、螺旋上升”的人才培养模式和课程体系。以培养学生职业能力为主线，将理论知识、实践技能融入到企业真实项目中，专业课程好玩易学，通过“专业认识实习课程技能实习专业项目综合实战岗位技能综合实习毕业实习”等实践课程的逐步推进，实现学生专业技能的逐步提高和项目开发能力的快速提高。
我院计算机图形图像专业根据广告策划创意设计制作、室内装饰设计、装修效果图设计制作、平面宣传设计、二维三维动画制作、网页设计制作、网页美工等工作岗位的技术要求，按照从岗人员岗位资格和标准来培养学生的一种人才培养模式，在人才培养过程中强调岗位的针对性和技术技能的专业性，培养出的学生具备较强的岗位竞争力和拓展力。
同时我院计算机图形图像专业还开展以学生掌握职业能力的课程教学改革，从典型工作任务分析入手，归纳行动领域的职业岗位任务并将其转换为学习领域，构建学习领域体系并以工作过程为导向进行学习情景设计，在工学结合的思想指导下整合教学内容[6]，与本地区行业企业合作进行基于典型工作任务的课程开发与设计，强化真实环境下的项目实践，按照典型工作任务对教学内容和教学过程进行设计，极力为学生营造一个虚结合，互动参与，合作竞争的实践氛围。
2.2 根据岗位艺术素养需求优化课程体系
计算机图形图像专业的毕业生就业后最直接的职业上升通道是由简单的数码修片、美工到计算机图形艺术设计。计算机图形艺术设计（ Computer Graphics Design ，CGD，现在被人们习惯称为数字艺术设计 Digital Art ）将传统艺术设计与计算机图形艺术设计结合起来的一种复合艺术设计形式，它以计算机为平台，将图形、图像、视频、音频等要素组成一种全新的静态的、动态的或动态交互的，再现现实或虚拟现实的视觉艺术。
我院计算机图形图像专业在改革之前主要在学习三大构成、Photoshop平面图像处理、Illustrator图形设计、网页制作、版式设计、广告设计、二维动画制作、影视编辑、CorelDraw、AutoCAD、3DMAX等课程的基础上，整合全校资源，将原艺术类专业的专业课程如：素描、色彩、书法、音乐欣赏、中外美术史、美术概论、中外画论概要、古文字学与古代汉语、书画鉴定概论、美术与摄影基础等课程做为选修课加入到图形图像专业的课程体系中，要求学生理解和掌握美术学的专业基本理论和基本知识，通过近几年的教学实践，学生在原来具有较扎实的计算机图形图像处理能力、相关学科的知识的基础上，学生的艺术鉴赏能力、系统的艺术设计能力、逻辑思辩能力、综合分析研究能力、理论表达能力均有显著提高，能够运用计算机进行视觉艺术创作和设计，并具有较高的文化艺术修养。直接带来毕业生的就业竞争力的增强，尤其是毕业生就职后的职场竞争力较改革之前有明显提升。
2.3 根据学生心理特点和课程特点改进教学方法和手段
教师应重视每门课程每节课的教学过程设计，实施“理实一体化”的教学模式，在教学中一改以往老师演讲，学生听讲的教学模式，而是围绕如何提高学生艺术素养、设计创意能力，采用多种教学方法，提高学生岗位适应性，锻炼设计思想可视化图纸表达能力。在教学过程中，先对成功案例进行赏欣、分析其实现技能，演示其操作要点，然后让学生对其进行临摹，在学生掌握一定的技能后，再让学生顶岗实习，接手企业实际项目来进行操作。通过这样的教学思路，逐渐形成“赏、析、教、临、创、展、评”的教学理念，注重培养学生可持续发展能力。
在实践教学环节，提出了在“专业认识实习”、“课程技能实习”、“岗位技能综合实习”这三个不同阶段采用不同模式进行校企合作的方案，“企业参观+讲座+调研报告”的《专业认识实习》，初步认识了专业未来的就业岗位、明确了自己接下来的学习目标，“校内教师教学+企业师傅带徒”的《课程技能实习》，锻炼了自主学习能力、掌握了岗位操作技能，“学生自主选择+学院统一安排”的《岗位技能综合实习》，磨练了社会生存能力、学会了同事精诚合作小技巧[7]。
3 结论
通过对计算机图形图像专业教学的现状分析，可以看出计算机图形图像处理技术和视觉传达艺术设计的结合程度已日益加深，职业院校传统的以实操技术教育为核心的教学模式虽然极大的提高了毕业生的就业竞争力，但也同时限制了毕业生就职以后的发展空间。而我院计算机图形图像专业探索将技术、艺术和职业相结合的教学改革，在提高毕业生就业以后的职场竞争力方面进行了有益的探索。
【参考文献】
[1] 宛明珠.谈中职动漫专业人才培养与岗位对接中存在的问题[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（31）：127-128.
[2]胡春光.课程衔接：含义分析、学理基础及主要问题[J].武汉商业服务学院学报，2010（4）：57-62.
[3]陈丽娜，洪淑月，端木春江.高校信息类专业基础课程的“教学衔接”问题[J].计算机教育，2013（10）：52-55.
[4]陈习东，刘斌.高职商务英语专业教材建设中存在的问题与解决办法[J].武汉交通职业学院学报，2016（3）：61-63.
[5]肖斌，陈琳琳.关于高职艺术设计类学生艺术素养缺失现象的分析[J].职教论坛，2012（23）：69-71.
