对计算机图形学的教学探讨

郝文莲

摘 要：计算机图形学是研究用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。该课程是计算机及相关专业的重要课程之一，课程的基本目的是使学生掌握计算机图形学的基本概念、方法与算法。但在该课程的教学中，我们发现，不少学生往往被一些必须掌握的算法所困扰，感到它们难于理解、枯燥、难学，从而降低了该课程学习的积极性和主动性。

关键词：计算机图形学；教学方法；算法；实践

一、认真组织课堂教学内容

计算机图形学这门功课，没有学习积极性和主动性是很难学好的。难学是学习积极性的主要障碍。因此在教学内容上，应注意以下两點：

1.充分注意学生的接受程度，教学内容要“精”。首先是注重基础，强调基本概念、基本原理，以如何“逼真”地模拟现实世界的物体为主线。其次也要突出重点，对一些要求掌握的算法要仔细分析，强调其基本思想、基本原理。只要算法的基本思想掌握了，算法的实现就容易理解，对相关算法就可举一反三、触类旁通。在教学内容上，也应注意“新”。教学内容的选取应跟上学科发展的步伐，介绍一些当前的研究热点及重要文献，使学生了解学科发展情况，也同时增加课堂教学的趣味性。

2.在教学内容上，还应注意理论与实用软件之间的关系。应介绍计算机图形学的理论、算法在流行的图形设计和动画制作软件（如AutoCAD、3DMAX等）中的应用，促进理论学习和实用软件使用形成互动。如：流行软件中对图形变换、裁剪、消隐等的操作与使用，有助于对图形变换理论、裁减算法、消隐算法等理论知识的学习。

二、注重教学方法和手段

在教学方法上，注意启发性。如在讲画线算法前，应思考：为什么在屏幕上画出直线段时，经常出现锯齿，如何解决，等等。这些问题可以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。

强调对比学习方法，对解决同一问题的不同方法进行比较，如Bezier、B样条、NURBS曲线曲面间的比较，CSG树、边界表示法、八叉树表示等实体造型技术间的比较等。

在教学手段上，采用多媒体教学与传统的教学方式相结合，充分发挥图形图示、动画演示的作用，“一幅画胜过千言万语”。我们在教学中制作了多媒体教学课件，而且设计了典型算法（如Bezier曲线、B样条曲线、光线跟踪算法等）演示系统，这些工作对于提高学生学习兴趣、增强原理、算法的理解性具有很大的作用。

三、恰当设计课前、课后习题

习题应与课堂教学、上机实验等环节的工作结合起来。习题可分为课后习题和课前思考题。课前思考题具有一定的引导作用，帮助学生预习和自学，减轻课堂负担，使课堂教学的目标清晰，任务简化。课后习题是对课堂教学内容的消化、吸收、补充、完善和提高。

习题一定要精心设计和选择，特别要避免作业形式单一、难度较大，否则就会使学生产生畏难情绪。注意循序渐进、难易适度。注重基础，注意多层次（如基础知识、算法设计和综合应用题等）、多形式（如判断题、选择题、填空题、简答题、算法设计题、综合应用题等），使学生得到全面的训练。

四、充分重视实验教学

计算机图形学课程具有很强的实践性，上机实验是其重要环节。实验类型分为两部分：一是编程能力的训练，另一个是流行软件的使用。这两方面应有机地结合起来，相互促进，以有利于图形学理论和算法的掌握。学会一种或几种流行的图形设计和动画制作软件（如AutoCAD、3DMAX等）的使用，分析计算机图形学在这些软件中的具体应用，如图层、交互技术（如橡皮筋技术、引力场技术等）等，对学习计算机图形学的理论和学习这些软件本身都是非常有益的。

编程环境可以选择Visual C++/Visual Basic，由学生自己确定。实际上，Visual Basic相对简单易学，而且功能强大，也适合作为计算机图形学实验的编程工具。注意加强实验过程的管理：实验前认真准备，实验过程中认真完成，实验课后认真总结。根据实验过程及实验报告评定每次实验成绩。为确保实验教学的质量，上机实验既要有趣味性，又要有挑战性。

五、课程设计必不可少

课程设计是计算机图形学实践教学的另一个重要环节，是对学生计算机图形学课程以及相关知识的综合测试，课程设计在课程教学的中后期完成。课程设计的题目、要求在该课程的中期给出，题目也可自拟。课程设计任务不宜过难，最好在实验课的基础上进行，可以是实验的综合、改进、完善等。要求在规定的期限内完成所有的文档资料（包括源程序清单、可执行程序等），并评定课程设计成绩，作为课程总成绩的重要组成部分。

六、严格教学的过程化管理与考核

重视教学的过程化管理与考核是保证教学质量的重要手段。对课堂、作业、实验等环节进行有效的管理，及时发现和纠正每一环节中存在的问题。过程化考核体现在评定学生的课程成绩时，全面考核各重要教学环节，如上课、作业、实验、课程设计、期末考试等的学习情况。教师应充分重视学生平时的学习情况，鼓励他们在平时作业、实验、课程设计中独立思考，并有所创新。每次作业、实验都要给出等级，各环节的学习情况都要逐一评定成绩，并按比例记入到课程的总成绩中。

参考文献：

[1]孙家广，扬长贵.计算机图形学[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2]陈元琰.计算机图形学实用技术[M].北京：科学出版社，2012.