数学建模驱动的"计算机图形学"课堂教学模式改革

摘 要：计算机图形学是高校专业课程中比较重要的一门，它对于很多的高校生来说是比较头疼的课程，主要是由于计算机图形学包含很多基础性知识，知识含量比较高，需要学生必须要认真的吸收学习。所以改变以前计算机图形学的教学模式，是现代教育亟待解决的问题。对教学模式进行改革，让学生能更容易接受知识，更快的理解教学内容，加速课堂的教学进程。数学建模就是一种比较适合这个课程的有效方式，这种教学方式将教学内容拆开，分成多个数学建模问题。因此数学建模的教学方式更利于学生进行学习，让学生懂得知识的内核，使学生在计算机图形学的学习中更加高效。

关键词：计算机图形学;数学建模;教学改革;课程改革

引言：

随着网络技术的发展，计算机图形学受到广泛的欢迎，像摄影、电影、电视剧、医学、建筑等。计算机图形学的广泛应用体现出了学习计算机图形学发展的前途，因此计算机图形学成为高校专业中比较收欢迎的专业，也是各个高校比较重是的专业课程，这样现象的出现也促进计算机图形学专业的进步。这样的连锁反应也揭露出计算机图形学教学方式的问题。其中数学建模的教学方式受到非常好的反馈，这种教学方式可以在教师对问题的指引下，设置小组进行学生合作讨论。让学生能够有效的进入计算机图形学的学习，提高学生对这个专业的学习兴趣，减轻学生学习压力。

一、本专业所具有的特征

计算机图形学就是研究关于计算机中表现出图形和用计算机处理图形等相关的计算。它的特征有以下几点：1.计算机图形学有很多的理论知识，学习这些理论知识的同时，也会让学生使用计算机去实践，这样理论加实践去学习这门课程，这样的学习方式会给学生更多的学习时间。2.计算机图形学的涉及计算、原理内容比较多，所以计算机图形学最大的特征就是学的知识特别多，这也是需要学生认真学，在学习过程中提高学生的发散思维，可以使学生学习的效率能够加快。3、计算机图形学所学内容比较多，所以有很多的基础知识点需要学生提前预习，能够在本堂课教师讲课之前就有所了解，否则这堂课学起来就很复杂。像关于数学方面的微积分等一些高等数学基础知识，还有包括物理中的一些关于光线的基础知识。4、计算机图形学与生活中科技以及产业技术息息相关，因此计算机图形学学习的内容也会与这些技术有关联，现代科技日新月异，发展速度非常的快，所以计算机图形学的教学内容也会经常发生变化。这也对教师教学提出新的挑战，要不断面临新的教学内容，且讲课时还要保障让学生的学习进度和学习质量。以上的四点特征对计算机图形学的教学方式提出了挑战，以前的传统教学方式不适合计算机图形学的教学，需要尝试使用新的教学方式，让学生更好的接受知识，高效的完成学习质量。

二、利用数学建模改善教学模式

利用数学建模让计算机图形学的学习能够更加的快速，这种教学模式更适合计算机图形学，使得本专业学生在学习方式上能够得到改善[1]。

（一）数学建模的教学流程

这种教学模式需要结合计算机图形学的学习内容，使用数学建模的思路进行教学。教师可以采取以下流程：1.教师在备课时，先熟悉本堂课的学习内容，然后选取本堂课的重点知识，将其转化为多个数学建模问题。2.教师根据自己所了解的学生学习情况，将学生分为几个小组，把所提出的问题交给小组解决，使学生小组合作讨论问题。3.教师要在小组讨论遇到问题时给予一定的引导，使小组能够顺利的进行合作学习，一起寻找数学建模问题的答案，且能够通过在课下的编程程序中完成，最终将小组所讨论出的答案以及呈现出的结果交给教师。4.教师要认真观看学生所做的方案，并根据呈现结果作出相应的评价，并将小组进行最后的排名，可以进行多角度的排名，这样给更多学生自信心。5.小组成员在解决问题的过程中会有所感悟，把感悟与最后的结果相结合，写出最终的一份总结，最终教师给出评价。例如，在学习圆的扫描转换算法中，教师就可以采用数学建模的方式，并采用以上流程，将圆的扫描转换算法的重要知识点选出，并将其转化成数学建模问题，然后让学生进行小组讨论[2]。这种教学方式更多的让学生能够参与到知识点的解决中去，提高学生对知识的理解，也能够对知识记忆的更深刻，提高了学生学习的积极主动性。

计算机图形学的教学中，不会全部运用数学建模问题方式去教学，也会有普通的课堂讲解的教学方式，但前者的教学方式会占有较大的比例。因此在课堂讲解的授课方式中，教师还需要将课堂内容与数学建模所学的内容进行联系。

（二）教师点出课堂学习的核心知识

数学建模问题是这种教学方式中关键的一步，所以教师在授课时要特别关注这一步的呈现，教师还要根据知识内容对学生进行指引，减少一些常见问题的出现。并且教师在提出数学建模问题之前要先给学生讲述一些知识点，否则学生在分析问题时容易没有思绪，教师要先讲清楚基础知识，方便学生进行学习[3]。在关于计算机图形学核心知识点中，教师可以提出提出关于基于Bernstein多项式的可控制参数曲线构造的数学建模问题，还有在提出这个问题前，教师要先讲述关于这个问题的基础知识，像是参数曲线的表现式子等方面的知识，这样就会让学生对这个问题有个大致了解，在解决时会有清晰的方向。

（三）采取团队合作的学习模式

在这种新型的教学模式中，最重要的就是要团队合作学习方式，每个数学建模问题的提出，需要考查的是一个团队全体的解决问题的能力。这种合作学习模式可以激发学生的能动性，让每个学生参与到问题的解决中去，因为数学建模问题解决的步骤多且复杂，需要学生自己去网络或者书籍中查找资料，然后通过制作课件展现出来，并要将方案的最终实践结果做出来。在此过程中，小组成员要首先要对自己有清晰的了解，懂得自己的长处，然后根据自己的优势选择任务，或者小组的组长进行分配，这时的小组组长要公平分配到每个人，将成员的优势发挥出来，激发学生的创造力，這样也能够培养学生的团结合作精神，加深学生之间的默契。将知识的探究学习放给学生，可以培养学生的学习能力，提高学生的积极主动性，让学生能够领悟到知识的核心内容[4]。在学习镜面反射局部光照明模式的构造知识点的内容中，学生根据教师所讲内容进行选择课题，然后小组进行合作制作，这样小组成员互帮互助，有利于学习任务的完成，成员之间相互鞭策，也会让最终呈现的结果更加的完善。最后教师对小组所做成果进行评价，减少学生以后在这方面的错误。

三、结束语

数学建模教学方式的使用，解决关于计算机图形学教学方式的问题，使任课教师能够更加有效的传授知识，减少错误方式的指引。这种教学方式也为学生带来了很多好处，使学生能够更加清楚了解本专业的学习内容，并对核心知识点能得到更准确的掌握，提高学生对这方面的兴趣，让学生的学习变得更加的高质量。这种教学方式在计算机图形学人才方面也提供了很大的帮助，让更多的优秀人才被选拔出来，为关于这方面领域的产业提供了有力的人才和教育支持。

参考文献：

[1]徐岗，许金兰，陈临强， etal.数学建模驱动的"计算机图形学"课堂教学模式改革[J].中国信息技术教育， 2016（6）：89-91.

[2]赵明.计算机图形学“MOOC+翻转课堂”教学实践及效果[J].高教探索， 2016（s1）：54-55.

[3]赵明.基于"慕课+翻转课堂"的《计算机图形学》课程建设和改革[J].教育教学论坛， 2016（48）：122-123.

[4]曲庆国，王建英.问题驱动教学模式在数学建模教学中的应用研究[J]. 科教导刊（电子版）， 2018（24）：156-157.

作者简介：

刘敏，性别：男，民族：壮，出生年月：1982.07，学历：研究生，职称：讲师 ，研究方向：计算机应用。