计算机图形学教学中创新性教学理念的应用

韩峰+汪传建+宁川��

摘要：针对高校计算机图形学课程传统教学中存在的理论难度大、实践性强以及学生学习兴趣不高的问题，通过在教学中植入以自主参与、解决问题、团队合作、知识创新及实践能力为中心的教学理念来改变传统的教学方式，以激发学生对课程知识的主动探究与思考，从而提高学生对课程的兴趣，提升学生的动手能力及创新性思维能力。

关键词：计算机图形学；教学理念；创新

一、 引言

计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，是近30年来发展迅速、应用广泛的新兴学科，是计算机科学领域最活跃的分支之一。高校开设计算机图形学的目的在于让学生掌握计算机图形生成与处理技术的基础知识、基本原理和方法，熟悉该课程涉及的思维方式，培养开发設计图形相关软件的能力，为深入学习和研究奠定基础。该课程内容涉及数据结构、算法、应用数学、物理学等知识，理论难度大、实践性强，是许多后续课程（数字图像处理、模式识别、多媒体技术、虚拟现实、计算机视觉等）的基础课程，因此该课程在高校计算机相关专业的教学计划中占有重要地位和作用，课程教学一直是高校计算机教学中面临的重要课题。本文所提教学方式区别于传统的课堂教学模式，在课程教学中植入了很多创新性的教学理念，给出了具体的应用案例。

二、 创新性教学理念的应用

（一） 以“自主参与”为中心的教学理念

学生既是学习者又是传授者，既是知识的受众又是传播者和创造者。作为学习的主体，每个学生对于教师课堂讲授的知识都有自己的优势和理解消化能力，有着自己的学习特征和方法。如果让每位学生都带着自己的经验、知识和想法参与到课程学习，去改变千篇一律的教学模式，将会对课程教学效果带来巨大的影响。在课程教学中，可以每周开展一次或几次参与式、自主与交互学习的课程教学活动，给每个学生自由发展的机会，就像有的学生善于理论知识的理解，有的优于算法的理解，有的能于程序的编写等等，每个学生都有一方面或几个方面的潜力可以挖掘。“自主参与”式教学理念的应用，给学生提供了自我潜力和优势发挥的平台，给他们提供了展示自我的机会，能够提升他们自主学习的积极性，提升他们对课程的兴趣。

（二） 以“解决问题”为中心的教学理念

学生接受知识的理解力和想象力存在差异，之间难免会发生分歧。此时教师不能置若罔闻、不能越俎代庖，更不能横加指责，呵斥谁对谁错，孰轻孰重。教师要从不同角度来解读学生对问题的理解力。比如在讲解多边形的扫描转换知识时，课堂上出现了“意外情况”：同学们对改进的有效边表算法和边标志算法产生了不同看法。一部分学生认为，改进的有效边表算法中以合理的数据结构用存储空间换取图形绘制时间的方法是符合软件发展规律的，完全可以在大型图形系统中应用。另一部分学生则认为，边标志算法适合于硬件实现，比改进的有效边表算法更适合应用在图形系统中。此刻在课堂上，学生的质疑和分歧是难得的教学契机，教师应该抓住机会从不同看法和角度给学生作出详细的讲解，不要让疑问留在课堂上，教师当即的引导使学生释然，让他们的理解和想象都得到充分的印证，给予肯定。

（三） 以“团队合作”为中心的教学理念

团队合作不仅能促进同学们之间感情，而且可以提高学生对学习的主动性和自我控制性，对学生合作能力的培养也是专业培养的重要要求，是培养大学生素质、正确的职业观及良好职业品质的一个必要条件。如何培养学生的团队合作能力？这就要求教师要利用有效的教学方法进行引导，让学生认识到团队合作的重要性。教师要使学生明白：一个想法加另一种想法，可以理解成“1+1≥2”得到两种以上解决问题的方法。要让学生明白为了完成任务，团队合作模式是一种互帮互助的过程，更要让学生们明白仅靠一人之力是难以完成目标的。要引导学生在团队合作中学会质疑，“学源于思，思源于疑”，常有疑点，常有想法和探索，才能常有创新，才能使学生对知识的理解更加深刻。教师要有计划地组织课堂活动，例如：在教授真实感图形绘制中的光照明模型的时候，教师可以组织学生进行自由结组，完成一个光照场景。在这个过程中，学生需要对自己的合作伙伴进行了解和寻找，满足学生个性化学习兴趣的要求。教师对于好的作品要给予积极评价，这样就会使学生认可团队合作模式，使学生建立合作意识，团队合作能力也会不断提高。

（四） 以“知识创新”为中心的教学理念

怎样挖掘教材中有利于创新的资源、激发学生的创造兴趣、培养学生的创新能力、训练学生的创新思维和开放性思维呢？首先，进行创新教育必须提供创新的条件。计算机图形学教材中就蕴含了大量丰富的创新资源，教材中不少算法留下了一些想象力和“空白”，“言以尽而意无穷”，教师可以抓住这些“空白”带领学生尽情地发挥各自的想象力，补充、延伸、讨论，培养学生的创造思维和开放思维。教师在教学中要深入挖掘教材中的创新因素，利用这些创新因素对学生进行创新教育，才能构建新的知识，学生的创新能力才可以得到发展。以“知识创新”为中心的教学理念的实践路线如图1所示。

图1“知识创新”的教学理念

（五） 以“实践能力”为中心的教学理念

心理学家皮亚杰指出：所有智力方面的工作都要依赖于兴趣。兴趣才是学生最好的老师，单纯的“填鸭式”灌输会让学生失去课程学习的兴趣。在课程实践方面，教师可通过验证性实验和习题练习，加深学生对所学理论知识的理解，同时安排综合实验、设计性试验和课程设计内容，培养学生使用、开发相应图形软件的能力。加强实践环节方式多样，包括示例讲解、多媒体演示、课程设计和让学生参与课题研究，以强化学生对图形软件的使用和开发的能力。

高等院校教师完全可以利用自身科研资源开展教学、实践、科研三位一体的教学方式。教师通科研活动可以进一步促进教学水平的提高，也能使教学改革和科研成果及时应用于教学和实践中，让学生可以学到最前沿的知识和真正实用的技术，为学生的能力培养提供有力支持。在课程开设的实验中，研究创新型实验占实验总数的比例可以适当增加，它们可以是教师的教学改革和科研成果的结晶。另外，让部分学生参与课题研究的教学方法也可以激发学生的学习积极性，避免理论与实际的脱节，能引导学生主动思考和培养他们的创新意识，能显著提高学生的实践能力。

三、 结束语

计算机图形学教学中有许多可以激发学生潜能，提升学生学科素养，启发创新思维的绝妙时机，教师如果能在课程教学中不断植入创新性的教学理念，善于突破、善于创新，就能不断拓展学生的学习领域、思维领域和创造领域，就能把课程教学优势发挥到极致。同时也能成就教师自身，使教师真正走出“教书匠”的称号，摒弃传统的教师在讲台上滔滔不绝、学生在讲台下呆若木鸡的教学方式，让教师成为真正的富有开拓创新精神的新型教师。

参考文献：

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