数字媒体技术专业计算机图形学实验教学探索

梁丽香 张翠翠

摘要：针对数字媒体技术专业，学生编程能力弱，而计算机图形学算法复杂等问题，提出将虚拟实验、分层次实验引入实验教学中，把抽象对象和算法运算形象化、可视化，从而达到提高实验教学水平，使学生充分参与实验的教学目的。

关键词：计算机图形学；分层次实验；虚拟实验；实验设计；数字媒体技术

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）30-0182-02

Abstract： Aiming at the problems of digital media technology， students 'weak programming ability， and computer graphics algorithm complexity， this paper puts forward the introduction of virtual experiments and hierarchical experiments into experimental teaching， and visualizes and visualizes abstract objects and algorithms to improve experimental teaching-level. The purpose of teaching to enable students to fully participate in the experiment.

Key words： Computer Graphics； Hierarchical experiment； Virtual experiment； Experimental design； Digital media technology

1 引言

数字媒体技术专业是以动画设计、影视技术、数字媒体产品开发策划与管理为基本理论与方法，涉及多种学科的新兴专业。计算机图形学课程作为数字媒体技术专业的理论基础课程，理论性强、算法多、难度逐渐增大，而数字媒体专业更偏重于实践应用，该专业学生大多有绘画基础，更喜欢操作软件作图，对理论学习有心理抵触情绪。要在数字媒体专业中更好深入地开展此课程，更好运用所学知识来设计图形及动画，需要对传统的课程教学方式做出改进与调整。经过调查、研究、分析发现，造成上述问题的原因主要有以下几方面。

2计算机图形学实验教学存在的问题

2.1学习兴趣不持久，容易畏难放弃

学生初次接触图形学时充满兴趣，抱着能很快掌握绘制炫酷图形、制作精美动画的美好愿望，然而接触以后发觉是枯燥理论的学习，基本图形的生成。课程内容与学生实际想达到的愿望落差太大。随着课程的深入及难度的增加，逐渐失去了学习的主动性与积极性，学习目的变成了应付考试，获得学分[1]。

2.2理论学习动力不足，编程思维弱

在多年的图形学实验教学中发现，数字媒体技术专业学生更擅长使用软件类进行真实感图形绘制、动画制作，而对图形具体如何生成、显示等算法之类的基础理论学习畏难而裹足不前。对于数字媒体专业的本科学生来说，他们更关注最后的图形效果，而对原理并不想花太多的时间去研究。编程对于他们来说又是一大难题，学生习惯于软件的操作，要转换思维去深入思考实现工具更深次的原理，如果前期数学基础与编程语言学习不扎实，对于他们来说，实验变得可望而不可即。

2.3实践课时不足，达不到训练目标

从课程内容上来看，大多数实验为验证性实验，没有创新型，难以引起学生兴趣。计算机图形学需要大量的实践，只有不断加深实践才能体会到课程广博精深。然而实际上实验课程内容偏少、课时少，编程能力不足，依葫芦画瓢成为学生上实验课的通病，没有实际价值，学生实践能力没有得到充分锻炼。

3计算机图形学实验课程改革探讨

3.1激发学生学习兴趣

学生的学习不能理论脱离实际， 教师应努力创设生活化情境， 把教材内容与实际应用场景结合起来， 使图形学学习真正与学生生活交融， 实现教学贴近生活。这样，学生就会真正体会到图形学的美， 感受到图形学学习的真谛与价值。每次实验讲述实际应用情况，使学生有深刻的体会。受实验课时限制，实验教学时可以先演示实验的预期效果，讲解关键技术，采用诱导方式进行，再让学生进行模仿、完成实验，获得良好的体验，增强兴趣，提高实验效率。

实验项目采用分层次方法进行设计，包括实验项目层次与实验难度层次的划分。设计实验项目顺序时，要采用先整体后逐个突破的思想，设计第一个实验时要能使学生对图形学的渲染绘制流程有整体概念，具体包含哪些步骤，实现顺序等。后续实验将围绕每一个绘制步骤具体展开。设计实验项目时要考虑到学生的层次，每个实验进行难度等级划分，划分为基本练习、拓展练习和思考练习三项，例如基本练习-直线扫描转换，拓展练习-颜色渐变直线，思考练习-绘制多边形，使每个学生都有所收获，激发学生对后面章节知识理论的兴趣，从而逐步达到理论课程学习的目的。实验课程結束后，则通过分组课程设计的形式进行综合性练习[2]。

3.2教学内容改革

数字媒体技术专业主要以实际应用为主，并不是以算法研究为目的。因此实验课程内容应向实用性转变。以Matlab＼OpenGL图形库为基础，将图形开发融合到实验教学当中，提高实验教学比重；减少算法程序描述讲解，加强图形学绘制流水线讲解[3]。

实验中增加三维绘制流水线，学会简单的 OpenGL 生成三维模型的函数，学会三维绘制过程、模型的变换等；模型导入及绘制，学会模型的导入和显示，结合三维绘制流水线绘制简单场景；使用 OpenGL 光照给场景添加光源，并使用纹理数组给模型添加纹理。

3.3教学方法与手段

为了在有限的时间内达到实验教学目的，需要改进教学方法与手段。首先对于一些基本操作如实验环境配置，包括OpenGL软件的安装、基本图元的绘制、颜色的设置、用鼠标和键盘对图形进行交互控制等，采取类似于慕课的形式，由教师将这部分内容的操作演示做成教学视频，发布在校园网的网络教学平台，学生在上机实践之前先通过下载视频自学相关的基础操作[4]。

利用有交互功能的软件制作实验课件。将图形学算法实现过程中，按算法的流程进行动画编排。采用支持多场景功能软件（例如Virtools），根据情况，将复杂的图形算法的实现过程分解若个子算法，逐个演示子算法达到的效果，在各场景上实现相应功能转，最后导出多媒体实验课件[5]。

4结语

实践证明，将制作虚拟实验课件结合分层次实验引入课堂，有利于计算机图形学教学的展开，弱化了计算机图形学中的难点，有助于教学效果的提高，提升了学生对课堂的参与性，提高了学生的实践应用能力。后续还要在实验教学中不断地进行完善。

参考文献：

[1] 石岩.提高数字媒体专业计算机图形学课程教学质量的探索[J].教育论坛，2013（7）：158.

[2]马天.计算机图形学层次性实验设计研究[J].科技信息，2014（2）：1.

[3]夏力前.数字媒体技术专业计算机图形学教学内容研究[J].中国教育技术装备，2017，2（4）：91-92.

[4]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.

[5]赵智，陈兵.计算机图形学课程虚拟实验教学探索[J].教育教学论坛，2017，6（23）：274.

【通联编辑：王力】