面向计算思维培养的计算机图形学教学探讨

谢琳

摘要：本文从以计算机图形实践教学为核心，并就计算思维与图形学两者之间的关系展开了系统的研究和分析，提出了以培养计算思维能力为目标的计算机图形学教学改革方向，并探讨了具体的教学內容和方法。

关键词：计算思维;计算机图形学;课程改革

中图分类号：G424 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）33-0140-02

众所周知，电子计算机应用技术和计算思维越来越受到重视，计算思维能力培养也成為目前教育能力培养的内容之一。其中，计算机图形学凭借自身优势逐渐成为我国高院校开设电子计算机专业课堂的教学重点。所谓计算思维其本质便是借助计算机的相关运行概念来进行程序设计、数据计算以及解决相关现实问题等，计算思维从广义的角度来看，是一种极其发散的思维活动。在实际教学中，该项教学模式是不能过于依赖和相信书本知识，更多的是把计算思维作为指导，努力提高学生独立思考和解决问题的能力。基于此，文章主要就面向计算思维培养的计算机图形学教学展开了系统的研究和讨论，希望能够进一步有效地促进计算机应用技术的全面发展。

1有关计算机图形学的相关阐述

对于电子计算机应用技术来说，其概念较为抽象、理论知识较为繁杂、具有一定的实践性，随着素质教育改革的全面发展，很大程度上影响了高校电子计算机图形教学模式的改革方向和速度，为进一步有效地提高专业教学能力和水平，需要就固化算法的功能和固定的GPU结合编程语言展开系统的研究。此外，传统的计算机图形学教学更重视学生对计算机图形学原理、方法和基本图形绘制算法等知识和技能的掌握，却忽略了对学生创新意识和创新能力的培养，导致学生只能被动地接受已有算法的功能实现。即便是进行实践教学，也仅仅是通过操作上层软件来进行实践能力的培养和评估。该项教学模式的应用，很大程度上阻碍了学生思维能力的发展，无法进行实践原理的有效掌握，从而使得只能从表面理解计算机图形学的原理和知识，并不能深入了解到知识的本质和来源，进而离全面深化素质教育改革还存在较大的差距，尤其是对于计算机专业的学生来说，在进行专业知识学习过程中，不仅需要学习丰富的理论知识，还要学会如何进行知识的系统运用，理解并掌握计算机图形学的相关计算方法和基础概念，能够真正意义上提高学生的思维能力、计算能力以及编程能力等等。传统计算机图形教学已经无法满足当今的需求，尤其是随着CPU得到快速发展的今天，加之各种高级语言的出现和应用，使得传统的计算机图形教学模式面临着严峻的挑战那。当前程序编程人员无法对计算机内部图形生成过程进行控制，对学生的探索以及创新能力会造成一定影响，但针对固定CPU而言，其优势则在于具有较快的运行速度以及强大的图形绘制功能。

2在可编程GPU的基础上进行图形学计算思维能力的培养研究

2.1教学目标

计算机思维进行具象的表达，需要从数据计算、抽象概念、自动生成以及设计、协作、通信等多方面进行有效的建设。其中“计算”和“自动化”是计算机图形学课程中需要关注的重点，而这也是由课程内容来决定的。可以得知：计算思维贯穿于计算机图形学的整个学习过程，教学的主要方向是引导学生利用计算思维来解决计算机图形学中的各种实际问题。

2.2教学内容

传统的计算机图形学教学是通过功能固定的GPU来实现一种或多种编程语言的有机结合，从而将计算机图形学所具备的相关原理和技术进行有效的传递，其目的在于能够进一步有效地推动电子计算机图形学的发展，并将其逐步进行全面的应用，因此，针对实际教学内容所存在的局限性进行全面的调整。

2.2.1图形绘制流水线

以可编程GPU的图形绘制流水线为主线安排教学内容，教学的主要内容是学习计算机图形学相关原理、方法和技术。图形数据到图形的有效绘制是具有一定计算机图形学计算思维的，通过流水线形式进行数据的具象表述能够形象的进行突出。

2.2.2图形绘制

根据实际教学经验可以知道，为进一步有效的扩展学生的专业知识面，需要进行传统理论知识的有效淘汰，并引进或渗透更为先进的科学技术，在保证基础知识掌握的情况下，结合图形绘制硬件，充分发挥高级着色语言对可编程GPU的控制作用，以此来开展关于图形绘制的教学。

2.2.3实践与理论相结合

教师提前收集一些关于计算机图形的应用案例，鼓励学生通过运用计算机图形学的相关知识，对图形应用进行开发和设计。在这个过程中学生不仅能够全面掌握计算机图形学的基础知识，还能提高自身明确问题、分析问题和解决问题的能力。总而言之，夯实基础、加强专业技能实践教学是高校进行素质教育改革的建设重点，鉴于计算机图形学的理论知识太过抽象，学生不能深入理解和掌握其原理和技能，这就需要引导学生在平时的应用能力训练中强化所学知识。同时利用不同的应用情境来锻炼学生对计算思维的运用，以此带人到解决实际生活问题中去。

2.3教学方法

计算机图形学理论知识繁杂、实践性较强、学习难度也是与日俱增，而传统的以讲授为主的教学模式并不能调动学生的积极性，因此需要采用多种教学手段来开展计算机图形学教学。

2.3.1“所见即所得”

“所见即所得”教学方式是指让学生通过最直观的方式来获取知识。例如设计和开发具有直观性的教学演示软件，并挑选一些具有创新性的实际案例，用相关课程演示软件将图形生成的全过程进行系统的展示，从而有效地将计算机图形学的思维过程也由此可以表达出来。

2.3.2研究性教学

在教学过程中使用研究性教学方法，有利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

2.3.3角色互动

双主互动教学模式的运用，能够有效的促进教师与学生进行沟通渠道的建立，从而实现学生身份的转变，有利于改变传统、单一的教学模式，从而调动学生的能动性质和积极性。

2.3.4实验课程

让学生在课程实验中独立设计和绘制三维场景，而对OpenGL基本图形绘制的考核除了单一的试卷考核外，学生在实践课中学生的积极性、领导力的表现和团队价值等都得与考核成绩挂钩。

3结束语

综上所述，通过分析得知计算思维能力主要在计算机学科中得到培养，因此对计算思维能力培养也成为计算机相关课程的教学目标。而计算机图形学教学改革主要以培养计算思维能力为目标，进而让学生的综合能力得到提升。首先要充分利用当前的计算软硬件技术，然后根据可通过编程GPU、着色语言来进行计算机图形学相关理论知识的传递和教学，进一步有效地提高学生的计算机思维能力。