交互式三维课件在《计算机图形学》课程教学中的应用初探.pdfVIP

福 建 电 脑 U J I A N C O M P U T E R F DOI:10.16707/j.cnki.fjpc.2016.11.043 交互式三维课件在《计算机图形学》课程教学中的应用初探 邹 昆 （电子科技大学中山学院 计算机学院 广东 中山 528402 ） 【摘 要】本文针对传统二维 PPT 课件存在的固有缺陷，提出基于 Unity3D 开发“计算机图形学”课程的交互式三维 课件，将文字、图片、演示动画、示例程序进行有机地整合，并以 3D 形式呈现。以常用坐标系和实例化变换讲解为例，讲述 了该课件在课堂教学中的应用。 通过使用该课件有效提升了“计算机图形学”课程的教学效果。 【关键词】计算机图形学；交互式三维课件；Unity3D 1. 引言 放 、文字动画等等，但是以更炫酷 的 3D 方式呈现 ，图 1 给 出了 在教学 中普遍采用的 PPT 课件以文字结合图片、视频和非 课件的基本界面示例。 我们为每一章节设置 了统一的主题 ，例 交互式动画的形式完成教学资源的展示， 在 3D 交互展示方面 如图 1(a)-(c)中的太空主题 ，背景是一个动态 的 3D 太空场景 ， 有着固有缺陷，同时其传统二维形式缺乏足够的吸引力。 计算 并添加 了粒子效果 ；所有的文字是绘制在三维面板上 的，面板 机图形学作为计算机科学最为活跃的一个分支[1]，推动了游戏、 会随着用户鼠标位置 的改变而发生相应方 向上的轻微倾斜 ；通 影视制作、广告、计算机辅助设计等诸多行业的快速发展，也影 过主界面可进入缩略 图界面(如图 1(b)所示) ，利用缩略 图功能可 响到与教学密切相关的课件制作。 近年来，国内开始了三维课 直接跳转到指定页面；在内容页面，除了传统的 PPT 功能，可将 件制作方面新的尝试，例如林浩[2]基于 X3D 开发交互式三维课 演示动画和示例程序直接集成进课件中，例如：在图 1(c)所显示 件，陈军和蔡金玲[3]基于 Unity3D 制作 《摄影技术》课程的三维多 的页面中，在点击“演示 ”按钮后，左右两个窗口即开始分别播 媒体课件，邝海等[4]基于立体视觉原理搭建 3D 多媒体教室并使 放第三人称视角和照相机视角下的照相机移动动画； 而在图 1 用 Microsoft PowerPoint 2007 制作 3D PPT 课件。 然而，由于三 (d) 的页面中，可利用 鼠标和键盘交互式地控制投影矩阵 的推导 维课件的开发难度大，在教学中的应用并未普及，应用于《计算 过程，窗口中所配 的 3D 示意图可通过按钮调整不同的视角。 机图形学》课程的教学更未曾见。 《计算机图形学》是计算机学科的核心课程之一，在很多应 用型本科院校中也有开设。 传统的图形学教学内容偏理论化， 着重介绍理论和底层算法，对数学基础要求高，内容枯燥，不适 合数学基础薄弱的应用型本科院校学生，也不能够引发学生的 兴趣。 因此，近几年我校推行了《计算机图形学》课程的一系列 改革[5-6] ，包括：以突出应用实践能力培养为目标，对课程教学内 容进行优化调整；引入新版 OpenGL，将图形学基本知识的传授 和 API 应用编程结合起来；在实验教学方面，结合专业实 际，设 置多层次、个性化的实验 内容；搭建网络课程等等。 这些举措有 效提升了教学效果，然而发现 ，针对 3D 图形学中的一些知识和 方法，利用现有的 PPT 加板书与 口头讲解相结合的方式，很难 给学生以形象直观的认识，将 3D 内容进行 3D 交互展示是最佳 的解决方案 ；另一方面，将三维图形技术应用于《计算机图形 学》课程教学本身，是非常有意义的一个工作，因此开始了交互 式三维课件的开发工作。 图 1 交互式三维课