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谈计算机图形学的教学与实验

摘要：分析当前计算机图形学课程教学和实验中存在的

若干问题，提出通过不断更新和优化课程内容提高学生的学

习、实验兴趣；通过改进的教学方法和手段激发学生的自主

学习能力及创造力，同时说明实施过程。

关键词：计算机图形学；教学改革；建构主义；开放

式

0、引言

计算机图形学课程是计算机科学与技术专业的一门

比较重要的课程。计算机图形学研究的是如何利用计算机生

成、处理和显示图形的原理、方法与技术n]。它是一门复杂

的综合性新兴学科，广泛应用在工业、科技、教育、管理、

商业、艺术、娱乐等多种领域。这门课程理论性较强，内容

抽象、难懂，要求学生有一定的数学基础并且具有一定的编

程能力，部分学生感觉学习起来吃力，学习积极性不高，教

学效果不够理想。文献提出了建构教学模式在图形学教学中

的应用；文献[3]也针对已有的图形学教学模式提出了改进。

笔者对计算机图形学课程教学中存在的问题进行了分析探

讨，并对计算机图形学的教学内容及方法提出了改进，在计

算机图形学教学与实验中，取得了良好的效果。

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1、图形学教学及实验的现状及存在的问题

1.1内容枯燥难懂

目前，计算机图形学课程讲述的重点是图形学技术，

强调计算机图形学基本算法的生成和实现，对学生的数学基

础要求较多，还要有一定的三维空间想象能力。这种强调图

形算法基础的教学比较适合数学基础优秀的学生，对大多数

本科学生来说，这种理论性太强的课程，理解起来较难，学

习起来不易，直接影响了学生的积极性，影响了教学效果。

1.2编程语言环境古板陈旧

在很多高校，计算机图形学的实验都是基于TurboC

环境下的编程练习。虽然TurboC提供了非常优秀的C语言

编程环境，但是由于编程界面不够友好，使用不方便，多数

学生对它不感兴趣。

1.3实验内容单一

该课程的实验内容包括最基本的实验环境的熟悉及

像素点的生成，基本图形元素（直线、圆和椭圆）生成算法

的实现，二维图形的填充和裁剪算法和图形几何变换（二维、

三维变换）的实现等。基本的实验主要是为了验证理论教学

中学到的算法，比如直线生成算法实验，就是编程实现一条

直线的生成，没有实际的应用价值，学生感觉所编程序与现

实中成熟的各类画图软件差距较大，进而失去学习兴趣。

2、教学改革实践

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2.1选择内容稍简单的教材

当前图形学的课本非常多，经典教材中多采用c语言

伪代码，且讲解的知识较多、难度较大，学生学习比较吃力。

考虑到本校硕士专业也开设了计算机图形学这门课，主要讲

解三维的知识，所以我们将本科教学中的重点定位为二维知

识的掌握，三维的知识作为简单介绍和了解，这样降低了学

生的学习难度，为以后学习三维打好基础。因此，在选择教

材时，主要考虑以二维知识为主的、包含有程序代码的、利

于学生实验的教材。

2.2将AutoGAD等成熟软件引入图形学课堂

图形学的基本内容以二维为基础，AutoCAD是最为成

熟的二维图形软件之一，它的功能非常强大，几乎囊括了图

形学中的所有知识。因此，在教学过程中以AutoCAD为例给

学生讲解，使本来抽象难瞳的知识变得可见，例如，在讲到

矢量字符时，AutoCAD可以允许用户以形定义的方式自己创

建矢量字符。学生在使用AutoCAD创建字符的同时，加深了

对概念的理解。AutoCAD的交互能力是非常强大的，教师在

讲解图形交互技术一章时，重点介绍AutoCAD中的对象捕捉

功能、网格功能、约束技术等，使学生对图形交互有更直观

的印象。在讲解曲线一章时，教师可以用Photoshop中的路

径生成工具来讲解Hermit曲线，讲三维建模时引入3DMAX。

这些成熟的软件给学生搭建一个对所学知识进行实践的平