基于IPR—CDIO理念的《计算机图形学》教学设计.docx

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基于IPR

CDIO理念的《计算机图形学》教学设计

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邹运兰++李继芳+柴本成

摘要：针对《计算机图形学》的课程地位和性质，结合CDIO工程教育理念，本文提出了IPR-CDIO教育思路，按照IPR-CDIO的思路进行教学目标设计、教学内容设计、教学方法设计和教学评价设计，实践证明，基于该理念的教学设计取得了良好的教学效果。

关键词：IPR-CDIO；计算机图形学；教学设计

CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，即构思、设计、实现、运行）是国外高等工科教育的一种创新模式。它是以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程。我们学习CDIO教育理念，结合多年的改革实践，创新地提出了IPR（Interest、Perseverance、Responsibility，即兴趣、毅力、责任）-CDIO教育思路，即将学生的探索热情与兴趣、持之以恒的精神和社会责任感的培养，融入到不同级别项目研发过程中。通过项目构思和设计，培养学生的创新意识和创新思维，通过项目的实现和测试运行，培养学生的专业技能，同时借助项目团队式组织形式分工、角色化任务分工，激发学生的参与兴趣，锻炼其团队合作和沟通交流能力，培养其责任感。

课程是人才培养的基本单元，IPR-CDIO教育理念必须通过各门课程的教学来实施，因此课程的教学设计非常关键。根据课程地位和性质整合知识点，设计出能培养学生知识学习、技能训练、素质成长于一体的小项目，设计为完成项目、训练IPR素质而采用的教学方法，并使课程知识内容、项目实施、教学方法、教材选择有机融合，形成一体化的课程教学体系。《计算机图形学》课程就是基于IPR-CDIO理念进行教学目标设计、教学内容设计和教学方法设计的。

●教学目标设计

《计算机图形学》是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。作为计算机学科的一个重要分支，计算机图形学的主要研究内容就是如何在计算机中表示图形以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。目前，计算机图形学已成功地应用于计算机辅助设计与加工、影视动漫、军事仿真、医学图像处理、气象、地质、财经和电磁等领域，随着网络和通迅技术的高速发展，图形学技术在人们的日常生活和工作中也扮演着重要角色。尽管图形学历经了50年的发展，但有许多热点问题和新技术仍然值得人们不断探索，其应用与研究方兴未艾，前景诱人。

《计算机图形学》一般是大学二年级以后开设的专业应用性课程，前导课应该有《程序设计基础》或《面向对象程序设计》、《数据结构》或《算法分析与设计》，也就是说学生应该已经具备了基本的程序设计和算法分析能力；后续课程有《高级图形学》或《数字图像处理》、《游戏设计》、《虚拟现实技术》、毕业实习、毕业设计等。如果前导课程学得不理想，后续课程的教与学都难以实施。这门课程本身的实用性和趣味性比较强，如果设计与引导得好，既可激发学生的学习热情，又对后续的实习、设计或就业产生积极地推进作用。

基于以上综合考虑，该课程的教学目标定为：理解经典图形算法的原理，并能编程实现，具有工程项目意识和项目设计应用能力。

●教学内容设计

基于以上教学目标要求，我们在教学内容上从两条线上进行设计，一是基本知识操作路线，二是CDIO工程项目实施路线。按照这两条路线进行教学的同时，教学内容和课时都进行了适当优化。

1.知识内容优化

经过多年的改革实践，我们对计算机图形学理论知识的教学模式以及教学课时都作了相应调整，由原来的只有理论教学变为现在的理论和讨论相结合。

2.实验项目设计

根据课程教学初步设有10个实验项目，分别是VisualC++6.0绘图基础、多边形区域填充、基本图形生成与显示、二维图形变换、二维图形裁剪、三维图形变换、透视投影、常用曲线的生成、动态消隐的实现、真实感图形绘制。每个项目的结果要求都有详细的说明，按照CDIO的理念，实验项目由浅入深，先搭建好环境框架，之后逐步丰富，最终可形成完整的算法演示系统，将所有的实验结果统一集成到一个完整的系统当中。其中第1个项目不写实验报告，达到熟练使用VC++6.0环境的目的；最后一个实验项目真实感图形绘制是综合设计，选做题目，其伸缩性很强，让学生自由钻研，可结合目前流行的、实用的OpenGL、Dixrect3D技术进行实施，好的作品可参加学科竞赛，大的作品可作为毕业设计产品，甚至可成为商业产品。

3.小组研究项目设计

研究项目以小组为单位，每4～5人一小组，选举一组长，由组长进行组内分工，并负责考勤、合作学习的组织及管理。本课程设计了两个一级讨论题目：

计算机图形学应用综述。

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