以能力为导向的计算机图形学应用课程建设

　　[摘要]通过分析计算机图形学教学现状，针对存在的问题，以能力为导向，进行了计算机图形学应用课程建设.通过系列化教材建设、实践教学资源和微课程建设，构建了计算机图形学的教学内容实施了“案例化”+“微课程”教学方法改革，建立了过程评价、全面评价和能力导向的多元化考核评价体系。教学实践表明，丰富的教学资源顺应了新时代发展的要求，“案例化”+“微课程”的线上线下教学模式提高了教学效果，科学合理的考核评价体系激发了学生的学习积极性。

　　[关键词]计算机图形学;课程建设;案例化教学;微课程

　　《物联网技术》杂志是经国家新闻出版总署批准的物联网专业科技期刊。杂志为月刊，每月20日出版，现已是中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊，中国学术期刊网络出版总库收录期刊，中文科技期刊数据库收录期刊，龙源国际期刊网全文收录期刊，中国科技论文在线收录期刊。

　　计算机图形学是计算机应用领域中一个非常重要的学科。该学科主要研究如何利用计算机表示图形以及生成和处理图形的基本原理、方法和技术。它的应用渗透到了社会生活和生产的各个领域，如虚拟现实、地理信息系统、科学计算可视化等，是现代信息技术不可或缺的重要内容。

　　计算机图形学不仅是高校计算机专业的基础课，也是理、工、农、医等专业的必修课。该课程是一个多学科相互交叉、相互渗透的学科，综合了数学、计算机科学和图学理论等相关学科的知识，其原理抽象、算法复杂、具有很强的理论性、综合性和实践性[l]。作为山西省应用型本科试点院校，课程建设课题组积极探索转型路线，赴国内多家院校探讨学科前沿和先进教学方法;与多家知名企业合作探讨人才培养需求。在山西省精品资源共享课的基础上，从企业对人才的实际需求出发，与企业合作修订人才培养方案，修订教学大纲，以计算机科学与技术专业学生为试点，增强“以能力为导向”的计算机图形学应用课程建设。经过恰当地组织教学内容，有效调整教学模式，采用了“案例引导、传输理论、算法可视化”的新授课模式，突出以学生为主体的“积累知识、积极思考、主动创新”的教学新理念，进一步提高了学生运用基本理论知识分析和解决问题的能力，培养的学生得到了市场和用人单位的认可，并与多家公司签订了人才订单培养协议，实现了人才与市场的无缝对接。

　　一、计算机图形学教学现状

　　近年来，随着计算机硬件配置的提高、智能手机的普及，尤其是游戏产业、三维数字城市的迅速发展，计算机图形学课程已经成为计算机专业或数字媒体技术专业的核心课程[2】，在培养方案中占有重要的地位。由于该课程是一门原理算法复杂、抽象，实践应用性很强的课程，对教师和学生的编程能力要求较高，因此普遍反映教学有一定难度。通过文献研究，国内高校在计算机图形学课程教学中存在以下问题。

　　(一)实践教学资源匮乏

　　由于案例源程序匮乏[3]，这导致在课堂上教师主要以讲解原理为主，学生存在理论学习和实践應用脱节的现象，存在学习完理论后仍然不会编程实现的情况，这不能满足应用型人才培养的要求。

　　(二)教学模式单一

　　传统的教学方法以教师课堂讲授为主，教师一次性地将知识灌输给学生[4-5]。教学过程以教师为主体，教师教什么，学生就学什么;教师怎么教，学生就怎么学。这种教学方式忽视了学生的主体性及教师与学生的互动性，限制了学生的主观能动性，制约了对学生在知识、能力和素质方面的综合教育。

　　(三)教材选择不当，培养目标与企业需求不对接

　　目前，国内计算机图形学教材主要存在“面向理论和面向应用”两种典型教学体系[6]。面向理论的教材是传统教学体系，其重点放在对概念的解释与原理的讲解;面向应用的教材是当前主流的教学体系，它注重培养学生在掌握计算机图形学理论知识的基础上，学会应用典型的图形学API。在这些计算机图形学教材中，多数教材适合高校硕士生与博士生从事科学研究，而面向本科生、按照市场需求基于底层算法开发的计算机图形学的教材相对较少。市场对本科生计算机图形学技术的应用人才需求量巨大，这导致人才培养与工程应用和企业需求不对接。

　　二、以能力为导向，构建计算机图形学教学内容

　　应用型工科院校本科人才培养在遵循本科人才培养白身的教育规律基础上，应注重夯实理论、突出实践、强化应用，既不能沿袭普通本科的教育模式办成学科型或研究型的本科，也不能为了突出应用而弱化基础理论的教学。应该是理论教学和实践应用相结合，突出工程特色，培养既有基本的理论素养，又有很强动手能力的应用型人才。应用型工科院校应结合市场和企业的能力需求，积极探索以能力为导向的培养目标，构建突出工程实践能力的教学体系。

　　针对该课程教学存在的不足之处，课题组以培养目标为核心，提出了“教材建设系列化，理论教学目标化，教学过程案例化，实践资源数字化”的课程建设方案[7]，为学生搭建可视化课程的整体构架，打造了“精品资源共享课程+系列化教材+微视频”立体化的教学平台。

　　(一)系列化教材建设

　　课题组从企业对人才的实际需求出发，在注重培养学生系统了解计算机图形学理论知识的同时，义强调培养学生正确使用图形学知识进行软件开发的能力。在教学内容上，主要以能力为导向确定必备的知识点和理论算法，摒弃不必要的偏向数学的公式推导，开发了与理论相对应的实现案例。基于Visual C++中的MFC框架，采用案例教学法建设了丰富的教学资源，解决了实践教学资源匮乏的问题。先后编写了适合应用型本科院校使用的理论和实践相对应的立体化教材，即《计算机图形学基础教程(Visual C++版)》《计算机图形学实践教程(Visual C++版)》和《计算机图形学基础教程(Visu-al C++版)习题解答与编程实践》《计算机图形学课程设计教程(Visual C++版)》等国家级“十二五”规划系列教材。教材内容从编程角度讲授计算机图形学原理和算法，强调真实感光照模型的实现，在不使用任何图形库的前提下，使用MFC的绘制像素点函数，按照计算机图形学的基本原理开发出可与OpenCL或Direct3D显示效果相媲美的真实感图形。

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文章名称： 以能力为导向的计算机图形学应用课程建设

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