计算机图形学论文精选(九篇)
第1篇：计算机图形学论文范文
[关键词] 计算机图形学；思维导图；图形学理论教学；图形学实践教学
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2016） 07-0106-02
一 计算机图形学课程教学中存在的问题
本科的计算机图形学教学对数学理论有一定要求，往往体现为公式推导、演化等形式，同时也涉及算法设计及其代码实现。而传统计算机图形学教学重点一般侧重于考核学生对知识点的掌握，课程实践所占比例较低。因此传统的教学模式不适用于计算机图形学课程，若仍沿用传统教学模式，则不仅不利于维持学生的学习兴趣，更不利于学生发现问题、解决问题以及创新能力的培养。
1 计算机图形学教学内容与学生的学习兴趣
传统的计算机图形学内容主要有：计算机图形系统概述；二维图形生成和变换技术；三维图形生成和变换技术；真实感图形生成技术；计算机动画技术与实践。该课程入门阶段需要的数学知识主要涉及代数、三角学和线性代数，数学原理与图形的结合在理论教学中占据了一定比重。
传统的计算机图形学教学目标是侧重于培养学生对计算机图形学理论知识的了解与掌握，在教学内容的设置上主要强调图形学知识、概念的系统性与整体性，重点是概念解释与原理讲解，体现为大量的公式推导。
未进入图形学教学前，学生们对该课程的理解大致分为两类：一类认为该课程主要讲述游戏开发。另一类认为是艺术设计。实际上，在本科阶段开设的计算机图形学课程，通常立足于计算机图形学科的入门，教学内容主要是理解与掌握基本的图形绘制原理及其实现算法，能进行基本图形的程序设计。由此，学习内容的枯燥、教学内容与现实应用的巨大落差会导致部分学生的学习兴趣随课程的深入而有所下降。
2 计算机图形学课程实验的设置
计算机图形学的实验内容主要集中于基本图形算法的实现，需要学生运用高级程序语言进行编程，然而作为专业基础课程学习的此类高级程序设计课程，往往以基本知识、程序设计、数据组织三方面为主要内容，一般不涉及图形库编程接口（API）。这导致在本课程的实验教学时，需要针对授课学生原先所学的高级程序语言，补充对应的图形库编程知识，这使得实际的有效实验学时被缩减，而且增大了学生实现算法的难度，以至于进一步加剧了理论与实践脱节的现象。
二 理论教学与实践教学的改革方法与目标
我们在大学本科的第7个学期开设计算机图形学课程，并将其分为理论课与实验课两门课程，两门课程单独核算成绩。其中理论课为32学时，2.0学分；实验课为16学时，0.5学分。在理论课程完成后开始实验课程，计算机图形学的实验不再是传统教学中对理论课知识点的简单重复与验证，而是对所学知识的综合运用与深化。由此，需要合理选择理论课教学内容，以完成与实验课程的衔接。同时，设计合适的实验项目使学生掌握课程基础知识，提高学生的动手能力，以提升计算机图形学的教学质量。
1 理论课教学内容的设计
计算机图形学技术在快速的发展着，与之相适应，图形学课程的教学也发生着变化。现阶段，在计算机图形学教学中主要有3种教学体系，大致分为：理论为主、编程为主、问题为主。其中，理论为主是传统的教学体系，强调对计算机图形学理论的理解与掌握，以公式推导为主要呈现方式，国内外此类教材有Floey的《计算机图形学原理及实践――C语言描述（原书第2版）》，孙家广的《计算机图形学》等。编程为主的教学体系侧重于培养学生初步掌握一种典型的图形学API，以图形学使用者的角度讲授计算机图形学所需的理论与概念，去除非必需的数学原理与公式推导。国内外此类教材有Donald的《计算机图形学（第四版）》，徐文鹏的《计算机图形学基础（OpenGL版）》等。问题为主教学体系的教学目标着重于培养利用计算机图形学知识建立与用户交流的能力，从而实现问题的图形化建模并解决问题。相应的教学内容既涵盖了图形学中的基本概念和技术，也涉及了实现这些概念和技术的图形学工具，然而重点在于介绍如何使用计算机图形学知识来解决实际问题以及如何有效地进行结果展示，Steve Cunningham的《计算机图形学》是此类教学体系的典型教材。此类问题为主的教学体系近年来在美国兴起。
在我们的本科教学中，考虑到学生前期课程的设置与掌握情况，采用了结合OpenGL实现算法的编程为主的教学体系。在实际教学中，既要保证计算机图形学基本概念、理论的完整讲述，也为后续的实践课程做铺垫，有针对性地介绍图形支撑软件，使学生在掌握图形学基本知识的同时，能够在一定程度上自主实践，保持与激发学生的学习兴趣。
2 以思维导图优化图形学教学的实践应用
思维导图（又称心智图），是英国教育学家东尼・博赞在20世纪60年代创造的，它作为模拟放射性思维的图形工具，能激发大脑的潜力。在人获得信息后，进入大脑的信息以新的思想中心与其他信息建立关联，形成向外发散的网状结构。此后，每一个发散出的节点，又将作为新的中心，再次发散形成新连接。
3 实验课教学内容的设计
计算机图形学传统教学中的实践一般使用C++来实现相关算法，实现难度过大，导致学生没有时间和兴趣去完成。实践教学的本意是对理论教学的巩固、完善与提高，为实现理论与实践教学的平稳衔接，我们在实践教学环节中，采用OpenGL作为图形算法接口，让学生有针对性地完成若干实验项目。
第2篇：计算机图形学论文范文
【关键词】计算机图形学;教学理念;实践教学
一、计算机图形学课程特点
计算机图形学是研究如何利用计算机算法来生成、处理和显示图形的一门学科[1]。目前，计算机图形学已经成为计算机学科中发展最活跃、应用最广泛的分支之一，成为许多计算机从业人员的必备素质之一，也是本校信息与计算科学专业开设多年的一门专业选修课程。
计算机图形学综合性比较强，涉及内容和应用领域比较广泛，该课程主要讲授计算机图形中最基本、最广泛应用的理论和方法，包括基本图形的扫描转换、多边形填充、二维变换和裁剪、三维变换和投影、自由曲线和曲面等计算机图形学基本理论和算法等;另一方面，学好计算机图形学对高等数学、线性代数、解析几何等基础数学有较高的要求，其先修课程还包括数据结构、计算机语言（如C++程序设计）等。计算机图形学对于学生的理论基础要求较高，课程内容较多、理论性强，各种算法的罗列容易使学生感到乏味，不明白学习的意义，失去学习的兴趣;另一方面，计算机图形学具有很强的实践性，需要学生将所学的理论应用到实践中，并在实践的过程中发现问题、分析问题、解决问题，合理安排上机学时和内容对培养学生的实践创新能力非常重要，但在传统的教学理念和教学模式的影响下，教师仍然在教学过程中起主导作用，学生的自主学习意识和能力还需要加强[2-4]。如何根据信息与计算科学专业特点，提高计算机图形学教学质量，这些问题需要在教学实践中不断思考和探索。
二、教学中存在的问题
1.学生对课程认识不足，不够重视
根据信息与计算科学专业学生培养方案，计算机图形学作为专业选修课在大三上学期开设，部分同学对专业课期望较高，在开课之初认为学完以后就能够具备利用计算机做出逼真效果的图片动画等能力，而在实际学习中却要从基础的算法学起，与理想中的情况相差甚远，对学习的目的和方向不明确，逐渐感到失望并失去兴趣。也有一部分同学因为个人选择的考研或就业方向与图形学关系不大，因而对课程不够重视，学习积极性自然受到影响，学习过程只是被动接受以完成学分。
2.学生能力参差不齐，课程设置不够优化
计算机图形学知识点多，同时对数学基础、数据结构和程序设计等课程均有一定的要求，虽然培养方案中为信息与计算科学专业一二年级学生均开设了相关的基础课程，但由于学生基础参差不齐，有的同学数学基础不够扎实，一看到理论推导便产生畏难情绪失去信心;有时一些学过的知识点因为时间较长已经忘记，任课老师不得不对之前的内容进行补充而影响正常的教学进度;在上机实践中，部分同学的编程能力较差，课堂时间无法完成算法的实现，从而使上机课时没有实现其价值。
3.对实践、创新能力培养的不足
由于受到传统教学模式的影响，教学中仍然以教师教学为主，往往是教师教什么，学生学什么，学生学习缺乏自主性，这也是其他本科课程和人才培养中普遍存在的问题，学生学完以后不知道为什么而学习，对培养学生的创新能力是不利的。计算机图形学作为一门理论性和实践性都很强的课程，如果在教学过程中如果按照传统教材对于基础理论和算法的阐述过多，往往会使学生感到枯燥乏味，缺乏实践环节难以激发学生的学习热情，也容易让一部分同学因为畏难或感到枯燥而难以坚持下去。但如果过多偏重于算法的编程实现，又容易模糊本课程的主旨，使之成为程序设计课程的延伸，也难以达到良好的教学效果。
三、教学思路和方法探讨
1.上好绪论课，提高学生学习兴趣，明确学习目标
第一节课对于整个学期的教学至关重要，首先要让学生认识到计算机图形学究竟是什么，为了提高学生兴趣，通常可以利用多媒体展示一些前沿成果，如siggraph会议最新的视频展示、动画游戏特效等，让大家更直观的感受到图形学的魅力，同时引导学生自己发现生活中图形学的广泛应用，充分认识到图形学学习的重要性。接下来要将课程的教学内容和安排做一个整体的介绍，让学生了解在课堂内能够学到哪些知识，演示一些课程中要求学生自己能够完成的实践案例，帮助学生明确学习目标，能够脚踏实地从基础的算法学起，以免开始期望过高而逐渐感到厌烦。
2.调整教学理念，提高学生参与的主动性
教学的目的是为了培养学生的学习能力、实践能力、创新能力，因此在教学中教师要注意加强学生在教学过程中的主体意识，比起知识的传授，学生能力的全面发展更加重要。在算法讲授之前先提出问题让同学们自己思考，鼓励学生在互相讨论的过程中自己分析问题、解决问题，再通过与经典算法的比较，分析算法的优缺点，避免单调的讲授。基础较差的学生可以在讨论的过程中向同学请教，比起教师在课堂上补充要更加有效。对于基础较好的学生，可以引导其查阅最新的文献，了解学科前沿和研究进展，尝试对算法进一步改进等一系列科技创新活动，逐步培养科研能力。
3.根据专业特点合理设置授课内容，优化实践环节
信息与计算科学专业对学生的数学基础要求比较高，在教学中应强化针对具体问题建立数学模型并解决的能力，教学中应该以重点理解像素级绘制算法，掌握基本概念和算法的思想，理解算法能解决的问题和能达到的效果。对于Bresenham算法、扫描线填充算法、几何变换和裁剪等基本算法原理要重点讲授，课堂上可以通过案例演示使问题更加具体形象，并通过上机实现三、四个算法来加强理解。对于曲线生成可以重点介绍Bezier曲线和B样条曲线等，并对比其应用特点，曲面生成由于理解起来难度相对较大，可根据学生的具体情况介绍原理并演示具体的生成效果。动态消隐、真实感图形等涉及概念和算法较多，不要求学生去掌握和实现算法的具体细节，只要求掌握基本概念和经典的算法原理。上机实践的除了直线生成算法等容易实现的简单题目外，还可以增加一个综合性较强的课程设计题目提供给学生锻炼动手能力。
4.通过全面考核引导学生主动学习
在课程考核中要重视对学习过程控制，将平时的课堂讨论、上机实践成果演示等情况计入平时成绩，主要目的在于提高学生平时学习的积极性，起到一个督促的作用。计算机图形学是不断发展的交叉学科，也是信息与计算科学专业一门重要的专业课程，既要强调扎实的理论基础，也要具备一定的动手实践能力，需要在教学中不断探索更有效的教学手段和方法，以适应学科的发展和人才培养的需求。
参考文献
[1]孔令德.计算机图形学基础教程（VC++版）[M].北京：清华大学出版社，2008，5.
[2]鲁敏，于慧颖，郑平刚.信息工程专业计算机图形学教学模式思考[J].高等教育研究学报，2006（3）：31-33.
第3篇：计算机图形学论文范文
关键词：计算理论；计算思维；能力培养；创新模式
0引言
前一段时间网上流传中国科学院研制“龙芯”的胡伟武老师的一个视频，其中提到中国能够开发Java虚拟机的人才很少的问题，该问题的出现引人思考。我国计算机类专业的学生包括研究生毕业后做底层开发的人才很少，绝大多数人是把国外公司开发出来的编程语言拿过来直接使用，编程时直接调用软件包中的函数，至于这些函数是如何实现的并没有几个人认真思考。久而久之，学生（包括一些教师与软件开发人员）也很少思考或研究这一问题，突然遇到这样的问题就会束手无策、无从下手。所谓万丈高楼平地起，没有基本的思维训练很难做到基础性创新思维的能力培养。中兴事件给我们国家的原始创新问题敲响了警钟，有人在网上提出“假如微软、谷歌不让我们使用其操作系统怎么办”的问题，说明应用与创新缺一不可，只有应用的火热而没有创新就会受制于人。计算理论课程是从本质上介绍计算机科学的课程，是计算机学科发展的基石。为了计算机学科更好地发展，将计算理论作为一门必修课，作为培养高年级本科生或研究生计算思维和创新思维的重要一环是非常必要的，这是开设此门课程的现实选择，也是必然选择。
1计算理论在研究生教学中的重要性
“计算机科学技术日新月异，新东西层出不穷，旧的东西迅速被淘汰，但是作为一门科学，它有其自身的理论基础，这些思想精华长久地、甚至永恒地放射光芒，这些理论在应用开发中好像是‘无用的’，但实际上，对于每一位从事计算机科学与技术的研究与开发的人来说，它们都是不可缺少的，就像能量守恒之类的物理定律对于每一位自然科学工作者和工程技术人员那样”[1]。“通过这些要点，我们对计算机科学的重要基石有了一些新的认知，有些之前我们认为可能比较新颖的东西（比如层次化存储），实际上在计算机诞生初期就被提出甚至进行了量化分析，每年顶级会议上出现的一些新成果都是这些思想的实现；有些之前我们认为可能比较陈旧的东西（比如虚拟化），实际上换一个角度可能是一种新的研究思路。真正具有本质的重要性的东西，无所谓“新”与“旧”，应该在历史发展中传承和保持下来”[2]。上述两段话充分说明计算理论在现代计算机科学与技术研究生教学中的核心意义。从科学基础理论角度来讲，可计算性理论是计算机科学最核心的基础理论，如果没有可计算性理论，计算机将难以称为计算机科学，这是学科发展需要，也是开设这门课程的根本原因。为创新能力的培养与思维训练过程，这一系列过程从低到高不断升华，可逐步培养学生的计算思维与创新能力。在本科教学中，学生养成了“老师教什么，学生就记忆复述什么”的学习习惯，一般很少对教师讲授的内容提出异议和新的见解。只是在离散的抽象代数部分才开始涉及基本的运算系统，但由于过于抽象，一般学生也是一知半解。在研究生教学中，教师教什么、学生就记忆复述什么的学习习惯一定要打破，学生要养成“老师讲授的不一定是唯一的、最好的解决问题方法”的思想意识，教师要以“没有最好，只有更好，优化优化再优化”为教学理念。学生要勇于向老师提出问题，敢于向课本内容提出挑战，给出新的见解。研究生接受计算理论学位课程的学习已经不仅是为了掌握知识获得学分，还是对计算系统的了解逐步向更高级的计算系统（它的运算呈现出模型化的特征）过渡，并由此学会一种思维方式、一种创新能力，这种思维方式与创新能力对于从事任何工作都是受益终身的。作为一门研究生素养训练的学位课程，计算理论课程的教学改革必须跟上国家创新人才培养的时代步伐，精心设计、合理安排、科学谋划，这是计算机学科发展的需要，是国家积极推进培养创新人才赋予我们的使命与任务。
2计算理论课程的教学内容
人工智能、大数据、云计算、边缘计算等领域正在蓬勃发展，越来越多的经验在实践中累积，但是理论基础都相对薄弱，需要构建各自领域中有较强针对性的基础理论[2]。面对新形势、新需求，计算理论要讲述的内容包括以下几方面。1）以5条基本指令x=x+1、x=x-1、TOAIFx≠0、TOA和y=x为基础的元语言程序描述可计算函数。使用5条基本指令的元语言程序教学过程，就是训练学生使用最基本的指令编程实现复杂的可计算函数的抽象思维能力过程。近年来出现的Python语言是一个比较流行的易学易用的编程语言，其创始人Guido也是从编写Python的编译器开始，将其逐步演化成今天的流行语言。程序员中流行的“人生苦短，我用python”也说明其受欢迎的程度，但火热程度的背后是Guido及团队成员不懈努力的结果，没有开发人员的默默付出，将从底层搭建出来的结果呈现给我们，就没有今天的Python。对热议的中兴事件引起的处理器芯片设计问题来说，将指令集和程序区分开，可以以不变的少量指令构成万变的应用程序。指令集（如x86、MIPS、RISC-V）中不同类型的指令都是有限的，但可以编写的不同程序的数量极其庞大，这样硬件上的固定性与软件上的任意性矛盾就得到解决[2]。2）从初始函数S(x)=x+1、n(x)=0和Ui(x1,x2,xn)=xi出发，通过利用复合、递归算子得到的原始递归函数以及利用复合、递归与取极小算子得到的部分递归函数与递归函数描述可计算函数。递归函数是计算理论的核心概念，因为图灵可计算函数类就是递归函数类，两者完全等价。递归函数是构造更为复杂函数的基础，现代以神经网络为代表的机器学习是一个黑箱算法，可解释性不足，需要一个可被证明的理论作为基础。从递归函数解读深度学习过程，即一层神经网络的输出是下一层神经网络的输入，通过不断地复合与递归层层深入最后得到深度学习训练的结果[3]，递归可以构造出更复杂的函数，从而解决更复杂的计算机科学与工程问题。3）使用两符号与多符号的波斯特图灵机、四元组图灵机、五元组图灵机、通用图灵机描述可计算函数。此处的两符号（0和1）波斯特图灵机接近于我们熟悉的汇编语言，而两符号与我们现在所使用的计算机底层操作的符号是对应的；多符号波斯特图灵机是两符号图灵机的一种推广。现代计算机可以处理的数字、图像、音频、视频等各种形式的数据，其实质也是0和1两符号推广到多符号的扩展形式，形式语言与自动机理论也产生于此。四元组和五元组图灵机是以元组形式描述的产生式规则，其中的状态相当于现代编程语言中的环境；每个产生式的前提（也称为前件）和效果（也称为后件），相当于在不同状态下采取不同的动作需要的前提和产生的效果。通用图灵机是进行各种计算的元语言程序，可以完成各种计算操作，但其存在局限性，如计算机病毒作为一种具有特定功能的算法，同样可以用图灵机或通用图灵机进行描述，通用图灵机模型只限于分析一种单一的算法或程序，如果要分析两个或更多的算法和程序之间的联系，这种模型显然不够。文献[4]从计算机的基础理论模型——图灵机模型出发，提出一种扩展的通用图灵机模型EUTM，极大地简化了计算机病毒传染机制的形式化描述，开辟了计算机病毒传染特性和可传播性形式化描述的新领域，有助于正确地理解计算机病毒。4）使用元语言程序描述不可判定性问题。图灵机根据机器的程序处理初始格局，有的初始格局可能导致停机，有的则导致无限的格局序列，引出停机问题。图灵机停机问题的实质：是否存在一个算法，对于任意给定的图灵机都能判定任意的初始格局是否会导致停机。图灵已经证明，这样的算法是不存在的，即停机问题是不可判定的。停机问题是研究许多不可判定问题的基础，人们往往把一个问题的判定归结为停机问题：“如果问题X可判定，则停机问题可判定”，从而证明问题X的不可判定性。停机问题有多种不同的叙述方式和证明方法，分别适用于具有不同特征的问题，如对于目前人们使用的智能手机，经常会出现某APP运行了计算模型上没有进行定义的操作的现象，导致手机对用户的任何操作都无法作出反应，我们称为“死机”。对于这种“死机”行为，手机开发商设计一个检测软件进行监控处理就是一个停机问题的现实反映。显然，根据上述论述，这样的软件是设计不出来的。5）以产生式规则为基础的图厄系统描述可计算函数。这一部分主要讲述图厄系统识别符号串。在形式语义学中图厄系统实际上被称为文法，在计算机科学中，文法是编译原理的基础，是描述一门程序设计语言实现其编译方法的基础，同时也是形式语义学的基础。形式语义学在自然语言处理、程序语言设计、网络搜索引擎以及计算复杂性上都有重要的影响，如通过设计类似于产生式系统的图厄系统识别需要的符号串，可联想到在网络搜索引擎的文本检索中常常涉及的问题[5]：给定一个单词集合，查找包含一个（或全部）单词的所有文档。搜索引擎是这一过程的通俗示例，搜索引擎使用一种称为“倒排索引”的特殊技术，对网络上出现的每个单词（有1亿种不同的单词）所有出现之处的列表进行保存，有非常大的主存的机器保持这些列表的最常见部分随处可见，允许许多人在瞬间搜索到这些文档。此外，图厄系统还是计算机文法的基础，对于语言的语法分析等也起着重要的基础性作用。6）以单带与多带图灵机描述可计算函数。单带图灵机由3部分组成：一条带、一个读写头和一个控制器。图灵机的格局由当前状态、当前带内容、读写头的当前位置组成。图灵机开始运行后，根据转移函数所描述的规则进行计算，图灵机就从一个格局到另一个格局进行转换。图灵机本质上是一个程序或算法的高度抽象，当给定一个输入x以后，就可以计算出f(x)。除了前面描述的计算模型外，人们还研究了图灵机的各种变型，如非确定的图灵机、多道图灵机、多带图灵机、多维图灵机、多头图灵机、带外部信息源的图灵机等，这些图灵机变型对今天的计算机体系结构设计仍具有重要的指导作用。除极个别情形外，这些变型并未扩展图灵机的计算能力，它们计算的函数类与基本图灵机是相同的，但为研究不同类型的问题提供了方便的理论模型。上述图灵机的组合变型演化出当今的计算机硬盘存储表示形式（通过磁头、磁道、扇区等参数），而多带图灵机是研究计算复杂性理论的重要计算模型。人们还在图灵机的基础上提出不同程度的近似于现代计算机的抽象机器，如具有随机访问存储器的程序机器等。
3计算理论启发式案例教学
计算理论课程讲述多种模型，一方面是为了让学生了解与掌握计算理论知识并证明它们的等价性，因而论证Church-Turing问题；另一方面也是为了训练学生创新思维，打破思维框架束缚，培养学生从不同角度解决问题的能力。各种模型具有不同的特点，针对不同的问题各有其价值。不同研究者在解决同一科学问题时，会给出不同的算法：这些算法或者演化于某些著名学者提出的基本方法，或者是自己提出的一个不同于常人的方法（这也相当于一个个小的具有针对性的计算模型）。之所以有脍炙人口的三国演义产生，就在于有陈寿的三国志，三国志相当于我们上述描述的某一“计算模型”，而三国演义就在此“计算模型”下加上民间传说在罗贯中的笔下演化而来的，妙笔生花（从计算机科学角度看就是组合新的理论与方法到原有模型中用于解决新的问题）更加接地气。以具体案例对启发式案例教学作进一步说明如下。案例1：在递归函数的谓词递归性证明中，首先通过使用真值表分析法得到证明过程的特征函数，进一步引入广义德摩根律，并通过启发使少部分学生给出不同于原有教案上的证明方法。案例2：在讲授四元组、五元组图灵机过程中，引入三国演义中的刘备东吴招亲、诸葛亮授赵云3条锦囊妙计的故事展开图灵机的状态变化与操作过程，将深奥的教学内容与大家熟悉的故事巧妙结合，达到寓教于乐的目的。计算理论的讲述一方面可以使学生了解这些计算模型的知识，看到它们的现代应用演化。在教学中，注重启发学生将这种“演化”方法融入自己的科学研究中，利用自己所研究领域先驱学者提出的原创方法加上其他方法及所解决问题的特性解决问题，把“共性”+“特性”解决问题的思想融进计算思维与创新能力的培养过程中。另一方面，在各章不同计算模型讲授过程中，以问题启发学生思考，问题可以是：这些计算模型有什么区别？共同点又是什么？在不同讲述内容中可计算是如何定义的？通过学生思考与教师释疑，学生可意识到同样的问题有不同的解决方法，学会从不同角度思考问题，勇于探索并打破思维框架的束缚，寻求问题新的解决方案，这是创新能力培养的必要过程；同时，学生可在这个过程中充分理解和掌握计算机科学先驱们对问题的定义、方法的描述、性质的验证或证明，这也是今后从事科学研究的研究生应该掌握的必要方法与思维方式。
4结语
第4篇：计算机图形学论文范文
关键词:计算机图形学;教学改革;OpenGL
中图分类号:G642 文献标识码:A
“计算机图形学”是研究如何利用计算机显示、生成和处理图形的原理、方法、技术的一门学科,是计算机科学中发展最活跃、应用最广泛的分支之一。在计算机科学与技术专业新一轮教学改革中,确定了计算机科学方向的16门主干核心课程,计算机图形学就是其中之一。
1 “计算机图形学”实验课程存在的问题及改革的方向
国内“计算机图形学”的教学过分强调图形学的数学基础,使得“计算机图形学”成为计算机及其相关专业学生很难掌握的一门课程。这种强调数学基础的教学方式适合数学基础优秀的学生,对于数学基础一般的学生难以适用,往往造成很多学生有厌学、为难的情绪。如何让学生更好地掌握图形学的相关理论知识呢?注意到图形学的输出结果和相关应用是最吸引学生的,于是,通过“计算机图形学”实验的演示、验证和开发,来巩固学生对计算机图形学知识的理解,就显得非常有必要。
计算机软硬件技术的发展,致使计算机图形学实验开展的范围和形式也发生了一些改变。十年前,计算机图形学的实验往往在Turbo C下,用graphics.h下定义的图形函数进行程序的编写。在这个环境下,只能进行一些最基本的二维图形生成、填充、变换的实验,程序复杂,不能进行三维图形生成、纹理贴图、光照、视点变换等等这些实验,极大的限制了计算机图形学实验的开展。如今,计算机技术有了飞跃式的发展,改革计算机图形学实验势在必行。
我校的计算机科学与技术专业从2002年开始,在计算机图形学实验中引入了OpenGL,所有实验都要求在安装了GLUT的Visual C++ 6.0的环境下进行。
八年的教学表明,利用OpenGL开展图形学实验,对学生理解相关的图形学知识,提升学生学习的兴趣,提高学生在图形图像方面的程序开发能力非常有好处。结合多年教学的经验,针对计算机图形学实验中引入OpenGL后一些需要注意的问题,特撰写本文,希望对从事计算机图形学教学的老师有一定的借鉴作用。
2我校“计算机图形学”实验内容的设置
我校计算机科学技术专业的“计算机图形学”课程目前所使用的教材为Donald Hearn和M.Pauline Baker编著的《Computer Graphics with OpenGL,Third Edition》,该教材取材丰富,以开放图形库OpenGL为基础,介绍计算图形学的基础理论、基本概念和基本算法。教材提供了大量的示例程序,学生可将教材示例程序在PC上运行,从而获得对教学内容的直观理解。该教材的采用,极大的方便了用OpenGL展开实验教学。该课程是专业必修课和双语课程,4个学分,讲授54学时,实验36学时。
2.1实验平台的选择
OpenGL是一个发展成熟的、性能卓越的三维图形标准,它是20世纪后20年在SGI等多家世界闻名的计算机公司的倡导下,以SGI的GL三维图形库为基础制定的一个通用共享的开放式三维图形标准。目前,包括Microsoft、SGI、IBM、DEC、SUN、HP等大公司都采用了OpenGL作为三维图形标准,许多软件厂商也纷纷以OpenGL为基础开发出自己的产品,其中比较著名的产品包括动画制作软件Soft Image和3D Studio MAX、仿真软件Open Inventor等等。OpenGL具有七大功能:建模、变换、颜色模式设置、光照和材质设置、纹理映射、位图显示和图象增强、双缓存动画。OpenGL 的基本函数都做到了硬件无关,甚至是平台无关,开发的软件可以在各种硬件和操作系统上应用。相比较而言,微软的Direct3D虽然也是十分优秀的图形应用接口,但它只用于Windows系统,具有一定的局限性。因此,选用OpenGL作为计算机图形学实验的平台,能非常好的演示和验证各种图形学的算法,能紧贴学科前沿,给学生今后从事图形学相关软件的开发打下良好的基础。此外,OpenGL在3D方面的强大功能,也能极大的激发学生学习的兴趣。
由于OpenGL核心函数库都是平台无关的,所以OpenGL的核心函数库不包含任何输入或窗口函数。原因很简单,因为这两者都严重依赖于特定的平台。但是,无论图形程序运行在何种平台上(Windows、Linux或Macintosh),都不可避免地要和操作系统或本地窗口系统进行交互。面对这种情况,在计算机图形学实验中,我们采取一种折中的策略――借助一个简单的工具集,即OpenGL实用工具集(OpenGL Utility Toolkit,GLUT)。GLUT在标准编程环境中都有相应的实现,其API包含大多数窗口系统所共有的标准操作,并允许我们在应用程序中使用键盘和鼠标。GLUT的使用能让学生避开复杂的Windows编程中的窗口和输入的交互函数,把更多的精力放到图形学的内容上。
2.2图形学实验的开展项目
目前,课程开展的实验内容如表1所示,其中实验类型分为三类:验证性、设计性和综合性。验证性实验是让学生对理论课程学习的图形学基本算法和OpenGL的基本语法进行编程验证;综合性实验是让学生在经过一个阶段的学习后,具有了一定的基本知识和基本技能的基础上,综合运用图形学的多种知识,对学生实验技能和方法进行综合训练的一种复合型实验;设计性实验是一种探索性的实验,不但要求学生综合多种知识来设计实验方案,而且要求学生能充分运用已学到的知识,去发现问题、解决问题,实验中,学生自己选题、自己设计,在教师的指导下进行,以最大限度发挥学生学习的主动性。
表1计算机图形学实验开展项目
实验名称 实验内容 实验类型
实验1
OpenGL编程初步 (1)OpenGL的安装;
(2)OpenGL GLUT 框架的使用;
(3)OpenGL下图形的绘制原理;
(4)OpenGL下基本图元的绘制。 验证性
实验2
二维基本图元的生成 (1)DDA、Bresenham直线生成算法的实现;
(2)中点圆算法的实现;
(3)中点椭圆算法的实现。 验证性
实验3
二维图元的填充 (1)熟悉OpenGL中对颜色的设置;
(2)边界填充算法的理解与实现;
(3)泛滥填充算法的理解与实现;
(4)扫描线填充算法的理解与实现。 验证性
实验4
OpenGL下图形的交互控制 (1)了解glut中的各种回调函数;
(2)用鼠标对图形进行交互控制;
(3)用键盘对图形进行交互控制。 验证性
实验5
OpenGL下的二维图形变换 (1)直接设置投影矩阵,对图形进行平移、旋转、缩放,理解变换的原理;
(2)掌握OpenGL下平移、旋转、缩放变换的方法;
(3)掌握以上方法的组合变换。 验证性
综合性
第5篇：计算机图形学论文范文
【关键词】计算机图形图像专业；技术；艺术；职业；结合
0 引言
职业院校计算机图形图像专业是培养具备一定的平面、立体、色彩构成和设计规范等与设计相关的理论知识，较强的计算机图形图像处理能力的高级应用技术型人才。主要培养面向图文设计，摄影摄像，电商美工，广告设计，三维装修效果图制作，网页设计，影视动画制作，UI设计等岗位的高素质高技能人才。在互联网+的时代电商美工、网页设计、用户界面设计等已成为IT市场上最为紧俏的职业，近几年来备受青睐，就业前景广阔。
1 计算机图形图像专业现状及存在的问题
1.1 计算机图形图像专业现状分析
在互联网+的时代随着商业环境和国内外经济形势的不断变化，同行企业间的竞争渐趋激烈，，越来越多的企业在企业形象策划、品牌建设及产品宣传等方面的意识越来越强烈，他们在互联网化、移动化及智能化广告宣传方面的资金投入也呈多面发展格局，这势必会为广告业及相关行业带来新的机遇。
嘉兴职业技术学院信息技术分院计算机图形图像专业已经形成了以影像、动画、图形等技术为核心，以数字化媒介为载体，内容涵盖信息、传播、广告、影视、娱乐、远程教育、出版等多个领域，涉及计算机、影视、传媒、教育等多行业的产业集合针对市场对图形图像专业人才的知识、能力、素质的需求，将网络、影视等艺术和技术的元素融为一体，是社会急需人才。
计算机图形图像专业毕业生就业主要面向广告公司、室内装潢设计公司、新闻媒介广告部门、网络科技公司、企事业单位等进行广告创意策划设计制作、室内装修效果图设计制作、平面宣传广告设计制作、二维三维动画制作、网页设计制作等工作岗位，本专业近三年的就业率均为100%，专业对口率更是高达72%。
1.2 计算机图形图像专业教学存在的问题
1.2.1 人才培养方案缺乏前瞻性
一个专业的核心竞争力便是专业特色，而专业特色最终就体现在创新人才培养方案上，人才培养方案是高职院校人才培养的总体实施蓝图和工作的指导性文件，是人才培养目标的具体化和课程体系建设的基本依据，它集中体现了一所高职院校的育人思想和办学宗旨。高校必须紧跟时代步伐和准确的市场人才需求预测，不断调整自己的人才培养方案来体现自己的专业特色。而我们的专业教师由于受传统人才培养思维的束缚和自身能力的限制及对专业发展前瞻性预测能力的不足，使得本专业制定出的人才培养方案不能很好的体现出完整性和科学性。
1.2.2 人才培养目标不能很好的衔接
人才培养目标与岗位的衔接问题：在我国很多中高职院校中，担任计算机图形图像专业的教师大部分缺乏相关工作经验，很多教师并没有真正从事过相关岗位，因此对于本专业毕业后的工作方向、就业动态、任职要求等等都不了解，基于此，教师不能很好地为学生提供相关就业知识，使学生在毕业时依旧对本专业处于一种迷茫的状态[1]，当然以这样的老师为主制定出的专业人才培养目标就很难与岗位很好衔接。
专业课程与课程之间的衔接问题：课程衔接是专业课程组织的一部分，是连接各种不同的课程内容或学习经验使它们之间相互发挥累积的最大效果以达成课程目标[2]。在高职院校的课程教学中，课程体系设置是一个系统工程，分为基础课、专业基础课和专业课，基础课与专业基础课、专业基础课与专业课之间存在着密切的“教学衔接”[3]。我院各专业课课程标准的制定者及各课程实施者之间由于缺乏必要的沟通交流，导致课程与课程之间各自为阵，相互的关联性不强。
专业课程与教材之间的衔接问题：教材是课程教学活动的媒介和教学内容的载体，它确定了课程的知识点，界定了知识点讲授的切入点与切入方式，决定了学生所需了解与掌握的知识与技能，在很大程度上影响着课程的教学模式与学生的学习效果，也制约着专业课程体系的科学性与适用性，影响着高职专业人才培养目标的达成[4]。高职教育专业教材由于各种原因存在着如缺乏职业教育特色、项目或案例不能很好的体现岗位技能、知识点重汀⒔滩哪谌萦胫耙底矢裣谓硬簧系任侍狻
1.2.3 师生均缺乏较高的艺术素养
艺术素养是指一个人的艺术知识和技能状况水平。在纵向方面它包括：对优秀艺术设计作品的阅读和品评能力，对不同艺术的理解、认知和感悟能力，较强的计算机绘图造型能力，对计算机图形图像专业知识体系的整体把握能力、核心技能的掌控能力等；在横向方面它包括：掌握最起码的常识，具备敏锐的感知美的能力，具有较强的语言文字表达能力，对中外经典艺术作品有基本的赏鉴能力等[5]。而我院计算机图形图像专业的教师大多数都是从计算机应用专业、软件专业转过来的，学生也是文理兼收，师生均缺乏较高的艺术素养。
2 计算机图形图像专业技术、艺术和职业相结合的教学改革之路
2.1 根据岗位专业技术要求构建新型人才培养模式
以职业能力培养为重点，以“立足浙江，辐射长三角地区，为本地区经济发展服务”为立足点，组建以行业企业专家、专业带头人、骨干教师为主要成员的课程开发团队，我院计算机图形图像专业架构了“一条主线、分层递进、螺旋上升”的人才培养模式和课程体系。以培养学生职业能力为主线，将理论知识、实践技能融入到企业真实项目中，专业课程好玩易学，通过“专业认识实习课程技能实习专业项目综合实战岗位技能综合实习毕业实习”等实践课程的逐步推进，实现学生专业技能的逐步提高和项目开发能力的快速提高。
我院计算机图形图像专业根据广告策划创意设计制作、室内装饰设计、装修效果图设计制作、平面宣传设计、二维三维动画制作、网页设计制作、网页美工等工作岗位的技术要求，按照从岗人员岗位资格和标准来培养学生的一种人才培养模式，在人才培养过程中强调岗位的针对性和技术技能的专业性，培养出的学生具备较强的岗位竞争力和拓展力。
同时我院计算机图形图像专业还开展以学生掌握职业能力的课程教学改革，从典型工作任务分析入手，归纳行动领域的职业岗位任务并将其转换为学习领域，构建学习领域体系并以工作过程为导向进行学习情景设计，在工学结合的思想指导下整合教学内容[6]，与本地区行业企业合作进行基于典型工作任务的课程开发与设计，强化真实环境下的项目实践，按照典型工作任务对教学内容和教学过程进行设计，极力为学生营造一个虚结合，互动参与，合作竞争的实践氛围。
2.2 根据岗位艺术素养需求优化课程体系
计算机图形图像专业的毕业生就业后最直接的职业上升通道是由简单的数码修片、美工到计算机图形艺术设计。计算机图形艺术设计（ Computer Graphics Design ，CGD，现在被人们习惯称为数字艺术设计 Digital Art ）将传统艺术设计与计算机图形艺术设计结合起来的一种复合艺术设计形式，它以计算机为平台，将图形、图像、视频、音频等要素组成一种全新的静态的、动态的或动态交互的，再现现实或虚拟现实的视觉艺术。
我院计算机图形图像专业在改革之前主要在学习三大构成、Photoshop平面图像处理、Illustrator图形设计、网页制作、版式设计、广告设计、二维动画制作、影视编辑、CorelDraw、AutoCAD、3DMAX等课程的基础上，整合全校资源，将原艺术类专业的专业课程如：素描、色彩、书法、音乐欣赏、中外美术史、美术概论、中外画论概要、古文字学与古代汉语、书画鉴定概论、美术与摄影基础等课程做为选修课加入到图形图像专业的课程体系中，要求学生理解和掌握美术学的专业基本理论和基本知识，通过近几年的教学实践，学生在原来具有较扎实的计算机图形图像处理能力、相关学科的知识的基础上，学生的艺术鉴赏能力、系统的艺术设计能力、逻辑思辩能力、综合分析研究能力、理论表达能力均有显著提高，能够运用计算机进行视觉艺术创作和设计，并具有较高的文化艺术修养。直接带来毕业生的就业竞争力的增强，尤其是毕业生就职后的职场竞争力较改革之前有明显提升。
2.3 根据学生心理特点和课程特点改进教学方法和手段
教师应重视每门课程每节课的教学过程设计，实施“理实一体化”的教学模式，在教学中一改以往老师演讲，学生听讲的教学模式，而是围绕如何提高学生艺术素养、设计创意能力，采用多种教学方法，提高学生岗位适应性，锻炼设计思想可视化图纸表达能力。在教学过程中，先对成功案例进行赏欣、分析其实现技能，演示其操作要点，然后让学生对其进行临摹，在学生掌握一定的技能后，再让学生顶岗实习，接手企业实际项目来进行操作。通过这样的教学思路，逐渐形成“赏、析、教、临、创、展、评”的教学理念，注重培养学生可持续发展能力。
在实践教学环节，提出了在“专业认识实习”、“课程技能实习”、“岗位技能综合实习”这三个不同阶段采用不同模式进行校企合作的方案，“企业参观+讲座+调研报告”的《专业认识实习》，初步认识了专业未来的就业岗位、明确了自己接下来的学习目标，“校内教师教学+企业师傅带徒”的《课程技能实习》，锻炼了自主学习能力、掌握了岗位操作技能，“学生自主选择+学院统一安排”的《岗位技能综合实习》，磨练了社会生存能力、学会了同事精诚合作小技巧[7]。
3 结论
通过对计算机图形图像专业教学的现状分析，可以看出计算机图形图像处理技术和视觉传达艺术设计的结合程度已日益加深，职业院校传统的以实操技术教育为核心的教学模式虽然极大的提高了毕业生的就业竞争力，但也同时限制了毕业生就职以后的发展空间。而我院计算机图形图像专业探索将技术、艺术和职业相结合的教学改革，在提高毕业生就业以后的职场竞争力方面进行了有益的探索。
【参考文献】
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[5]肖斌，陈琳琳.关于高职艺术设计类学生艺术素养缺失现象的分析[J].职教论坛，2012（23）：69-71.
第6篇：计算机图形学论文范文
摘 要：本文通过全面论述计算机图形学的知识结构体系与它在计算机科学教育中的作用与地位，提出把计算机图形学列入计算机专业的核心课程，以弥补“高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)”与“高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程”中对计算理论“能行性”教育的缺失与应用软件编程系统训练的不足。
关键词：计算机图形学；计算机教育；核心课程；软件系统；应用开发
中图分类号：G642 文献标识码：B
1 引言
2006年，国家教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制出版了“高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)“(以下简称”新专业规范“)[1]，该“新专业规范”指出：由于计算机专业是全国在校人数最多、高校开设专业最多的专业，这导致计算机类专业毕业生目前出现就业困难，其主要原因还是计算机人才的培养满足社会需要的针对性不够明确，导致了人才结构上的不合理。解决方法是分类培养、使计算机专业的学生能有相对优势的知识结构，高校教育应该为计算机专业现在的毕业生增加专业特色、增强就业竞争优势，等等。并由此提出了“高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程”(以下简称“核心课程”)[2]。无疑，这对全面规范并提高国内计算机教育的整体水平具有非常大的指导作用。通过认真学习研究这些内容之后发现，究竟应选择哪些课程作为计算机的公共核心课程供全国各行业人员作为学习计算机的基础知识，以及一些课程的教学内容应该如何安排，才能做到既拓展计算机专业学生的知识领域、又能增加学生毕业后的就业渠道等，这些都是大家不断思考的问题。而计算机“核心课程”的选择似乎对上述已有问题的解决帮助不够，而增加计算机图形学的教育对解决这些问题是一个值得借鉴的好方法，理由如下(不妥之处，请批评指正)。
2 计算机图形学课程列入核心课程，弥补本科教学计算能行性教育的缺失
作为具有全国指导意义的“新专业规范”，应该为计算机教育在多个行业方向的发展奠定基础，而抽出它们所共有的基础课作为计算机本科教育的核心课程，但现有的“新专业规范”的公共“核心课程”[2]只有
程序设计
离散数学
数据结构
计算机组成
计算机网络
操作系统
数据库系统
等7门课程内容，而把“计算机图形学”课程排斥在核心课程之外，这显然不利于计算机应用的全面发展，不利于计算机动画、游戏、图形标准、计算机仿真、计算机辅助设计与制造等计算机应用软件行业的全面发展，会缩小计算机本科生毕业之后的就业面，也与制定“新专业规范”的初衷相悖。
什么能被自动计算一直是计算机界探讨的主题之一[8]，那些确切能用计算方法解决的问题如何设计才能被计算机自动计算简称计算的能行性(可计算性的实现前提)，而程序设计与数据结构这两门课程是计算机编程的基础，它们作为计算机的公共核心课程是必须的。但这两门课程(该“程序设计”课程实为计算机程序设计语言＋语句的简单应用，“数据结构”讲授程序加工的数据如何配合算法进行有效管理安排、以实现算法的功能)并没有从理论上解决计算机程序根据什么原则才能进行有效设计、以及程序如何构成系统后才能最后自动解决用户提交的计算问题，这是国内“程序设计”课程多年来悬而未决的老大难题。其原因在于：讲授程序设计语言时，学生还没有数据结构方面的知识，而数据结构本身既不讲模型方法、又不讲解软件系统等概念，同时这两门课程也缺少具有复杂计算模型的大规模实用软件编程的整体训练内容与方法，若把这些缺失的内容都加入到教学中，则一无足够的课时、二是改变了授课的性质。所以，从算法语言的角度介绍程序的设计方法是不完备的。
对于这个问题，计算理论早已从计算的机理与实现上予以解决。但计算理论的内容一般只在研究生阶段讲授，且计算理论是研究生的一个专业方向、即使该理论在研究生阶段讲授、学生理解也有一定难度，而把这套理论方法直接用于实践以解决实际应用问题难度更大[9]。即现有成熟的程序设计理论与方法没有通过适当的载体引进本科课堂教学中是现行教育政策最大的不足，而计算机图形学是直接从应用软件开发的角度阐述计算的“能行性”问题(见下述)，当其列入计算机的核心课程后，既能弥补上述计算理论教育中缺失的一环，也能有效弥补上述7门核心课程中计算机应用软件编程系统训练不足的尴尬。事实上，GPU(图形处理芯片)与CPU在PC机上的发展并驾齐驱，证明计算机图形学是计算机科学中不可缺少的重要研究领域，可这些没有在“核心课程”[2]中得到有效的体现令人不解。
3 计算机图形学的知识结构体系
3.1 计算机图形学的研究对象、研究方法与基本教学内容
计算机图形学的最终目的就是用计算机程序的方法在计算机显示器屏幕上生成图像效果，特别是生成类似照相机拍摄的三维图像。而照相机拍摄三维图像是一个具体的物理过程，它的基本原理是光线在空间物体之间相互传播，当光线被物体表面反射并被照相机接收后形成的显示效果。由于人们能从二维照片上光点的亮度与大小判断出物体表面该点距照相机的相对远近，故人们常称这种图像为三维图像。用计算机程序的方法生成具有高度真实感的图形就是对上述物理过程的一种近似仿真模拟得到的效果。为了达到这一目的，人们根据仿真方法的要求，建立了仿真过程需要的各种模型(包括照相机模型，灯光模型，颜色模型，照明模型，物体的几何模型，物体表面的材质与纹理模型)，通过①模型数据的输入(交互输入、编程输入、文件输入等)、②数据的存储与管理(系统参数文件、图形模型数据文件、规格化图形数据文件、物理显示设备的图形显示文件)、③数据的运算处理(物体的几何变换、全剖切运算、集合运算、三维重建算法、物体的各种变形运算等)、④数据的输出(各种线段图形的生成与实面积多边形的填充算法、着色算法、消隐算法、纹理映射算法、阴影算法，光线跟踪算法与辐射度算法)等4个处理过程，用系统编程设计的方法实现其图形显示[7]。
这里照相机模型描述了三维空间中的点、线、面等图形投影转换成二维空间中点、线、面等图形，并调用二维图形的生成算法生成二维图像，同时裁剪超出显示范围的三维图形、便于图形的正确显示。灯光模型与颜色模型描述了光线产生的根源、点光源的空间几何分布、光线在空间中的传播方向与衰减规律，光线的色彩属性、亮度计算方法与合成色的变化规律等内容。照明模型描述了物体表面反光或透光能力的计算方法。物体的几何模型描述了一个物体的点线面等几何尺寸与大小。材质特性描述了各物体表面对各种性质光线的反光与透光能力的大小。纹理模型直接描述了物体表面各点的显示细节与像素值。着色算法确定了用何种插值算法填充多边形网格表面、使其显示效果是多边形网格效果或是一张光滑的曲面效果。消隐算法确定显示物体表面的各个可见表面与边线，不显示其被遮挡的不可见的表面与边线。纹理映射算法就是把一张照片映射至物体的表面上(又称贴图)，而这个照片既可以是实际照相机拍摄的三维照片，也可以是用数学模型描述并动态产生的结果。在场景中，由于某些遮挡物的存在，光线不能直接照射到某些物体的表面，使得这些表面反光(透光)的亮度暗于被光线直接照射物体表面的亮度；观察的角度不同，所见这种阴影效果的形状与大小不一样；阴影算法即在场景图中统一绘制这种阴影显示效果与非阴影显示效果。光线跟踪算法、辐射度算法就是仿真光线的传播过程以达到最后生成所需的图像效果。
事实上，在计算机图形学的应用领域中仅研究这些模型还不够，还要用程序设计语言与数据结构的知识把它们都转换成一个个可执行的算法，并用系统编程的方法把这些算法构成一个软件系统整体，才能方便各种图形的生成。而在这个软件系统中生成图形的第一步是构造多种物体的几何模型与形状(物体的几何变换、全剖切运算、集合运算是用简单物体构造复杂物体的有效工具之一，三维重建算法是用点、线、面等元素恢复物体外壳的几何形状)，在统一的世界坐标系中确定它们的位置与朝向，再逐一确定物体表面的材质特性与纹理效果等，使这种多物体造型(称场景造型)满足实际应用的需要。第二步是设置灯光与灯光的特性，设置照相机模型等。第三步是在上述二步的基础上，统一用光线跟踪算法或辐射度算法生成上述场景造型所对应的三维图像效果(又称渲染)。
应注意：
① 试图精确的构造现实世界中所有物体、特别是具有复杂结构或微小结构或细微动态变化物体的几何模型既不现实、其代价也太大，人们总是想用其它的方法来代替，这就是所谓分形描述、粒子描述建模等多种其它建模方法的来源；
② 完全按照物理学上光线的传播方法来生成图像太费时间，光线跟踪算法、辐射度算法事实上是对物理光线传播方法的一种近似。这个近似程度一般由图像显示的真实感与计算的复杂度来确定。
③ 在上述场景造型的构造过程中，若物体运动或变形，灯光改变照射的范围、朝向、亮度、色彩，照相机改变拍摄的方向或跟踪拍摄，此时若连续拍摄(即渲染)三维空间场景效果，就形成了多帧图像，连续播放这些多帧图像就是计算机动画。
④ 所谓图形标准就是把上述的照相机模型、点光源的灯光模型、颜色模型、简单的照明模型、着色算法，以及点线面、多边形网格模型等模型与算法用硬件实现，并由图形标准提供软件接口方法调用这些硬件功能；当用户向该图形标准提供上述模型的描述数据与材质、纹理描述数据之后，计算机就能用硬件加速的方法实现在显示器中高速生成点线面、多边形网格，以及光照效果的表面、纹理效果等图形。目前的图形标准本身并不负责物体几何模型的构造，也不负责管理各种模型数据等。现图形标准主要以纹理映射算法为主，暂时还没有用光线跟踪或辐射度算法以实现三维图形的实时显示。可见图形标准仅是计算机图形学部分研究成果的具体实现。
⑤ 若能在上述场景造型中，让各种物体实时运动(照相机与灯光是具有其它功能的物体，它们也有几何形状，也能与人、动物等角色(多关节物体)一样进行各种运动)，并能接收用户的交互操作、且这种运动过程具有故事情节性，同时这种多物体运动的效果能在计算机显示器屏幕中实时生成显示，这种计算机动画就是3D游戏(人类社会活动的仿真)。3D游戏另一个难点在于复杂游戏引擎的构造――即如何构造并管理游戏场景的模型数据(包括声音与人工交互操作等)，使整个游戏画面达到实时显示的目的。事实上，3D游戏可以看成是计算机多媒体技术与虚拟现实技术在商业上的降级简单应用。
⑥ 物体的几何造型、变形与运动是计算机动画的一个难点，比体这个概念更复杂的是流体与场的模型构造、显示，它们能描述更广泛一类的物理现象，如台风的变化过程、风洞的实验效果、物体表面的应力变化现象、环境中热传递效果的变化、地质勘探结果的可视化显示等，一般人们把这些问题归纳在“科学计算的可视化”课程中讲授，因为这些流体与场的模型构造等需要比较深的数学知识。但是，一旦这些流体与场的几何数据模型确定之后，人们就能用图形标准显示它们。
⑦ 计算机辅助设计CAD与计算机动画的区别：在CAD中，也需要构造物体的几何模型并显示这些物体的构造效果，更重要的是还需要用数控机床把这些设计出的物体零件加工制造出来，故它对物体的几何模型要求特别高、特别是其误差控制，因为多个零部件组成的精密加工机床等最后影响加工的精度都与各个物体模型的误差精度相互关联。显然，在CAD领域中，也有零部件之间的联动等多种运动需要精密控制(机械运动与仿真)。与物体几何模型要求相比，CAD领域中物体的显示要求可以放低些。而在计算机动画中，相对而言，对物体几何模型的要求低，例如物体的外表面可以不封闭，只要这个不封闭的外壳表面破绽不被照相机拍摄到就可以了；但计算机动画对最后渲染的图像显示质量的真实感效果要求很高。
⑧ 二维图形与三维图形的区别：这两者的区别除了其数学模型一个是二维的、一个是三维的之外，更大的区别还在于二维图形学只能从数学上研究图形的基本规律(点、直线、曲线、平面与形状，位置，运动与变形，色彩等)、以及图形的模型构造与显示方法；利用二维图形的简单性，可剖析计算机二维图形系统的组成，即软件系统是一个能自动运行的程序，它能从输入、存储、运算处理、
输出等方面全面处理用户在某个领域中提出的诸多数学模型并完成其模型描述数据的加工任务，使用户很容易明确这种软件的组成、功能与使用范围。三维图形学却可以用数学模型的方法研究自然界中的多种物理现象，由此探讨大自然中多种物理现象的变化规律，并能用图形显示的方法来表现这种变化过程，这种方法正是人们探索自然并进行科学研究所倡导的基本方法之一。因此，从三维图形学的基本教学研究内容可知，用图形方式(可见的点线面、色彩、纹理)显示各种物理现象的变化过程只是一个表面现象，关键的是要掌握这种变化过程的物理机理并能用数学模型的方法全面正确的描述这种变化(即用图形的方法表达计算机信息数据的含义非常适合人们观察自然、了解自然现象与变化规律，而计算机的信息描述数据是由具体的各种物理变化过程确定的)，即掌握计算机仿真与科学研究方法才是学习计算机图形学的真谛，也即用计算物理学的基本思想能统一传统意义上计算机图形学与计算机辅助设计学科中的基本研究内容。计算机专业的学生有了这种方法后，再深入其它各应用学科领域，努力掌握其物理原理、科学实验与数学模型方法等知识，并与行业专家相互配合，计算机与计算工具就在各专业领域的科学研究与系统设计上大有用武之地了。
综上所述，可以给出计算机图形学如下定义：
计算机图形学属于计算机应用软件的研究范畴，它主要通过物理原理与数学方法，建立描述自然景观(虚幻世界)的几何数据模型与显示图形的物理数学模型，以达到用程序的方法把这些模型的描述数据通过算法转换成在计算机显示器中显示自然景观图像的目的。本质上，用计算机生成三维真实感图形就是用数学模型的方法仿真光线在物体之间相互传播而产生的显示效果或把光线传递的效果即照片映射至物体表面上所产生的显示效果。
国内计算机图形学教育工作者已认识到计算机图形学在计算机学科教育与科学研究中的重要性，并于2001年公开出版计算机图形学教材支持上述观点[10]。但由于这些观点没有引起国内计算机界制定政策的主流阶层人士的关注，相反，从2000年开始，计算机图形学的内容却从全国范围内的计算机专业等级考试中消失，这不能不说是国内计算机教育的一大损失。
而计算机图形学的授课关系见4.1节。
3.2 “新专业规范”中，计算机图形学的教学内容有待改进
“新专业规范”中计算机图形学的教学内容主要放在计算机图形标准的使用上，核心内容只有图形标准、照相机模型，图形显示设备与输入设备，前期课程要求计算机程序设计语言与离散数学，并只安排8个课时来讲授这些内容，其它的内容作为选修内容(这包括各种图形的生成算法、物体几何模型的描述方法，计算机动画，可视化，虚拟现实，计算机视觉，人们对色彩的主观感受、如何用色彩方式表达设计作品的主题思想，等等)。这种教学安排能使学生掌握图形标准的使用、以及照相机模型的应用，很容易导致学生误认计算机图形学就是在显示器上绘制各种图形这种认识偏差。
这种教学安排不当之处如下：
首先，计算机图形学的前期课程应该是程序设计语言与数据结构。实际上，不学离散数学并不影响学生编写图形学的各种应用程序；但不学数据结构，则编程困难；而且授课学时数太少。
其次，图形标准自成体系，但它不能构成一个完全自动运行并具有图形数据输入、存储、运算处理、输出等处理全流程功能的软件系统，它往往需要用户在应用软件中向图形标准输入模型数据并调用其各函数才能出现所需要的图形显示效果。初学者原指望学了计算机图形学，就知道象3DS MAX与OpenGL等软件中是如何编写程序并实现各种动画图形的显示，但授课结果却令人失望。
第三，由于初学者一般缺少对计算机图形学的全面了解，缺少对计算机图形学的研究对象与研究方法的认识，也没有图形系统的概念，该“新专业规范”授课大纲中虽有物体几何模型的描述方法但缺少在图形系统中具体建造物体几何模型等实例；另大纲中授课内容的逻辑关系非常不顺畅(例如把计算机视觉作为计算机图形学的一部分对待并讲授值得商榷，虽然人们期待从计算机视觉图像中获得图像的模型描述数据并一直朝这个方向努力，但计算机图形学与计算机视觉的研究方向与研究方法毕竟有很大的区别)，也没有总结出计算机图形学的核心概念，且对计算机图形学的认识仍停留在图形学由各种算法的集合所组成的认识层面上，很难正确体现计算机图形学在科学研究中的重要作用。若授课内容掌握不当易使教学与学习迷失方向，或再次导致计算机图形学课程被计算机专业边缘化，这也是多年来国内同行反映计算机图形学难教难学的原因之一，这显然与当今计算机图形学在计算机科学中的发展潮流相悖。
第四，图形标准只是计算机图形学部分研究成果的具体实现，当初国外为什么会选择图形标准而不是选择计算机动画为案例作为讲授计算机图形学课程的主要内容，作者认为可能有以下原因：
① 历史的原因：因为图形标准是计算机图形学最早、最成熟的研究领域，后才有CAD、游戏与动画等；且图形标准在各个行业都有广泛的应用，而CAD、游戏与动画是一个具体的专业方向，教学难度大。
② 商业发展的需要：图形标准用硬件实现后，已经成为个人计算机的标准配置，这就促使人们更加专注图形标准的发展。
③ 国外的教学体系不一样：美国的计算机工业、图形学产业与计算机教育均位于世界领先水平，但全美国并没有强制性的计算机教育指导大纲，可是美国各校的计算机教育各有特色，他们对计算机的各个方面都有涉及、且各种层次的计算机课程都有，这种宽松的教育体制有利于科技成果与教育的创新培养。以图形学课程为例，若你需要继续深造，它还有许多图形学的选修课、提高课程(如计算机辅助几何设计、数字几何处理、曲面造型与设计、CAD、计算机动画、游戏、计算机程序设计方法等等)以及最新的学术论文等待着你、直至让你从这种授课体系中走向学科的最前沿与商业开发――即虽然他们的某一门基础课不一定很完美，但他们可以从完整的授课体系中，让你掌握计算机图形学等计算机应用学科的全部内容；但这也同时留下了因为课程划分过细，使人不容易一下掌握学科内容的全貌而留下遗憾。可是国内的计算机教育与国外不一样，首先，国内的高校没有条件开设那么多的计算机选修课；其次，若是全国性的计算机教学指导大纲不全面、不权威的话，就会在计算机学科的发展道路上留下无可挽回的遗憾。
④ 出于知识产权的保护，美国没有一本书的教学内容是一样的(包括CC2005中关于计算机图形学的知识结构体系的论述)，这固然便于知识创新，但却不利于优秀知识的继承与传授，结果使得每本新书的内容与体系都不一样且庞杂，这对初学者是一个极大的负担，需要教师认真抽取众多书籍的有效内容，成系统后传授给学生，才能有效的提高学生的学习效率，2000年以前国内外计算机图形学的教材内容与体系的不够成熟，也是造成国内计算机图形学授课不能得到有效重视的原因之一。
⑤ 由于以上原因，美国人并没有把计算机图形学作为计算机学科的核心课程，这使得美国人的计算机图形学课程的教育落后于其计算机图形学等商业软件开发等应用，这是一个不争的事实(在美国，教材与授课基本上是老师的个人作为，商业软件的开发是团队作为并有经济利益作为支撑，它能不断发展并自我完善)。也有很多国际人士认识到计算机图形学的教育出现了问题[4]，显然，仍把计算机图形学定义为在显示器上显示各种图形是过于简单，这是没有正确地把计算机图形学学科的发展规律引入教育部门、忽视计算机图形学在各行业领域中的具体应用与需求的一种表现。因此，全面认真研究美国人在计算机教育与计算机工业的发展规律、商业软件开发等多种优缺点，再针对国内计算机教育中存在的不足，提出解决问题的方法应该是国内计算机教育界值得深思的问题；显然，仅用跟踪所谓国外先进的教学方法与理念也有不全面的地方。
4 计算机图形学课程在计算机科学教育中的作用与地位
4.1 计算机图形学是计算机应用软件编程思想系统训练的重要基础课程
数据计算、数据存储与检索、数据联网通信是现代计算机的三个最基本的应用。在这三者中，对于数据存储，一般有数据结构课程与数据库系统软件分别介绍其基本原理与大规模数据的系统管理等软件应用；对于数据联网通信，一般有通信技术、计算机互联网等课程、WinSocket技术等介绍其基本原理与实现方法；对于数据计算，一般有算法语言、编译原理、自动机理论等课程介绍其原理，计算机科学与技术专业追求的目标是：用形式语言与自动机理论，通过形式化和模型的建立，构建系统，进行模型计算。但这些内容抽象、内容难以理解、难以直接应用解决实际应用问题[9]，计算机专业的本科生学习这一方法尚有一定难度，非计算机专业的学生更不会接触编译原理与自动机理论等，这就造成一般学生在学习计算机进行编程计算的问题上存在知识缺陷，而计算机图形学课程的授课正好可以有效的解决这个问题。
国内新一版的计算机图形学的授课方法[7]：首先，以二维图形为例，从理论上全面解决了图形系统软件的构建方法以及图形数据处理流程的全过程，使初学者牢固的树立起软件系统的概念；其次，为了用计算机仿真的方法在显示器中生成三维真实感图形效果，建立了描述各种物理现象的多种数学模型(见上述)，这些数学模型的描述数据都能通过图形模型数据文件的方式保存在计算机图形系统中供系统内部程序调用，以仿真方法生成三维图像。也就是说，①系统与模型的数学与形式化的描述方法；②按系统数据处理流程，用算法语言与数据结构等知识把模型数据的处理方法全转换成一个个程序，以实现其数据处理的全过程等任务；③编程实现时，需根据计算机的配置与用户的经济要求，合理考虑所选算法的复杂度(或选择优化算法实现图形功能)；这三者是计算机编程计算的基本步骤与要求，是实现可计算性的三个条件――即计算机图形学既成功探索了一般典型的计算机应用软件系统开发的基本规律，又用可视化的方式表达了其程序数据运算处理的最后结果，这为该课程成为初学者学习计算机程序设计方法的首选课程之一奠定了基础。
若没有计算机图形学等编程课程的系统训练，计算机初学者一般只能通过实际大型软件项目的学习与训练(或继续深造)，通过自我总结与提高，才能全面地掌握这种编程与数据计算等知识，而这种机会不是人人都具有的，其付出的代价也将是巨大的。例如现在一般计算机本科专业的学生虽然能熟练的掌握3ds max软件的操作使用，但不清3ds max软件是如何编制而成，就是现阶段本科教育存在缺陷的具体表现。
通过数据结构的学习，使学生明白：算法＋数据结构决定程序设计；但计算机图形学的授课能使学生进一步明白：算法不是从天上掉下来的，它们是由用户解决实际问题建立的物理数学模型、并抽象出模型描述数据之后，提出处理其数据模型的基本方法与步骤；而数据结构是记录该模型的描述数据、以及根据算法的需要构造而成、以配合保存各种中间加工数据或最后加工结果；编程者只有把这些解决问题对象的多种模型编写成软件系统之后，才能完满的完成程序设计的任务――即计算模型及对模型的变换与运算处理方法决定了程序设计的算法与数据结构。
4.2 计算机图形学的教育体现了计算机学科的科学性
计算学科是指通过在计算机上建立模型并模拟物理过程来进行科学调查和研究。该学科是对信息描述和变换算法的系统研究，主要包括它们的理论、分析、效率、实现和应用[6]。在目前所见的计算机教材中，只有计算机图形学是按照这种理论体系组织教学内容的。这些教学内容是人们耳熟能详的物理原理与相对简单的数学知识在计算机中的综合运用，是计算机学科科学性的具体表现之一――只有把计算工具直接应用于科学研究中，这种计算工具与方法具有科学性才有说服力，而计算机仿真是科学研究中常用的一种有效方法，复杂的数学计算又是仿真建模的基础，从这个意义上讲，仿真与复杂的数学计算等都是科学研究中重要的研究方法之一。这样，该课程就很好的解决了“新专业规范”中人们对“数字科学计算”的认识不统一而导致该课程的教学内容与要求不详等问题，很好地使计算机的应用回归其本来面目；
4.3 用图形方式表示计算机信息数据的含义，比用数字符号方式表示其含义更高级、更自然，也是计算机科学研究的对象之一
用文字符号方式描述客观世界是对客观世界的一种抽象，是对客观世界的一种不完整的描述；而人们感受客观世界最自然、相对全面的是用眼睛观察客观世界，它可以较准确的确定客观世界中物理现象的存在与变化规律，这个方法运用于计算机中，就是用图形方式表示计算机信息数据的含义，这种表示方法比符号方式表示信息数据的含义复杂，表示的信息量大，对计算机的硬件要求高。在计算机的多媒体信息表达方式中，图形方式是处理过程最复杂的、也更符合人们的观察习惯。故用图形方式表达信息数据是一种表达信息数据含义的高级表达方式。
现代计算机的应用，不仅是数值计算与数据管理、还表现在工程设计中，人们用图形方式来表达设计人员的设计思想、设计方法，以及设计作品的体系结构与功能等，它能充分表达设计人员的形象思维方式，这种表达方式不仅要求能用计算机表达出来，而且要求计算机能接受人们用这种方式向计算机输入数学模型，这些都是计算机科学面临的新课题。例如古代三国时期，诸葛亮造木牛流马搬运粮草，史书虽然有文字记载其构造方法，但后人却无法复原这种运输工具。在没有实物的情况下，只有用图形方式表示该运输工具的基本构造方法才能使后人复原这种古代的运输工具。对于这类复合结构的复杂物体与运动形式即使用几何数据对它详细描述，若不借助图形方式来表示其几何形状与结构等信息，人们对它的理解也会发生困难，这就是现实中用符号方式描述与图形方式描述(抽象描述与形象描述)信息含义之间的差别。经验告诉我们：在计算机中，信息数据的描述方法不同，往往导致编程的方法与效果也不同，若我们不进行这种方式的培训，就会落后于计算机时代的发展。
4.4 掌握计算机配置的常用工具，是计算机应用的必要条件
传统计算机学科的授课内容，并不直接讲解如何进行科学计算等问题，而是为解决复杂的科学计算等问题提供软件服务工具、方法与手段等。例如，从大量应用中(包括软件编程)，找准、预测用户的需求；然后，从中抽象其具有共性的方法与难题，并把它们上升为理论，最后把这种理论开发成工具与系统方法，供用户使用；操作系统软件、汇编语言与编译系统、高级语言与编译系统、软件工程的概念与方法、面向对象的软件开发语言等都是这样逐渐发展起来的；同样的思路，为了计算机的应用，人们开发了办公自动化软件、数据库系统软件、网络浏览器、三维图形标准等各种工具，等等，用户用这些工具能更高效率的开发应用程序。但是，这种授课方式却把用计算机解决科学计算等应用问题留给具体的应用部门与用户对应用软件的具体开发，而课堂教学一般缺少这方面的系统实例，这也是导致目前计算机本科生应用软件系统开发能力弱的原因之一。
但当计算机学科发展到用可视化软件开发应用程序，而计算机的基础教育却忽视这种发展潮流与技术进步(现有的计算机公共核心课程没有计算机图形学的内容)，这只能使我们的应用软件的开发水平仍停留在上世纪70年代的字符表现水平上。因此，计算机本科教育中，使学生掌握计算机配置的常用工具是计算机应用的必要条件，这当然包括让学生掌握计算机三维图形标准这个有用工具。
4.5 计算机图形学是嫁接多学科的桥梁，是科学研究思维能力训练的延续与有效方法之一
大学的教育，除了要求学生掌握一门专业的系统基础理论知识与应用外，关键是要掌握“根据任务与需要，学会从中发现问题、分析问题、提出解决问题的方法，建立解决问题的数学模型，直至用物理实验或软件编程的方法解决发现的问题”这种工作能力以及继续学习深造的能力。只有这样，计算机专业的学生才具备自我获取知识和探索解决问题的能力，并使自己在新的工作岗位上做到既是计算机方面的专家，也是行业领域的专家助手，计算机专业的学生才能更好的服务于社会，造福于自己。
什么样的课程能做到使他们具备自我获取知识和探索解决问题的思维能力？传统上大学物理与数学课程的教育是培养这一方法的有效途径。因为物理学是蕴藏科学方法论的宝库，物理不仅包含了物质世界的运动规律，同时蕴涵了丰富的哲理和研究、思维方法，对于培养创新思维有着独特的优势。这种独特的优势地位决定了大学物理在培养全面发展型人才中的特殊作用。显然，知识的内容是有限的，而思维的创造力是无限的。物理学若干世纪以来的辉煌成就，使之创造了一整套行之有效的思想方法和研究方法，据专家统计，在300种通用的科学方法中，物理学包含170种，占56．7%。在大学物理课程中，学生可以接触到实验的方法、观察的方法、科学抽象的方法、理想模型的方法、科学归纳的方法、类比的方法、演绎的方法、统计的方法、证明和反驳的方法、数学模型的方法；还可以学习到科学假设的方法、对称性分析的方法以及定性和半定量的方法等等。同时，物理课程中还包含了无数著名科学大师许多深刻的物理思想和精妙的哲学思辩，尤其随处可见前辈科学破除权威，敢于怀疑，大胆创新的许多生动鲜活的事例。这些闪耀人类智慧光芒的科学方法和科学精神，对提高学生的科学素养，培养他们的探索精神和创新意识，都会产生积极而深远的影响，起到其他课程无法替代的作用[3]。
但传统上计算机课程内容的安排中断了高等数学与大学物理的学习与后续计算机课程学习的相互关系，一些搞计算机工作的人员会片面地认为不学物理与高等数学也一样能学好计算机课程、一样能从事计算机工作。而计算机图形学课程的教学是嫁接大学一年级的高等数学、大学物理与三年级计算机专业教育的有效桥梁，是物理、数学知识在计算机应用领域中的具体应用。而计算机图形学编程思想的训练，特别是探索解决物理问题的数学模型的各种研制方法与思维能力，对各种行业面临实际问题的解决与计算机应用软件的编程具有典型的示范作用――即不同的应用领域、待解决的物理问题与性质不同，其建模解决问题的方法也不同。这种思维方式能告诉各专业学习计算机的学生：通过建立软件系统、并用模型与仿真的方法指导工程实现(例如实现计算机图形显示)是工程应用中的典型方法之一(自动控制、通信、雷达系统工程中都是先用系统的数学模型与仿真方法确定系统工作参数后，再考虑其具体系统的物理实现)，这种思维方式是目前计算机公共核心课程与“软件工程”课程所缺少的。具备这种知识与能力，无疑为计算机专业的学生拓展新的发展方向、为计算机专业的学生向其他应用行业的转行做好了思想准备。
4.6 计算机学科的发展是为了应用，而计算机图形学是计算机科学计算等应用的典型代表
计算机科学与技术主要以计算机产业的形式出现在人们的日常生活中，是人们生活、学习与工作的有效计算、存储查询、娱乐等辅助工具之一。计算机科学除了要探讨计算理论自身的发展之外，还要探讨产业的发展，探讨用户的应用与需求；再强大的计算机、功能更全面的开发工具，也需要更复杂的计算机应用课题做支撑，这是计算机学科发展的两条主线。计算机学科的核心教育仅局限于计算理论自身的发展是不完善的，而计算机图形学在计算机动画、3D游戏、图形标准、计算机仿真(如天气预报、大规模地质勘探数据处理、模拟原子弹爆炸与理论设计、模拟汽车碰撞、电磁辐射设计、计算流体力学等应用都需要用图形方式表达其结果)、计算机辅助设计与制造等领域的大量应用，代表了当今计算机科学应用的发展水平，是推动计算科学向前发展的源动力之一，不能再被计算机教育界所忽视。
基于以上理由，相信计算机图形学成为计算机公共核心课程是可行的！
未经授权，谢绝在公开的商业出版物中复制、引用本文之观点与内容。
参考文献
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会．“高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)”[M]．北京：高等教育出版社，2006.
[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会．“高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程”[M]．北京：清华大学出版社，2007.
[3] 陈菊梅．论大学物理教学对学生创新思维的培养[J]．高等教育研究学报，2006，(9).
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[6] 蒋宗礼．认识计算学科分类培养优秀人才[J]．计算机教育，2006，(5).
[7] 魏海涛．计算机图形学(第2版)[M]．北京：电子工业出版社，2007.
[8] 赵致琢．计算科学导论(第三版)[M]．北京：科学出版社，2004.
第7篇：计算机图形学论文范文
论文摘要：本文通过教学的反思，引入了情境体验教学法的意蕴，说明了高校计算机图形图像处理课程的教学目的，阐述了情景体验教学法在计算机图形图像处理课程教学中的实施方法。文中还联系计算机图形图像处理课堂教学，提出了人文情境与科学情境的结合、教育与美的结合等理念，丰富和发展了计算机图形图像处理课堂教学方法。
论文关键词：教学法,情境,体验
一、教学的反思
课堂教学的核心目标是传承知识，但如果将知识的传承绝对化和简单化，并漠视了人的情感和体验，那么知识的传承过程就是冰冷和僵化的。尽管早在两千多年前的孔子已提出了“寓教于乐”的情感式教育，但在教育功利化的驱使下，形成了崇尚“知识至上”的传统的应试教育模式，人为地断裂了认知与情感的关系，使学生成为对知识缺乏情感的容器，丧失了对知识主动学习、内化与应用的能力。任何一种教学方法都必须在反思中前进，当时代的发展不断继承和超越着传统的时候，我们的课堂教学也要寻求新的方法和思路。高校学生对于课堂教学有着更高层次的情感需求，本文将对这一问题进行探讨。
二、情境体验教学法的意蕴
心理学认为，“情境”是指对人有直接刺激作用、有一定的生物学意义和社会学意义的具体环境。这里的“情境”指具有情感色彩的教学场景。情境的功能是唤醒和激发学生的情感，也是课堂教学的前提。“体验”，是指人对情绪或情感状态的自我感受，这种心理活动是由感受、理解、联想、情感、领悟等诸多心理因素构成的。用心的学习就是体验学习，它是实现学生生命感悟的过程，也是实现生命审美的过程，是对学习对象的一种情感的赋予和心灵的呼应。“情境体验教学法”和以往的“情境教学法”是有区别的，“情境体验教学法”对情境的理解更为宽泛，它将情境界定为人文情境与科学情境的结合;并且，“情境体验教学法”更加关注学生的体验式学习活动，即更加关注学生生命感悟和生命审美的过程。
三、计算机图形图像处理课程的教学目的
计算机图形图像处理课程的教学目是使学生能够使用计算机这一工具对图形或图像进行润饰、美化、创作，使图像具有更强的艺术感染力、生命力和价值。笔者始终认为，计算机图形图像处理既是一门技术，更是一门艺术。这门课程进一步挖掘和提升高校学生的生命感悟和生命审美能力，并为高校学生提供了一个发现美、表现美、创造美的平台，学生可以借助这个平台来展示自己独特的审美追求，表达独特的审美个性，实现并体验独特的审美价值，计算机图形图像处理课堂为情境体验教学法提供了很好的实施场所，情境体验教学法也为计算机图形图像处理的教学点亮了一盏明灯。
四、情景体验教学法在计算机图形图像处理课程教学中的实施
(一)教师角色的构建
1、适应变化，做学生引领者
课堂总是处于一种流变的状态，正如古希腊哲学家所讲的“一个人不能两次踏进同一条河流”一样，一个教师也不可能两次踏进同一个课堂。教师与学生的心态在变化，知识及操作经验的积累状况在变化。这一切的变化要求教师根据当前的情况采取相应的措施。并且，教师是引领学生走向知识、唤醒学生的情感的导师。我校的计算机图形图像处理教学针对了不同专业的学生(如：新闻、事业、广告、经贸等)，教学内容、案例选择、技巧设置、作业难度等需根据不同专业进行调整。即使是对于同一个班的学生，也不能使用一成不变的方法。善于发现变化、适应变化，才能成为一个成功的引领者。
2、随专业成长，做幸福的体验者
教师可将自我发展和教学成果结合起来。首先要热爱自己的专业，并且倾情投入教学过程，在“教学相长”中收获成功和体验幸福。对于计算机图形图像处理软件而言，它本身就是一个表现美和创造美的工具，享受美的过程及美的结果，既是幸福的，也是充满成就感的。
(二)学生角色的构建
学生是教学的主体，当学生全身心地投入教学活动，以生命体验来参与教学活动时，学习的主动性便能充分调动起来。学生把学习看成认识自我、掌控自我、发展自我的途径，且有主动学习的需求，学习便能成为一种幸福。在计算机图形图像处理教学中，要发掘学生“爱美”的主体意识，培育学生的“审美”的主体能力，刺激学生“创造美”的主动需求，并且和自身发展及专业能力培养相联系，能够进行主动学习。
(三)情境的创建
1、教学情境的设计
首先引入教学情境，营造有利于学生创新与发展的教学情境，构建学生与教学内容之间的关系，引导学生入情入境的阶段。简单来说，就是引起学生的关注，使学生的认知或情感有所“发现”。在计算机图形图像处理教学中，我常采用的方法有：①欣赏法。让学生欣赏漂亮的作品，并指出它的精彩之处，使学生产生想要实现其效果的强烈渴望。②提问法。提出一个问题，如：“要表现某一效果应该怎样处理?”引发学生思考后，用适当的方式引出新的学习内容。需要强调的是，教学情境的引入应贯穿于每一个教学环节和每一个知识点的学习中，它的充分与否直接关系到课堂教学的效果。
其次，计算机图形图像处理采用现代多媒体教学手段，在多媒体计算机房进行教学，实现对学生的视觉、听觉、触觉进行多方位的刺激，这对于教学情境的创建是非常有利的。但是，这绝对不是“情境”的全部，在先进硬件技术的支持下，教师仍然需要丰富生动的教学语言、巧妙的教学环节设计、饱满的热情、爱心、耐心和机智，才能成为成功的“情境”设计者。
2、人文情境与科学情境
“情境”作为课堂教学中富有情感色彩的场景和氛围，从生态学的视角，可以将其分为人文情境与科学情境。
人文情境是感性的，强调对象与迁移、审美与思辨，具有动态和开放的特征;科学情境是理性的，强调理智与逻辑，具有严谨、求实的特征。在传统的课堂教学中，我们往往强调营造科学情境，崇尚统一性和整体性，课堂气氛是严肃、严厉甚至是严酷的。当前，人文情境受到了普遍关注，它本着“以人为本”的思想，提出课堂教学的个体性、变化性，倡导营造课堂和谐、温暖的氛围。计算机图形图像处理教学强调学生的个性化表现和创意性设计，所以计算机图形图像处理课堂应该重视人文情境的创建，使人文情境与科学情境应协调、相融，这样才能创建和谐、灵性的课堂。
(四)体验的创建
1、主体参与
主体参与指教学中重视学生的主体地位，教学的一切活动均以学生的发展需求为出发点和归宿，学习活动以学生的全面参与及全身心的投入为原则。主体参与是学生主动学习的前提，也是学生构建知识体系、技能体系、价值体系，是培养学生创新能力的最佳途径。在计算机图形图像处理教学中，教师结合学生的专业、层次、情感、兴趣、特长等，激发学生的参与热情，精心设计操作项目，把学生引入操作实践活动中，学生通过构思—联想—创意—实现的过程，完成作业或作品设计。学生在主体参与的过程中进一步融会知识、提升技能、培养创新能力。
2、体验与感悟
当学生从教学情境进入到学习状态后，便开始了体验学习的过程。体验包括对问题的理解、对自身的期望、学习兴趣的提升、学习动机的增强、知识与技巧的应用等。感悟就是从大量的表象中通过亲身的理解与领会得出典型的过程，这一过程既有理性归纳的过程，也有情感升华的过程。在计算机图形图像处理课堂中，学生在完成操作项目的过程中，理解教师的期待、明确自己的责任、应用知识与技能，完成思维抽象，同时感受成功的幸福。
(五)教育与美的结合
1、审美沟通
情境体验教学在很大程度上是借助学生的感受来组织教学的，学生的感受过程实际上是一个审美的过程，审美与感觉、想象、情感、兴趣、态度是紧密联系的。审美具有两层含义：其一，是对美的观察与体验。计算机图形图像处理的对象—图像，它的美包括形式美和意境美，形式美是指生活、自然中各种形式因素(色彩、线条、形体、声音等)的有规律的组合。形式美的主要法则有：单纯齐一、对称均衡、调和对比、比例、节奏韵律、多样统一。意境美是我国美学思想中的一个重要范畴。意境是客观(生活、景物)与主观(思想、情感)相熔铸的产物，是情与境、意与境的统一，意境中的含蓄能唤起欣赏者的无限想象。把美学基本原理融入计算机图形图像处理课堂中，让学生具有发现美的眼睛、表现美和创造美的愿望，生成师生间对美的共鸣，是达成计算机图形图像处理课堂的审美沟通的一个条件。其二，是生命体对于外界事物的亲生体验和沟通。教育美学观认为，“要以教育美的建立去提升教育及其对象的精神境界，使教育活动成为一种人生境界的达成过程，使教育活动的主体或对象都在人生上实现超越。”情境体验教学追求教育美的达成，它是一种教学智慧的美、生命的美，目的在于求得学生精神与教学环境间的沟通、学生与教育世界的心灵沟通。
2、精神审美与升华
所谓精神审美，就是以提升学生的精神境界为主要目的，让学生以审美的情绪关注学习内容，完成学习过程，获得精神的满足，并且获得自身可持续性发展的动力和智慧。升华是指对认知的升华、对感悟的升华、对责任的升华。升华是教学向课外的延伸、向社会的延伸。计算机图形图像处理为学生提供了一个发现美、表现美、创造美的平台，学生在此平台上获得美的体验和满足，从而丰富其内心世界，获得生命美的更深感悟。同时，也要让学生认识到：计算机图形图像处理为我们的生活带来了美，但任何的美都必须以社会道德和法律为基础，我们的任何行为都必须对社会负责，否则，它制造的将是丑恶。
五、后记
高校课堂教学的根本目标不仅是知识的诉求，更是对学生生命个体发展的关注。在计算机图形图像处理课堂中应用情境体验教学法，倡导人文情境与科学情境相结合，唤起学生生命个体对美的体验、感悟和升华。但教学研究是没有止境的，计算机图形图像处理的教学要在传统的启迪下、时代的引领下、不断的实践与反思中前进。
注释：
①黄甫全.课程与教学论.北京:高等教育出版社.2002:57
②郑金洲.课改新课型.北京:教育科学出版社.2006:142
③李秀伟.唤醒情感—情境体验教学研究.山东教育出版社.2007:41-54
④郑金洲.重构课堂.华东师范大学学报.2001(3):15
参考文献
1 黄甫全.课程与教学论[M].北京:高等教育出版社.2002:2-57.
2 郑金洲.课改新课型[M].北京:教育科学出版社.2006:142.
3 李秀伟.唤醒情感—情境体验教学研究[M].山东教育出版社.2007:14-120.
4 檀传宝.德育美学观[M].太原:山西教育出版社.2002:15-66.
5 马斯洛.人性能达的境界[M].林方译,昆明:云南人民出版社.1987:2-192.
6 钟启泉.现代课程论[M].上海:上海教育出版社.1989:10-35.
7 严正国.当代教育学[M].北京:教育科学出版社.1999:2-85.
第8篇：计算机图形学论文范文
关键词： 机械制图 制图测绘 计算机绘图 教学改革
1.引言
《机械制图》、《制图测绘》、《计算机绘图》是工科院校中机械类专业的专业基础课程，三门课程都以培养学生的空间想象能力、绘图识图能力为教学目标。其中《机械制图》注重讲授制图原理和方法，《计算机绘图》注重讲授利用计算机软件绘制图形的技巧，《制图测绘》则注重实践。因此，如何将三门课程有机地结合，构建计算机绘图与机械制图课程新体系及改革教学方法，并进一步提高教学质量，成为当前机械制图教学改革中亟待解决的问题。
2.教学改革背景
传统教学中，《机械制图》课程教师运用图纸、实物模型、多媒体课件，辅以圆规、三角板等教具[1]，学生在通过大量练习巩固知识达到培养空间想象能力、图解简单空间几何问题，从而达到掌握绘制、阅读机械图样的基本能力，以及识读、绘制机械零件图和装配图的教学目的。《计算机绘图》主要运用Auto CAD软件进行教学，结合理论进行上机实践操作，从而增强计算机绘图的能力和技巧，进而为计算机辅助设计奠定基础。《制图测绘》则初步培养学生机械工程的意识，综合运用《机械制图》课程中所学知识，根据现有部件（或机器），通过查阅相关资料、测量实物等方法，画出该部件（或机器）装配图和零件图的过程。传统的教学方式存在诸多弊端，三门课程分别单独授课，专业知识重复、授课学时增加、教学效果不明显。
《机械制图》是基础，三门课程紧密联系。《制图测绘》、《计算机绘图》不能脱离《机械制图》课程而独立开设，必须在全面掌握制图的基本理论、投影规律、表达方法、国家制图标准、零件图和装配图基础上才能进行制图测绘并运用计算机绘图画出规范的机械图。
科技时代的发展，使得绘图技能的掌握不仅仅局限于手工绘图，传统教学手段已经不能符合现阶段的教学要求。在制图学科中引入计算机绘图，从而辅助机械制图，提高绘图效率。运用计算机先进的辅助工具推动机械制图的教学。计算机绘图在授课过程中能够帮助教师运用CAD中轴测图、三维图形变换等功能，向学生展示空间形体及空间—平面的转换过程，有助于更好地提高学生的识图、绘图能力及空间想象和思维能力，大大缩短传统手工绘图耗费的时间。同时激励学生通过软件绘图对制图理论进一步探索。计算机的普及和发展使传统的《机械制图》课程教学面临更多新的挑战，在图形文件的保存和管理、图纸的重复利用等方面也体现了计算机绘图极大的优越性。
3.教学改革的措施
目前，以我校教学模式为例，《机械制图》、《制图测绘》与《计算机绘图》采用传统相结合的教学模式，即先进行机械制图理论教学、再进行制图测绘，最后学习计算机绘图，其中计算机绘图是单独一门课程。从教学方法分析，此教学方式循序渐进，先加强理论教学，再注入实践教学，最后运用计算机绘图综合前两门课程。但在时间段上机械制图与计算机绘图分离教学，不可避免地造成机械制图原理和计算机运用方面的脱节，同时未能及时在制图测绘中运用计算机绘图，学生仅能掌握计算机制图的基本运用，未能绘制复杂的装配图，影响今后的设计图纸绘制，达不到预期教学目的。因此，只有将机械制图和计算机绘图两门课程同时进行，分别以各相关知识点为独立单元，穿插教学，并在制图测绘中加以实践检验，三门课合理结合，才能达到最佳的学习效果。
通过对传统教学的弊端及三门课程之间相互关系的分析，在实践教学中探究一种将三门课程有机结合的教学方法，具体改革措施如下[2]：
（1）理论教学内容的改革。《机械制图》与《计算机绘图》两门课程同时穿插进行教学，教学内容依次是：
（2）教学手段改革。在《机械制图》授课中运用多媒体授课同时加入Auto CAD辅助授课。授课前，把课时需要讲解的图形提前在Auto CAD软件中建立模型，授课中，通过对模型的旋转、剖切等操作，加深学生对图形的理解，增强学生的空间思维能力。尤其是组合体和零件图的识读及绘制的讲解，在教学过程中一直都是难点，加之学生的空间想象力不够等因素，读图制图较难完成。如果运用Auto CAD建立三维模型，使三视图和计算机三维模型相互对照，帮助学生理解。并授课后，要求学生在《机械制图》作业练习册上与Auto CAD中同时完成。当学生遇到不易理解的图形，可以通过在Auto CAD中建立三维模型与三视图对照，快速准确得到结果。
（3）实践课程教学内容改革。将《制图测绘》与《计算机绘图》结合，利用一周时间进行零部件测绘，先手工绘制草图，再结合计算机绘图软件Auto CAD绘制整套图纸[3]。
同时，将计算机绘图运用到机械制图及其相关课程中会存在一些问题。例如，少数学生直接抄袭图形，敷衍了事。这就要求教师必须全面加强授课中的过程监控。
4.结语
随着科技的进步，《机械制图》、《制图测绘》与《计算机绘图》课程有机结合的教学改革势在必行，这将在使学生掌握基本理论和知识的同时，更好地培养空间想象力和软件应用能力，并提高学生的学习效率，教学效果得到进一步增强。
未来计算机技术的发展，除Auto CAD软件外，更多的机械绘图软件也将逐步运用到机械制图及相关课程的教学中来，制图课程的教学改革也会随着之发展变化。因此，将计算机绘图合理地运用到机械制图及相关课程中，具有重要意义，通过逐步完善和构建新的课程体系，进一步提高教学质量，优化教学效果。
参考文献：
[1]徐亚娥.基于CAD下的机械制图教学实践[J].价值工程，2011（13）：207-02.
第9篇：计算机图形学论文范文
【关键词】建筑专业课;多媒体直观视图法;教学设计
1 计算机多媒体直观视图法开发回顾
1998-2000年随着计算机技术在教学中的应用，学院组织建筑专业教师利用计算机的Word1997和Powerpoint1997开发发简单的幻灯片课件，进行了从建筑专业的教(学)具教学到计算机幻灯片教学课件教学的一个飞跃。2001-2003年随着计算机多媒体技术的发展，我们开发了利用Flash和Authorware等软件制作的计算机多媒体教学课件进行了建筑专业的课程教学。收到了良好的教学效果。随着计算机多媒体教学课件的开发及教学实践，对一般计算机多媒体教学课件教学提出了更高的要求，产生了开发计算机多媒体直观视图法教学课件，开展了建筑专业的计算机多媒体直观视图法教学课件教学。
2 计算机多媒体直观视图法
2.1 直观视图法:是指在教学中教师运用模型、实物、以及计算机多媒体教学演示课件等教学手段，将抽象的理论知识形象化、可视化，使学生有身临其境的感觉，提高学生的空间想象力。
2.2 借助的教学资源
(1)工业与民用建筑多年来积累起来的建筑及结构的模型，这些模型具有很好直观性，可多次重复使用。
(2)将学生置身于工程实体当中，让学生真正的了解工程的各个部位及结构构造，理论联系实际，使学生学以致用。
(3)将课本中的理论知识，运用计算机多媒体技术制作出的直观可视的、可重复观看的计算机多媒体演示课件，供师生在教学中演示观看学习。这就是计算机多媒体直观视图法。
3 开发计算机多媒体直观视图法教学课件的原则
3.1 教与学相统一的原则:
时展、教学融合的趋势，在实际教学过程中，不再明显地分为教师用或是学生用，而是师生共用，我们将之称为“教学课件”。因此，我们针对建筑专业的特点，提出了计算机多媒体直观视图法教学课件的教与学相统一的原则。
3.2 源于实践与用于实践相结合的原则:
建筑专业的自身特点，就是专业理论来源于工程实践，计算机多媒体直观视图法教学课件的内容也必须是来源于工程实践的。建筑专业教学目标是培养建筑工程实用人才，都要求我们的计算机多媒体直观视图法教学课件能帮助和提高学生的理论一实践的结合能力，让学生能把书本的理论知识变成可用于工程实践、指导工程实践的依据和工具。
3.3 普通性与发展性相结合的原则:
建筑是一个发展十分迅猛的行业，各种新工艺、新材料、新技术发展非常快，而相关的教材常常滞后于行业的发展，所以，在开发计算机多媒体直观视图法教学课件过程中，既要考虑到课件必须体现建筑专业的基础理论，又要兼顾到建筑的发展与更新。
4 计算机多媒体直观视图法教学课件教学的教学特点
4.1 形象逼真的模拟演示效果是计算机多媒体直观视图法的生命活力之所在。
利用文本、静图、动画、声音、电影和视频等媒体手段，展示静态或动态的、静止的或发展的事物和现象，模拟真实的情境。不仅增强了教学内容的表现力，还可以给职高的学生提供了模拟的事物发展变化演示过程，有助于学生揭示复杂事物的本质和发展规律，使学生产生丰富的感性认识，为提高教学质量创造了有利的条件。
4.2 动画直观演示是计算机多媒体直观视图法的基本手段。
将一幅幅静态的图画制成的连续的动态图像，不仅易吸引学生的学习注意力，还会给人们产生视觉暂留现象，提高感知强度。逼真的动画模拟演示可以揭示事物的发展变化过程，揭示事物的真谛，使学生更容易产生从感性认识到理性认识的飞跃。
4.3 声音与动画的结合是增强了学生的感性认识的催化剂。
可以更好的烘托教学内容的情境，提高学生的真实感。声音和活动图像还可给学生一种身临其境的直观感觉。
4.4 文本与静图加强学生对知识的认识，是突出重点的手段。
增强学习内容的直观性，有助于许多知识、原理和现象的正确表达。也是对重点知识、重点部位、知识实质的最终论述。
5 制作课件的工具和素材
常用的工具和素材有:Word 2003用以编写课件大纲和课件脚本;AutoCAD 2004用以矢量图的制作和编辑;Photoshop 6.0用以界面设计、按纽设计和动画素材的制作;Flash 5.0 用以片头动画的制作;Authorware 7.0用以集成多媒体素材;GoldWave 5.06用以音频的制作和编辑;Ulead GIF Animator 5用以视频的制作和编辑。
6 常用教学设计方法
教学设计是计算机多媒体直观视图法实施的关键环节。适宜的教学设计可大大地提高计算机多媒体直观视图法的教学效果。教学设计选择的是否适宜，也是学生突破学习难点的关键。我们可适当的选择运用以下几种方法，来提高计算机多媒体直观视图法的教学课件教学设计的适用性。
6.1 模拟施工过程的教学设计方法:设计一个动画演示系统，由它来演示和模拟施工过程，从而让学生直观地通过演示过程，来理解和掌握建筑课程的各个知识点的方法。
这种方法的特点是形象直观，既理解了各知识点，又了解了实际施工的过程，有助于培养和提高学生的空间想象力，有助于理论与实践的结合。也是计算机多媒体直观视图法在建筑教学设计中最常用的方法。
b猜想+揭密的教学设计方法:首先要精心布置“问题”情景，通过动画引导，引发学生猜想问题的答案，再借助于动画直观演示达到对各个知识点理解与掌握的方法。
这种方法的特点是极大的激发学生的好奇心，从而调动学生的学习的积极性，变被动学习为主动学习，提高了学习效率。
c诱导+发现的教学设计方法:先将教学内容用动画演示出来，由学生从动画演示的内容中找出相关的问题，动画细化演示，并由学生总结出结论，最后鼓力和强化的方法。
这种方法的特点是培养学生的发现问题和解决问题的能力，提高了学习效率。
7 计算机多媒体直观视图法教学实例
实例一:我们在《建筑制图》的“剖视图”一节中，运用了猜想+揭密的教学设计方法，制作出Authorware计算机多媒体直观视图法课件。
7.1 制定出本节的教学目标
教学目标:
①理解剖视图的形成过程;
②掌握剖视图的画法;
7.2 找出重点，找出难点:本节的重点和难点均是剖视图的形成，在以往的板书教学中，由于学生的空间想象能力的缺乏，学生对剖视图的形成过程非常难于理解，教师通过板书和语言不能将该知识点很好的传递给学生，往往是教师费的心血不少，但取得的教学效果并不理想。
7.3 用适宜的计算机多媒体直观视图法的教学设计方法，突破教学的难点。
为突破剖视图的形成的这一难点，选用了猜想+揭密的教学设计方法，即可激发学生的学习积极性，又可反复直观演示剖视图的形成过程，大大地提高了学生的学习和掌握的效率。
①先用Authorware制作出片头，给出课题目及剖视图;
②然后再用Authorware制作出动画，演示剖切过程，让学生先形成一个剖切的初步印象;
③利用Authorware给出几个较简单的几何形体，做剖切动作示意动画演示引导提示，然后计算机给出剖视图的多种答案，教师引导学生去猜想各形体在给定的剖切面的作用下，被剖切后所形成的正确的剖视图。课堂气氛空前高涨，学生们不仅猜测了课件提供的几种剖视图，有的同学还提出了更加新颖的多种多样的剖视图。待猜想过程完成后，再由Authorware动画直观演示来证明和揭示剖视图的形成过程与结果，让学生从中悟出正确的剖视图，从而达到了本课的教学目标，很快同学们就掌握了剖视图一节的各个知识点。
④最后由课件给出本课的各知识要点，达到复习巩固的目的。
实例二:我们在《钢筋混凝土结构》的“钢筋混凝土正截面破坏形态” 一节中，运用诱导+发现的教学设计方法，制作出Authorware计算机多媒体直观视图法课件。首先给出由小到大的几组梁上荷载数值，进行动画演示和引导，让学生自已从中找出梁在荷载作用下会产生的各种问题，再利用动画直观地演示出在各组荷载作用下梁的正截面的各个破坏形态，逐渐的去发现梁的截面各部位的变化规律，从而达到对钢筋混凝土正截面破坏形态的理解和掌握。
8 计算机多媒体直观视图法与常规板书教学法的教学效果比较
我们将一个建筑教学班48人，分成两个对照组，分别采用了计算机多媒体直观视图法和常规板书教学法进行授课，课后进行了同一份试卷的测验，以及学生对两种教学方法的意向选择投票。对比统计结果如下:
9 结论
建筑学科，仅凭枯燥的板书教学很难让学生提起兴致，很难去主动的学习和掌握深奥的建筑知识和结构知识。而通过计算机多媒体直观视图法特有的形象、生动、直观的教学演示，既可以让学生会在一种很轻松愉快的教学过程中掌握相应的理论知识，又同时对建筑产生强烈的兴趣;计算机多媒体直观视图法可使复杂的建筑结构构件分离，并可逐一进行演示和讲解，也可将多个构件合并为一个建筑结构，来形象地演示结构的整体受力和力的传递过程，可模拟施工过程的，真正再现建筑过程的本质。能解决了建筑专业教学中存在的学生读死书，空间想象力不足的问题，能较好的解决了建筑专业教学中理论与生产实践的脱离问题，培养了职高学生理论联系实际的能力。提高了职高学生的学习主动性，也提高了学生对各知识点的理解和掌握程度，受到了学生的普遍欢迎。
参考文献
[1] 李康，梁斌，蔡兴勇编著.多媒体课件设计原理与制作基础.暨南大学出版社，2001.4
[2] 晶玉石.课件创作组编著.多媒体课件制与实例.浙江教育出版社，2002.3
