面向留學(xué)生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程教學(xué)研究

【摘 要】本文以“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐為例，分析了在華留學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，集合“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)特點(diǎn)，提出了面向留學(xué)生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革的建議。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)圖形學(xué);留學(xué)生;教學(xué)方法

隨著我國(guó)國(guó)際影響力的增強(qiáng)，尤其是在“一帶一路”的推動(dòng)下，很多留學(xué)生非常向往來(lái)中國(guó)接受高等教育，來(lái)華留學(xué)生教育已成為我國(guó)高等教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容。教學(xué)工作作為留學(xué)生工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各高校都在努力改進(jìn)留學(xué)生教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)質(zhì)量的好壞關(guān)系著我國(guó)留學(xué)生事業(yè)的發(fā)展和國(guó)際聲譽(yù)的維護(hù)。由于留學(xué)生的國(guó)籍、語(yǔ)言以及宗教信仰等方面存在諸多差異，留學(xué)生由于來(lái)源于不同的國(guó)家，前期知識(shí)儲(chǔ)備差異較大，部分留學(xué)生在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及編程能力方面相對(duì)薄弱。此外，留學(xué)生還具有強(qiáng)表現(xiàn)欲和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)等特點(diǎn)，面向留學(xué)生的課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)以及課堂教學(xué)的管理是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

另一方面，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)今計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已被廣泛應(yīng)于各種不同的領(lǐng)域。這些應(yīng)用需求進(jìn)一步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外高校的計(jì)算機(jī)學(xué)科的多個(gè)專業(yè)中，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已成為計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科生的一門(mén)專業(yè)主干基礎(chǔ)課程，尤其是隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)及應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)展，近年來(lái)人才市場(chǎng)對(duì)該專業(yè)人才的需求量較大。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)理論、技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用型課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)圖形生成與處理技術(shù)的基礎(chǔ)原理、算法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，為以后學(xué)習(xí)相關(guān)課程和從事計(jì)算機(jī)視覺(jué)、科學(xué)計(jì)算可視化等相關(guān)研究工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科是個(gè)交叉性學(xué)科，綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷更新拓展。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論知識(shí)都是建立在良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上的，需要通過(guò)數(shù)學(xué)的推導(dǎo)來(lái)展示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的具體算法。由于留學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和編程基礎(chǔ)都相對(duì)薄弱，而計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的內(nèi)容非常豐富、理論難度大、實(shí)踐性強(qiáng)，因此，大多數(shù)留學(xué)生感到該課程難于理解，疲于應(yīng)付，很多留學(xué)生甚至產(chǎn)生了厭學(xué)、教學(xué)低效等現(xiàn)象。

綜上所述，本文針對(duì)面向留學(xué)生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程，探索探索創(chuàng)新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，提高授課質(zhì)量，增強(qiáng)留學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和提升留學(xué)生的實(shí)踐能力。具體的教學(xué)改革措施如下：

（1）精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容以及合理安排授課進(jìn)度。根據(jù)留學(xué)生的接受程度，精選圖形學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，主要以基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論教學(xué)為主，建議將難度較大的教學(xué)內(nèi)容作為課外選讀內(nèi)容，使留學(xué)生專注于最基礎(chǔ)、最核心的算法，從而提升授課質(zhì)量。比如，光線跟蹤算法涉及的理論和編程實(shí)踐難度較大，可以作為課外選讀內(nèi)容。在曲線曲面造型部分，對(duì)于曲面，難度較大，理解起來(lái)會(huì)比較困難，不是非常適合留學(xué)生的學(xué)習(xí)，而曲線的生成算法相比曲面更容易理解，我們可以重點(diǎn)介紹貝塞爾曲線的生成技術(shù)和特點(diǎn)。另外，教師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，在課堂上增加圖形學(xué)課程的最新研究成果以及最新的應(yīng)用領(lǐng)域，讓留學(xué)生了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科的最新發(fā)展前沿，從而增加課堂教學(xué)的趣味性。

（2）教師需要教強(qiáng)的外語(yǔ)交流能力，跟留學(xué)生建立良好的互動(dòng)關(guān)系。對(duì)留學(xué)生進(jìn)行授課教學(xué)中，教師可能會(huì)存在語(yǔ)言交流障礙，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是用英語(yǔ)教學(xué)對(duì)授課教師提出了更高的要求。二是留學(xué)生主要來(lái)自于英語(yǔ)非母語(yǔ)的國(guó)家，英語(yǔ)交流能力本身也存在著差異。此外，留學(xué)生具有不同的文化背景，存在著不同的文化差異。因此，對(duì)留學(xué)生的授課教學(xué)，不僅要求教師需要教強(qiáng)的外語(yǔ)交流能力，還需要教師提前了解他們的國(guó)別以及學(xué)習(xí)基本的文化禁忌，從而能夠與留學(xué)生在課上及課后建立良好的互動(dòng)關(guān)系。在與留學(xué)生的互動(dòng)方面，可以采用課堂及課后互動(dòng)：在課上互動(dòng)中，可以采用單獨(dú)問(wèn)答及小組討論方式進(jìn)行。在課下互動(dòng)中，可以采用創(chuàng)建微信群或QQ群的方式與留學(xué)生一起來(lái)進(jìn)行互動(dòng)。

（3）豐富上機(jī)實(shí)踐。很多教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的環(huán)節(jié)中，沒(méi)有充分考慮到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用背景。比如，要求留學(xué)生對(duì)一些重要的算法進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)，這樣使得原本很重要的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)變成了理論學(xué)習(xí)的輔部助分，留學(xué)生很難將所掌握的基本理論知識(shí)與相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域建立起聯(lián)系，更談不上靈活應(yīng)用與創(chuàng)新。因此，建議將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要分為如下兩部分：一是圖形軟件（如AutoCAD、3DMAX）的使用，這樣即使留學(xué)生沒(méi)有嫻熟的編程能力也能通過(guò)成熟軟件制作圖形;二是編程能力的訓(xùn)練，以O(shè)penGL為開(kāi)發(fā)工具，并先給留學(xué)生講解和分析OpenGL中的函數(shù)和實(shí)例，再讓學(xué)生根據(jù)實(shí)例進(jìn)行改編，最終能獨(dú)立設(shè)計(jì)自己的程序。

（4）通過(guò)分組學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)多元化的評(píng)價(jià)。引導(dǎo)留學(xué)生借用互聯(lián)網(wǎng)的豐富資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)圖形學(xué)相關(guān)的理論知識(shí)，并結(jié)合自身的學(xué)習(xí)能力和目標(biāo)任務(wù)，以小組合作和討論的形式開(kāi)展深入學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)互助小組的學(xué)習(xí)方式實(shí)現(xiàn)自主的對(duì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，最后達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。同時(shí)，教師可以采取多元化的評(píng)價(jià)方式，樹(shù)立學(xué)生的自信心。比如，充分利用信息化的方式，教師可以建立較為完善的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，激發(fā)留學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，完成對(duì)留學(xué)生學(xué)習(xí)課程的多元化評(píng)價(jià)。在多元化的評(píng)價(jià)體系中，教師應(yīng)當(dāng)采取和留學(xué)生共同評(píng)價(jià)的方式，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加公平、公正，結(jié)合評(píng)價(jià)的相應(yīng)比例，對(duì)結(jié)果進(jìn)行核算。多元化的評(píng)價(jià)方式，不僅能夠有效激發(fā)留學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)留學(xué)生的積極性，在深化學(xué)生主體地位的同時(shí)，對(duì)留學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的培養(yǎng)具有重要作用。

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作者簡(jiǎn)介：

顧曉玲（1986—），女，漢族，浙江舟山人，副研究員，博士，杭州電子科技大學(xué)，研究方向：計(jì)算機(jī)學(xué)院教育。

（作者單位：杭州電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院）