基于计算思维的计算机图形学教学改革

摘 要：随着计算机图形学的高速发展,现已成为一门独立的学科,而现有的计算机图形学课程教学方法依然守旧,由于计算思维的理念愈加成熟,因此,把计算思维应用到计算机图形学的课程教学中去,能够更好的让学生掌握实际技能.

关 键 词：计算思维计算机图形学教学

中图分类号：G420文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0152-01

1计算思维的理念和表达体系

1.1计算思维的理念

2006年3月,美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真（JeanteM.Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communicat

ionsoftheACM》杂志上给出,并定义的计算思维（ComputationalThinking）.周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[1].通俗点来理解,计算思维就是面对任何一个复杂的问题,对它进行求解方法分析、过程设计、最终解决问题的一种思维.

1.2计算思维的表达体系

计算思维在宏观层面,揭示了计算机的泛在特性；大自然中的万物都存在计算属性,社会、人物之间也存在计算属性；计算是人工科学,也是自然科学.在微观层面,它挖掘了计算的内涵特性；整理一个学科的本质特征和核心方法以及原理的归类、分析.我们通过分类的“核心概念”方法来构建计算思维的表述体系：计算、抽象、自动化、设计、通信、协作、记忆、评估.如图1所示

2计算机图形学教学改革的需求

2.1计算机图形学课程教学现状

计算机图形学（ComputerGraphics,通常简称为CG）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[2].它包含了计算机辅助设计（CAD）、三维建模（3D）以及实物仿真等等内容,范围涉及面非常广泛,而现有的教学模式仍然停留在非常守旧的阶段.

2.2计算机图形学教学改革需求

需求：（1）我们需要构建相对稳定、能够体现计算机图形学思想和方法的核心内容.（2）我们需要更加突出思维方法的训练.

满足：（1）有限的课时应对教学改革的压力和不断更新的技术.（2）更好地诠释课程建设的目标,更好地体现学科特征.

3围绕计算机图形学教学改革的实施模式

3.1对计算思维的基础认识

计算思维强调的是培养计算能力,但它并不是要颠覆原本的课程内容,而是通过对内容的再组织与优化,甚至二次优化,突出核心内容和方法；而在教学方法改革方面强调的是加强思维方法的训练.

3.2计算思维如何在课程中被融入

首先要让广大教师理解计算思维的理念,并且让教师能够体会计算思维的先进性,从而对学生进行分类培养定位.其次过程需要分类分层次的逐步进行,不可一步促成.

3.3教师在实际课程中如何应用计算思维

在任何课程的学习中,激发学生的学习兴趣是最为重要的,因此计算思维运用的第一步就是触发学生对课程的学习兴趣,然后使学生了解相关内容的核心问题和核心解决方法；通过对问题的引入、寻求解决问题的思路、引出问题的解决方法或实现方法、进一步的拓展和思考.其中,选取合适的案例非常重要,案例必须能够体现本知识点的运用并且全面具体.基本的实施模式有下列三种模式：（1）教学方法驱动：不改变内容,而改变或者改进具体的教学方法.（2）内容整合或重组：对内容进行局部调整,突出其核心和重点,并适当的进行删减.（3）全面整改：扩大内容面,全面提升,大面积更新.

4案例分析：浙江东方职业技术学院“3DsMax三维制作”课程建设

4.1提出问题

（1）现有教学内容如何组织和梳理.（2）实践教学如何安排.（3）计算思维核心概念如何渗透和掌握.（4）如何让学生更好的理解课本知识点.

4.2核心―教学方法推进（教学方法驱动模式）

（1）针对高职学生的理解力和掌握计算机能力的程度,将内容进行删减,确定课程内容由基础+应用组成,而把高级工业设计部分进行删减.（2）传统的3D课程模式一般有两种：一是前半部分课时讲解理论知识点,后半部分进行实际操作课安排；二是任务驱动式教学,一讲一练的模式；而基于计算思维的教学安排,应该采取发散的思维去安排课程模式.（3）通过课程讲解过程中适当的引入计算思维的概念,并按照计算思维的理念去引导学生,让学生主动自发的去渗透其理念.（4）通过计算思维的引入,合理的利用案例,能够让学生更好的理解和掌握知识点.然而教学方法如何推进?新方法又有何优势?这里将它和传统的任务驱动式教学方法进行对比（举例制作雪人模型）.

任务驱动式的教学过程：首先给学生讲解演练一次雪人模型.其次让学生克隆制作一次雪人模型.最后接着让学生制作一个类似的雪人模型进行扩展练习.融入了计算思维的教学过程：首先给学生演练一次雪人模型的制作.其次对雪人模型中可以加入的其他元素以及知识点进行讲解.最后让学生制作一个自己认为更加形象的雪人模型.

两者的区别：计算思维教学过程由于对雪人模型可以添加修改的知识点进行讲解,可以让学生将一系列的知识点通过一个实例来掌握,而且还可以让学生进行发散的思考和设计雪人模型,最后不但提高了学生的学习兴趣,也更加好的掌握了一系列的相关知识点,学生设计的模型更加灵活多样,使学生的创新意识在课堂上得到了锻炼.而不像传统教学过程,限定了学生的设计空间,只能照着书本案例进行克隆复制,容易导致学生失去学习兴趣,对知识点进行死记硬背,不能灵活掌握.