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面向留学生的“计算机图形学”课程教学研究

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  【摘 要】本文以“计算机图形学”课程的教学实践为例,分析了在华留学生的学习基础,集合“计算机图形学”课程的教学内容和教学特点,提出了面向留学生的“计算机图形学”课程的教学内容进行改革的建议。
  【关键词】计算机图形学;留学生;教学方法
  随着我国国际影响力的增强,尤其是在“一带一路”的推动下,很多留学生非常向往来中国接受高等教育,来华留学生教育已成为我国高等教育的一项重要内容。教学工作作为留学生工作的关键环节,各高校都在努力改进留学生教学质量,教学质量的好坏关系着我国留学生事业的发展和国际声誉的维护。由于留学生的国籍、语言以及宗教信仰等方面存在诸多差异,留学生由于来源于不同的国家,前期知识储备差异较大,部分留学生在数学基础及编程能力方面相对薄弱。此外,留学生还具有强表现欲和竞争意识等特点,面向留学生的课程教学内容的设计以及课堂教学的管理是一个非常大的挑战。
  另一方面,随着计算机图形学技术的不断发展,现今计算机图形学已被广泛应于各种不同的领域。这些应用需求进一步推动了计算机图形学技术的发展,在国内外高校的计算机学科的多个专业中,计算机图形学已成为计算机及相关专业本科生的一门专业主干基础课程,尤其是随着增强现实及虚拟现实等新兴技术及应用产品的发展,近年来人才市场对该专业人才的需求量较大。计算机图形学是一门理论、技术与应用相结合的技术应用型课程,通过该课程的学习,使学生能够了解计算机图形学的发展,系统地掌握计算机图形生成与处理技术的基础原理、算法和实现技术,为以后学习相关课程和从事计算机视觉、科学计算可视化等相关研究工作奠定坚实的专业基础。
  计算机图形学学科是个交叉性学科,综合了计算机科学、数学、物理学等相关学科的知识,新的应用领域不断更新拓展。计算机图形学的理论知识都是建立在良好的数学基础之上的,需要通过数学的推导来展示计算机图形学中的具体算法。由于留学生的数学基础和编程基础都相对薄弱,而计算机图形学的内容非常丰富、理论难度大、实践性强,因此,大多数留学生感到该课程难于理解,疲于应付,很多留学生甚至产生了厌学、教学低效等现象。
  综上所述,本文针对面向留学生的“计算机图形学”课程,探索探索创新的教学模式和教学方法,提高授课质量,增强留学生的学习主动性和提升留学生的实践能力。具体的教学改革措施如下:
  (1)精简教学内容以及合理安排授课进度。根据留学生的接受程度,精选图形学的知识点,主要以基础知识和基本理论教学为主,建议将难度较大的教学内容作为课外选读内容,使留学生专注于最基础、最核心的算法,从而提升授课质量。比如,光线跟踪算法涉及的理论和编程实践难度较大,可以作为课外选读内容。在曲线曲面造型部分,对于曲面,难度较大,理解起来会比较困难,不是非常适合留学生的学习,而曲线的生成算法相比曲面更容易理解,我们可以重点介绍贝塞尔曲线的生成技术和特点。另外,教师应该与时俱进,在课堂上增加图形学课程的最新研究成果以及最新的应用领域,让留学生了解计算机图形学学科的最新发展前沿,从而增加课堂教学的趣味性。
  (2)教师需要教强的外语交流能力,跟留学生建立良好的互动关系。对留学生进行授课教学中,教师可能会存在语言交流障碍,主要体现在两个方面:一是用英语教学对授课教师提出了更高的要求。二是留学生主要来自于英语非母语的国家,英语交流能力本身也存在着差异。此外,留学生具有不同的文化背景,存在着不同的文化差异。因此,对留学生的授课教学,不仅要求教师需要教强的外语交流能力,还需要教师提前了解他们的国别以及学习基本的文化禁忌,从而能够与留学生在课上及课后建立良好的互动关系。在与留学生的互动方面,可以采用课堂及课后互动:在课上互动中,可以采用单独问答及小组讨论方式进行。在课下互动中,可以采用创建微信群或QQ群的方式与留学生一起来进行互动。
  (3)丰富上机实践。很多教师在设计实验课程的环节中,没有充分考虑到实验项目的应用背景。比如,要求留学生对一些重要的算法进行简单的编程实现,这样使得原本很重要的实验环节变成了理论学习的辅部助分,留学生很难将所掌握的基本理论知识与相关应用领域建立起联系,更谈不上灵活应用与创新。因此,建议将实验教学内容主要分为如下两部分:一是图形软件(如AutoCAD、3DMAX)的使用,这样即使留学生没有娴熟的编程能力也能通过成熟软件制作图形;二是编程能力的训练,以OpenGL为开发工具,并先给留学生讲解和分析OpenGL中的函数和实例,再让学生根据实例进行改编,最终能独立设计自己的程序。
  (4)通过分组学习方式,实现多元化的评价。引导留学生借用互联网的丰富资源进行自主学习图形学相关的理论知识,并结合自身的学习能力和目标任务,以小组合作和讨论的形式开展深入学习,学生通过互助小组的学习方式實现自主的对知识进行学习,最后达成学习目标。同时,教师可以采取多元化的评价方式,树立学生的自信心。比如,充分利用信息化的方式,教师可以建立较为完善的奖励机制,激发留学生的学习动力,完成对留学生学习课程的多元化评价。在多元化的评价体系中,教师应当采取和留学生共同评价的方式,使评价结果更加公平、公正,结合评价的相应比例,对结果进行核算。多元化的评价方式,不仅能够有效激发留学生的学习兴趣,调动留学生的积极性,在深化学生主体地位的同时,对留学生竞争意识的培养具有重要作用。
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  作者简介:
  顾晓玲(1986—),女,汉族,浙江舟山人,副研究员,博士,杭州电子科技大学,研究方向:计算机学院教育。
  (作者单位:杭州电子科技大学 计算机学院)

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