基于 CDIO 模式的“计算机图形学”教学改革

基于CDIO形式的“计算机图形学〞教学改革〔〕:

摘要：CDIO形式是国际工程教育改革的产物，且在教育教学中逐渐得到了普及与推广，有利于改善学生的学习形式，使其对所学内容产生浓重兴趣，进而深化理解和掌握知识的内涵，增强其理论探究与合作精神。本文分析了CDIO的优越性,结合目前"计算机图形学";课程教学中存在的问题，提出了基于CDIO形式的"计算机图形学";课程教学改革策略。

关键词：CDIO；计算机图形学；教学形式；教学改革

本文引用格式：郭秀娟，等.基于CDIO形式的"计算机图形学";教学改革[J].教育现代化,2022,6(35):53-54.

一概述

CDIO是英文单词"Conceive〔构思〕";、"Design〔设计〕";、"Implement〔实现〕";、"Operate〔运作〕";首字母的缩写，是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO的理念不仅继承和开展了欧美20多年以来的工程教育大改革的理念，更重要的是还提出了系统的才能培养、全面的施行指引〔包括培养方案、教学方法、学生考核以及学习构架〕以及施行检验的12条标准，具有可操作性。CDIO培养大纲将工程毕业生的才能分为工程根底知识、个人才能、人际团队才能和工程系统才能四个层面，要求以综合的培养方式使学生在这四个层面到达预定的目的。

二"计算机图形学";课程的教学现状

在高校教育系统中，计算机图形学隶属于计算机专业，主要是为了向学生传输理论知识、指导他们掌握相关技术，同时引导其在生活理论中进展纯熟应用，进而不断增强他们的计算机程度。在学习中，学生们可以深化理解计算机图形的构成原理，并学会处理图形的方法，掌握更多与图形相关的软件设计方法及图形软件的有关国际标准，为今后学习和从事开发工作奠定坚实的根底【1】。

通过教学理论，发现学生在学习过程中表现出：带着浓重的学习兴趣而来，但是随着学习时间的推移，学生们对于计算机图形学科的学习兴趣呈逐渐下降的趋势，导致学习过程由主动吸收变成被动承受。分析其原因主要有以下几方面。

〔一〕课程对根底理论的需求与学生的根底知识掌握程度有差距

"计算机图形学";涵盖了多个学科的教学内容，其中应用最频繁且最重要的是物理和数学知识，并且计算机图形学的算法是以数学为依托，非常抽象。通常在教学过程中往往注重推导算法原理，强调数学根底。吉林建筑大学是省属本院校，学生自身的理科学习根底本就有所欠缺，对于学习中遇到的各种复杂的公式或概念常常处于不懂或是一知半解的状态，同时计算机图形学在算法实现上要求学生具备一定的编程才能，但是由于学生在学习程序设计语言时，往往立足于完成学分，忽略了编程才能的培养，因此很难完成计算机图形学的算法实现，严重影响了学生的学习积极性。【2】

〔二〕课程内容多，课时少

"计算机图形学";课程包含诸多教学内容，且具有很多细节性的知识点，我们学校计算机图形学课程的理论与理论总学时为32学时。在相对少的学时内，计算机图形学的教学仅限于根底知识的学习，学生很难掌握该课程的知识体系，容易丧失学习目的。因此在教学中容易局限于经典算法原理，对学科前沿动态的内容涉及较少，不利于开阔学生的视野，限制了激发自主学习的意识和兴趣。

〔三〕传统的考试方式遏制了学生的积极性

在传统的教学活动中，教师往往习惯于对学生进展知识教育，强调考试成绩和知识掌握，也因此使得计算机图形课程的考核形式趋于单一的应试考察，使得学生不得不在学习中把更多精力放在理论知识的背诵和记忆上，导致其成为"高分低能";的人，于教学质量的提升和开展非常不利。

三基于CDIO教育形式的教学改革

CDIO工程教育形式以层次化的架构来组织师生的教学与理论活动，有利于激发学生学习的动力，让他们在学习理论知识的同时掌握应用的法那么，并有效开展其工程理论的才能，让他们在合作中收获学习成果。就"计算机图形";课程教学出现的各种问题，我们可以引进CDIO工程教育形式来优化当前的教育方案和过程，确保学生可以通过学习掌握更加丰富的知识、进步自身的综合才能，详细可从以下几方面进展改革和创新。

〔一〕合理进展课程定位

课程有效教学一个重要条件是具有明确的课程定位。在计算机图形课程教学中，明确的定位主要是指制定目的明确、任务明确的教学方案，为学生预设难度适中、可以提升才能的教学活动，从而促使其通过学习和理论掌握必要的知识，树立学以致用的意识。为此，可以通过专题讲座介绍高级应用，如曲面设计、计算机动画等。或是利用信息技术手段整合各个渠道的教学资源，让学生对最新的研究成果有所理解，为顺利地进入该领域从事研发打下根底。

〔二〕构建系统的理论知识教学体系

"计算机图形学";的教学内容以算法为主，且不同的算法之间具有非常亲密的联络，有互相促进和依赖的作用。因此，高校教师在指导学生学习相关知识时，可以在学生已有的知识根底上引导他们来总结和归纳各个知识体系，遵循由浅入深的原那么，指导学生构建一个相对完善的知识框架。在这种具有系统性的教学过程中，学生可以循序渐进地掌握算法原理，进而建立属于自己的知识构造，表达出教学的有效性。

〔三〕采用立体化的教学形式

计算机教师在组织学生学习时，可以将电教手段引进课堂中，组织学生在小组内进展学习，营造一种多元、开放的教学环境，从而构建一个立体的教学形式。

1.运用电教手段讲解理论知识。教师可以利用多媒体课件进展算法仿真，使枯燥的数学公式变成生动的画面。这样充分发挥图形、动画演示的作用，可以大大进步学生的学习兴趣，并且能增强原理、算法的理解。

2.开放式小组讨论学习。根据学生的根底知识和动手才能分成5-8人小组，利用网络平台加强师生、生生之间的有效互动。如，教师可以在课堂上组织学生围绕共同的学习目的展开讨论，也可以借助网络技术的优势指导学生在线学习和探究，从而使学生在与知识的互动中准确把握其内涵，增强其学习的效果。

〔四〕结合学生实际选择教材，拓展教学内容

教材选择清华大学出版社出版的孔令德教师编写的?计算机图形学根底教程(VisualC++版)?。教材涵盖了计算机图形学的根本理论、概念和算法，教材中的算法实现是采用面向对象语言VisualC++6.0的MFC框架作为开发平台，侧重讲解"根本图形的扫描转换";、"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";、"分形几何";、"动态消隐";和"真实感图形";的实现原理和算法；VisualC++6.0的MFC框架使用简便，效率高，非常适宜作为计算机图形学实验平台。教学活动中，我们有针对性的将一些拓展的知识纳入到教学环节，以扩大学生的视野，增加其知识储藏，同时有效激发其灵敏思维，使学生在学习根底理论知识的同时理解当前社会中的先进研究成果，引起他们探究计算机知识、主动学习。

〔五〕立足学生自身情况，开展分层的实验教学

学院为学生提供了满足计算机图形学要求的上机环境，在保证理论学时的前提下，利用学习小组增加上机实验时机；并制定了一个完好的、分层次的实验体系，该体系包括根底实验、综合强化实验和创新培育实验。其中根底实验着重于训练学生的根本技能，综合强化实验强调培养学生的综合应用才能、解决实际问题以及团队协作的才能，而创新培育实验那么着重于学生创新才能的培养。【3】在实验教学过程中本着"验证性应用设计性应用创造性应用";三个层次组织理论教学，随着知识难度系数逐级递增，循序渐进进步学生的理论应用技能。

四结语

基于CDIO形式的"计算机图形学";课程培养形式使学生成为教学活动的主体，较好地激发了学生的学习兴趣和主观能动性。教师引导学生发现问题、分析问题和解决问题，这种引导很大程度上进步了学生的自学才能，非常利于学生养成终身学习的习惯。改革后的分层次实验环境为不同程度的学生都提供了相应的理论时机，学生按照自己的才能和特长参与到实验中去，加深了学生对专业根底知识的理解与应用，锻炼和进步学生的工程理论才能。小组合作形式组织的教学活动，培养了学生的团队协作精神，进步了学生的综合素质。

参考文献

【1】冯莹莹．基于EPT-CDIO的应用型人才培养形式创新研究以计算机专业为例[J]．赤峰学院学报〔自然科学版〕，2022〔5〕:227-229