摘要:计算机图形学是一门集抽象理论、技术与应用相结合的技术应用型课程。针对计算机图形学的教学内容,本文提出合理运用多媒体技术开展课堂教学。并详细讨论了多媒体在教学过程中的优势和不足,并针对不足给出了相应的对策。
关键词:多媒体技术;计算机图形学;教学方法
中图分类号:G434 文献标识码: A
前 言
计算机图形学(Computer Graphics,简称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[1]。随着计算机的运算能力的提高, 图形处理速度的加快, 使得图形学已广泛应用于计算机辅助设计和制造、科学计算可视化、动画、影视娱乐等各个领域。如计算机图形学被用来进行土建工程、机械结构和产品的设计;将医用CT 扫描的数据转化成图像, 使得医生能够准确诊断病情;根据气象数据进行天气预报, 使气象预报越来越准确;用于地质勘探仿真地下物质结构, 使地质学家可以发现新矿产资源等。
计算机图形学是一门集抽象理论、技术与应用相结合的技术应用型课程,并且是我校计算机专业一门必修课程。通过该课程的学习,使学生系统地掌握计算机图形生成、处理和显示技术的基础知识、原理和方法,培养学生开发与图形相关的软件设计能力, 并掌握图形软件的有关国际标准, 为以后学习相关课程和从事研究开发工作奠定基础。但我们在教学中发现,不少学生往往被计算机图形学的一些必需掌握的基本概念、方法和算法所困扰,感到它们难于理解、枯燥、难学。造成算法教学的复杂和困难的最主要因素来源于学生无法实际看到或想象出教师在课堂上用口头所讲授的算法,而必须通过思考执行静态的程序代码来了解数据结构的动态变化。通常由于教材受篇幅的限制,常常只呈现关键概念的图示,某些算法细节部分只能省略,学生在学习时,必须靠自己的理解去补足省略的细节过程。这些都不利于学生学习和掌握算法。因而,我们在计算机图形学教学中引入多媒体技术能很好的帮助学生理解计算机图形学课程中较为抽象的基本概念和难理解的算法。 多媒体技术概述 多媒体技术,就是交互式综合处理文本、图形、图像、声音等多种媒体信息,使多种信息之间建立逻辑连接,集成为一个系统,把计算机技术、声像技术和通讯技术融为一体[2]。多媒体技术是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术,是新一代电子技术发展和竞争的焦点。多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体,借助日益普及的高速信息网,可实现计算机的全球联网和信息资源共享,因此被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信、军事、金融、医疗等诸多行业。
在高校计算机图形学教学中,我们采用多媒体技术辅助设计教学课件,而得到伴随“ 交互式指导”的形象化教材。多媒体技术能图文并茂的直观显示, 学生能“身临其境”地参与。同时,多媒体技术可以使教师和学生之间实时地进行交换信息,并且多媒体的数据类型不仅有文本,而且还有仿真图像、立体声音、运动视频等人类最习惯的视听媒体信息,所以多媒体技术为高校计算机图形学辅助教学开辟了一个新的天地。 多媒体技术在计算机图形学教学中的优势 丰富的课堂教学信息资源,节约课堂时间 计算机图形学教学内容多,教学学时少,通过多媒体教学,可节省板书时间,从而在有限的教学时间内,可以向学生传授大容量的知识,达到更好的教学效果。这对于教学课时少而教学内容多的图形学课程而言,可以很好地解决这二者之间的矛盾。同时可合理、巧妙地运用教学媒体突出重点,让学生从多种途径增强感性认识,加深理解和记忆,掌握教学重点内容 。 题材丰富,形象直观,激发学习兴趣 计算机图形学有着独特的理论体系,在学习图形学基础理论时,其抽象的思维给学生带来了不少困惑,学生们普遍反应理解困难。如“计算机图形学”的重点与难点在三维图形的数学模型研制(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等)与模型描述数据的构造上;由于计算机图形学追求像照相机拍照一样的三维真实感图形显示效果,这决定了要在计算机中使用仿真的方法(仿真光线在自然界中的传播所产生的显示效果或把这种传播效果映射至物体的表面上)才能达到这一目的。因此,在选择教学媒体时,辅以图、文、声、像俱全的CAI课件,用具有幽默感的动画来刻画抽象的理论,使这些抽象的理论变得形象直观,同时也激发了学生的学习兴趣。 视听结合,提高教学质量 多媒体技术能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境, 能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激, 使学生不由自主地集中全部注意力。通过实验分析统计发现, 人类获取的信息83%来自视觉, 11%来自听觉, 而利用多媒体教学的内容学生既能看得见, 又能听得见, 故其所获取得信息量比单一地听老师讲课要多得多[4]。另外通过关于知识保持记忆持久性的实验发现, 人们通过阅读、听、看等手段分别能够能记住内容的10%、20%和30%, 通过听到同时看到可以记住内容的55%。 因而多媒体教学过程不仅有利对知识的获取, 而且非常有利于对所获取知识的记忆。 多媒体技术在计算机图形学教学中的不足及对策 虽然多媒体技术应用在图形学教学中有诸多优点,但若不合理使用,也会存在不足。如教师在制作课件时就可以把通过参考书和网络查找来的知识加入课件中, 内容太多, 主次不分, 淡化了主题。上课时学生被多媒体课件牵着鼻子走,被动地或者好奇地观赏幻灯片,或拼命赶抄笔记。而且太多幻灯片闪电似地播放,根本不能给学生留下什么印象,下课后可能马上就忘了,学习效率反而更低。
针对多媒体技术在计算机图形学教学中所存在的不足,提出以下改进对策:
首先,教师在制作多媒体课件时,结合教学内容合理制作教学课件,突出教学重点和主题,脉络分明。同时,多媒体课件交互性要强, 尽可能实现网络化, 这样可以方便学生用以巩固复习。
其次,要充分发挥老师的教学主体作用,老师在利用多媒体教学手段的时候不能仅仅充当放映员,而应象在传统模式的教学当中一样,牢牢把握课堂节奏,重视学生表情、语言等信息的反馈,注意课堂互动,给学生留下一些思考的空间,合理调整教学进度,这样才能充分利用多媒体这种先进的教学手段,收获更理想的教学效果。
最后,多媒体教学只是一种现代教学手段, 它与其它教学手段没有本质的区别, 都是为了使学生能更好的掌握和理解所学知识, 不能过重的依赖多媒体教学而忽视了其它教学手段。如把传统教学方法与多媒体教学方法合理地结合起来,突破教学的重点、难点,激发学生学习兴趣。 结论 采用多媒体技术制作的课件提供的信息量大、范围广,而且还可以提供声音、文本、图像、动画等多媒体信息,使学生能利用多种感知手段获得知识,从而拓展了学生的想象空间,提高学习效率。诚然多媒体教学是现代教育采用的最先进的教学手段, 它在教学中确实起了很大的作用,但我们只有有效地避免多媒体教学中出现的种种问题, 弥补多媒体教学中容易出现的一些缺陷, 用其所长, 避其所短,更好地发挥多媒体教学模式的优点和长处, 才能最终实现更好的培养学生的思维能力与创新能力, 提高课堂教学效率, 提升教学质量的目的。