論可視計(jì)算方向課程設(shè)置與教學(xué)研究

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1可視計(jì)算方向的概念及發(fā)展歷史

可視計(jì)算的發(fā)展的基礎(chǔ)理論——圖形學(xué)是來(lái)自麻省理工博士伊萬(wàn)·蘇澤蘭的《面板》論文，而本·拉普斯科使用模擬計(jì)算機(jī)創(chuàng)作的電子抽象畫則開啟了計(jì)算機(jī)與圖形學(xué)相結(jié)合的開端。偶然發(fā)生階段，可視計(jì)算在最初是以計(jì)算機(jī)美術(shù)的形式出現(xiàn)的，大部分是用于科學(xué)家或工程師為進(jìn)行自身專業(yè)的繪圖而開始使用的，并在20世紀(jì)60年代各種計(jì)算機(jī)美術(shù)的使用活躍起來(lái)。應(yīng)用階段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高及人們對(duì)圖形學(xué)的深入了解，二維的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)繪圖已經(jīng)不能滿足相關(guān)人群的需求，三維制圖開始走進(jìn)人們的視野，CAD技術(shù)開始出現(xiàn)在科學(xué)家或工程師的工作中被應(yīng)用。普及階段，20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及計(jì)算機(jī)三維制圖技術(shù)的成熟，軟件公司開始推出面向社會(huì)的商業(yè)性設(shè)計(jì)軟件，可視技術(shù)的應(yīng)用成果降低了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及相關(guān)技術(shù)的難度，增加了更為人性化和實(shí)用的功能，給設(shè)計(jì)人員的工作帶來(lái)了便利。同時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)圖形學(xué)的實(shí)踐也不僅限于靜態(tài)的圖形，而開始轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的圖像，動(dòng)畫技術(shù)就是由此而生，這也是如今很多影視后期制作說(shuō)使用的軟件的前身。在我國(guó)，可視計(jì)算技術(shù)傳入時(shí)間較晚，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度也很緩慢，直到20世紀(jì)末我國(guó)承辦亞運(yùn)會(huì)時(shí)，才使用了相關(guān)技術(shù)制作動(dòng)畫片頭，之后，二維與三維（包括動(dòng)態(tài)）的設(shè)計(jì)作圖軟件開始在我國(guó)使用，直到如今成為設(shè)計(jì)行業(yè)人員的必須技能。

2可視計(jì)算方向課程開設(shè)的意義及對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)

2.1可視計(jì)算方向課程開設(shè)的意義

由于人視覺認(rèn)知能夠接收大部分的信息的理論，在信息時(shí)代，可視計(jì)算技術(shù)作為信息可視化的重要手段開始起到很大的作用，可視計(jì)算方向課程的開設(shè)對(duì)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步意義重大。首先，課程的開設(shè)能夠改變我國(guó)可視計(jì)算技術(shù)落后的局面。跟世界可視計(jì)算技術(shù)發(fā)展相比，我國(guó)整整落后了近三十年的時(shí)間，為了實(shí)現(xiàn)可視計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，讓部分人首先掌握相關(guān)理論知識(shí)與技術(shù)，才能夠?qū)@一技術(shù)進(jìn)行更為深入的研究，追趕我國(guó)在此方面落后的距離。其次，課程的開設(shè)可以幫助其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。可視計(jì)算技術(shù)即是一門科學(xué)理論學(xué)科，又是一種新興的科學(xué)工具，通過(guò)對(duì)可視計(jì)算課程的學(xué)習(xí)，擁有其他學(xué)科基礎(chǔ)的人群可以通過(guò)對(duì)兩方面的結(jié)合實(shí)現(xiàn)學(xué)科理論或?qū)嵺`的創(chuàng)新。最后，為社會(huì)輸出足量專業(yè)人才。可視計(jì)算技術(shù)的普遍應(yīng)用說(shuō)明了其具有很強(qiáng)的綜合性和工具性，因此各行各業(yè)對(duì)此方面的高素質(zhì)高水平人才都處于渴求狀態(tài)，可視計(jì)算方向課程的開設(shè)可以幫助培養(yǎng)這方面的人才，以滿足各類型單位的需求。

2.2可視計(jì)算方向課程對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)

可視計(jì)算方向的理論課程以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、輔助設(shè)計(jì)、圖形圖像處理、三維立體動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主，為了跟隨國(guó)家課程改革的步伐，可視計(jì)算方向課程的安排對(duì)應(yīng)學(xué)生核心能力的培養(yǎng)，核心能力主要分為三個(gè)部分：基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解能力、專業(yè)技術(shù)的實(shí)踐能力和從事工作時(shí)遵守職業(yè)道德的能力。對(duì)可視計(jì)算理論知識(shí)理解能力的培養(yǎng)。在進(jìn)行任何學(xué)科的教學(xué)時(shí)，其基礎(chǔ)理論知識(shí)作為這一學(xué)科精華所在，也是為了幫助學(xué)生打好基礎(chǔ)，以便作為之后對(duì)前沿知識(shí)進(jìn)行深入分析與研究的工具，對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是必不可少的，在可視計(jì)算方向課程中，可視化計(jì)算技術(shù)的發(fā)展歷史、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬技術(shù)理論、人機(jī)交互理論都是學(xué)生必須理解的基礎(chǔ)理論。對(duì)學(xué)生專業(yè)技術(shù)的實(shí)踐能力的培養(yǎng)。可視計(jì)算方向課程培養(yǎng)的學(xué)生是專業(yè)型的計(jì)算機(jī)人才，只有將所學(xué)的理論及技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐才能體現(xiàn)其課程學(xué)習(xí)的價(jià)值。在此課程中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)高真實(shí)度高清晰的渲染技術(shù)、自然流暢的三維建模技術(shù)、基于生物物理學(xué)的動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)、高精度數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

3可視計(jì)算方向課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

雖然可視計(jì)算方向課程的開設(shè)具有非凡的意義，并且處于急迫需求的狀態(tài)，但是在實(shí)際的教學(xué)工作中，可視計(jì)算方向課程所培養(yǎng)的學(xué)生卻未養(yǎng)成其目標(biāo)要求的核心素質(zhì)，教學(xué)課程存在很多問題。

3.1將可視計(jì)算方向課程看做對(duì)技術(shù)能力的培養(yǎng)而忽略了基礎(chǔ)理論知識(shí)的重要性

在日常教學(xué)中，由于可視計(jì)算方向課程具有的工具性和專業(yè)性，學(xué)校和教師往往將課程目標(biāo)設(shè)立為某種技術(shù)的熟練應(yīng)用，因此在課堂學(xué)習(xí)上以計(jì)算機(jī)訓(xùn)練為主，而忽視了對(duì)理論知識(shí)的講解。這就導(dǎo)致了學(xué)生能夠在工作或?qū)W習(xí)中應(yīng)用很多可視計(jì)算技術(shù)及相關(guān)軟件，但不清楚其運(yùn)行原理，因此當(dāng)面對(duì)不斷更新的軟件與功能時(shí)只能重復(fù)操作訓(xùn)練式的學(xué)習(xí)，最終會(huì)被快速發(fā)展的技術(shù)所淘汰。同時(shí)，這也是可視計(jì)算技術(shù)專業(yè)高等級(jí)學(xué)術(shù)人才缺失的原因。

3.2在實(shí)踐能力培養(yǎng)方面缺乏針對(duì)性

計(jì)算機(jī)技術(shù)是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，因此在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)需要不斷細(xì)分，學(xué)校根據(jù)學(xué)生需求和社會(huì)需要來(lái)劃分細(xì)分技術(shù)方向，以便進(jìn)行對(duì)口培養(yǎng)。在可視計(jì)算方向課程中，其實(shí)踐技能的培訓(xùn)是多方面的，也就意味著在同等的時(shí)間中對(duì)所有技術(shù)軟件都只是教授了基礎(chǔ)的功能，對(duì)更深層次的功能如何使用缺乏教學(xué)課時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生只能從事最基本的可視計(jì)算技術(shù)工作，而不能實(shí)現(xiàn)高度專業(yè)化或跨學(xué)科發(fā)展的目的。

3.3忽視職業(yè)道德的培養(yǎng)

學(xué)校的功能在于教書育人，而現(xiàn)今學(xué)校將更多的時(shí)間放在了教書，而忽視了其育人作用。要使學(xué)生成為一名合格的社會(huì)人，一名合格的可視計(jì)算技術(shù)從業(yè)者，除了相應(yīng)的知識(shí)與技能外，還需要樹立正確的道德觀、價(jià)值觀，才能在職業(yè)上實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足的發(fā)展。

3.4教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新與多樣性

教學(xué)方法對(duì)學(xué)科教育起著最為直接的作用，所有的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)都要通過(guò)教學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)今可視計(jì)算方向課程中教學(xué)方法以課堂傳授與上機(jī)實(shí)訓(xùn)為主，教學(xué)方式單一、學(xué)生缺乏創(chuàng)新能力，這樣的教學(xué)方法已經(jīng)遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家的相關(guān)教學(xué)，是在可視計(jì)算方向課程中亟待解決的問題。

4可視計(jì)算方向教學(xué)方法的變化趨勢(shì)

由于教學(xué)方法的直接性，針對(duì)可視計(jì)算方向課程中出現(xiàn)的種種問題，結(jié)合教育學(xué)的最新理論成果，我們首先從教學(xué)方法的改變?nèi)胧郑瑏?lái)解決可視計(jì)算方向課程的實(shí)際問題。

4.1信息技術(shù)聯(lián)合教學(xué)法

在信息時(shí)代下，傳統(tǒng)的死板的教學(xué)方式已經(jīng)逐漸被拋棄，科學(xué)信息技術(shù)教學(xué)是建立在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)收集分析的大數(shù)據(jù)之上，采用多種設(shè)備為輔助的教學(xué)方式，具有科學(xué)性、直觀性、人性化的特點(diǎn)。在可視計(jì)算方向課程中，除了使用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作課程外，還應(yīng)當(dāng)采取模擬技術(shù)，使得可視計(jì)算方向課程的理論及運(yùn)行原理更具有可視性，幫助學(xué)生樹立對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣，掌握理論如何在實(shí)踐技術(shù)中運(yùn)行，已達(dá)到實(shí)踐與理論相結(jié)合的效果。同時(shí)，這樣的方法還可以幫助學(xué)生選定自身喜歡的技術(shù)方向進(jìn)行研究，有利于學(xué)術(shù)研究性人才的培養(yǎng)。

4.2情景教學(xué)法

情景教學(xué)發(fā)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主的模式，以實(shí)際社會(huì)工作中問題的解決為目標(biāo)，在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多維互動(dòng)，將死板的重復(fù)式教學(xué)轉(zhuǎn)換為探究式學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生獲得在實(shí)際工作中的技能與經(jīng)驗(yàn)。其特點(diǎn)為：學(xué)生在學(xué)習(xí)中成為主導(dǎo)因素；在同樣的任務(wù)中可以得出不同的解決方案；在情境中進(jìn)行實(shí)踐操作與情感感悟，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。教師提出具體工作的情境，學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中進(jìn)行理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更有側(cè)重與針對(duì)性，能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中工作，提前對(duì)所學(xué)專業(yè)對(duì)應(yīng)的工作內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的了解，以及為未來(lái)的工作準(zhǔn)備職業(yè)技能與素質(zhì)。

4.3翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的教師講授部分不在限于書面的理論或知識(shí)，要求學(xué)生在課前通過(guò)多媒體播放教師以錄制好的微課來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而將課堂內(nèi)的時(shí)間作為教師的答疑和教授學(xué)習(xí)方法的時(shí)間。這種教學(xué)方法促使學(xué)生將課余時(shí)間用于相關(guān)理論與技術(shù)研究，相當(dāng)于將可以進(jìn)行學(xué)習(xí)的課時(shí)延長(zhǎng)，從而能夠在有限的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)。

5總結(jié)

為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)可視計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，開展科學(xué)有效的可視計(jì)算方向課程教學(xué)起著至關(guān)重要的作用，學(xué)校定期對(duì)自身的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行審視與分析，積極引進(jìn)有利于可視計(jì)算學(xué)科發(fā)展的教學(xué)方法，結(jié)合前沿理論成果，以逐漸改正現(xiàn)今可視計(jì)算教學(xué)中的問題。