本站原创
摘要：“计算机图形学”算法具有一定的抽象性、难于理解并且枯燥。利用可视化技术以动画形式模拟该课程基本算法的实现过程、难理解的知识点和抽象概念，运用交互制约技术，学习者可以针对不同的算法进行参数修改和演示速度的调整。设计此教学系统以帮助学习者理解图形在计算机中的生成原理、掌握计算机中的图形生成的算法。
关键词：计算机图形学；可视化教学系统
1009-3044（2013）34-7750-03
计算机图形学主要研究用计算机进行图形生成、处理、输出与显示的基本原理和算法的学科；是计算机应用中的重要分支之一。此教学系统设计使学习者掌握了解计算机图形学中图形的基本算法及其实现，提高学习者算法设计能力和编程实践能力。
针对以上一些不足，本系统建立虚拟栅格和以可见点模拟人眼不可见的像素点，利用可视化技术以动画形式模拟该课程基本算法的实现过程、难理解的知识点和抽象概念，注重运用交互制约技术，学习者可以针对不同的算法进行参数修改和演示速度的调整，开发了题目实时更新的课后练习系统，还利用SOCKET技术开发了群聊工具，满足学习者自主学习、探究式学习、协作学习。该系统建立了授课、测试以及师生互动等体系，为教学建立一个完善的有好的教学平台。
1）技术路线
可视化编程工具C++ Buidler6.0将课程涉及到一些算法可视化实现，包括直线、曲线生成、圆、椭圆生成、直线段裁剪、多边形填充、分形模拟的动态演示。满足个性化学习，提高教学效率和教学效果。提高教学质量教学演示和模拟，对一些抽象概念、理论等实现模拟对计算机图形点、线、面的生成的原理介绍，多种直线、椭圆、圆、曲线、曲面的生成算法介绍以及生动的算法演示，以帮助学生在课后复习巩固课堂学习重点、理解图形在计算机中的生成原理、掌握计算机中的图形生成的算法。可视化教学软件可以展示出算法执行的过程，可以帮助学习者更好地理解算法内容，掌握其实质。模拟人眼看不见的屏幕像素，并且以动画的形式完成个性算法动画演示过程。
GDI图形处理技术，采用C++面向对象语言来完成课件的制作，达到优秀的运转效率。在系统中，制作了图象放大演示可以让学习者了解到在计算机中图形的真实一面；学生可以在二维图形的几何变换中自己画图，自由变换，使学生从最基本的图形变换了解计算机中的动画原理；在三维立方体的空间运动演示中和贝塞尔曲面的演示，学生可计算机图像学算法可视化教学系统设计与实现由专注毕业论文与职称论文的www.udooo.com提供,转载请保留.以感受到三维的震撼效果并且理解在计算机中3D建模的原理。
2）设计理论依据
计算机程序、数据结构向学习者传受时存在着说明表现、演示过程等方面的不足，设计此系统将程序执行过程以及数据演变过程形象地在计算机屏幕上以动态图形方式表现出来。比如，当运转一个可视化的算法程序时，数据结构和程序功能就可以将程序中不易理解的算法特征用图形方式动态地显示在屏幕上，因此加深了用户对程序行为的理解和认识，也准确地让学习者了解和分析程序执行过程所反映的逻辑含义和功能。
算法可视化教学能展现运动过程，能弥补课本中只能以插图和文字说明的局限性，同时培养学生的观察力、想象力和逻辑思维能力。算法过程可视化强调提供解决实际理由的原型，它必须满足两个要求：①提供真实性任务，这样能充分了解自己所要解决的理由，②目标具有复杂性，能引起学生进行深层次考虑，激发学生的内部动机。比如在实现图形学课程中圆的扫描转换算法时，在标记出生成哪些像素的同时，给出相应程序的执行过程量的实时变化，它让学生在短时间内充分认识并体会扫描转换过程的每一状态及变化。这类可视化目标的设计也强调交互式制约，用户可以悬着不同算法，对半径进行修改，调整演示速度等，这样教学者便可以依据讲解内容和学生的反应来随时调整教学过程。
该程序具有动态交互的优势，通过转变参数，学习者很容易能发现图形随参数的变化而转变的规律，从而从真正作用上实现交互性。除此之外，界面友好、显示清晰、逻辑性强、使用方便、科学性强都是它的优秀之处。
3）完善的辅助教学平台
利用SOCKET技术开发了群聊工具，建立起完成的授课、测试以及实验教学、信息、师生互动等体系，为计算机图形学教学实验建立以个完善的教学辅助平台。整合留言系统、电子白板等多种交互系统，为教师与学生提供了方便、适合的交流工具，达到教室、实验室在网络上的延伸，突破了空间的概念，并且把教师和学生紧密联结在一起。
本系统中包含一些使用计算机图形学知识完成的优秀作品。这些作品穿插在知识体系中使学生感受到学好这门课的重要性。同时提供丰富的课后习题供学生训练。如果觉得做的题目都是以前做过的，还可以通过SOCKET技术完成的在线讨论区以及留言板功能老师提出更新的题库的请求。若是碰到难题还可登录该讨论区，与同学、与老师一起讨论。在这里老师和学生无身份区别，完全可以自由讨论。而老师可以在合适的时候为原先的题库添加一些新的题目供学生训练。
计算机图形学是研究计算机生成、处理、显示和输出图形的学科。而图形学的教学关键是如何将图形的生成以更加生动和直观的策略展示给学习者，使学习者更能深入的理解计算机图形学的理论和算法原理。
参考文献：
[1] Peter Shirley.计算机图形学[M].高春晓，译.北京：人民邮电出版社，2007.
[2] 魏俊鹏，于秋生.C++ Builder 6实用编程100例[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[3] Erich Gamma.设计模式[M].李英军，等，译.北京：机械工业出版社，2007.
[4] 孙街亭.图元生成算法的可视化研究[J].工程图学学报，2007（2）：154-158.
[5] 王志敏.计算机图形学画面真实性处理中光照模型的实用技术探讨[J]. 湖北教育学院报，2006（8）：27-29.
关键词：计算机图形学；可视化教学系统
1009-3044（2013）34-7750-03
计算机图形学主要研究用计算机进行图形生成、处理、输出与显示的基本原理和算法的学科；是计算机应用中的重要分支之一。此教学系统设计使学习者掌握了解计算机图形学中图形的基本算法及其实现，提高学习者算法设计能力和编程实践能力。
1 系统设计
由于图形学算法具有一定的抽象性、难于理解并且枯燥，学习者难于从通过执行的静态代码来想象图形数据结构的动态变化，从而丧失了学习该课程的主动性和积极性。为了让学习者对图形学算法原理有清晰的认识和直观的印象，提高学习兴趣，目前出现了一大批借助多媒体技术手段的图形学教学辅助软件，但这些软件普遍都存在以下这些理由：1）教学软件只是课本的电子版本，课本上的文字和图片被一层不变的搬到教学软件上，基本算法的讲解部分，也只是把算法原理和算法实现以字符的形式表现出来。2）算法采用FLASH动画演示，但只是按预先设定好的某种情况来描述算法，学习者不能输入不同条件来转变输出结果，也无法制约动画演示的速度，缺乏交互性和智能型，无法满足学习者个性化学习。3）采用可视化编辑工具C++或JA实现部分算法的动态演示，存在一定的交互性，满足自主探究学习，但这些软件没有涵盖所有基本算法的动态演示过程，缺乏在线协作学习等功能。针对以上一些不足，本系统建立虚拟栅格和以可见点模拟人眼不可见的像素点，利用可视化技术以动画形式模拟该课程基本算法的实现过程、难理解的知识点和抽象概念，注重运用交互制约技术，学习者可以针对不同的算法进行参数修改和演示速度的调整，开发了题目实时更新的课后练习系统，还利用SOCKET技术开发了群聊工具，满足学习者自主学习、探究式学习、协作学习。该系统建立了授课、测试以及师生互动等体系，为教学建立一个完善的有好的教学平台。
1）技术路线
可视化编程工具C++ Buidler6.0将课程涉及到一些算法可视化实现，包括直线、曲线生成、圆、椭圆生成、直线段裁剪、多边形填充、分形模拟的动态演示。满足个性化学习，提高教学效率和教学效果。提高教学质量教学演示和模拟，对一些抽象概念、理论等实现模拟对计算机图形点、线、面的生成的原理介绍，多种直线、椭圆、圆、曲线、曲面的生成算法介绍以及生动的算法演示，以帮助学生在课后复习巩固课堂学习重点、理解图形在计算机中的生成原理、掌握计算机中的图形生成的算法。可视化教学软件可以展示出算法执行的过程，可以帮助学习者更好地理解算法内容，掌握其实质。模拟人眼看不见的屏幕像素，并且以动画的形式完成个性算法动画演示过程。
GDI图形处理技术，采用C++面向对象语言来完成课件的制作，达到优秀的运转效率。在系统中，制作了图象放大演示可以让学习者了解到在计算机中图形的真实一面；学生可以在二维图形的几何变换中自己画图，自由变换，使学生从最基本的图形变换了解计算机中的动画原理；在三维立方体的空间运动演示中和贝塞尔曲面的演示，学生可计算机图像学算法可视化教学系统设计与实现由专注毕业论文与职称论文的www.udooo.com提供,转载请保留.以感受到三维的震撼效果并且理解在计算机中3D建模的原理。
2）设计理论依据
计算机程序、数据结构向学习者传受时存在着说明表现、演示过程等方面的不足，设计此系统将程序执行过程以及数据演变过程形象地在计算机屏幕上以动态图形方式表现出来。比如，当运转一个可视化的算法程序时，数据结构和程序功能就可以将程序中不易理解的算法特征用图形方式动态地显示在屏幕上，因此加深了用户对程序行为的理解和认识，也准确地让学习者了解和分析程序执行过程所反映的逻辑含义和功能。
算法可视化教学能展现运动过程，能弥补课本中只能以插图和文字说明的局限性，同时培养学生的观察力、想象力和逻辑思维能力。算法过程可视化强调提供解决实际理由的原型，它必须满足两个要求：①提供真实性任务，这样能充分了解自己所要解决的理由，②目标具有复杂性，能引起学生进行深层次考虑，激发学生的内部动机。比如在实现图形学课程中圆的扫描转换算法时，在标记出生成哪些像素的同时，给出相应程序的执行过程量的实时变化，它让学生在短时间内充分认识并体会扫描转换过程的每一状态及变化。这类可视化目标的设计也强调交互式制约，用户可以悬着不同算法，对半径进行修改，调整演示速度等，这样教学者便可以依据讲解内容和学生的反应来随时调整教学过程。
该程序具有动态交互的优势，通过转变参数，学习者很容易能发现图形随参数的变化而转变的规律，从而从真正作用上实现交互性。除此之外，界面友好、显示清晰、逻辑性强、使用方便、科学性强都是它的优秀之处。
3）完善的辅助教学平台
利用SOCKET技术开发了群聊工具，建立起完成的授课、测试以及实验教学、信息、师生互动等体系，为计算机图形学教学实验建立以个完善的教学辅助平台。整合留言系统、电子白板等多种交互系统，为教师与学生提供了方便、适合的交流工具，达到教室、实验室在网络上的延伸，突破了空间的概念，并且把教师和学生紧密联结在一起。
本系统中包含一些使用计算机图形学知识完成的优秀作品。这些作品穿插在知识体系中使学生感受到学好这门课的重要性。同时提供丰富的课后习题供学生训练。如果觉得做的题目都是以前做过的，还可以通过SOCKET技术完成的在线讨论区以及留言板功能老师提出更新的题库的请求。若是碰到难题还可登录该讨论区，与同学、与老师一起讨论。在这里老师和学生无身份区别，完全可以自由讨论。而老师可以在合适的时候为原先的题库添加一些新的题目供学生训练。
计算机图形学是研究计算机生成、处理、显示和输出图形的学科。而图形学的教学关键是如何将图形的生成以更加生动和直观的策略展示给学习者，使学习者更能深入的理解计算机图形学的理论和算法原理。
2 结论与展望
计算机图形学是计算机学科的一个重要发展方向，学习计算机图形学课程之后，有利于读者向科学计算、计算机辅助设计、计算机仿真、信息数据的可视化、虚拟显示、动画与游戏、数字娱乐、数字设计等计算机应用行业方向发展。人们会对计算机图形学的研究对象、研究策略、编程实现、等理由认识不足而产生局限性，向学习计算机知识的者普及计算机图形学的教学，可以为解决计算机基础教育不能直接解决用户面对的实际应用理由的尴尬、弥补现教学中计算机仿真等环节的缺失、使计算机应用程序设计从“经验教学培养模式”到“科学理念式教学培养模式”转变，以及计算机类教学中起来一个良好的示范作用。参考文献：
[1] Peter Shirley.计算机图形学[M].高春晓，译.北京：人民邮电出版社，2007.
[2] 魏俊鹏，于秋生.C++ Builder 6实用编程100例[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[3] Erich Gamma.设计模式[M].李英军，等，译.北京：机械工业出版社，2007.
[4] 孙街亭.图元生成算法的可视化研究[J].工程图学学报，2007（2）：154-158.
[5] 王志敏.计算机图形学画面真实性处理中光照模型的实用技术探讨[J]. 湖北教育学院报，2006（8）：27-29.