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《计算机图形学》课程思政案例

作者:许德合发布时间:2022-03-15

一、课程教学目标

目标1:了解计算机图形学的研究内容,图形学和图像处理的区别联系,图形标准,计算机图形学的应用领域,图形显示原理;掌握计算机图形编程的技能,能运用高级编程语言C\C++或者C#进行图形编程和算法验证。

目标2:熟悉直线和圆弧的常用生成算法,掌握数值微分(DDA)算法、中点画线法、Bresenham画线算法,了解图形失真和计算机反走样算法;掌握封闭区域的填充算法,如扫描填充算法,种子填充算法及边表填充算法等;了解直线段裁剪、多边形裁剪的算法,掌握CohenSutherland裁剪算法。

目标3:掌握图形变换的数学基础和常见的图形几何变换,如图形平移、旋转、缩放、对称、复合变换等基本原理;掌握曲线、曲面参数表示的基础知识,常用的参数曲线生成算法,掌握Bezier曲线的生成算法。

二、思政育人目标

目标1:培养学生乐观向上的性格,正确的人生观、价值观,团队合作意识与奉献精神,求真务实、科学严谨的工匠精神并具有追求真理的勇气和决心;具有提出新方法、新思路,进行发明创造、改革的创新意识;具有精度保证的质量意识。

目标2:培养学生坚决拥护中国共产党领导,具有深厚的爱国情怀、国家认同感、中华民族自豪感和具有敢于担当、科技报国的责任意识。

三、课程思政典型教学案例设计

案例一:中国在计算机图形学方面的发展及研究现状

通过讲解计算机图形学系统的发展,结合计算机系统的软件、硬件以及算法的组成以及中国的发展历程,比如学生常见到的计算机品牌让学生了解到计算机图形学在中国的发展与国际上发达国家的差距,中国的计算机品牌目前也就联想Lenovo,打印机等几乎都是进口品牌,学生可以用的计算机图形学软件:Coredraw、Illustrator、AtoCAD甚至专业GIS软件ArcGIS等都是外国人造,但是也有一些国产软件崭露头角,比如专业软件MAPGIS和超图的SuperMap等,从该案例激发学生努力拼搏,科技报国的责任感和爱国情怀。


案例二:汉字机内码表示

在汉字机内表示、编码及其显示方法时,介绍 “当代毕昇”王选院士发明汉字激光照排的故事。为研究汉字激光照排技术,王选翻阅了100多篇国外科技文献,甚至为了找到资料,他还从北京大学图书馆出发,挤公共汽车到中国科技情报所查找资料。经常是每周去三四次,一次半天。王远为节省复印费,对于字数不多的资料就手抄。在王选的主持开发下,我国在计算机汉字激光照排系统获得了产业化和应用,取消了我国沿用上百年的铅字印刷,极大地推动了我国印刷出版业的发展,创造了巨大的社会和经济效益,在此基础上,汉字的矢量字符已经不仅仅用直线段来表示笔画了,而是用更复杂的三次曲线段(北大方正排版系通用的字体)来表示,使字符更加美观,通过该案例可以培养学生爱国爱党的精神,并且激励学生树立远大的理想,不忘初心,砥砺前行,鼓励学生以科学严谨的态度对待问题,树立不怕困难、勇于创新的科学精神。


案例三:Liang-Barsky线段裁剪算法

讲Liang-Barsky线段裁剪算法时,讲该算法的发明人之一梁友栋其人的简介,他是Liang-Barsky线段裁剪算法发明者,该算法在今天已经被应用于各个领域,是计算机图形学基础算法中出现的唯一一个中国人名字,他也是数学家苏步青的弟子,于1983年去加州理工访学期间与正在那里学习的计算机专业的Barsky结为好友,两个人各自发挥自己专长,一起发明了该算法:Liang, You-Dong, and Brian A. Barsky. "A new concept and method for line clipping." ACM Transactions on Graphics (TOG) 3.1 (1984): 1-22.,是第一个在图形学顶级期刊(TOG)上发表文章的中国人,该算法同时被计算机整个领域的顶级期刊CACM收录,梁先生留学回到浙江大学后,于八十年代末到九十年代,致力于几何连续性的研究,提出了一系列几何连续性方面的理论和方法,成为国际上几何连续性研究的重要力量,1991年,梁友栋先生为首完成的成果"计算机图形生成与几何造型研究"获国家自然科学三等奖;九十年代后期,六十多岁的梁友栋先生学术思想仍然非常活跃,积极开展纤维缠绕几何设计的研究。中国工业与应用数学学会几何设计与计算专委会的前身--计算几何协作组就是在梁友栋、刘鼎元和汪嘉业等学者的积极组织及苏步青先生的大力支持下成立的,梁先生任计算几何协作组组长,协作组凝聚了一大批来自各个高校的几何设计与图形学学者,为我国几何设计与计算机图形学的研究做出了杰出贡献,他当之无愧地被称为中国图形学研究的先驱。通过该案例可以培养学生的家国情怀、科技报国的担当感以及团队协作精神,并且激励学生树立远大的理想,鼓励学生积极探索、勇于创新的科学精神。

四、课程思政实施成效及学生反馈

通过对枯燥晦涩的教学内容进行分析、改造、加工,化有形为无形,将思政内容润物细无声地通过专业知识的讲授向学生传播,经过几年的探索与实践,我们不断改进思政教育的方法,做到专业课与思政教育的有机结合,做到专业课与思政教育的有机结合,潜移默化地培养了学生科学严谨的学习态度、团队协作精神以及一丝不苟的工匠精神,激发学生科技报国的使命感,学生课后反馈:通过思政教育融入专业课使得专业课不再那么生硬,政治课不再那么枯燥,意识到学好一门课不只是考个好看的分数,更要有乐观向上、爱党爱国的精神以及在求知的道路上求真务实,并具有追求真理的勇气和决心。

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