新工科背景下“计算机图形学”教学改革

万 琳， 吕泽华

(华中科技大学 软件学院，湖北 武汉 430074)

0 引言

2017年，教育部提出进行“新工科”建设，对我国高等工程教育的内涵、建设与发展的路径进行了探讨与规划[1～3]。作为一门面向应用的交叉学科，计算机图形学应用在计算机辅助设计与制造、科学计算可视化、虚拟现实/增强现实、游戏与电影特效等领域，对学生的数学基础、计算思维、计算机系统结构理解和程序设计能力都有一定的要求[4～6]。在新工科的背景下，“计算机图形学”课程的教学只有做到理论和实践密切联系、经典理论和创新思维有效融合才能培养出工业界需要的具备实践能力和创新精神的高素质复合型新工科人才。

1 “计算机图形学”课程教学现状

计算机图形学经历了五十多年的发展，在理论方面，从光栅化图形学到真实感图形学[7]，形成了十分丰富、完整的理论体系，学生学习周期长；在工业界的应用方面，一般会采用先进的编程体系、基于图形引擎和GPU芯片来实现。和国外相比，国内图形学的教学比较传统，主要存在以下几个问题：

1)教学内容的构建不完全满足工业界的需求

从理论教学上看，“计算机图形学”的教学内容包括光栅图形学和真实感图形学两个主要部分。光栅图形学主要包括基本图元的生成和属性处理算法、二维/三维的变换与观察计算等；真实感图形学则包括光照、纹理、阴影的计算。要想达到工业界影片、游戏的效果，这两个部分密不可分。但是，目前的理论教学中容易出现将两者割裂的问题，缺少基于图形绘制本质的融合。……