職業院校計算機圖形生成算法的可視化探究

費立偉山東服裝職業學院

職業院校計算機圖形生成算法的可視化探究

費立偉
山東服裝職業學院

摘要：近年來，隨著計算機應用的普及，職業院校對計算機教學工作越來越重視。其中，計算機圖形學是計算機中一門重點學科，并且計算機圖形學中涵蓋了許多算法，長期教學實踐表明，傳統教學方法過于陳舊，不能為學生加深理解提供便利，同時也會降低學生學習計算機知識的積極性。鑒于此，本課題筆者重點對計算機圖形生成算法的可視化進行了探究，希望以此彌補傳統教學的不足，進而為計算機整體教學的優化提供有效憑據。

關鍵詞：計算機；圖形生成；可視化

一、可視化教學的作用分析

可視化教學屬于計算機教學中的一種新型教學方法，該教學方法主要是在借助多媒體及網絡教學平臺的基礎上，通過“可視化”將抽象的知識簡單化、形象化，從而為學生在理解層面提供便利，以此使學生迅速學習到相關知識。顯然，可視化教學的作用是非常明顯的，總結起來主要體現在三大方面：（1）使傳統教學模式得到有效改善。傳統計算機教學模式存在較為單一的缺點，而可視化教學很好地利用了多媒體及網絡平臺，全新的教學方法能夠提高學生參與的積極性，從而為教學的優化提供保證。（2）有助于學生學習到豐富的計算機知識。通過可視化教學全過程，能夠讓學生詳細地觀察到計算步驟，從而加深理解，掌握算法內容，進一步構建系統化的計算機基礎知識體系。

二、計算機圖形生成算法的可視化實現路徑探究

1可視化算法的整體思路分析

計算機圖形生成算法的可視化需建立在了解教學目標方法及內容的前提下進行，結合有效性高、簡單直觀的教學模式，進一步使可視化教學目標得到有效實現。具體整體層面分析，可歸納為三個環節：其一，基于圖形生成界面對單獨的窗口進行設置，主要工作體現在兩方面，一方面將圖形生成表現出來，另一方面將算法文本顯示出來。其二，對于教師來說，需要充分掌握圖形生成過程，保證學生能夠觀察到算法的全過程，并以循序漸進、由淺入深的方式讓學生掌握相關知識。其三，充分結合圖形與算法，基于計算機任務執行中，使可視化目標得到有效實現。

2在生存虛擬柵格的基礎上對坐標系進行構建

在計算機圖形生成算法的可視化教學過程中，為了使“可視化”的教學目標得到有效實現，需做好C語言程序設計工作，進一步做好調試，以此保證程序可以穩定、安全地運行。在圖形生成之后，需要利用計算機對圖像進行繪制，主要是對基于線條上的每一個點的坐標進行繪制，進而連接這些點，以此確保繪制工作的順利完成[3]。除此之外，在運行中還需要確保學生能夠清晰地觀察到圖形。

3把握圖形生成，同時控制演示過程

對圖形生成進行掌握，同時對演示過程進行控制顯得極為重要。主要是為了圖形生成過程跨度過大的情況得到有效避免，同時為學生理解提供便利。所以，在程序設計過程中，教師便需要對每一個環節及步驟進行分解，以規范步驟為原則，向學生演示計算機圖形生成的整體過程。

4使算法和圖形窗口有機結合

算法與圖形窗口有機結合指的是2個窗口算法執行與圖形生成之間保持高度的一致性。在計算機算法對某一項任務進行執行時，保證圖形窗口可以產生圖形。與此同時，為了使窗口的統一得到有效實現，教師需及時對算法作出有效修正。比如：在繪制直線圖形過程中，可在算法中設計出一個函數，同時在圖形窗口中設計出一個函數，以此使相應的任務能夠順利完成，進一步使算法和圖形之間保持高度的一致性。

三、具體案例分析

1可視化教學框架分析

可視化教學框架模型，實現步驟為：（1）利用FLASH可視化編程工具，對算法每一步的關鍵幀加以制作，以此使算法執行過程能夠實現分布可視化，進一步采取相應的技術，使算法動畫演示模塊得到有效生成[4]。（2）對通常會使用到的多媒體教學軟件加以利用，如PowerPoint等，將上述步驟中已經獲取的可視化算法模塊串聯起來。（3）對人機交互設計進行優化，進一步使具備可視化效果的教學軟件得到有效生成。對于可視化教學框架來說，它的實現使教學工作能夠順利開展，同時也利于學生理解。

2實際案例分析

將“1/4圓弧的生成”作為本次探討的案例，其算法本質為：對1/4圓弧相應的函數方程加以應用，圓的函數方程為：x2＋y2＝R2；在構建每一個像素逼近點的基礎上，進一步使圓弧能夠有效構建出來。圓弧的構建需利用到下列公式：

為了使以上算法的執行全過程能夠較為清晰、直觀地呈現在大家面前，筆者利用FLASH軟件對其可視化模塊進行了制作，圖2便是圓弧生成法效果圖示。

在可視化模塊的制作過程中，通常會對界面設計的便捷性進行考慮，結合圖2可知，可視化模塊清晰可見、直觀自然，在教學過程中教師無需將大量的時間花費在軟件模塊執行模式的研究方面，從而使教學工作的開展更加流暢、順利。與此同時，為了能夠充分把握教學過程，設置了“開始演示”、“停止”及“返回”三個按鈕，教學過程中教師只需點擊按鈕便可掌控教學速度。

四、結語

本次研究在分析可視化教學作用的基礎上，進一步對算機圖形生成算法的可視化實現路徑進行了探究。認識需遵循四大步驟，即為：（1）明確可視化算法的整體思路；（2）在生成虛擬柵格的基礎上對坐標系進行構建；（3）把握圖形生成，同時控制演示過程；（4）使算法和圖形窗口有機結合。對以上四大步驟進行完善，才能夠使計算機圖形生成算法的可視化得到有效實現，以此為學生理解提供便利，進一步為計算機圖形學教學的順利開展奠定良機。

參考文獻:

[1]李皓鋮.計算機圖像學算法可視化教學系統設計與實現[J].電腦知識與技術,2013,34:7750-7752.

[2]金星馳.龔光軍.董玉德.圖形生成與變換算法可視化的原理與方法(英文)[J].西安工程大學學報,2014,01:94-101.

作者簡介:費立偉（1977-），女，山東日照人，講師，本科，山東服裝職業學院信息工程系，研究方向:計算機圖形圖像、數據庫。