时间：2023-03-20 16:23:46
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关键词：图形学；发展；应用
一、计算机图形学的发展
计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理，显示的科学。经过30多年的发展，计算机图形学已成为计算机科学中最为活跃的分支之一，并得到广泛的应用。1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风一号——（Whirlwind）计算机的附件诞生．该显示器用一个类似示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。
二、计算机图形学在曲面造型技术中的应用
曲面造型技术是计算机图形学和计算机辅助几何设计的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。它肇源机、船舶的外形放样工艺，经三十多年发展，现在它已经形成了以Bezier和B样条方法为代表的参数化特征设计和隐式代数曲面表示这两类方法为主体，以插值（Intmpolation）、拟合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）这三种手段为骨架的几何理论体系。随着计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求的日益增强，随着几何设计对象向着多样性、特殊性和拓扑结构复杂性靠拢的趋势的日益明显，随着图形工业和制造工业迈向一体化、集成化和网络化步伐的日益加快，随着激光测距扫描等三维数据采样技术和硬件设备的日益完善，曲面造型在近几年来得到了长足的发展。
2．1从研究领域来看，曲面造型技术已从传统的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，扩充到曲面变形、曲面重建、曲面简化、曲面转换和曲面位差。
曲面变形（DeformationorShapeBlending）：传统的非均匀有理B样条（NURBS）曲面模型，仅允许调整控制顶点或权因子来局部改变曲面形状，至多利用层次细化模型在曲面特定点进行直接操作；一些简单的基于参数曲线的曲面设计方法，如扫掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋转法和拉伸法，也仅允许调整生成曲线来改变曲面形状。计算机动画业和实体造型业迫切需要发展与曲面表示方式无关的变形方法或形状调配方法，于是产生了自由变形（fFD）法，基于弹性变形或热弹性力学等物理模型（原理）的变形法，基于求解约束的变形法，基于几何约束的变形法等曲面变形技术和基于多面体对应关系或基于图象形态学中Minkowski和操作的曲面形状调配技术。
2．2从表示方法来看，以网格细分（Sub-division）为特征的离散造型与传统的连续造型相比，大有后来居上的创新之势。而且，这种曲面造型方法在生动逼真的特征动画和雕塑曲面的设计加工中如鱼得水，得到了高度的运用。
三、在计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的应用
这是一个最广泛，最活跃的应用领域。计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善，与工程设计方法的革新紧密相关的。采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要。CAD技术目前已广泛应用于国民经济的各个方面，其主要的应用领域有以下几个方面。
3.1制造业中的应用。CAD技术已在制造业中广泛应用，其中以机床、汽车、飞机、船舶、航天器等制造业应用最为广泛、深入。众所周知，一个产品的设计过程要经过概念设计、详细设计、结构分析和优化、仿真模拟等几个主要阶段。同时，现代设计技术将并行工程的概念引入到整个设计过程中，在设计阶段就对产品整个生命周期进行综合考虑。当前先进的CAD应用系统已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一个系统内。现在较常用的软件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD应用系统，这些系统主要运行在图形工作站平台上。在PC平台上运行的CAD应用软件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各种因素，目前在二维CAD系统中Autodesk公司的AutoCAD占据了相当的市场。
3．2工程设计中的应用。CAD技术在工程领域巾的应用有以下几个方面：①建筑设计，包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计等。②结构设计，包括有限元分析、结构平面设计、框/排架结构计算和分析等。③设备设计，包括水、电、暖各种设备及管道设计。④城市规划、城市交通设计，如城市道路、高架、轻轨等。⑤市政管线设计，如自来水、污水排放、煤气等。⑥交通工程设计，如公路、桥梁、铁路等。⑦水利工程设计，如大坝、水渠等。⑧其他工程设计和管理，如房地产开发及物业管理、工程概预算等。
3．3电气和电子电路方面的应用。CAD技术最早曾用于电路原理图和布线图的设计工作。目前，CAD技术已扩展到印刷电路板的设计（布线及元器件布局），并在集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的设计制造中大显身手，并由此大大推动了微电子技术和计算及技术的发展。
3．4仿真模拟和动画制作。应用CAD技术可以真实地模拟机械零件的加工处理过程、飞机起降、船舶进出港口、物体受力破坏分析、飞行训练环境、作战方针系统、事故现场重现等现象。在文化娱乐界已大量利用计算机造型仿真出逼真的现实世界中没有的原始动物、外星人以及各种场景等，并将动画和实际背景以及演员的表演天衣无缝地合在一起，在电影制作技术上大放异彩，拍制出一个个激动人心的巨片。:
3．5其他应用。CAD技术除了在上述领域中的应用外，在轻工、纺织、家电、服装、制鞋、医疗和医药乃至体育方面都会用到CAD技术。CAD标准化体系进一步完善；系统智能化成为又一个技术热点；集成化成为CAD技术发展的一大趋势；科学计算可视化、虚拟设计、虚拟制造技术是CAD技术发展的新趋向。
【关键词】计算机图形学 电影 动画 分类 原理 应用
1 引言
随着计算机应用技术的迅猛发展，促进了一系列相关学科的发展。计算机图形学便是其一。1963年，美国人伊凡・苏泽兰在麻省理工学院毕业论文课题是关于三维交互式图形系统，在此基础上发表了题目为《画板》的博士毕业论文， 这篇毕业论文是计算机图形学里程碑的标志，它的发表标志着计算机图形学科正式诞生。计算机图形学它标志着计算机处理方式由处理符号系统转变为处理图形系统的方式，计算机图形学的出现，计算机处理方式可以部分地模拟现实图形和展现人的右脑功能，因此计算机图形学的理论和实践具有划时代的意义。
在计算机图形学发展和应用的过程中，最具震撼性和实用性的就是电影动画技术。电影动画为计算机图形学提供了新鲜的血液，打开了新视角，自然界的一切美丽景象都可以通过计算机生动形象地再现构造宏观、微观世界。
2 计算机图形处理电影动画的分类
计算机图形处理电影动画是计算机图形学和电影艺术相结合，并且相互促进的产物，计算机软硬件和图形图像算法高速发展促进了计算机图形学的突飞猛进。计算机电影动画技术将图形、图案和画面或者其中一部分显示在屏幕上，并且按照一定规律或预定的要求在屏幕上移动、变换，从而使计算机显示出图形动态变换过程。
电影动画是运动中的艺术，运动的画面是电影动画的表现形式，运动是电影动画的要素，运动的表现形式，才促使了二维和三维动画的发展。计算机动画以其制作方法和表现特征的两种表现形式就是二维电影动画和三维电影动画。
2.1 二维电影动画
传统的电影卡通动画，是大量的画片，每幅画片高速翻转以便实现是连续播放多帧画面，每幅画面表述的是运动物体的若干个瞬间的定格，利用观看者在大脑内残留的瞬间视觉感觉而得到运动的视觉感受。传统的电影卡通动画是先画出一头一尾两个关键帧图画，然后在两个关键帧中间插入一些列图画画从而生成中间一系列画。展现平面图形是计算机二维电影动画的一大特点，是对传统动画制作的继承和发展，制作时就像传统在纸上作画，通过计算机图形学复杂的算法将一些列计算机图画对象的移动、变形、变色等手法表现出传统电影动画运动的效果。
ANIMO是世界上最受欢迎的、使用最广的二维动画系统动画制作软件，它是英国Cambridge Animation公司核心产品。ANIMO向计算机图形设计者提供了灵活的颜色模板创建、修改调色板和调整颜色的工具，这些功能有助于二维电影动画前期制作和影片后期合成方面都有独到的技术特点。ANIMO虽然不是最专业的二维电影动画制作软件，但是它具有更大的灵活性，软件独有的内部环境能够将二维电影动画和三维电影动画完美的结合起来。
ANIMO经常用于二维电影动画和真实场景的结合，90年代篮球运动球星乔丹和华纳动画人物共同主演的《空中大灌篮》，它是将二维电影动画与三维电影动画真实场景完美结合的成功范例。ANIMO软件具有面向动画师设计的工作界面，在ANIOM软件制作电影动画的同时，需要一台高清扫描仪，底板动画图片上放在扫描仪内进行扫描，扫描后的画稿几乎保持了动画设计者原始动画图片的线条，ANIMO软件的快速上色工具提供了给图画自动上色和自动线条封闭功能，并和软件的颜色模型编辑器集成在一起，软件提供了不受数目限制的颜色数量和调色板种类。三维电影动画中的阴影和灯光效果是最难转化为二维电影动画的，ANIMO却可以将这些难点完美的结合在一起，具有多种特技效果处理效果，包括动画的灯光效果、物体阴影变换、图片背景的模糊处理、拍摄的摄像机镜头的移动、波纹起伏波浪震动的效果展现等等，并可与二维电影动画、三维电影动画和实拍镜头进行合成处理。它所提供的可视化场景图画可以让动画设计师在软件内只用几个简单的操作步骤就可完成比较复杂的动画制作，提高了计算机二维电影动画制作的工作效率和速度。
2.2 三维电影动画
三维电影动画则是展示立体的图形，三维电影动画的制作过程就好像是在摄影棚中拍电影的景象：三维图像影像制作首先是在布置摄像对象所处的位置、动画制作者规定其运动轨迹、并按照这个运动轨迹进行拍摄、各种灯光效果被制作者安排的妥当，摄影机可以布置在特定位置上或者也可根据拍摄内容设定摄影机的推拉摇移摆动，最后利用计算机用图形算法计算出这个摄影机所见到的动态图像效果。
三维电影动画制作首先要创建物体模型结构，其次是让这些物体在空间内动起来，如变化图形、变化颜色、移动位置、旋转物体等制作手段。再通过打灯光等特效生成栩栩如生的画面。计算机三维电影动画数据是在计算机内部自动生成的。
【关键词】线性代数；专业化；图形学
本论文由“上海市高校青年教师培养资助计划”支持
项目名称“高校线性代数课程教学专业化研究”
项目编号ssy11021
线性代数是大学基础数学中的一门主要理论课程，在普通高等院校本科各专业中普遍开设，在培养具有良好数学素质及应用型人才方面起着特别重要的作用.因此，线性代数的教学内容和方向一直是高校数学教师们十分关心的问题.
传统的线性代数教学偏重自身的理论体系，强调线性代数的基本定义、定理及其证明，教学内容层层递进，逻辑性非常强，学生可以学到完整的线性代数知识体系，但由于教学中缺乏与专业相关的内容，各种版本教材也甚少与学生所学专业领域相关，导致这门课程的专业服务性价值没有很好地体现出来.因此，在材的基础上，开发出具有专业特色的线性代数教学模块变得尤为重要，本文正是线性代数在计算机专业的教学中进行探索.
计算机图形学是计算机科学的一个重要分支领域和应用方向，不仅包含了从三维图形建模、绘制到动画的过程，同时也包括了对二维矢量图形以及图像视频融合处理的研究.计算机图形学的应用十分广泛，包括计算机辅助设计与制造、影视动漫、军事仿真、医学图像处理、气象、地质、财经和电磁等的科学可视化.
线性代数的思想贯穿于计算机图形学.事实上，只要牵涉到几何数值表示法，就常常抽象出例如x，y，z坐标之类的数值，我们称之为矢量.图形学自始至终离不开矢量和矩阵.用矢量和矩阵来描述旋转、平移或者缩放是最为合适和有效的.
【参考文献】
关键词：计算机图形学；研究型教学；算法
计算机图形学是研究如何利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，在计算机辅助设计制造、科学计算可视化、地理信息系统、虚拟农业等领域有着非常广泛的应用，是计算机、地理信息系统、电子工程、机械设计等本科专业一门重要的专业基础课，也是许多后续课程(图像处理、模式识别、多媒体技术、虚拟现实、计算机视觉等)的基础课程，在教学计划中占有重要地位和作用。
培养学生的创新和实践能力是研究型大学教育改革目标的核心。通过该课程的学习，不仅使学生能系统地获得计算机图形学的基本知识、必要的基础理论和常用的图形生成算法，同时能提高学生的综合素质，使学生具备一定的研究和创新能力。另外，随着近几年信息技术在农业领域的广泛应用，在农业遥感、地理信息系统、农作物模拟和仿真中涉及大量的计算机图形算法和技术。因此在这门课的讲授内容上增加了一些和遥感、地理信息系统、虚拟农业技术相关的图形基础和算法，并结合教师的研究成果和科研工作的进展，及时将其增加到教学内容中，使这门课程逐渐形成有农业特色的专业基础课。
课程改革决不仅仅是教学内容的更新，更为重要的是学习方式、思维方式转换以及新教育技术的应用。这需要我们从“知识型教学”转换成为“研究型教学”，即以知识为载体，传授本学科的方法论，注重学科发展，提升教学中学生思维能力、交流沟通能力等持久性综合能力的培养。
1研究型教学的实施方案
研究型教学是以提高学生的综合素质和创新研究能力为目标的。为了达到这个目标，我们从跟踪学科前沿能力、发现问题能力、理论联系实际能力、文献阅读能力等以下7个方面来综合培养学生的能力[1]，如图1所示。
围绕这几方面的能力，具体做法是强化基础、突出实践、重在素质、面向创新。我们主要在以下几个方面展开了创新性的教学改革研究。
1.1像计算机工程师那样去思考和解决问题
本课程教学理念为：“以应用为背景、以理论为主线、以算法为核心、以合理先进的教学方法为手段、以提高学习兴趣和创新能力的培养为目标”。
学完这门课程，学生应掌握两个技能并达到一个目标，两个技能是：1)学生能编写小规模的图形程序(这里的小并不是贬义，只是代表你有能力做事的规模而已)；2)掌握的第二个技能是有能力来理解别人编写的程序。因此要能写、能读程序。
最终的目的是开启学生从其他领域中提炼概述，并研究出如何将其转入计算机图形领域的能力。通过图形学算法的提出背景以及发现、发展和完善过程的讲解，对学生的思维进行训练，提高学生面向问题的求解能力，培养学生的科研素质。
在教材的选取上，不局限于一本教材[2-4]，而是选用国内较有影响的几本教材作为参考书。注重基本原理和概念的讲解。因为图形技术的发展日新月异，新的技术和算法层出不穷，学生学习的技术几年后可能会过时，但基本的原理和概念是长期不变的。
1.2突出讲授图形算法中蕴含的思想
计算机图形学课程的主要内容就是讲授图形生成、显示、处理的算法。那么，一个普通、常规的图形算法是如何通过改进和完善变成一个优秀算法的？
算法分析是一种理论研究，是关于计算机程序性能和资源利用的研究，重点是性能。我们是在学习如何计算机程序运行的更快。算法还涉及到其它资源，但我们的关注点主要还是在性能上。
例如，直线生成算法是计算机图形学较底层的一个算法。该算法的性能严重决定着图形生成的效率。因为当完成一个动画算法或真实感图形算法时，直线算法可能被几十万、上百万次地反复调用，因此这种算法要求效率要高。在加、减、乘除、开方、三角函数等运算中，加法是最快的运算，其中整数加法又快于浮点加法。因此像画直线这种底层算法，能够减少一个乘法都是一个了不起的事情。
从讲授通过直线方程的画线算法到数值微分(DDA)算法、再到中点画线算法，最后到Bresenham算法。一步步给学生展示了一个开始需要一个乘法和一个加法的普通直线算法，是如何通过改进和完善其性能，把乘法演变一个浮点运算加法，又把浮点加法变成整数加法的一个精彩过程。计算机科学问题的核心就是算法。
学术大师们在提出、改进和完善算法的过程中所体现出来的一些闪光的思想正是我们所要深刻认识和领会的。什么是创新？这些闪光的思想就是真正的创新！
在讲授其他一些图形算法如多边形的扫描转换和区域填充、裁剪算法、消隐算法等时，并不强调学生掌握和实现算法的具体细节，更重要的是阐述这些算法所蕴涵的一些创新思想，像增量思想、编码思想、图形连贯性思想、分而治之思想等。这些思想不仅用在图形学算法中，而且还用在了数据挖掘、人工智能等领域。
1.3算法讲解与程序演示相结合
计算机图形学课程具有很强的实践性，上机编程实验是其重要环节，基本目标是将学生的计算机操作能力、分析能力、设计能力与编程实践结合起来，引导学生由浅入深地掌握计算机图形学基本理论和算法。
为了让枯燥的算法讲解变得生动起来，作者在教学手段上充分发挥图形学自身特点，将许多算法的原理用Flash做成动画片嵌入到教学幻灯片中，采用生动形象的动画算法讲解，使学生对抽象的图形学算法不仅有一个直观的了解，而且还调节了课堂气氛。许多同学在看过演示之后，不仅对算法有了更为深入的了解，还纷纷跃跃欲试，想要做出更好的程序来，这极大地激发了学生自己动手编程实践的欲望。这些课件对于提高学习兴趣、增强算法的理解性具有很大的作用。
我们安排了8～10个上机编程实验，内容包括画直线圆弧算法、区域填充算法、编码裁剪和梁友栋裁剪算法、二维、三维变换算法、透视变换算法、Bezier曲线算法、B样条算法和简单光照模型的实现。学生通过这些算法的编程实现并改进一些重要算法， 既可以增强对算法本身的理解，也可感受编程的乐趣。
2教学与科研相结合
2.1教师科研与教学相结合
科研是提高课程教学质量的源动力。将科研成果引入教学，一方面丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣；另一方面，也培养了学生的科研创新能力。
我们主持和参与的国家科技基础条件平台中国数字科技馆项目“虚拟农场体验区”、科技支撑项目 “面向农民科技培训的人机交互式三维可视化平台研究”、虚拟农场等课题中都使用到了图形算法和技术，通过课题引导学生将图形学中的各类知识集成到引擎中，面向二次开发和快速开发，大大提高了学生对图形学技术的理解和实践动手能力。
2.2教学与专业文献阅读相结合
一门学科的内容终归是不可能全部在课堂上讲授完的，以“授人以渔”为己任的教师也没有必要这样做。在网络时代没有绝对的老师，所有老师必须成为学生。同样，在网络时代也没有绝对的学生，所有的学生必须学会做自己的老师。
为了培养学生研究创新的能力，除了把教师自己的科研成果介绍给学生，更重要的是培养学生跟踪学科前沿的文献检索、文献阅读与文献综述能力。
基于期刊的影响力和SCI影响因子等标准，我们选择国内外一流期刊20余种，国内期刊如《计算机辅助设计与图形学学报》、《地理学报》、《计算机图形图像学报》等；国外期刊如《Computer Graphics》、《IEEE Computer Graphics and Application》、《International Journal of Geographical Information Science》等。相对来说，这些权威的期刊发表的文章基本上都是高质量的文章。除了从这些期刊里选出一些和计算机图形学算法有关的高质量文献以外，还搜集一些有关计算机图形经典算法的经典文献，主要是一些具有里程碑式的文献！这些经典的文献犹如文学界的世界名著，长久不衰，他们的贡献直到今天都无可忽略！最新文献犹如现代流行小说，要与时俱进，了解计算机图形学领域的一些最新进展。
要求每个学生在这门课程的学习期间，能够阅读至少2～3篇中文文献和1～2篇英文文献(既阅读世界名著，也要浏览现代流行小说)。这样既提高了学生的英语阅读能力，了解该领域的热点和前沿进展，又使得学生能领会大师们的研究思路、逻辑推论和技术方法。
通过两届学生的实验，教学取得了良好的效果。尽管他们只是大二的学生，但已经有几位学生对教科书上的一些经典算法在性能上做了进一步的改进，提高了算法的效率，撰写的几篇学术论文被国内外学术会议录用。
3结语
在研究型课程教学中，教师的作用发生了变化：教师不再是“讲台上的圣人”，而更多地起“场外教练”的作用[5]；他们不仅仅传授知识，而是遵循认知规律，以学生为中心，设计教学过程、提供教学资源、提供学习建议，对整个学习过程进行控制，包括在关键环节上对学生进行启发、激励、引导和指导。教师的战略目标都是为了帮助学生们能像一个计算机科学家一样去思考。换句话说，希望赋予学生一种能力，让学生可以用计算机做他想做的任何事。
参考文献：
[1] 苏小红,李东,唐好选. 面向能力培养的计算机图形学课程教学方法[J]. 计算机教育,2010(3):47-51.
[2] 孙家广,胡事民. 计算机图形学基础教程[M]. 北京:清华大学出版社,2009.
[3] 陈传波,陆枫. 计算机图形学基础[M]. 北京:电子工业出版社,2008.
[4] 孙正兴. 计算机图形学教程[M]. 北京:机械工业出版社,2006.
[5] 高虹. 从美国理工科本科教学改革看研究型教学[J]. 物理与工程,2004,14(2):12-14.
Research Teaching of Computer Graphics for Undergraduate Students in Agricultural Universities
ZHAO Ming
(College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)
英文名称：Journal of Image and Graphics
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院遥感应用研究所;中国图象图形学学会;北京应用物理与计算数学研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1006-8961
国内刊号：11-3758/TB
邮发代号：82-831
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1996
期刊收录：
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
期刊荣誉：
联系方式
期刊简介
《中国图象图形学报》是由中国科学院遥感应用研究所、中国图象图形学会、北京应用物理与计算数学研究所共同创办，是集计算机图像图形高科技理论、技术方法与应用研究成果产业化于一体的综合性学术期刊。《中国图象图形学报》是被国内主要检索系统收录的核心中文期刊，是图像图形学及相关领域的权威性杂志。
关键词：IPR-CDIO；计算机图形学；做中学；教材建设
CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate，即构思、设计、实现、运行)是国外高等工科教育的一种创新模式。它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程[1]。CDIO因其具有与社会需要一致性、国际先进性、实践可操作性、全面系统性和普遍适应性等特点而被国际上多所院校所采纳，其先进的教育理念已被中国高等工程教育界所接受，有近40所高校正在中国化试点，浙江万里学院是其中之一。我们学习CDIO教育理念，结合多年的改革实践，创新地提出了IPR-CDIO(Interest、Perseverance、Responsibility，即兴趣、毅力、责任)教育思路，即将学生的探索热情与兴趣、持之以恒的精神和社会责任感的培养，融入到不同级别项目研发过程[2]。通过项目构思和设计，培养学生的创新意识和创新思维，通过项目的实现和测试运行，培养学生的专业技能，同时借助项目团队式组织形式、角色化任务分工，激发学生的参与兴趣，锻炼其团队合作和沟通交流能力，培养其责任感。IPR-CDIO教育宗旨与国家教育方针一致，与“十二五”高等教育重点工作、卓越人才培养目的是完全吻合。
课程是人才培养的基本单元，IPR-CDIO教育理念必须通过各门课程来实施，因此课程设计非常关键。根据课程地位和性质整合知识点，我们设计出能培养学生知识学习、技能训练、素质成长于一体的小项目，设计为完成项目、训练IPR素质而采用的教学方法，并使课程知识内容、项目实施、教学方法、教材选择有机融合，形成一体化的课程教学体系。下面以计算机图形学为例，说明如何基于IPR-CDIO理念进行课程设计、教学实施及教材建设。
1基于IPR-CDIO理念的课程设计
IPR-CDIO强调以兴趣为先，社会责任与工程能力训练为本。计算机图形学作为高年级学生的专业应用性课程，因其算法较为繁杂、学科交叉性强、编程技术需求高而成为计算机专业学生的难点课程，加上后续的毕业实习、毕业设计、就业等因素影响，教与学都难以实施。但是课程本身的实用性和趣味性比较强，如果设计与引导好，既可激发学生的学习热情，又对后续的实习、设计或就业产生积极推进作用。
课程前端基础是具有“程序设计基本能力”，目标是“图形算法原理理解、编程实现及综合应用能力培养”，体系以实现目标为主线，借助知识框架构建知识体系，通过项目实施过程完成能力培养途径，使得知识学习、项目训练、能力培养融为一体。其教学体系如图1所示。
图1基于IPR-CDIO理念的计算机图形学教学体系
其中，课程教学内容抽取了核心知识框架：课程概述(地位、性质、用途、目标)、二维图形核心知识、三维图形设计核心知识、真实感图形处理原理等。这些知识的理解是支撑CDIO项目实施的基础。同时，课程设计了两个综合性项目：一是“计算机图形学的应用研究与综述”，鼓励学生以小组为单位查阅文献资料，对图形技术在某一领域的应用发展情况进行综述，撰写提交综述报告。目的是激发学生对某领域的研究兴趣，同时锻炼文献综述的写作能力，为毕业设计中的文献综述奠定基础；二是“基于图形技术的作品设计”，要求每组完成一个完整的CDIO项目过程，即从需求分析(C)、方案设计(D)、代码编写(I)，到作品测试(O)、答辩验收。目的是训练学生按照软件工程的思想经受一次项目研发历程，并体会过程中的合作精神、责任意识及成就感。
课程项目设计是IPR-CDIO教学实施的核心，针对不同性质和级别的课程，项目内涵不一样，前沿领域的研究、核心算法的分析与实现、模拟小项目实施、综合课程知识的作品等，均可成为项目；课程级项目也要有研究的内涵，具有启发引导的目的和意义，而且要大小适中，太大了难以完成，会挫伤学生学习的兴趣，太小了又起不到训练的作用。科学合理的项目设计一定是经过课程组精心研究、多轮实践而逐渐形成。
2教学实施
教学方法是激发学生兴趣的源泉。CDIO倡导“做中学”教学法，目的是调动学生学习的主动性、积极性和创新性。美国著名哲学家、教育学家和心理学家杜威指出：“从做中学是比从听中学更好的学习方法”，“学与做相结合的教育将会取代传授他人学问的被动的教育[3]”。CDIO项目设计的目的就是将学生分成小组置于“做项目”的情景之中，为了完成课程学习任务，他们必须去做，去学习探索，去讨论解决问题，在坚持完成整个项目生命周期的过程中，达到项目实施能力和IPR素养的锻炼与提高。
在第一次课堂教学中要讲述课程教学目标、布置项目任务、公布评价指标、设计学生分组等环节，充分展示课程学习蓝图，激发学生想“做”的愿望和兴趣，抓住兴奋点。该课程在项目实施过程中，设有几次大讨论：应用综述、需求分析、方案设计、作品预演、结果汇报等，使所有学生都有展示、表达的机会，特别是最后的作品汇报中，完全模拟毕业设计答辩过程，全体课程组教师和部分学生代表作为评委，目的是锻炼学生对问题的描述水平，口头表达及应变能力。
CDIO把“不求人人成功，但求人人进步”作为教学所追求的一种境界，同时也将之作为教学评价的目标和尺度[2]。以各个小组在达成目标过程中的表现与效果作为评价与奖励的标准，这种机制可以把个人之间的竞争转化为小组之间的竞争，从而促使小组内部的合作，增强成员的责任感。
计算机图形学设计了如表1所示的多元评价指标，即评价内容、主体及方法都是多元化的。从表中看出项目合作过程的成绩占总成绩的70%，有50%的成绩是对整个小组进行评价，促进学生增强团队协作精神和集体荣誉意识。
这种多元评价方式，杜绝了部分学生靠投机取巧获取高分的现象，有利于促进学生自觉地参与小组项目合作过程，脚踏实地完成自己的任务，有利于增强学生的自信心和小组集体荣誉感，促进学生反思不足、认识差距，不断进步与发展。
教师(或工程师)在课程项目实施过程中，主要起引导或指导作用。针对项目实现中涉及的数学知识、编程技巧、艺术修养等，教师首先鼓励学生自主学习、小组讨论，或与相关专业同学协作等方式去解决问题，通过做中学、在讨论中成长的教学方法，锻炼学生自主解决问题的能力，最后教师要给予评价、总结与后续提升的引导，促进学生向更高的目标迈进。
3教材建设
课程教学改革的最好成果是教材，良好的教材又能唤起学习欲望、提示探究课题、引导学习方法、促进个性发展、巩固知识掌握等。教材内容必须具备“易用、时新、精炼、适用”的特点。即教材内容能反映本学科基本原理、思想、技术和方法在相关现实领域的典型应用，展示具体环境、条件、方法和效果，培养学生根据现实问题选择合适的科学理论、概念、思想、技术和方法去分析、解决实际问题的意识和能力[4]；教材内容要及时反映本学科的最新发展、最新技术成就及其最新应用，保证学生“学以致用”；教材内容要精炼，紧密结合人才培养及课程教学目标的需求，精选有益于学生后续学习与发展的核心知识和技能要点，优化整合、去粗取精、详略得当；教材内容与课程教学目标、教学改革思路以及教学对象相适宜，例子要具体实用，而且具有引导启发性，使学生能够“看得见、摸得着”，且能促进学生“深下去、见成效”。
多年来，老师对计算机图形学教材的选择一直比较困难。最早是从国外引进原版教材，然后是由孙家广教授编写、清华大学出版社的《计算机图形学》一版、二版、三版、新版，几乎统领了国内该课程的教材，直至现在还是考研的参考书，后有潘云鹤院士的《计算机图形学――原理、方法及应用》经典教材等等，这些教材普遍特点是内容非常系统、内容描述全面，页码较多。其主要思想是以理论原理、算法分析为重点，较少的算法实现例子也是伪码说明，使得数学基础较差、编程能力不强的普通高校学生望而生畏，不适合作为他们的教材使用。后来有一些薄本教材面市，但大多以算法实现为主，书内大多是程序代码，相当于程序设计类教材，也不适用。
课程组编写的讲义经过几年使用后，于2008年由机械工业出版社正式出版，书名为《计算机图形学基础及实用教程》，被多所院校所选用。目前，借助于宁波市特色教材项目资助，我们正在对这本教材进行改编，知识点更加优化，将前期不太系统的案例进行集成等。该书特点是基于CDIO工程教育理念，设计一个完整的案例――图形学算法实现系统，该系统以分散的形式贯穿于整个章节，串起课程的核心理论知识点及算法实现的技术要点；学生通过实验训练，又可将分散的系统进行集成。每章的知识与算法实现自成一体，目的是使学生借助于教材的引导进行“学中做”，将主要章节的实验都完成时，系统的完整性就体现出来了，使得学生体会到“做中学”所带来的成就感。而且在每章之后都有带提示和引导的“超越与提高”，目的是启发学生深入探究下去，锻炼其自主学习意识与创新能力。
该教材有效推进了以CDIO教育理念指导的课程教学改革，有效地将理论知识与实验项目、知识学习与项目研发、自主学习与小组研讨有机结合。对基于项目的一体化教学起到了有力的支撑作用，学生从简单的模仿、模拟入手，由少及多地对原系统进行改进，最后达到自主设计，完成一个独立的系统研发作品，并作为课程学习考核的主要依据，大大激发了学生的学习创作热情，取得了良好的教学成效。
4结语
CDIO式项目化训练在计算机专业已经实施五年，教学效果明显，学生的自主学习能力、创新意识、项目研发与设计能力等都得到加强，极大地锻炼了学生的合作意识、沟通交流能力，毕业生就业质量普遍提高。就计算机图形学课程而言，我们将IPR-CDIO
项目融入课程教学的全过程已经4届，在毕业设计中有40余人次选择与图形学相关的课题，做出了30余件毕业设计作品，有的作品成为教学案例，有的作品成为学生就业的敲门砖，有作品获得了省、市级学科竞赛奖，有的学生在教师指导下发表了论文等。大多数毕业生在上海、杭州等大型软件公司做游戏开发、动画设计工作，有些已经成为项目经理、部门负责人，还有已远涉日本从事外包软件设计等工作。
计算机图形学教学改革，不仅挖掘了课程本身的效力，培养出高质量的学生，而且也促进了该课程的有效建设。课程性质从选修到必修，再到核心；课程立项为校级精品建设；课程组成员职称与学历不断提升，科研和教研能力较强，主持国家级自然科学基金项目1项、省级和市级3项，主持省教学成果二等奖1项、科研成果三等奖1项。该课程改革大力推进了计算机专业的改革与发展，在学校创新实验区的基础上，我院计算机专业被立为教育部CDIO课题组的试点专业、浙江省软件服务外包试点专业。
总之，IPR-CDIO教学思想已经深入到多门课程教学，计算机图形学只是其中的一例，随着课程教学改革的深入开展，基于能力和素质培养为目标的IPR-CDIO教学理念必将体现出其科学性、实用性、先进性与推广性，我们将坚持不懈，为探索培养社会必需的优秀人才而努力。
参考文献：
[1] 查建中. 面向经济全球化的工程教育改革战略[J]. 高等工程教育研究,2008(1):21-27.
[2] 李继芳,奚李峰,董晨. IPR-CDIO环境的计算机工程教育研究[J]. 计算机教育,2009(18):45-47.
[3] 查建中. 论“做中学”战略下的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究,2008(3):1-9.
[4] 周广声,严晓舟,焦金生. 应用型本科高校计算机专业教材建设若干问题的研究[J]. 计算机教育,2010(5):108-111.
Reform of Curriculum and Textbooks Based on IPR-CDIO
――An Example of Computer Graphics
WANG Renfang, LI Jifang, CHAI Bencheng
(College of Computer Science and Information Technology, Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, China)
Abstract: Computer Graphics teaching is difficult. According to IPR-CDIO education concept, the methods have been maked a detailed analysis by this article in teaching system design, teaching process implemened and corresponding textbooks construction. This teaching pattern has achieved good teaching effect .
关键词：双语教学；专业英语阅读；计算机图形学
计算机图形学一直是我院高年级开设的专业选修课。在我校积极推进双语教学改革，提高学生的英语水平和专业能力的背景下，经过多年努力，我们准备在英语基础较好的计算机工程学院对该门课程实行双语教学的改革与实践。
一、实施双语教学的目标
所谓的双语教学是指教师可以同时使用英语和汉语这两种语言进行授课，而不是只用英语进行讲课，它应该是两种语言的合理的搭配，在讲课中教师应该考虑讲授范围的针对性、对象的理解性、专业知识的主导性，其主要目的不是学习英语，而是为了使学生通过外语这一语言工具学好专业课程，为推广知识面打好基础。专业课双语教学的目标就是致力于如何为学生创造使用外语进行学术思考和语言交流的环境，提升学生应用英语进行工作交流的能力，作为传统英语教学的一种有效补充，为日后走上工作岗位进行科研打下基础。具体而言，在课程开展过程中，学生应逐步适应以下教学方式：英文授课乃至英学术报告，进而参与和主持有英文学术的讨论和辩论；要求学生能准确、全面地理解原版教材内容，流畅地阅读原版专业文献，用英文撰写作业或与专业相关原版文章，在专业教育上保证教学内容的先进性，以求教学内容与国际接轨；双语教学应激发学生双语学习的积极性，开拓学生专业知识面的深度和广度，这就对双语教学的专业课任课教师提出了更高的要求。
二、计算机图形学双语教学的模式
1.选择合适的教材。应根据本专业学科的特点及专业学生水平选择原版教材，合适的、好的教材可以帮助教师学习国外现代的教学理念和借鉴国外先进的教学方法和手段，因此要综合考虑几个方面的因素，如教材内容的新颖，教材是否反映了新的教育思想和与国际接轨的人才培养新体系，是否为该学科专业领域的资深学者所编写，以便使学生及时了解到该门课程及专业领域的新动态。选择原版教材要切合实际，生词量适中，否则会影响阅读效率，甚至于理解率。鉴于我院计算机应用专业的学生实际情况，我们选用了Zhigang Xiang编著的《Computer Graphics with OpenGL》，该书以OpenGL为开发背景，计算机图形学专业词汇丰富，学生从中不但可以学习英文词汇，还可以学到以OpenGL为开发背景的图形知识。
2.制定灵活的大纲和可调的学时。由于使用两种语言授课，且学生接受能力参差不齐，双语教学过程中最好采用交互式授课，教师多与学生交流，以便让学生理解透彻所授内容，这样就难免出现课程进度减缓的情形，教学计划无法准确执行的情况。因此，教学大纲制订得弹性些，教学计划的执行可以灵活些，授课教师可根据课堂教学的实际情况确定向学生讲的内容，有些内容可以多讲些，有些内容可以少讲些，有些内容可以不讲，没有必要照搬，对于学生没有搞清楚的，可以重复讲，但对基础理论和重点内容一定要讲得清清楚楚、透透彻彻，多花费一些课时也是应该的。
3.授课的方式。在专业方向上，考虑到学生间英语水平参差不齐，在讲课时应注意由浅入深，先适当使用较多的中文，之后慢慢地增加英文内容。在教学方面可以采用多种方式：板书、多媒体、专题讨论、大作业、论文等方式。由于计算机图形学是专业选修课程，以学习图形基础知识和图形算法为主，因此教学过程中可以采用多种方法或多种方式，如一些比较专业的术语：简单的内容可以全用英文讲解，复杂的内容可以英文、中文混杂在一起讲解；在算法、原理等核心内容部分可以先用中文讲解，然后用英文对所讲内容进行总结，这样既营造出一个英文的学习环境，又让学生很好地理解本章节的重点。随着学习的深入，可以在课件中加大英文的比率，直到全部使用英文。这样的教学方法不会因为学生外语水平的原因而失去对这门功课的学习兴趣。这就需要任课教师具备很好的授课技巧，在适当的语境中完成专业知识的授业，让学生提高了专业英语水平的同时又学会专业知识。而在一些较难的知识点中，教师需要通过适当的交互方式来帮助学生理解概念，如用中文对话图片、动画等方式，避免由于语言滞后造成学生的思维混乱甚至错误。此外、教师还要不断地补充专业词汇，在课堂上把教材中的词汇、关键概念、基础理论和原理等有针对性地提取出来进行讲解。教师要仔细观察、经常与学生交流、及时捕捉学生的反馈，若发现学生没有很好地掌握所教知识要点，就要用中文及时讲解一下，使学生充分理解，然后再用英文讲一遍。
4.教学方法的改革。“以多媒体教学为主、板书为辅、现场程序演示、网络教学作为常规教学的补充”，多种教学手段，优势互补。针对计算机图形学课程“内容多、学时少”的特点，提出并采用了“金字塔式”教学法；针对计算机图形学课程重在培养学生思维能力的特点，采用了“发现式”教学法；针对计算机图形学课程实践性、应用性强的特点，提出并采用了“四结合式”教学法：教学与科研相结合，算法讲解与程序演示相结合，理论学习与编程实践和图形软件应用相结合，教师课堂知识讲授与学生课外文献阅读相结合。
5.改革考试方式。有效的考核方式对学生学习计算机图形学课程是一个良好的鞭策，高年级学生具备一定的计算机学科知识，对他们的学习应实行多元化的评价方式。以培养团队合作精神、创新精神和实践能力，应考虑对学生学习的考核方式，应从多个部分去进行。针对本课程实践性强、应用性强的特点，为了考查学生对知识综合运用和理论联系实际的能力，采取了阶段考核成绩累计方式，分别从算法设计与编程实践能力、软件应用与创新能力、文献阅读与综述能力和卷面笔试，四个方面来评定学生成绩。
6.改革传统的答疑方式。借助于面向教师的课程网站（http：//class.jmu.省略/C394/Asp/Root/Index.asp）实现全部教学资源上网，实现教师的教学资源的共享，对课程进行统一管理。利用面向学生的在线教学网站（http：//class.jmu.省略/C394/Asp/Root/Index.asp）实现教师的个性化教学，同时为实现资源共享、师生自由讨论提供了一个平台。在保留传统的教师与学生面对面答疑方式的基础上，又增加了网络在线答疑方式，拓展“教”与“学”的空间和时间。
三、双语教学的思考
1.师资队伍。双语教师的师资应兼顾英语和专业水平，双语教学具有很大的难度，双语课程不但要讲好专业课，还要运用好外语，最重要的是，必须将两者都很好的兼顾，因此双语课程的任课教师不是专业水平高或是英文底子好就可以胜任的。双语教师本身应热爱双语教学，能够以最大的热情投入到双语教学中去。同时如何使学生能够接受，如何熟练运用两种语言授课，合理分配两种语言整合知识点，必须成为双语教师对自身的要求。如果双语教师的热情不够，备课不充分，往往会造成投入大收效微的情况。第二、双语教师有一定的教学经验，并在在教学准备环节下一定的功夫，必须有能力把握课堂的进度，有能力根据课堂情况对教学活动做出适当的调整。要有仔细分析所授课程的特点，能够揣摩学生的认知心理，并根据学生的认知过程合理地设计教学活动，在讲课中多与学生交流，并注重观察学生的反馈，能根据课上学生的反馈理解情况及时合理地调整教学方案。这就要求双语型教师必须不断创造环境，使自身同时具备用英文思考和表达专业知识的能力。平时要经常跟读词典，力求发音准确。这些是双语教师自身素质所应具备的。
2.积极探索和寻找有效的双语教学方式。由于学生的水平层次差别较大，教师在采用任何教学方式的时候，都应该把施教对象的接受程度因素考虑到，所以在双语教学推行的初期，不应把双语教学的目标和形式定位太高，一下子推广的课程不要太多，可考虑采用以下几种办法试行：先在部分选修课程或部分英语好的学生中试行，课本可采用中英文对照翻译教材，上课可考虑采用中文或英文讲授，慢慢过渡到原版教材，并逐步增加讲授英语的分量、直至用英文授课与考核，学生数及考核比例。如何构思双语教学中教学过程是非常关键的，它决定了一门双语课程是否真正成功的重要因素。简单地说就是课前先英文回顾，然后给出本次课可能用到的关键词，对于简单的关键词可以用英文描述、讲解，对于重点或难点的关键词可以用中文描述、英文讲解，但最后必须用英文对本次课的主要内容做一个总结。对于学生特别感到困难或困惑的，教师应采用从少到多、从易到难的方法进行，即开始时的几次课教师尽量用少量的专业术语的英文解释和简单过渡性陈述讲清楚主要内容，随着学生对双语形式的适应，慢慢加大英文分量，教师授课时可以采用全英文的课件，但在授课时应注意循序渐进，对于简单的概念和理论可以采用英文解释，对于不太难的算法解释可采用中英文两种语言配合解释，最后逐步过渡到全英文简要介绍新的知识点。
3.调动教师双语教学的积极性。双语授课对授课老师的要求较高，不但要求专业知识，还要要求英语水平较高，特别是口语较好。因此要充分调动教师的双语教学的积极性，学校应给予一些特殊政策，如适当提高授课系数，给予授课教师以一定的进修的机会，以积极、稳妥地推进双语教学的开展。
4.提高学习兴趣。对学生兴趣的培养要最好将双语课程和他们今后职业教育相结合。由于很多学生由于外语差的缘故，对于双语课程的学习与开展有一定的畏难甚至抵触情绪，因此双语课程的开展不要摊得太大，最好能开在选修课程里，可以让学生自由选择，有一定数目的可供选择的双语专业课程，这样可以在一定程度上避免学生外语水平参差不齐的情况，同时又兼顾所希望的专业课程内容，使学生的积极性、参与性都能发挥出来，学习效果得到提高。随着学习的深入，再由少数人带动多数人，逐渐过渡到在整个专业展开。
计算机图形学双语教学改革的目的，不但是为了提高学生的英语水平和专业能力，如掌握计算机图形学的基本概念、理论、原理等，为以后学习相关课程和从事相关研究打下坚实的理论基础，更要注重学生的实践能力和综合能力的培养，如掌握相关开发工具软件如C++、OPENGL等开发图形程序，高年级学生即将走向工作岗位或进一步深造，培养创新实践及如何做研究非常重要。要指导学生完成项目中逐步培养这方面的能力，并在做项目过程中提出具体的要求。评价计算机图形学双语教学效果的最终宗旨是提高学生的创新精神和培养学生的实践能力，以求真正达到面向世界、面向现代化的目标。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.关于印发《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》的通知（教高[2001]4号）[M].北京师范大学出版社，2001.
关键词：计算机虚拟技术，动画发展，虚拟关系
动画自诞生之日起，从纸面时代走向如今的无纸时代，经历了两次巨大的变革，一是赛璐珞片的应用，另一次则为计算机图形技术在动画领域的广泛应用，计算机的介入使得动画在制作环节节省了大量的人力与物力，将动画专业人员从繁重的绘制工作中解放出来，随着计算机技术的不断深入，三维虚拟技术更是为动画注入了新的活力，上个世纪九十年代世界第一部全三维动画电影《玩具总动员》问世，其后的十余年三维动画得到了迅猛的发展，涌现了诸如《冰河世纪》、《马达加斯加》、《飞屋历险记》、《机器人瓦利》、《海底总动员》等优秀的动画影片。
1.计算机虚拟技术发展
计算机技术在动画方面的运用可谓是由来已久，自从上个世纪六十年代计算机图形学的兴起，动画便悄然伴随着计算机图形学的发展而发生着日新月异的变化。动画目前的主流形式分为二维动画和三维动画，二维动画以平面绘画为基础，三维动画则将雕塑艺术融入其中，此二者由于所依托的基础不同所以在制作层面上也有着迥然不同的方法。
首先，计算机的发展将二维动画带入了一个无纸化时代，传统动画使用赛璐珞片绘制动画的方式已经逐渐被计算机绘图所替代，如:photoshop、painter、coreldraw等核心绘图软件提供了动画专业技术人员众多绘制平台，数字笔的推陈出新更为他们提供了良好的绘图工具，高效的感应度，灵敏的压感效果，无疑为动画的发展打开了一扇快捷之门。此外flash软件作为方便而使用的动画制作工具，在目前的二维动画领域被广泛使用，其方便快捷文件体积小等诸多特征都是其得以业界认同的主要方面。当然最新版本的flash cs 4还仿效三维软件提供了骨骼绑定和摄影机功能，足见二维动画的三维化势必要成为另一个发展趋势。
其次，谈及三维动画的发展不得不提及《玩具总动员》，这部影片是世界上第一部真正意义上的全计算机虚拟合成的三维动画片。实际上动画片的三维时代早在计算机应用于动画之前便已存在，传统的偶动画在笔者看来就是三维动画的一种表现，只不过如今的人们，无论是动画业界还是普通观众提及三维动画首先想到的就是计算机虚拟三维合成动画而忘记了三维的实体形式。目前在制作计算机三维动画使用做多的当属3DMax和Maya软件，计算机三维动画的制作与计算机二维动画有着很大的不同之处，三维动画在制作环节具体包含以下几个流程：三维建模（根据二维设定稿建造三维模型）、骨骼绑定（主要针对三维角色）、贴图绘制（使用绘图软件绘制模型表面）、贴图缝合（将贴图贴合于模型）、动作（根据运动规律调整角色动作与镜头运动关系）。在三维动画制作的动作环节，目前最新一项技术就是动态捕捉，将此项技术用到极致的一部电影当属《阿凡达》，詹姆斯.卡梅隆不光使用更多的捕捉点进行了身体动作的动态捕捉，而且特地在面部增加一台摄影机对面部表情进行细节捕捉，这一做法无疑为三维虚拟人物增添了真实度。论文参考。
然而也正是由于《阿凡达》中所创造的世外桃源般的虚拟星球潘多拉过于真实，甚至到达了真假难辨的境地，拖着长长尾巴的纳美人看起来除了外观上与你我无异，所以很多人都在质疑《阿凡达》这部影片究竟该不该属于动画的范畴，计算机虚拟技术的发展是对动画的发展还是迷失，在新的技术冲击下动画路在何方？
2.何谓动画
什么才是动画，这似乎不应该再成为问题，但是计算机技术对于动画制作技术的革新却一而再再而三地挑衅着何谓动画的命题，《大美百科全书》中的解释是这样的：动画艺术又称为动画电影，系利用单格画面拍摄法，经由画家特殊的技巧表现而摄制完成的影片，其内容包括：卡通动画、剪纸动画、木偶动画及特殊的合成影片。Wikipedia（维奇百科）则这样论述道: Animation is therapid display of a sequence of images of 2D or 3D artwork or model positions inorder to create an illusion of movement. It is an optical illusion of motiondue to the phenomenon of persistence of vision, and can be created anddemonstrated in a number of ways. The most common method of presentinganimation is as a motion picture or video program, although several other formsof presenting animation also exist.(动画是一系列二维图画或三维作品或模型的快速播放，目的在于创造运动的幻象。他是基于视觉暂留的运动视觉幻象，并且可以通过多种形式产生、呈现。动画呈现的最主要途径是作为运动的画面或者视频节目，当然很多其他形式的呈现方式也同样存在)。论文参考。在笔者看来，无论是从基于传统视觉暂留原理给出的定义，还是从创造运动幻想的角度进行解读，动画始终都是对于无生命的一种生命的创造，途径与手段各有不同，但依旧殊途同归。
以美国著名电影导演詹姆斯.卡梅隆的震撼巨制《阿凡达》为例，这部科幻大片在众多人眼中只不过是普通的电影，技术上采用大量计算机模拟特效，在笔者看来则不然，《阿凡达》不仅仅为世人创造了一个世外桃源般的潘多拉星球，同时也全面揭开了动画创作的新纪元。该片中大量采用了计算机动态捕捉与三维模拟技术，将一系列的不可能、不存在转化为现实以无比绚烂夺目的画面呈现于观者面前，将我们带入一个全权由导演设计的环境空间，体会着现实中早已消失的纯净。动画也正是在此刻真正意义上实现了一种对生命的创造，甚至是他的更高级——生命体系的构建。
3.动画的发展趋势
动画技术的发展不断推动着动画历程的发展，每一次动画技术的革新带来的都是动画效率的大幅提高，赛璐珞片的发明使得单幅场景最大限度上得到了运用，更是将分层概念引入动画制作当中，通过分层技术创造出丰富的镜头与景深影像，在早期动画电影《小鹿斑比》中这点尤为突出。论文参考。
计算机图形学的兴起，对于动画来说是一件革命性的事件，他让众多动画专业制作人员从繁重而枯燥的绘制工作中摆脱出来，为动画领域带来了一翻百家争鸣的景象。商业动画电影越来越多的依赖于计算机图形的处理，以绚烂夺目的视觉盛宴饕餮着观者的眼球，艺术动画侧重于动画画面的绘画艺术感与造型感，独立动画则追寻着人类思想与情感的脚步前行，当然这一切并非绝对，彼此的融合与渗透有时也会带来与众不同的化学反应。
以《阿凡达》为例，詹姆斯.卡梅隆大量运用了计算机三维虚拟技术为观者创造了一场视觉的盛宴，然而之所以该片会让全球范围内如此多的人趋之若鹜并非只有绚烂的视觉体验，从《阿凡达》故事发展的角度看,其脉络围绕着人类生存，关注人类发展与环境保护之间的博弈，试图用最简单的方式获得最广泛的共鸣，摆脱说教的成分，给每位观者直接的心灵感应。
动画发展到今日，计算机的介入日益深入，笔者认为动画的界定不应仅仅局限于技术层面，更应当是对虚拟世界的直观展示，赋予生命的过程，这一过程或许受到技术的影响存在差异，但结果都一样——非生命的生命化，灵魂在此过程中被一一赋予，然而对于类似《阿凡达》的商业电影，计算机虚拟技术所带来的视觉饕餮是无以替代的，在未来相当长的一段时期，占据动画电影市场的大半江山，这一点在近年来的动画电影上得到体现，如：《飞屋历险记》、《冰河世纪》等动画商业大片，相信基于计算机虚拟技术的动画巨制将持续引领动画主流趋势。
参考文献：
[1]聂欣如著.动画概论.复旦大学出版社,2008,1.
[2]《The Animation Bible》 By Maureen Furniss Published by John Libbey Publishing,2008.
[3]《Animation from Pencilto Pixel》 By Tony White.
[4]《Scriptwriting》By Paul Wells Published by AVA Publishing SA ,2007.
摘要：如何通过教师的指点提高学生的专业英语阅读、英语思维和英文表达能力是双语教学的重要目标，如何设计双语教学的教学过程是双语教学教师最为关心的内容。本文详细介绍作者在双语教学中的这些心得与体会。
关键词：双语教学；专业英语阅读；计算机图形学
中图分类号：G642
文献标识码：B
在当今社会全球化发展的时代背景下，计算机和英语已经成为学生必须掌握的工具。对于计算机专业的学生来讲，计算机的很多技术文献(指令)都是英文的，能熟练阅读英文资料、文献和书籍是顺利完成计算机专业课程学习的一个必要条件。
1计算机图形学课程实施双语教学的目标
计算机图形学(Computer Graphics)是计算机科学学科发展最活跃的分支之一，在国民发展的各个领域中发挥着重要的作用，2002年该课程被批准成为北京工业大学十门首批设立的双语教学课程之一。
双语教学是指使用汉语和英语这两种语言进行教学，而不是纯英语教学，它应该是两种语言的合理应用，包括讲授内容的针对性、学生的理解性、专业知识的主导性，主要目的不是学习英语，而是为了使学生通过外语这一语言工具探索世界，并适应社会多样化的需求。
在教育部举办的一次有关双语教学的研讨会上有专家指出，高校开展双语教学可以得到三个层面的收获：一是外文专业词汇和外文水平的提高，二是学科知识和能力的掌握，三是吸收国外先进的理念。
要在计算机图形学课程中有效实施双语教学并取得良好效果，必须首先清楚双语教学的目标，并在教材选择、教学方式、课堂母语使用度、双语教师的选择及考核方法等具体实施过程中贯彻执行。
传统的英语教学往往以生活语言及文学语言为主要教学内容，强调学生的生活交际能力。很多学生虽然通过了四、六级英语考试，但在阅读很普通的英文专业资料时仍然困难重重，毕业论文的摘要破绽百出。因此，专业课双语教学应致力于为学生创造使用外语进行学术思维和交流的氛围，作为传统英语教学的有效补充，提升学生应用英语进行工作交流的能力。
具体而言，课程开展过程中，学生逐步能听懂英文授课、英文学术报告，进而参与和主持英文学术讨论和辩论；准确、全面地理解教材内容，流畅地阅读专业文献，用英文撰写作业或与专业相关的描述性、说明性、叙述性和论述性文章。
学生通过语言关后，还要通过英语这一工具获得新的知识并将知识化为实际工作能力。计算机专业的双语教学要致力于在专业教育上保证教学内容的先进性，教学内容与国际接轨，激发学生双语学习的积极性，同时要开拓学生专业知识的深度和广度，这就对双语教学的专业课任课教师提出了更高的要求。
2计算机图形学双语教学的模式
通过这些年在双语教学中的实践探索，作者摸索出了一些有效的教学方法，并对其中一些必须面对的问题进行了深入的思考。
(1) 教材的选择。原版教材的使用可以帮助教师学习和借鉴国外现代的教学理念、先进的教学方法和手段，有选择地吸收新的教育思想和与国际接轨的人才培养新体系。尤其该学科专业领域的资深学者所编写的教材，往往具有独特的逻辑结构和思维方式，使学生能够清晰准确地理解所学课程的内容。
从目前国内进行的双语教学实践来看，学生更欢迎原版教材，普遍认为原版教材内容更加实用，更能采用符合国际惯例的方式处理专业事务和信息。但是，原版教材在某些方面脱离我国国情，不适合高校原有教学体系的情况，影响了学生专业知识的系统性和完整性。这就需要任课老师认真选择适合学生使用的教材。
(2) 大纲的制定和学时的调整。由于使用两种语言授课，且学生接受能力有限，双语教学过程中为了让学生理解透彻所授内容，难免出现课程进度减缓的情形。因此，教学大纲可以允许与纯母语教学有一定出入，任课教师可根据经验确定向学生传授的知识系统结构。对国外教材没有必要照搬，对基础理论和重点内容一定要讲清、讲透，就是多占用一些课时也在所不惜。
(3) 讲授的方式。目前学生间英语水平相差较大，在讲课时要由浅入深，一开始可以适当使用较多的中文，循序渐进地增加英文内容。作者在每次上课时总要抽出十分钟的时间用英文回顾一下上次课所讲的主要内容，让学生对所学知识有一个整体回顾，又能在熟悉的语言环境中锻炼英文的理解能力。由于计算机图形学是基础课程，以学习基础知识为主，一些专业术语采用渐进式加入，简单的内容用全英文讲解，在算法、原理等核心内容部分用中文讲解，最后用英文对所讲内容进行总结。这样既营造出一个英文学习的环境，又用中文让学生很好地理解本章节所学的重要知识点。随着学生英文学习能力的增加，在课件中加大英文的内容，直到全部使用英文课件。这样学生在学习过程中不会因为外语水平而失去对这门功课的学习兴趣。
当然这也需要任课教师具备很好的技巧，在适当的语境中完成英文的转化，让学生学会专业知识的同时又提高了专业英语水平。在一些较难的知识点中，作者会通过肢体语言、板书等方式来帮助学生理解概念，避免由于语言滞后造成学生的思维障碍。教师还需循序渐进地增加专业词汇，在课堂上有针对性地把原版教材中的基础理论、关键概念和词汇提取出来进行讲解。通过老师细致的观察及时捕捉学生的反馈，若发现学生没有很好地反馈，就要用中文及时讲解一下，使学生充分理解这一知识点，再用英文来讲授。
3双语教学的思考
(1) 教师队伍。尽管国内多数高校在试行双语教学的过程中不断强调要重视双语教师师资的培养，但是即使是有留学经历的教师，完全用英语授课也有困难。教师水平成为顺利推广双语教学的瓶颈之一，这将是一个长期努力探索的过程。
值得注意的是，双语教师的培养不同于一般的专业授课教师的培养，也不应等同于英语专业的教师培养，必须两者兼顾。专业课英语大多属于科技英语，准确无误地使用专业英语进行口头和书面表达应当是双语教师在自我提升过程中必须做到的。
另外，双语教师本身应是热爱双语教学的，能够以最大的热情投入到双语教学中去。双语教学具有很大的难度，不是业务水平高或是英文底子好就可以胜任的。因为，双语课程除了要讲好一门课，还要运用好一门外语，更重要的是，必须将两者都很好的兼顾。熟练运用两种语言授课，合理分配两种语言整合知识点，必须成为双语教师对自身的要求。如果双语教师的热情不够，往往会造成虎头蛇尾的情况。
双语教师必须要有能力把握课堂的进度，有能力根据课堂情况对教学活动做出适时的调整。这要求教师首先要在教学准备环节下功夫。双语教师要有能力仔细分析所授课程的特点，能够揣摩学生的认知心理，并根据学生的认知过程合理的设计教学活动。其次，双语教师要有在讲课中观察学生反馈的意识，根据课上学生的理解情况合理的调整教学方案。
