時間：2023-03-20 16:23:46
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關鍵詞：圖形學；發展；應用
一、計算機圖形學的發展
計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學。經過30多年的發展，計算機圖形學已成為計算機科學中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應用。1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）旋風一號——（Whirlwind）計算機的附件誕生．該顯示器用一個類似示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言編程，主要應用于科學計算，為這些計算機配置的圖形設備僅具有輸出功能。計算機圖形學處于準備和醞釀時期，并稱之為：“被動式”圖形學。
二、計算機圖形學在曲面造型技術中的應用
曲面造型技術是計算機圖形學和計算機輔助幾何設計的一項重要內容，主要研究在計算機圖象系統的環境下對曲面的表示、設計、顯示和分析。它肇源機、船舶的外形放樣工藝，經三十多年發展，現在它已經形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數化特征設計和隱式代數曲面表示這兩類方法為主體，以插值（Intmpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計算機圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求的日益增強，隨著幾何設計對象向著多樣性、特殊性和拓撲結構復雜性靠攏的趨勢的日益明顯，隨著圖形工業和制造工業邁向一體化、集成化和網絡化步伐的日益加快，隨著激光測距掃描等三維數據采樣技術和硬件設備的日益完善，曲面造型在近幾年來得到了長足的發展。
2．1從研究領域來看，曲面造型技術已從傳統的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉換和曲面位差。
曲面變形（DeformationorShapeBlending）：傳統的非均勻有理B樣條（NURBS）曲面模型，僅允許調整控制頂點或權因子來局部改變曲面形狀，至多利用層次細化模型在曲面特定點進行直接操作；一些簡單的基于參數曲線的曲面設計方法，如掃掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋轉法和拉伸法，也僅允許調整生成曲線來改變曲面形狀。計算機動畫業和實體造型業迫切需要發展與曲面表示方式無關的變形方法或形狀調配方法，于是產生了自由變形（fFD）法，基于彈性變形或熱彈性力學等物理模型（原理）的變形法，基于求解約束的變形法，基于幾何約束的變形法等曲面變形技術和基于多面體對應關系或基于圖象形態學中Minkowski和操作的曲面形狀調配技術。
2．2從表示方法來看，以網格細分（Sub-division）為特征的離散造型與傳統的連續造型相比，大有后來居上的創新之勢。而且，這種曲面造型方法在生動逼真的特征動畫和雕塑曲面的設計加工中如魚得水，得到了高度的運用。
三、在計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）的應用
這是一個最廣泛，最活躍的應用領域。計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識勞動者進行工程和產品的設計與分析，以達到理想的目的或取得創新成果的一種技術。它是綜合了計算機科學與工程設計方法的最新發展而形成的一門新興學科。計算機輔助設計技術的發展是與計算機軟件、硬件技術的發展和完善，與工程設計方法的革新緊密相關的。采用計算機輔助設計已是現代工程設計的迫切需要。CAD技術目前已廣泛應用于國民經濟的各個方面，其主要的應用領域有以下幾個方面。
3.1制造業中的應用。CAD技術已在制造業中廣泛應用，其中以機床、汽車、飛機、船舶、航天器等制造業應用最為廣泛、深入。眾所周知，一個產品的設計過程要經過概念設計、詳細設計、結構分析和優化、仿真模擬等幾個主要階段。同時，現代設計技術將并行工程的概念引入到整個設計過程中，在設計階段就對產品整個生命周期進行綜合考慮。當前先進的CAD應用系統已經將設計、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個系統內。現在較常用的軟件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應用系統，這些系統主要運行在圖形工作站平臺上。在PC平臺上運行的CAD應用軟件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各種因素，目前在二維CAD系統中Autodesk公司的AutoCAD占據了相當的市場。
3．2工程設計中的應用。CAD技術在工程領域巾的應用有以下幾個方面：①建筑設計，包括方案設計、三維造型、建筑渲染圖設計等。②結構設計，包括有限元分析、結構平面設計、框/排架結構計算和分析等。③設備設計，包括水、電、暖各種設備及管道設計。④城市規劃、城市交通設計，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設計，如自來水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設計，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設計，如大壩、水渠等。⑧其他工程設計和管理，如房地產開發及物業管理、工程概預算等。
3．3電氣和電子電路方面的應用。CAD技術最早曾用于電路原理圖和布線圖的設計工作。目前，CAD技術已擴展到印刷電路板的設計（布線及元器件布局），并在集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路的設計制造中大顯身手，并由此大大推動了微電子技術和計算及技術的發展。
3．4仿真模擬和動畫制作。應用CAD技術可以真實地模擬機械零件的加工處理過程、飛機起降、船舶進出港口、物體受力破壞分析、飛行訓練環境、作戰方針系統、事故現場重現等現象。在文化娛樂界已大量利用計算機造型仿真出逼真的現實世界中沒有的原始動物、外星人以及各種場景等，并將動畫和實際背景以及演員的表演天衣無縫地合在一起，在電影制作技術上大放異彩，拍制出一個個激動人心的巨片。:
3．5其他應用。CAD技術除了在上述領域中的應用外，在輕工、紡織、家電、服裝、制鞋、醫療和醫藥乃至體育方面都會用到CAD技術。CAD標準化體系進一步完善；系統智能化成為又一個技術熱點；集成化成為CAD技術發展的一大趨勢；科學計算可視化、虛擬設計、虛擬制造技術是CAD技術發展的新趨向。
【關鍵詞】計算機圖形學 電影 動畫 分類 原理 應用
1 引言
隨著計算機應用技術的迅猛發展，促進了一系列相關學科的發展。計算機圖形學便是其一。1963年，美國人伊凡?蘇澤蘭在麻省理工學院畢業論文課題是關于三維交互式圖形系統，在此基礎上發表了題目為《畫板》的博士畢業論文， 這篇畢業論文是計算機圖形學里程碑的標志，它的發表標志著計算機圖形學科正式誕生。計算機圖形學它標志著計算機處理方式由處理符號系統轉變為處理圖形系統的方式，計算機圖形學的出現，計算機處理方式可以部分地模擬現實圖形和展現人的右腦功能，因此計算機圖形學的理論和實踐具有劃時代的意義。
在計算機圖形學發展和應用的過程中，最具震撼性和實用性的就是電影動畫技術。電影動畫為計算機圖形學提供了新鮮的血液，打開了新視角，自然界的一切美麗景象都可以通過計算機生動形象地再現構造宏觀、微觀世界。
2 計算機圖形處理電影動畫的分類
計算機圖形處理電影動畫是計算機圖形學和電影藝術相結合，并且相互促進的產物，計算機軟硬件和圖形圖像算法高速發展促進了計算機圖形學的突飛猛進。計算機電影動畫技術將圖形、圖案和畫面或者其中一部分顯示在屏幕上，并且按照一定規律或預定的要求在屏幕上移動、變換，從而使計算機顯示出圖形動態變換過程。
電影動畫是運動中的藝術，運動的畫面是電影動畫的表現形式，運動是電影動畫的要素，運動的表現形式，才促使了二維和三維動畫的發展。計算機動畫以其制作方法和表現特征的兩種表現形式就是二維電影動畫和三維電影動畫。
2.1 二維電影動畫
傳統的電影卡通動畫，是大量的畫片，每幅畫片高速翻轉以便實現是連續播放多幀畫面，每幅畫面表述的是運動物體的若干個瞬間的定格，利用觀看者在大腦內殘留的瞬間視覺感覺而得到運動的視覺感受。傳統的電影卡通動畫是先畫出一頭一尾兩個關鍵幀圖畫，然后在兩個關鍵幀中間插入一些列圖畫畫從而生成中間一系列畫。展現平面圖形是計算機二維電影動畫的一大特點，是對傳統動畫制作的繼承和發展，制作時就像傳統在紙上作畫，通過計算機圖形學復雜的算法將一些列計算機圖畫對象的移動、變形、變色等手法表現出傳統電影動畫運動的效果。
ANIMO是世界上最受歡迎的、使用最廣的二維動畫系統動畫制作軟件，它是英國Cambridge Animation公司核心產品。ANIMO向計算機圖形設計者提供了靈活的顏色模板創建、修改調色板和調整顏色的工具，這些功能有助于二維電影動畫前期制作和影片后期合成方面都有獨到的技術特點。ANIMO雖然不是最專業的二維電影動畫制作軟件，但是它具有更大的靈活性，軟件獨有的內部環境能夠將二維電影動畫和三維電影動畫完美的結合起來。
ANIMO經常用于二維電影動畫和真實場景的結合，90年代籃球運動球星喬丹和華納動畫人物共同主演的《空中大灌籃》，它是將二維電影動畫與三維電影動畫真實場景完美結合的成功范例。ANIMO軟件具有面向動畫師設計的工作界面，在ANIOM軟件制作電影動畫的同時，需要一臺高清掃描儀，底板動畫圖片上放在掃描儀內進行掃描，掃描后的畫稿幾乎保持了動畫設計者原始動畫圖片的線條，ANIMO軟件的快速上色工具提供了給圖畫自動上色和自動線條封閉功能，并和軟件的顏色模型編輯器集成在一起，軟件提供了不受數目限制的顏色數量和調色板種類。三維電影動畫中的陰影和燈光效果是最難轉化為二維電影動畫的，ANIMO卻可以將這些難點完美的結合在一起，具有多種特技效果處理效果，包括動畫的燈光效果、物體陰影變換、圖片背景的模糊處理、拍攝的攝像機鏡頭的移動、波紋起伏波浪震動的效果展現等等，并可與二維電影動畫、三維電影動畫和實拍鏡頭進行合成處理。它所提供的可視化場景圖畫可以讓動畫設計師在軟件內只用幾個簡單的操作步驟就可完成比較復雜的動畫制作，提高了計算機二維電影動畫制作的工作效率和速度。
2.2 三維電影動畫
三維電影動畫則是展示立體的圖形，三維電影動畫的制作過程就好像是在攝影棚中拍電影的景象：三維圖像影像制作首先是在布置攝像對象所處的位置、動畫制作者規定其運動軌跡、并按照這個運動軌跡進行拍攝、各種燈光效果被制作者安排的妥當，攝影機可以布置在特定位置上或者也可根據拍攝內容設定攝影機的推拉搖移擺動，最后利用計算機用圖形算法計算出這個攝影機所見到的動態圖像效果。
三維電影動畫制作首先要創建物體模型結構，其次是讓這些物體在空間內動起來，如變化圖形、變化顏色、移動位置、旋轉物體等制作手段。再通過打燈光等特效生成栩栩如生的畫面。計算機三維電影動畫數據是在計算機內部自動生成的。
【關鍵詞】線性代數；專業化；圖形學
本論文由“上海市高校青年教師培養資助計劃”支持
項目名稱“高校線性代數課程教學專業化研究”
項目編號ssy11021
線性代數是大學基礎數學中的一門主要理論課程，在普通高等院校本科各專業中普遍開設，在培養具有良好數學素質及應用型人才方面起著特別重要的作用.因此，線性代數的教學內容和方向一直是高校數學教師們十分關心的問題.
傳統的線性代數教學偏重自身的理論體系，強調線性代數的基本定義、定理及其證明，教學內容層層遞進，邏輯性非常強，學生可以學到完整的線性代數知識體系，但由于教學中缺乏與專業相關的內容，各種版本教材也甚少與學生所學專業領域相關，導致這門課程的專業服務性價值沒有很好地體現出來.因此，在材的基礎上，開發出具有專業特色的線性代數教學模塊變得尤為重要，本文正是線性代數在計算機專業的教學中進行探索.
計算機圖形學是計算機科學的一個重要分支領域和應用方向，不僅包含了從三維圖形建模、繪制到動畫的過程，同時也包括了對二維矢量圖形以及圖像視頻融合處理的研究.計算機圖形學的應用十分廣泛，包括計算機輔助設計與制造、影視動漫、軍事仿真、醫學圖像處理、氣象、地質、財經和電磁等的科學可視化.
線性代數的思想貫穿于計算機圖形學.事實上，只要牽涉到幾何數值表示法，就常常抽象出例如x，y，z坐標之類的數值，我們稱之為矢量.圖形學自始至終離不開矢量和矩陣.用矢量和矩陣來描述旋轉、平移或者縮放是最為合適和有效的.
【參考文獻】
關鍵詞：計算機圖形學；研究型教學；算法
計算機圖形學是研究如何利用計算機來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術的一門學科，在計算機輔助設計制造、科學計算可視化、地理信息系統、虛擬農業等領域有著非常廣泛的應用，是計算機、地理信息系統、電子工程、機械設計等本科專業一門重要的專業基礎課，也是許多后續課程(圖像處理、模式識別、多媒體技術、虛擬現實、計算機視覺等)的基礎課程，在教學計劃中占有重要地位和作用。
培養學生的創新和實踐能力是研究型大學教育改革目標的核心。通過該課程的學習，不僅使學生能系統地獲得計算機圖形學的基本知識、必要的基礎理論和常用的圖形生成算法，同時能提高學生的綜合素質，使學生具備一定的研究和創新能力。另外，隨著近幾年信息技術在農業領域的廣泛應用，在農業遙感、地理信息系統、農作物模擬和仿真中涉及大量的計算機圖形算法和技術。因此在這門課的講授內容上增加了一些和遙感、地理信息系統、虛擬農業技術相關的圖形基礎和算法，并結合教師的研究成果和科研工作的進展，及時將其增加到教學內容中，使這門課程逐漸形成有農業特色的專業基礎課。
課程改革決不僅僅是教學內容的更新，更為重要的是學習方式、思維方式轉換以及新教育技術的應用。這需要我們從“知識型教學”轉換成為“研究型教學”，即以知識為載體，傳授本學科的方法論，注重學科發展，提升教學中學生思維能力、交流溝通能力等持久性綜合能力的培養。
1研究型教學的實施方案
研究型教學是以提高學生的綜合素質和創新研究能力為目標的。為了達到這個目標，我們從跟蹤學科前沿能力、發現問題能力、理論聯系實際能力、文獻閱讀能力等以下7個方面來綜合培養學生的能力[1]，如圖1所示。
圍繞這幾方面的能力，具體做法是強化基礎、突出實踐、重在素質、面向創新。我們主要在以下幾個方面展開了創新性的教學改革研究。
1.1像計算機工程師那樣去思考和解決問題
本課程教學理念為：“以應用為背景、以理論為主線、以算法為核心、以合理先進的教學方法為手段、以提高學習興趣和創新能力的培養為目標”。
學完這門課程，學生應掌握兩個技能并達到一個目標，兩個技能是：1)學生能編寫小規模的圖形程序(這里的小并不是貶義，只是代表你有能力做事的規模而已)；2)掌握的第二個技能是有能力來理解別人編寫的程序。因此要能寫、能讀程序。
最終的目的是開啟學生從其他領域中提煉概述，并研究出如何將其轉入計算機圖形領域的能力。通過圖形學算法的提出背景以及發現、發展和完善過程的講解，對學生的思維進行訓練，提高學生面向問題的求解能力，培養學生的科研素質。
在教材的選取上，不局限于一本教材[2-4]，而是選用國內較有影響的幾本教材作為參考書。注重基本原理和概念的講解。因為圖形技術的發展日新月異，新的技術和算法層出不窮，學生學習的技術幾年后可能會過時，但基本的原理和概念是長期不變的。
1.2突出講授圖形算法中蘊含的思想
計算機圖形學課程的主要內容就是講授圖形生成、顯示、處理的算法。那么，一個普通、常規的圖形算法是如何通過改進和完善變成一個優秀算法的？
算法分析是一種理論研究，是關于計算機程序性能和資源利用的研究，重點是性能。我們是在學習如何計算機程序運行的更快。算法還涉及到其它資源，但我們的關注點主要還是在性能上。
例如，直線生成算法是計算機圖形學較底層的一個算法。該算法的性能嚴重決定著圖形生成的效率。因為當完成一個動畫算法或真實感圖形算法時，直線算法可能被幾十萬、上百萬次地反復調用，因此這種算法要求效率要高。在加、減、乘除、開方、三角函數等運算中，加法是最快的運算，其中整數加法又快于浮點加法。因此像畫直線這種底層算法，能夠減少一個乘法都是一個了不起的事情。
從講授通過直線方程的畫線算法到數值微分(DDA)算法、再到中點畫線算法，最后到Bresenham算法。一步步給學生展示了一個開始需要一個乘法和一個加法的普通直線算法，是如何通過改進和完善其性能，把乘法演變一個浮點運算加法，又把浮點加法變成整數加法的一個精彩過程。計算機科學問題的核心就是算法。
學術大師們在提出、改進和完善算法的過程中所體現出來的一些閃光的思想正是我們所要深刻認識和領會的。什么是創新？這些閃光的思想就是真正的創新！
在講授其他一些圖形算法如多邊形的掃描轉換和區域填充、裁剪算法、消隱算法等時，并不強調學生掌握和實現算法的具體細節，更重要的是闡述這些算法所蘊涵的一些創新思想，像增量思想、編碼思想、圖形連貫性思想、分而治之思想等。這些思想不僅用在圖形學算法中，而且還用在了數據挖掘、人工智能等領域。
1.3算法講解與程序演示相結合
計算機圖形學課程具有很強的實踐性，上機編程實驗是其重要環節，基本目標是將學生的計算機操作能力、分析能力、設計能力與編程實踐結合起來，引導學生由淺入深地掌握計算機圖形學基本理論和算法。
為了讓枯燥的算法講解變得生動起來，作者在教學手段上充分發揮圖形學自身特點，將許多算法的原理用Flash做成動畫片嵌入到教學幻燈片中，采用生動形象的動畫算法講解，使學生對抽象的圖形學算法不僅有一個直觀的了解，而且還調節了課堂氣氛。許多同學在看過演示之后，不僅對算法有了更為深入的了解，還紛紛躍躍欲試，想要做出更好的程序來，這極大地激發了學生自己動手編程實踐的欲望。這些課件對于提高學習興趣、增強算法的理解性具有很大的作用。
我們安排了8～10個上機編程實驗，內容包括畫直線圓弧算法、區域填充算法、編碼裁剪和梁友棟裁剪算法、二維、三維變換算法、透視變換算法、Bezier曲線算法、B樣條算法和簡單光照模型的實現。學生通過這些算法的編程實現并改進一些重要算法， 既可以增強對算法本身的理解，也可感受編程的樂趣。
2教學與科研相結合
2.1教師科研與教學相結合
科研是提高課程教學質量的源動力。將科研成果引入教學，一方面豐富了教學內容，提高了學生的學習興趣；另一方面，也培養了學生的科研創新能力。
我們主持和參與的國家科技基礎條件平臺中國數字科技館項目“虛擬農場體驗區”、科技支撐項目 “面向農民科技培訓的人機交互式三維可視化平臺研究”、虛擬農場等課題中都使用到了圖形算法和技術，通過課題引導學生將圖形學中的各類知識集成到引擎中，面向二次開發和快速開發，大大提高了學生對圖形學技術的理解和實踐動手能力。
2.2教學與專業文獻閱讀相結合
一門學科的內容終歸是不可能全部在課堂上講授完的，以“授人以漁”為己任的教師也沒有必要這樣做。在網絡時代沒有絕對的老師，所有老師必須成為學生。同樣，在網絡時代也沒有絕對的學生，所有的學生必須學會做自己的老師。
為了培養學生研究創新的能力，除了把教師自己的科研成果介紹給學生，更重要的是培養學生跟蹤學科前沿的文獻檢索、文獻閱讀與文獻綜述能力。
基于期刊的影響力和SCI影響因子等標準，我們選擇國內外一流期刊20余種，國內期刊如《計算機輔助設計與圖形學學報》、《地理學報》、《計算機圖形圖像學報》等；國外期刊如《Computer Graphics》、《IEEE Computer Graphics and Application》、《International Journal of Geographical Information Science》等。相對來說，這些權威的期刊發表的文章基本上都是高質量的文章。除了從這些期刊里選出一些和計算機圖形學算法有關的高質量文獻以外，還搜集一些有關計算機圖形經典算法的經典文獻，主要是一些具有里程碑式的文獻！這些經典的文獻猶如文學界的世界名著，長久不衰，他們的貢獻直到今天都無可忽略！最新文獻猶如現代流行小說，要與時俱進，了解計算機圖形學領域的一些最新進展。
要求每個學生在這門課程的學習期間，能夠閱讀至少2～3篇中文文獻和1～2篇英文文獻(既閱讀世界名著，也要瀏覽現代流行小說)。這樣既提高了學生的英語閱讀能力，了解該領域的熱點和前沿進展，又使得學生能領會大師們的研究思路、邏輯推論和技術方法。
通過兩屆學生的實驗，教學取得了良好的效果。盡管他們只是大二的學生，但已經有幾位學生對教科書上的一些經典算法在性能上做了進一步的改進，提高了算法的效率，撰寫的幾篇學術論文被國內外學術會議錄用。
3結語
在研究型課程教學中，教師的作用發生了變化：教師不再是“講臺上的圣人”，而更多地起“場外教練”的作用[5]；他們不僅僅傳授知識，而是遵循認知規律，以學生為中心，設計教學過程、提供教學資源、提供學習建議，對整個學習過程進行控制，包括在關鍵環節上對學生進行啟發、激勵、引導和指導。教師的戰略目標都是為了幫助學生們能像一個計算機科學家一樣去思考。換句話說，希望賦予學生一種能力，讓學生可以用計算機做他想做的任何事。
參考文獻：
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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)
英文名稱：Journal of Image and Graphics
主管單位：中國科學院
主辦單位：中國科學院遙感應用研究所;中國圖象圖形學學會;北京應用物理與計算數學研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1006-8961
國內刊號：11-3758/TB
郵發代號：82-831
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1996
期刊收錄：
中國科學引文數據庫(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)
期刊榮譽：
聯系方式
期刊簡介
《中國圖象圖形學報》是由中國科學院遙感應用研究所、中國圖象圖形學會、北京應用物理與計算數學研究所共同創辦，是集計算機圖像圖形高科技理論、技術方法與應用研究成果產業化于一體的綜合性學術期刊。《中國圖象圖形學報》是被國內主要檢索系統收錄的核心中文期刊，是圖像圖形學及相關領域的權威性雜志。
關鍵詞：IPR-CDIO；計算機圖形學；做中學；教材建設
CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate，即構思、設計、實現、運行)是國外高等工科教育的一種創新模式。它以產品從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間存在有機聯系的方式學習工程[1]。CDIO因其具有與社會需要一致性、國際先進性、實踐可操作性、全面系統性和普遍適應性等特點而被國際上多所院校所采納，其先進的教育理念已被中國高等工程教育界所接受，有近40所高校正在中國化試點，浙江萬里學院是其中之一。我們學習CDIO教育理念，結合多年的改革實踐，創新地提出了IPR-CDIO(Interest、Perseverance、Responsibility，即興趣、毅力、責任)教育思路，即將學生的探索熱情與興趣、持之以恒的精神和社會責任感的培養，融入到不同級別項目研發過程[2]。通過項目構思和設計，培養學生的創新意識和創新思維，通過項目的實現和測試運行，培養學生的專業技能，同時借助項目團隊式組織形式、角色化任務分工，激發學生的參與興趣，鍛煉其團隊合作和溝通交流能力，培養其責任感。IPR-CDIO教育宗旨與國家教育方針一致，與“十二五”高等教育重點工作、卓越人才培養目的是完全吻合。
課程是人才培養的基本單元，IPR-CDIO教育理念必須通過各門課程來實施，因此課程設計非常關鍵。根據課程地位和性質整合知識點，我們設計出能培養學生知識學習、技能訓練、素質成長于一體的小項目，設計為完成項目、訓練IPR素質而采用的教學方法，并使課程知識內容、項目實施、教學方法、教材選擇有機融合，形成一體化的課程教學體系。下面以計算機圖形學為例，說明如何基于IPR-CDIO理念進行課程設計、教學實施及教材建設。
1基于IPR-CDIO理念的課程設計
IPR-CDIO強調以興趣為先，社會責任與工程能力訓練為本。計算機圖形學作為高年級學生的專業應用性課程，因其算法較為繁雜、學科交叉性強、編程技術需求高而成為計算機專業學生的難點課程，加上后續的畢業實習、畢業設計、就業等因素影響，教與學都難以實施。但是課程本身的實用性和趣味性比較強，如果設計與引導好，既可激發學生的學習熱情，又對后續的實習、設計或就業產生積極推進作用。
課程前端基礎是具有“程序設計基本能力”，目標是“圖形算法原理理解、編程實現及綜合應用能力培養”，體系以實現目標為主線，借助知識框架構建知識體系，通過項目實施過程完成能力培養途徑，使得知識學習、項目訓練、能力培養融為一體。其教學體系如圖1所示。
圖1基于IPR-CDIO理念的計算機圖形學教學體系
其中，課程教學內容抽取了核心知識框架：課程概述(地位、性質、用途、目標)、二維圖形核心知識、三維圖形設計核心知識、真實感圖形處理原理等。這些知識的理解是支撐CDIO項目實施的基礎。同時，課程設計了兩個綜合性項目：一是“計算機圖形學的應用研究與綜述”，鼓勵學生以小組為單位查閱文獻資料，對圖形技術在某一領域的應用發展情況進行綜述，撰寫提交綜述報告。目的是激發學生對某領域的研究興趣，同時鍛煉文獻綜述的寫作能力，為畢業設計中的文獻綜述奠定基礎；二是“基于圖形技術的作品設計”，要求每組完成一個完整的CDIO項目過程，即從需求分析(C)、方案設計(D)、代碼編寫(I)，到作品測試(O)、答辯驗收。目的是訓練學生按照軟件工程的思想經受一次項目研發歷程，并體會過程中的合作精神、責任意識及成就感。
課程項目設計是IPR-CDIO教學實施的核心，針對不同性質和級別的課程，項目內涵不一樣，前沿領域的研究、核心算法的分析與實現、模擬小項目實施、綜合課程知識的作品等，均可成為項目；課程級項目也要有研究的內涵，具有啟發引導的目的和意義，而且要大小適中，太大了難以完成，會挫傷學生學習的興趣，太小了又起不到訓練的作用。科學合理的項目設計一定是經過課程組精心研究、多輪實踐而逐漸形成。
2教學實施
教學方法是激發學生興趣的源泉。CDIO倡導“做中學”教學法，目的是調動學生學習的主動性、積極性和創新性。美國著名哲學家、教育學家和心理學家杜威指出：“從做中學是比從聽中學更好的學習方法”，“學與做相結合的教育將會取代傳授他人學問的被動的教育[3]”。CDIO項目設計的目的就是將學生分成小組置于“做項目”的情景之中，為了完成課程學習任務，他們必須去做，去學習探索，去討論解決問題，在堅持完成整個項目生命周期的過程中，達到項目實施能力和IPR素養的鍛煉與提高。
在第一次課堂教學中要講述課程教學目標、布置項目任務、公布評價指標、設計學生分組等環節，充分展示課程學習藍圖，激發學生想“做”的愿望和興趣，抓住興奮點。該課程在項目實施過程中，設有幾次大討論：應用綜述、需求分析、方案設計、作品預演、結果匯報等，使所有學生都有展示、表達的機會，特別是最后的作品匯報中，完全模擬畢業設計答辯過程，全體課程組教師和部分學生代表作為評委，目的是鍛煉學生對問題的描述水平，口頭表達及應變能力。
CDIO把“不求人人成功，但求人人進步”作為教學所追求的一種境界，同時也將之作為教學評價的目標和尺度[2]。以各個小組在達成目標過程中的表現與效果作為評價與獎勵的標準，這種機制可以把個人之間的競爭轉化為小組之間的競爭，從而促使小組內部的合作，增強成員的責任感。
計算機圖形學設計了如表1所示的多元評價指標，即評價內容、主體及方法都是多元化的。從表中看出項目合作過程的成績占總成績的70%，有50%的成績是對整個小組進行評價，促進學生增強團隊協作精神和集體榮譽意識。
這種多元評價方式，杜絕了部分學生靠投機取巧獲取高分的現象，有利于促進學生自覺地參與小組項目合作過程，腳踏實地完成自己的任務，有利于增強學生的自信心和小組集體榮譽感，促進學生反思不足、認識差距，不斷進步與發展。
教師(或工程師)在課程項目實施過程中，主要起引導或指導作用。針對項目實現中涉及的數學知識、編程技巧、藝術修養等，教師首先鼓勵學生自主學習、小組討論，或與相關專業同學協作等方式去解決問題，通過做中學、在討論中成長的教學方法，鍛煉學生自主解決問題的能力，最后教師要給予評價、總結與后續提升的引導，促進學生向更高的目標邁進。
3教材建設
課程教學改革的最好成果是教材，良好的教材又能喚起學習欲望、提示探究課題、引導學習方法、促進個性發展、鞏固知識掌握等。教材內容必須具備“易用、時新、精煉、適用”的特點。即教材內容能反映本學科基本原理、思想、技術和方法在相關現實領域的典型應用，展示具體環境、條件、方法和效果，培養學生根據現實問題選擇合適的科學理論、概念、思想、技術和方法去分析、解決實際問題的意識和能力[4]；教材內容要及時反映本學科的最新發展、最新技術成就及其最新應用，保證學生“學以致用”；教材內容要精煉，緊密結合人才培養及課程教學目標的需求，精選有益于學生后續學習與發展的核心知識和技能要點，優化整合、去粗取精、詳略得當；教材內容與課程教學目標、教學改革思路以及教學對象相適宜，例子要具體實用，而且具有引導啟發性，使學生能夠“看得見、摸得著”，且能促進學生“深下去、見成效”。
多年來，老師對計算機圖形學教材的選擇一直比較困難。最早是從國外引進原版教材，然后是由孫家廣教授編寫、清華大學出版社的《計算機圖形學》一版、二版、三版、新版，幾乎統領了國內該課程的教材，直至現在還是考研的參考書，后有潘云鶴院士的《計算機圖形學――原理、方法及應用》經典教材等等，這些教材普遍特點是內容非常系統、內容描述全面，頁碼較多。其主要思想是以理論原理、算法分析為重點，較少的算法實現例子也是偽碼說明，使得數學基礎較差、編程能力不強的普通高校學生望而生畏，不適合作為他們的教材使用。后來有一些薄本教材面市，但大多以算法實現為主，書內大多是程序代碼，相當于程序設計類教材，也不適用。
課程組編寫的講義經過幾年使用后，于2008年由機械工業出版社正式出版，書名為《計算機圖形學基礎及實用教程》，被多所院校所選用。目前，借助于寧波市特色教材項目資助，我們正在對這本教材進行改編，知識點更加優化，將前期不太系統的案例進行集成等。該書特點是基于CDIO工程教育理念，設計一個完整的案例――圖形學算法實現系統，該系統以分散的形式貫穿于整個章節，串起課程的核心理論知識點及算法實現的技術要點；學生通過實驗訓練，又可將分散的系統進行集成。每章的知識與算法實現自成一體，目的是使學生借助于教材的引導進行“學中做”，將主要章節的實驗都完成時，系統的完整性就體現出來了，使得學生體會到“做中學”所帶來的成就感。而且在每章之后都有帶提示和引導的“超越與提高”，目的是啟發學生深入探究下去，鍛煉其自主學習意識與創新能力。
該教材有效推進了以CDIO教育理念指導的課程教學改革，有效地將理論知識與實驗項目、知識學習與項目研發、自主學習與小組研討有機結合。對基于項目的一體化教學起到了有力的支撐作用，學生從簡單的模仿、模擬入手，由少及多地對原系統進行改進，最后達到自主設計，完成一個獨立的系統研發作品，并作為課程學習考核的主要依據，大大激發了學生的學習創作熱情，取得了良好的教學成效。
4結語
CDIO式項目化訓練在計算機專業已經實施五年，教學效果明顯，學生的自主學習能力、創新意識、項目研發與設計能力等都得到加強，極大地鍛煉了學生的合作意識、溝通交流能力，畢業生就業質量普遍提高。就計算機圖形學課程而言，我們將IPR-CDIO
項目融入課程教學的全過程已經4屆，在畢業設計中有40余人次選擇與圖形學相關的課題，做出了30余件畢業設計作品，有的作品成為教學案例，有的作品成為學生就業的敲門磚，有作品獲得了省、市級學科競賽獎，有的學生在教師指導下發表了論文等。大多數畢業生在上海、杭州等大型軟件公司做游戲開發、動畫設計工作，有些已經成為項目經理、部門負責人，還有已遠涉日本從事外包軟件設計等工作。
計算機圖形學教學改革，不僅挖掘了課程本身的效力，培養出高質量的學生，而且也促進了該課程的有效建設。課程性質從選修到必修，再到核心；課程立項為校級精品建設；課程組成員職稱與學歷不斷提升，科研和教研能力較強，主持國家級自然科學基金項目1項、省級和市級3項，主持省教學成果二等獎1項、科研成果三等獎1項。該課程改革大力推進了計算機專業的改革與發展，在學校創新實驗區的基礎上，我院計算機專業被立為教育部CDIO課題組的試點專業、浙江省軟件服務外包試點專業。
總之，IPR-CDIO教學思想已經深入到多門課程教學，計算機圖形學只是其中的一例，隨著課程教學改革的深入開展，基于能力和素質培養為目標的IPR-CDIO教學理念必將體現出其科學性、實用性、先進性與推廣性，我們將堅持不懈，為探索培養社會必需的優秀人才而努力。
參考文獻：
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[4] 周廣聲,嚴曉舟,焦金生. 應用型本科高校計算機專業教材建設若干問題的研究[J]. 計算機教育,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 .
關鍵詞：雙語教學；專業英語閱讀；計算機圖形學
計算機圖形學一直是我院高年級開設的專業選修課。在我校積極推進雙語教學改革，提高學生的英語水平和專業能力的背景下，經過多年努力，我們準備在英語基礎較好的計算機工程學院對該門課程實行雙語教學的改革與實踐。
一、實施雙語教學的目標
所謂的雙語教學是指教師可以同時使用英語和漢語這兩種語言進行授課，而不是只用英語進行講課，它應該是兩種語言的合理的搭配，在講課中教師應該考慮講授范圍的針對性、對象的理解性、專業知識的主導性，其主要目的不是學習英語，而是為了使學生通過外語這一語言工具學好專業課程，為推廣知識面打好基礎。專業課雙語教學的目標就是致力于如何為學生創造使用外語進行學術思考和語言交流的環境，提升學生應用英語進行工作交流的能力，作為傳統英語教學的一種有效補充，為日后走上工作崗位進行科研打下基礎。具體而言，在課程開展過程中，學生應逐步適應以下教學方式：英文授課乃至英學術報告，進而參與和主持有英文學術的討論和辯論；要求學生能準確、全面地理解原版教材內容，流暢地閱讀原版專業文獻，用英文撰寫作業或與專業相關原版文章，在專業教育上保證教學內容的先進性，以求教學內容與國際接軌；雙語教學應激發學生雙語學習的積極性，開拓學生專業知識面的深度和廣度，這就對雙語教學的專業課任課教師提出了更高的要求。
二、計算機圖形學雙語教學的模式
1.選擇合適的教材。應根據本專業學科的特點及專業學生水平選擇原版教材，合適的、好的教材可以幫助教師學習國外現代的教學理念和借鑒國外先進的教學方法和手段，因此要綜合考慮幾個方面的因素，如教材內容的新穎，教材是否反映了新的教育思想和與國際接軌的人才培養新體系，是否為該學科專業領域的資深學者所編寫，以便使學生及時了解到該門課程及專業領域的新動態。選擇原版教材要切合實際，生詞量適中，否則會影響閱讀效率，甚至于理解率。鑒于我院計算機應用專業的學生實際情況，我們選用了Zhigang Xiang編著的《Computer Graphics with OpenGL》，該書以OpenGL為開發背景，計算機圖形學專業詞匯豐富，學生從中不但可以學習英文詞匯，還可以學到以OpenGL為開發背景的圖形知識。
2.制定靈活的大綱和可調的學時。由于使用兩種語言授課，且學生接受能力參差不齊，雙語教學過程中最好采用交互式授課，教師多與學生交流，以便讓學生理解透徹所授內容，這樣就難免出現課程進度減緩的情形，教學計劃無法準確執行的情況。因此，教學大綱制訂得彈性些，教學計劃的執行可以靈活些，授課教師可根據課堂教學的實際情況確定向學生講的內容，有些內容可以多講些，有些內容可以少講些，有些內容可以不講，沒有必要照搬，對于學生沒有搞清楚的，可以重復講，但對基礎理論和重點內容一定要講得清清楚楚、透透徹徹，多花費一些課時也是應該的。
3.授課的方式。在專業方向上，考慮到學生間英語水平參差不齊，在講課時應注意由淺入深，先適當使用較多的中文，之后慢慢地增加英文內容。在教學方面可以采用多種方式：板書、多媒體、專題討論、大作業、論文等方式。由于計算機圖形學是專業選修課程，以學習圖形基礎知識和圖形算法為主，因此教學過程中可以采用多種方法或多種方式，如一些比較專業的術語：簡單的內容可以全用英文講解，復雜的內容可以英文、中文混雜在一起講解；在算法、原理等核心內容部分可以先用中文講解，然后用英文對所講內容進行總結，這樣既營造出一個英文的學習環境，又讓學生很好地理解本章節的重點。隨著學習的深入，可以在課件中加大英文的比率，直到全部使用英文。這樣的教學方法不會因為學生外語水平的原因而失去對這門功課的學習興趣。這就需要任課教師具備很好的授課技巧，在適當的語境中完成專業知識的授業，讓學生提高了專業英語水平的同時又學會專業知識。而在一些較難的知識點中，教師需要通過適當的交互方式來幫助學生理解概念，如用中文對話圖片、動畫等方式，避免由于語言滯后造成學生的思維混亂甚至錯誤。此外、教師還要不斷地補充專業詞匯，在課堂上把教材中的詞匯、關鍵概念、基礎理論和原理等有針對性地提取出來進行講解。教師要仔細觀察、經常與學生交流、及時捕捉學生的反饋，若發現學生沒有很好地掌握所教知識要點，就要用中文及時講解一下，使學生充分理解，然后再用英文講一遍。
4.教學方法的改革。“以多媒體教學為主、板書為輔、現場程序演示、網絡教學作為常規教學的補充”，多種教學手段，優勢互補。針對計算機圖形學課程“內容多、學時少”的特點，提出并采用了“金字塔式”教學法；針對計算機圖形學課程重在培養學生思維能力的特點，采用了“發現式”教學法；針對計算機圖形學課程實踐性、應用性強的特點，提出并采用了“四結合式”教學法：教學與科研相結合，算法講解與程序演示相結合，理論學習與編程實踐和圖形軟件應用相結合，教師課堂知識講授與學生課外文獻閱讀相結合。
5.改革考試方式。有效的考核方式對學生學習計算機圖形學課程是一個良好的鞭策，高年級學生具備一定的計算機學科知識，對他們的學習應實行多元化的評價方式。以培養團隊合作精神、創新精神和實踐能力，應考慮對學生學習的考核方式，應從多個部分去進行。針對本課程實踐性強、應用性強的特點，為了考查學生對知識綜合運用和理論聯系實際的能力，采取了階段考核成績累計方式，分別從算法設計與編程實踐能力、軟件應用與創新能力、文獻閱讀與綜述能力和卷面筆試，四個方面來評定學生成績。
6.改革傳統的答疑方式。借助于面向教師的課程網站（http：//class.jmu.省略/C394/Asp/Root/Index.asp）實現全部教學資源上網，實現教師的教學資源的共享，對課程進行統一管理。利用面向學生的在線教學網站（http：//class.jmu.省略/C394/Asp/Root/Index.asp）實現教師的個性化教學，同時為實現資源共享、師生自由討論提供了一個平臺。在保留傳統的教師與學生面對面答疑方式的基礎上，又增加了網絡在線答疑方式，拓展“教”與“學”的空間和時間。
三、雙語教學的思考
1.師資隊伍。雙語教師的師資應兼顧英語和專業水平，雙語教學具有很大的難度，雙語課程不但要講好專業課，還要運用好外語，最重要的是，必須將兩者都很好的兼顧，因此雙語課程的任課教師不是專業水平高或是英文底子好就可以勝任的。雙語教師本身應熱愛雙語教學，能夠以最大的熱情投入到雙語教學中去。同時如何使學生能夠接受，如何熟練運用兩種語言授課，合理分配兩種語言整合知識點，必須成為雙語教師對自身的要求。如果雙語教師的熱情不夠，備課不充分，往往會造成投入大收效微的情況。第二、雙語教師有一定的教學經驗，并在在教學準備環節下一定的功夫，必須有能力把握課堂的進度，有能力根據課堂情況對教學活動做出適當的調整。要有仔細分析所授課程的特點，能夠揣摩學生的認知心理，并根據學生的認知過程合理地設計教學活動，在講課中多與學生交流，并注重觀察學生的反饋，能根據課上學生的反饋理解情況及時合理地調整教學方案。這就要求雙語型教師必須不斷創造環境，使自身同時具備用英文思考和表達專業知識的能力。平時要經常跟讀詞典，力求發音準確。這些是雙語教師自身素質所應具備的。
2.積極探索和尋找有效的雙語教學方式。由于學生的水平層次差別較大，教師在采用任何教學方式的時候，都應該把施教對象的接受程度因素考慮到，所以在雙語教學推行的初期，不應把雙語教學的目標和形式定位太高，一下子推廣的課程不要太多，可考慮采用以下幾種辦法試行：先在部分選修課程或部分英語好的學生中試行，課本可采用中英文對照翻譯教材，上課可考慮采用中文或英文講授，慢慢過渡到原版教材，并逐步增加講授英語的分量、直至用英文授課與考核，學生數及考核比例。如何構思雙語教學中教學過程是非常關鍵的，它決定了一門雙語課程是否真正成功的重要因素。簡單地說就是課前先英文回顧，然后給出本次課可能用到的關鍵詞，對于簡單的關鍵詞可以用英文描述、講解，對于重點或難點的關鍵詞可以用中文描述、英文講解，但最后必須用英文對本次課的主要內容做一個總結。對于學生特別感到困難或困惑的，教師應采用從少到多、從易到難的方法進行，即開始時的幾次課教師盡量用少量的專業術語的英文解釋和簡單過渡性陳述講清楚主要內容，隨著學生對雙語形式的適應，慢慢加大英文分量，教師授課時可以采用全英文的課件，但在授課時應注意循序漸進，對于簡單的概念和理論可以采用英文解釋，對于不太難的算法解釋可采用中英文兩種語言配合解釋，最后逐步過渡到全英文簡要介紹新的知識點。
3.調動教師雙語教學的積極性。雙語授課對授課老師的要求較高，不但要求專業知識，還要要求英語水平較高，特別是口語較好。因此要充分調動教師的雙語教學的積極性，學校應給予一些特殊政策，如適當提高授課系數，給予授課教師以一定的進修的機會，以積極、穩妥地推進雙語教學的開展。
4.提高學習興趣。對學生興趣的培養要最好將雙語課程和他們今后職業教育相結合。由于很多學生由于外語差的緣故，對于雙語課程的學習與開展有一定的畏難甚至抵觸情緒，因此雙語課程的開展不要攤得太大，最好能開在選修課程里，可以讓學生自由選擇，有一定數目的可供選擇的雙語專業課程，這樣可以在一定程度上避免學生外語水平參差不齊的情況，同時又兼顧所希望的專業課程內容，使學生的積極性、參與性都能發揮出來，學習效果得到提高。隨著學習的深入，再由少數人帶動多數人，逐漸過渡到在整個專業展開。
計算機圖形學雙語教學改革的目的，不但是為了提高學生的英語水平和專業能力，如掌握計算機圖形學的基本概念、理論、原理等，為以后學習相關課程和從事相關研究打下堅實的理論基礎，更要注重學生的實踐能力和綜合能力的培養，如掌握相關開發工具軟件如C++、OPENGL等開發圖形程序，高年級學生即將走向工作崗位或進一步深造，培養創新實踐及如何做研究非常重要。要指導學生完成項目中逐步培養這方面的能力，并在做項目過程中提出具體的要求。評價計算機圖形學雙語教學效果的最終宗旨是提高學生的創新精神和培養學生的實踐能力，以求真正達到面向世界、面向現代化的目標。
參考文獻：
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關鍵詞：計算機虛擬技術，動畫發展，虛擬關系
動畫自誕生之日起，從紙面時代走向如今的無紙時代，經歷了兩次巨大的變革，一是賽璐珞片的應用，另一次則為計算機圖形技術在動畫領域的廣泛應用，計算機的介入使得動畫在制作環節節省了大量的人力與物力，將動畫專業人員從繁重的繪制工作中解放出來，隨著計算機技術的不斷深入，三維虛擬技術更是為動畫注入了新的活力，上個世紀九十年代世界第一部全三維動畫電影《玩具總動員》問世，其后的十余年三維動畫得到了迅猛的發展，涌現了諸如《冰河世紀》、《馬達加斯加》、《飛屋歷險記》、《機器人瓦利》、《海底總動員》等優秀的動畫影片。
1.計算機虛擬技術發展
計算機技術在動畫方面的運用可謂是由來已久，自從上個世紀六十年代計算機圖形學的興起，動畫便悄然伴隨著計算機圖形學的發展而發生著日新月異的變化。動畫目前的主流形式分為二維動畫和三維動畫，二維動畫以平面繪畫為基礎，三維動畫則將雕塑藝術融入其中，此二者由于所依托的基礎不同所以在制作層面上也有著迥然不同的方法。
首先，計算機的發展將二維動畫帶入了一個無紙化時代，傳統動畫使用賽璐珞片繪制動畫的方式已經逐漸被計算機繪圖所替代，如:photoshop、painter、coreldraw等核心繪圖軟件提供了動畫專業技術人員眾多繪制平臺，數字筆的推陳出新更為他們提供了良好的繪圖工具，高效的感應度，靈敏的壓感效果，無疑為動畫的發展打開了一扇快捷之門。此外flash軟件作為方便而使用的動畫制作工具，在目前的二維動畫領域被廣泛使用，其方便快捷文件體積小等諸多特征都是其得以業界認同的主要方面。當然最新版本的flash cs 4還仿效三維軟件提供了骨骼綁定和攝影機功能，足見二維動畫的三維化勢必要成為另一個發展趨勢。
其次，談及三維動畫的發展不得不提及《玩具總動員》，這部影片是世界上第一部真正意義上的全計算機虛擬合成的三維動畫片。實際上動畫片的三維時代早在計算機應用于動畫之前便已存在，傳統的偶動畫在筆者看來就是三維動畫的一種表現，只不過如今的人們，無論是動畫業界還是普通觀眾提及三維動畫首先想到的就是計算機虛擬三維合成動畫而忘記了三維的實體形式。目前在制作計算機三維動畫使用做多的當屬3DMax和Maya軟件，計算機三維動畫的制作與計算機二維動畫有著很大的不同之處，三維動畫在制作環節具體包含以下幾個流程：三維建模（根據二維設定稿建造三維模型）、骨骼綁定（主要針對三維角色）、貼圖繪制（使用繪圖軟件繪制模型表面）、貼圖縫合（將貼圖貼合于模型）、動作（根據運動規律調整角色動作與鏡頭運動關系）。在三維動畫制作的動作環節，目前最新一項技術就是動態捕捉，將此項技術用到極致的一部電影當屬《阿凡達》，詹姆斯.卡梅隆不光使用更多的捕捉點進行了身體動作的動態捕捉，而且特地在面部增加一臺攝影機對面部表情進行細節捕捉，這一做法無疑為三維虛擬人物增添了真實度。論文參考。
然而也正是由于《阿凡達》中所創造的世外桃源般的虛擬星球潘多拉過于真實，甚至到達了真假難辨的境地，拖著長長尾巴的納美人看起來除了外觀上與你我無異，所以很多人都在質疑《阿凡達》這部影片究竟該不該屬于動畫的范疇，計算機虛擬技術的發展是對動畫的發展還是迷失，在新的技術沖擊下動畫路在何方？
2.何謂動畫
什么才是動畫，這似乎不應該再成為問題，但是計算機技術對于動畫制作技術的革新卻一而再再而三地挑釁著何謂動畫的命題，《大美百科全書》中的解釋是這樣的：動畫藝術又稱為動畫電影，系利用單格畫面拍攝法，經由畫家特殊的技巧表現而攝制完成的影片，其內容包括：卡通動畫、剪紙動畫、木偶動畫及特殊的合成影片。Wikipedia（維奇百科）則這樣論述道: 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.(動畫是一系列二維圖畫或三維作品或模型的快速播放，目的在于創造運動的幻象。他是基于視覺暫留的運動視覺幻象，并且可以通過多種形式產生、呈現。動畫呈現的最主要途徑是作為運動的畫面或者視頻節目，當然很多其他形式的呈現方式也同樣存在)。論文參考。在筆者看來，無論是從基于傳統視覺暫留原理給出的定義，還是從創造運動幻想的角度進行解讀，動畫始終都是對于無生命的一種生命的創造，途徑與手段各有不同，但依舊殊途同歸。
以美國著名電影導演詹姆斯.卡梅隆的震撼巨制《阿凡達》為例，這部科幻大片在眾多人眼中只不過是普通的電影，技術上采用大量計算機模擬特效，在筆者看來則不然，《阿凡達》不僅僅為世人創造了一個世外桃源般的潘多拉星球，同時也全面揭開了動畫創作的新紀元。該片中大量采用了計算機動態捕捉與三維模擬技術，將一系列的不可能、不存在轉化為現實以無比絢爛奪目的畫面呈現于觀者面前，將我們帶入一個全權由導演設計的環境空間，體會著現實中早已消失的純凈。動畫也正是在此刻真正意義上實現了一種對生命的創造，甚至是他的更高級——生命體系的構建。
3.動畫的發展趨勢
動畫技術的發展不斷推動著動畫歷程的發展，每一次動畫技術的革新帶來的都是動畫效率的大幅提高，賽璐珞片的發明使得單幅場景最大限度上得到了運用，更是將分層概念引入動畫制作當中，通過分層技術創造出豐富的鏡頭與景深影像，在早期動畫電影《小鹿斑比》中這點尤為突出。論文參考。
計算機圖形學的興起，對于動畫來說是一件革命性的事件，他讓眾多動畫專業制作人員從繁重而枯燥的繪制工作中擺脫出來，為動畫領域帶來了一翻百家爭鳴的景象。商業動畫電影越來越多的依賴于計算機圖形的處理，以絢爛奪目的視覺盛宴饕餮著觀者的眼球，藝術動畫側重于動畫畫面的繪畫藝術感與造型感，獨立動畫則追尋著人類思想與情感的腳步前行，當然這一切并非絕對，彼此的融合與滲透有時也會帶來與眾不同的化學反應。
以《阿凡達》為例，詹姆斯.卡梅隆大量運用了計算機三維虛擬技術為觀者創造了一場視覺的盛宴，然而之所以該片會讓全球范圍內如此多的人趨之若鶩并非只有絢爛的視覺體驗，從《阿凡達》故事發展的角度看,其脈絡圍繞著人類生存，關注人類發展與環境保護之間的博弈，試圖用最簡單的方式獲得最廣泛的共鳴，擺脫說教的成分，給每位觀者直接的心靈感應。
動畫發展到今日，計算機的介入日益深入，筆者認為動畫的界定不應僅僅局限于技術層面，更應當是對虛擬世界的直觀展示，賦予生命的過程，這一過程或許受到技術的影響存在差異，但結果都一樣——非生命的生命化，靈魂在此過程中被一一賦予，然而對于類似《阿凡達》的商業電影，計算機虛擬技術所帶來的視覺饕餮是無以替代的，在未來相當長的一段時期，占據動畫電影市場的大半江山，這一點在近年來的動畫電影上得到體現，如：《飛屋歷險記》、《冰河世紀》等動畫商業大片，相信基于計算機虛擬技術的動畫巨制將持續引領動畫主流趨勢。
參考文獻：
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摘要：如何通過教師的指點提高學生的專業英語閱讀、英語思維和英文表達能力是雙語教學的重要目標，如何設計雙語教學的教學過程是雙語教學教師最為關心的內容。本文詳細介紹作者在雙語教學中的這些心得與體會。
關鍵詞：雙語教學；專業英語閱讀；計算機圖形學
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
在當今社會全球化發展的時代背景下，計算機和英語已經成為學生必須掌握的工具。對于計算機專業的學生來講，計算機的很多技術文獻(指令)都是英文的，能熟練閱讀英文資料、文獻和書籍是順利完成計算機專業課程學習的一個必要條件。
1計算機圖形學課程實施雙語教學的目標
計算機圖形學(Computer Graphics)是計算機科學學科發展最活躍的分支之一，在國民發展的各個領域中發揮著重要的作用，2002年該課程被批準成為北京工業大學十門首批設立的雙語教學課程之一。
雙語教學是指使用漢語和英語這兩種語言進行教學，而不是純英語教學，它應該是兩種語言的合理應用，包括講授內容的針對性、學生的理解性、專業知識的主導性，主要目的不是學習英語，而是為了使學生通過外語這一語言工具探索世界，并適應社會多樣化的需求。
在教育部舉辦的一次有關雙語教學的研討會上有專家指出，高校開展雙語教學可以得到三個層面的收獲：一是外文專業詞匯和外文水平的提高，二是學科知識和能力的掌握，三是吸收國外先進的理念。
要在計算機圖形學課程中有效實施雙語教學并取得良好效果，必須首先清楚雙語教學的目標，并在教材選擇、教學方式、課堂母語使用度、雙語教師的選擇及考核方法等具體實施過程中貫徹執行。
傳統的英語教學往往以生活語言及文學語言為主要教學內容，強調學生的生活交際能力。很多學生雖然通過了四、六級英語考試，但在閱讀很普通的英文專業資料時仍然困難重重，畢業論文的摘要破綻百出。因此，專業課雙語教學應致力于為學生創造使用外語進行學術思維和交流的氛圍，作為傳統英語教學的有效補充，提升學生應用英語進行工作交流的能力。
具體而言，課程開展過程中，學生逐步能聽懂英文授課、英文學術報告，進而參與和主持英文學術討論和辯論；準確、全面地理解教材內容，流暢地閱讀專業文獻，用英文撰寫作業或與專業相關的描述性、說明性、敘述性和論述性文章。
學生通過語言關后，還要通過英語這一工具獲得新的知識并將知識化為實際工作能力。計算機專業的雙語教學要致力于在專業教育上保證教學內容的先進性，教學內容與國際接軌，激發學生雙語學習的積極性，同時要開拓學生專業知識的深度和廣度，這就對雙語教學的專業課任課教師提出了更高的要求。
2計算機圖形學雙語教學的模式
通過這些年在雙語教學中的實踐探索，作者摸索出了一些有效的教學方法，并對其中一些必須面對的問題進行了深入的思考。
(1) 教材的選擇。原版教材的使用可以幫助教師學習和借鑒國外現代的教學理念、先進的教學方法和手段，有選擇地吸收新的教育思想和與國際接軌的人才培養新體系。尤其該學科專業領域的資深學者所編寫的教材，往往具有獨特的邏輯結構和思維方式，使學生能夠清晰準確地理解所學課程的內容。
從目前國內進行的雙語教學實踐來看，學生更歡迎原版教材，普遍認為原版教材內容更加實用，更能采用符合國際慣例的方式處理專業事務和信息。但是，原版教材在某些方面脫離我國國情，不適合高校原有教學體系的情況，影響了學生專業知識的系統性和完整性。這就需要任課老師認真選擇適合學生使用的教材。
(2) 大綱的制定和學時的調整。由于使用兩種語言授課，且學生接受能力有限，雙語教學過程中為了讓學生理解透徹所授內容，難免出現課程進度減緩的情形。因此，教學大綱可以允許與純母語教學有一定出入，任課教師可根據經驗確定向學生傳授的知識系統結構。對國外教材沒有必要照搬，對基礎理論和重點內容一定要講清、講透，就是多占用一些課時也在所不惜。
(3) 講授的方式。目前學生間英語水平相差較大，在講課時要由淺入深，一開始可以適當使用較多的中文，循序漸進地增加英文內容。作者在每次上課時總要抽出十分鐘的時間用英文回顧一下上次課所講的主要內容，讓學生對所學知識有一個整體回顧，又能在熟悉的語言環境中鍛煉英文的理解能力。由于計算機圖形學是基礎課程，以學習基礎知識為主，一些專業術語采用漸進式加入，簡單的內容用全英文講解，在算法、原理等核心內容部分用中文講解，最后用英文對所講內容進行總結。這樣既營造出一個英文學習的環境，又用中文讓學生很好地理解本章節所學的重要知識點。隨著學生英文學習能力的增加，在課件中加大英文的內容，直到全部使用英文課件。這樣學生在學習過程中不會因為外語水平而失去對這門功課的學習興趣。
當然這也需要任課教師具備很好的技巧，在適當的語境中完成英文的轉化，讓學生學會專業知識的同時又提高了專業英語水平。在一些較難的知識點中，作者會通過肢體語言、板書等方式來幫助學生理解概念，避免由于語言滯后造成學生的思維障礙。教師還需循序漸進地增加專業詞匯，在課堂上有針對性地把原版教材中的基礎理論、關鍵概念和詞匯提取出來進行講解。通過老師細致的觀察及時捕捉學生的反饋，若發現學生沒有很好地反饋，就要用中文及時講解一下，使學生充分理解這一知識點，再用英文來講授。
3雙語教學的思考
(1) 教師隊伍。盡管國內多數高校在試行雙語教學的過程中不斷強調要重視雙語教師師資的培養，但是即使是有留學經歷的教師，完全用英語授課也有困難。教師水平成為順利推廣雙語教學的瓶頸之一，這將是一個長期努力探索的過程。
值得注意的是，雙語教師的培養不同于一般的專業授課教師的培養，也不應等同于英語專業的教師培養，必須兩者兼顧。專業課英語大多屬于科技英語，準確無誤地使用專業英語進行口頭和書面表達應當是雙語教師在自我提升過程中必須做到的。
另外，雙語教師本身應是熱愛雙語教學的，能夠以最大的熱情投入到雙語教學中去。雙語教學具有很大的難度，不是業務水平高或是英文底子好就可以勝任的。因為，雙語課程除了要講好一門課，還要運用好一門外語，更重要的是，必須將兩者都很好的兼顧。熟練運用兩種語言授課，合理分配兩種語言整合知識點，必須成為雙語教師對自身的要求。如果雙語教師的熱情不夠，往往會造成虎頭蛇尾的情況。
雙語教師必須要有能力把握課堂的進度，有能力根據課堂情況對教學活動做出適時的調整。這要求教師首先要在教學準備環節下功夫。雙語教師要有能力仔細分析所授課程的特點，能夠揣摩學生的認知心理，并根據學生的認知過程合理的設計教學活動。其次，雙語教師要有在講課中觀察學生反饋的意識，根據課上學生的理解情況合理的調整教學方案。
