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    微课教学比赛教学设计

    微课教学比赛教学设计
    1 课程基本描述
    微课程名称:
    中点画线算法
    课程内容所属学科:工学
    课程所属专业:
    计算机科学与技术
     
    所属课程:
    计算机图形学
    适用专业:
          计算机科学与技术
    教材选用:
    孔令德主编 《计算机图形学基础教程》 北京:清华大学出版社,2011
    课程时长:
    17分钟
    2 教学背景

    本微课程“中点画线算法”,属于“计算机图形学”课程中基本图元扫描转换章节内的重点。计算机图形学课程面向计算机科学与技术专业学生,属于这个专业的专业课程。
    2.1 本微课程特点

    本文课程主要讨论的是中点画线算法的原理及实现。课件从中点画线算法的知识点地位说起,以实际画线案例为切入点,采用ppt动态展示和教师讲授相结合的手段,详细介绍中点画线算法的原理和实现;在掌握中点画线原理的基础上,通过“边推理,边演示”的方式给出了算法的推导过程和实现的动画演示;最后,在对知识点总结的基础上,进一步拓展延伸,为下一个知识点的引入提供个基础。
    本微课程在基础理论知识教学的基础上,注重知识的实践和应用,力求理论与实践相联系,将算法原理与程序实现有机结合。同时,利用知识点的地位自然地引出本知识点,较好的实现了知识的连贯性。在课堂上通过对算法实例的程序执行过程模拟,加深了对知识点的感性认识和全面掌握,用启发引导的方法提出对知识点的拓展,实现了知识点的延伸。
    整个课件既理论联系实际。即完成了教学目标,又不缺少课堂教学的启发性和互动性,从而提高学生学习的兴趣。
    3 教学目标

    3.1 微课程教学目标

    通过微课程的学习,主要培养学生以下几个方面的能力:
    掌握中点画线算法的原理
    掌握判别式的构造原理(重点、难点)
    掌握判别式的递推方法(重点、难点)
    理解拓展的中点偏差判别式便于程序实现的原理
    以上面的能力为基础,完成绘制直线中点算法的程序实现
    思考用中点画线算法任意斜率直线的绘制
    根据学生在学习基础和能力方面的差异性,将整个微课程教学目标分成三个水平:合格水平(符合课标的最低要求),中等以上水平(符合课标的基本要求),优秀水平(符合或超出课标提出的最高要求)。具体如下表:
    衡量标准
    合格水平
    中等以上水平
    优秀水平
    可以正确理解中点画线算法的原理、算法的推导过程和相关公式
    在合格水平的基础上,较好掌握算法的推导公式,能独立完成绘制直线程序
    在中等水平基础上,可以独立编程实现任意斜率直线的绘制
    4 教学方法

    4.1 知识点的引入使用层层深入的诱导法讲授

    中点画线算法是计算机图形学中的一个经典的直线扫描转换算法。图形学的一项主要工作是研究如何将图形显示在计算机屏幕上,这项工作就是通常所说的光栅化,即图形的扫描转换算法,而直线是图形中的基本元素,所以直线的扫描转换就显得尤为重要,而中点画线算法又是直线的扫描转换算法中一种经典算法。
    4.2重点、难点内容采用问题驱动式教学方法

    中点画线算法是一种直线的扫描转换算法,以如何生成直线上的各个点为目标任务,采用发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的思路,在一个个的问题驱动下,完成了判别式的构造原理,判别式的递推方法,以及算法的优化过程等几个重点和难点的逐个突破。如在讲算法实现时,发现算法实现是存在乘法运算,为提高算法效率,如何想办法将乘法转换成加法成为问题,经过分析发现,决定算法效率的判别式d是一个线性函数,可采用增量计算的方法,将加法转换为乘法,于是引出了判别式增量的设计。如下图:
    通过这种方法,不但有助于知识点的理解和掌握,更传授给学生一种用解决问题的方法去认识世界和改变世界的能力。真正做到了教书育人。
    4.3注重应用性的实例教学法

    整个教学过程都是围绕着画一条连接两点P0(0,0)和P1(5,2)的直线段这一案例进行,通过实际问题的解决,使学生不但掌握了“中点画线法”这一知识点,同时复习了程序设计,并将两者结合完成了中点画线算法的程序实现,满足应用型人才的培养要求。
    4.4用启发引导式教学法实现知识点的拓展和延续

    本课件的中点画线算法是以斜率在0和1之间的直线为例,但现实生活中,直线的斜率还有其他的情况,在设计一个通用的中点画线算法时对于不同情况的考虑,在课程的结束时通过启发大家思考的形式引出,实现了知识点的拓展和延续。
    4.5运用现代化教学手段丰富教学形式

    在讲授相关知识的时候,结合一些最新的资料如:flash动画、视频资料以及相关的图片资料。这样在增加同学们学习兴趣的同时,也减轻了教师授课的难度,更容易把教师对知识的理解和把握清晰的传递给学生。例如:在中点画线算法的程序实现时,借助ppt动作逐步展示扫描转换生成点的状态变化过程,加深同学们对算法实现细节的理解。如下图所示。
     
    当然在教学过程中,会不断发现需要进行改进的地方,如果能不断的进行总结,必然会在教学水平和能力方面有更大的提高。同时,培养出来的学生才能真正适应社会需求,服务社会。
    5 教学总结

    本文课程主要讨论了中点画线算法的原理和实现。从画线实例入手,由浅入深,层层深入介绍了算法的原理、性能的改进及算法的实现。在掌握了中点画线算法基本思想的基础上,通过“边提问,边思考”的方式逐层深入地给出了算法的完善和优化过程。通过ppt演示,加上教师的逐步诱导,及问题驱动启发学生对算法的理解,并用动画展示了算法的实现过程,加深了对算法实现过程的形象化认识。本微课程在基础理论知识教学的基础上,注重知识的实践和应用,力求理论与实践相联系,将原理与实现有机结合。同时,利用前导课程的知识,解释课程中的图形的扫描转换,把握了知识的连贯性。在课堂上通过算法的程序实现,对知识点进行验证。通过这种方式,简单明了的对理论问题进行了分析,又不缺少课堂教学的生动性,提高了学生学习的兴趣。辅以课后思考题,延伸学生对知识点的理解。
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