《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220509英文名稱(chēng)：ComputerGraphics學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：、高級(jí)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)拓展課授課對(duì)象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一門(mén)的專(zhuān)業(yè)拓展課。本課程學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)導(dǎo)論、圖形的描述與生成、圖形的基本運(yùn)算、圖形的觀察運(yùn)算、圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及照相機(jī)模型、燈光模型的建立與圖形顯示等內(nèi)容，正確認(rèn)識(shí)圖形數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與顯示規(guī)律、掌握計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)1：掌握?qǐng)D形的生成、存儲(chǔ)及照相機(jī)顯示模型等。課程目標(biāo)2：培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)方面的能力。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)4-2：能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題的研究對(duì)象及其特征，制定研究方法和技術(shù)路線(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)1H指標(biāo)點(diǎn)8-3：理解工程師對(duì)公眾的安全、健康和福祉，以及環(huán)境保護(hù)的社會(huì)責(zé)任，并能夠在計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐中自覺(jué)履行責(zé)任。課程目標(biāo)2M指標(biāo)點(diǎn)5-3：能夠針對(duì)具體系統(tǒng)模塊，開(kāi)發(fā)或選用滿(mǎn)足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬、預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)施等過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，并能夠分析其局限性。課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)導(dǎo)論了解圖形學(xué)的系統(tǒng)理論及多種開(kāi)發(fā)工具了解圖形學(xué)的當(dāng)前研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22線(xiàn)段圖形的描述與生成掌握直線(xiàn)的簡(jiǎn)單微分和整數(shù)算法、圓及橢圓的角度微分法、自由曲線(xiàn)的描述以及矢量字符的描述與生成方法。重點(diǎn)：線(xiàn)段生成難點(diǎn)：樣條曲線(xiàn)及矢量字符德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23實(shí)面積圖形的描述與生成掌握多邊形的描述與填充方法以及反走樣顯示技術(shù)重點(diǎn)：填充原理難點(diǎn)：反走樣生成算法德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24圖形的基本運(yùn)算圖形的幾何變換及布爾運(yùn)算重點(diǎn)：齊次坐標(biāo)變換矩陣難點(diǎn)：圖形建模方法德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25圖形的觀察算法圖形的開(kāi)窗顯示以及圖形的裁剪算法重點(diǎn)：窗口、視區(qū)及圖形的坐標(biāo)變換難點(diǎn)：曲線(xiàn)的裁剪德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26圖形數(shù)據(jù)輸入及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖形定位、拾取等交互輸入技術(shù)以及復(fù)合圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：圖形的基本編輯功能難點(diǎn)：圖形系統(tǒng)的構(gòu)建原理德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)27照相機(jī)模型及圖形顯示三維圖形幾何模型的幾何變換常用坐標(biāo)系平行投影和正透視投影的基本原理及描述方法重點(diǎn)：照相機(jī)模型功能的描述方法難點(diǎn)：照相機(jī)模型顯示三維圖形的原理德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)38曲面物體幾何模型機(jī)線(xiàn)框模型三維物體幾何模型方法：八叉樹(shù)、掃描、邊界、元球表示曲面物體的幾何造型及顯示重點(diǎn)：曲面數(shù)學(xué)描述函數(shù)難點(diǎn)：幾何造型相交計(jì)算問(wèn)題德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)39燈光模型及真實(shí)感圖形顯示光源及顏色模型簡(jiǎn)單光照模型及透明體的透明模型重點(diǎn)：光照模型難點(diǎn)：紋理及陰影德育：積極向上、自主學(xué)習(xí)4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)32序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類(lèi)型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1掃描轉(zhuǎn)換算法使用掃描轉(zhuǎn)換算法繪制直線(xiàn)、圓及橢圓4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、32裁剪算法直線(xiàn)段及多邊形裁剪算法4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、33圖形變換多步復(fù)合變換及對(duì)稱(chēng)變換4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、34三維投影及消隱算法三維圖形的正三視圖和正等軸測(cè)圖4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、35曲線(xiàn)和曲面Bezier曲線(xiàn)和B樣條曲面8設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、36OpenGL基本功能三維坐標(biāo)環(huán)境4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、37幾何與材質(zhì)參數(shù)照相機(jī)參數(shù)描述及光照物體圖形顯示4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、3合計(jì)32四、課程教學(xué)方法集中講授、小組討論、在線(xiàn)教學(xué)等教學(xué)方式五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核課程考核注重過(guò)程性評(píng)價(jià)和期末考核綜合多元評(píng)價(jià)，考核內(nèi)容由平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試組成，均按百分制記分，其中平時(shí)成績(jī)占20%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占30%、期末大作業(yè)成績(jī)占50%?？己朔绞郊熬唧w要求序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)2（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)1055202實(shí)驗(yàn)報(bào)告1055203期末大作業(yè)30151560課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值502525100考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)識(shí)別、分析計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)識(shí)別、分析計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、分析。2．實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分實(shí)驗(yàn)報(bào)告按時(shí)完成，90%以上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容齊全，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解、掌握到位、實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確。按時(shí)完成，70%以上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容齊全，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解、掌握比較到位、實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較正確按時(shí)完成，60%以上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容齊全，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解、掌握基本到位、實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確按時(shí)完成，90%以上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不太齊全，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解模糊、掌握有偏差、實(shí)驗(yàn)結(jié)果有錯(cuò)誤3.期末大作業(yè)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)大作業(yè)，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書(shū)（一）推薦教材1．《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)-理論、工具及應(yīng)用（