山西省课程思政示范课-计算机图形学

一、课程概述

    计算机图形学是一门研究如何利用计算机表示、生成、处理和显示图形的学科。计算机图形学主要包括建模、渲染、动画和交互四个内容。计算机图形学在现实生活中应用广泛，主要集中在影视制作、游戏开发、虚拟现实、仿真技术、科学计算可视化和计算机辅助设计等领域。

二、课程教学痛点

    国内的计算机图形学课程基本上是基于OpenGL开展的，课程考核的方法常常是在OpenGL的两个API函数间嵌入一段代码，称为嵌入式考试。计算机图形学课程存在以下教学痛点：

    （1）图形学软件是国外开发的，主要产品有OpenGL，DirectX等。建模软件产品主要有3DS、Blender等。

   （2）计算机图形学的建模和渲染算法基本上都是国外研究者发明的，主要文献来自美国的SIGGRAPH会议论文。

    （3）计算机图形学中有一把著名茶壶是犹他茶壶，是由美国人马丁.纽维尔1975年在犹他大学就读博士的时候创建的一款数字产品。在计算机建模软件中，只要输入teapot，绘制结果一定是这把犹他茶壶。

    （4）学习本课程对数学与编程的要求高。计算机图形学课程，既考核学生的建模能力、也考核了学生的编程能力，是一门典型的难教难学的课程。

    三、课程思政

    作为国家级一流课程，借助于技术融入艺术、科技融入创意的手段，传播中国传统文化、工匠精神和创新精神、树立爱国主义价值观。学习算法时介绍苏步青、梁友栋等科学家的创新精神；编写代码时学习顾景舟的工匠精神，开发项目时学习钟南山实事求是、坚持真理的精神。同时，借助于中国古典文化的讲授，帮助学生提高文化品位、审美情趣、心理素质和道德修养，成为德才兼备的人才。课程思政路径为：

    （1）采用石瓢壶代替犹他茶壶，讲中国故事，绘中国元素；以精美绝伦的紫砂壶平视世界，建立国产化紫砂壶的数字模型。

    （2）采用石瓢壶代替犹他茶壶。中国紫砂壶艺术源远流长，十大历史名壶是紫砂界的经典器型。计算机图形学课题组已经取得了西施壶、石瓢壶、供春壶、汉铎壶、秦权壶、掇球壶等的软件著作权。

    （3）面对“卡脖子”的情况，课题组经过二十多年的刻苦攻关，以计算机图形学国际顶级会议SIGGRAPH研究的内容为基础，基于数据结构、线性代数等知识设计算法，使用C++语言开发了一套具有自主知识产权的三维绘图系统，取名为Unverse 3D Studio三维图形系统，简称U3DS。该软件不依赖国外现成的图形库，而是从最底层逐一实现各种绘图功能，生成的图形效果与国外图形库的效果几乎一致。

    （4）课题组提出“工具、算法、数学、外语”四部教学法。采用案例化方法培养“懂算法、会编程”的应用型人才，效果显著。

    四、思政效果

    课程依托山西省一流本科专业计算机科学与技术，落实立德树人根本任务，将思政教育贯穿于课程教学全过程，做到节节有思政，努力实现思想政治教育与知识体系教育的有机融合，知识传授与价值引领的有机统一，充分发挥本课程与中国优秀传统文化同向同行的协同效应，实现“执古之道，以御今之有”的价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标。课程建设二十二年来求实、求活、求新，全方位推进教学创新，创建线上视频公开课，出版新形态教材，采用智慧教育技术，打造新生态课堂，深挖思政元素，创新课程教学全过程，建设“精品资源，精品教法、精品教材、精品课堂”的“四精一体”的“金课”，课程思政效果明显，为社会输送了一大批德才兼备的图形图像处理方向的特色人才。2021年，计算机图形学课程被认定为省级课程思政示范课。