孙劲光

    孙劲光，研究生/博士，教授

    主讲课程情况：计算机图形学、软件工程、数据结构、高级语言程序设计、操作系统

    教学手段开发、应用情况：

    ⒈ 开发了四套计算机图形学CAI软件和一套网上作业管理系统。

    第一套用于课堂辅助教学的经典算法主要思想描述、分析、设计CAI软件，辅助教师动态讲解和学生辅助学习的；(2000年完成，2001年获省级奖励，2000年起开始使用)

    第二套用于经典算法实现的仿真系统，分别用MATALAB实现经典算法的理论思想的仿真实现，用于课堂教学中加深基础理论的掌握与理解；(2000年完成，2001年获省级奖励，2000年起开始使用)

    第三套采用Visual Studio、OpenGL开发一套经典用法的实现系统，这一系统不仅展示现代技术的实现，也为学生动手开发图形系统增强信心方向起到承上启下的作用。(2004年底完成，已于2005年开始使用，并于2014年进行了版本更新)

    第四套用于课后教学的基于Web的图形学辅助学习软件，起到课后进一步巩固知识、加深理解的作用。（2000年完成，2001年开始使用，并于2012年进行了版本更新）

   《网上作业管理系统》是2002年时我系学生参加首届中国软件之星大赛获得第三名的获奖作品，自2003年以来，一直在我们计算机图形学课程教学中使用。在我院入驻葫芦岛校区后，为解决师生两地辅导、批改作业发挥了非常大的作用，并取得了良好的效果。

   ⒉ 完成“计算机图形学”辽宁省精品课网站、辽宁省精品资源共享课建设、辽宁省高等学校大学生在线学习跨校修读学分课程工作

    2006年完成“计算机图形学”精品课网站建设，并通过辽宁工程技术大学网站开放；2012年，依托辽宁省教育厅本科教学管理平台，于2012年7月完成“计算机图形学”精品资源共享课的建设工作。

    自2016/2017学年以来，已连续5次开展了“辽宁省高等学校大学生在线学习跨校修读学分课程”实施工作

    ⒊ 基于行为分析的教学质量评价系统

    《基于行为分析的教学质量评价系统》由教学规范子系统、数据采集子系统、教学环节对比分析子系统和评价子系统组成，其中教学环节对子系统以知识单元和知识点学习为基础，开展学生自查、师生自评、师生互评，通过数据分析模型与2014年底全部完成，并投入使用。其中教学环节对比子系统自2013年上线以来，一直在教学中使用，对教学日常教学反馈提供了第一手材料。

    ⒋ 持续更新完成泛雅平台“计算机图形学”资源共享课的建设工作

    为了弥补计算机图形学CAI软件的将最新图形学成果传授给学生，每轮次课程中均设计不同的电子板书与学习资源

    教学内容更新及教学方法改革情况：

    多年来，依托辽宁省高校“信息与管理工程”重点实验室——图形图象及信息处理研究室及学校教学研究项目，在教育教学思想、课程体系与教学内容、教材建设、教学方法与手段等方面进行了全面改革，取得了丰硕成果。主持建设的“计算机图形学”课程2001年被评为校优质课程、2005年被评为校级精品课程、2006年被评为辽宁省精品课程、2012年确定为辽宁省第一批精品资源共享课并上线、2016/2017学年第一学期被选定为辽宁省普通高等学校大学生在线学习跨校修读学分课程。

    ⒈ 在教学内容更新和教育思想方面

    在多年教学研究与教学实践的基础上，总结凝练并形成了具有时代特征的教育教学思想，已在教学实践中发挥了重要的指导作用。

    主持或承担20多项国家级、省部级教研与科研项目，及时把国内外教改成果以及学科最新发展成果引入教学，更新教学内容。更新后的教学内容信息量大，能够适应时代发展的要求，体现了基础性和先进性，实现了经典与现代相结合、基本理论与工程技术相结合。

    ⑴ 计算机图形学的数学基础与实用技术相结合为提高应用创新人才奠定坚实的基础

    在针对计算机图形学课程教学基本取材于20世纪70年代、80 年代的图形技术，强调计算机图形学的数学基础，使得计算机图形学成为计算机及其相关专业学生很难掌握又不能与实用技术相结合的现状，我们于2004年对教学内容进行了全面更新。

    我们将计算机图形学课程的教学目标分为三个层次。首先，通过本门课程的学习，学生可使用现代图形API（如Direct3D、OpenGL 等）编写图形应用程序，并将这些程序与实际应用相结合。其次，通过课程学习，学生不仅对计算机图形学有一个全面、感性的认识，了解学科前沿，同时能够理解和实现部分经典算法。再次，寻找一个可行解决方法对模型进行求解，利用解决方法对问题进行测试，通过验证模型及其解决方案的正确性，训练学生以图形作为工具，对实际问题进行可视化分析、建模和求解的技能。也为计算机图形学的研究与应用创新人才的培养奠定坚实的基础。

    ⑵ 充分运用现代信息技术，从“感性”到“感知”培养学生学习兴趣和增强解决实际问题的能力

    在经典算法主要思想的讲解中采用动态演示、系统仿真及学生自学相结合的方式进行。在课堂教学中，首先采用“计算机图形学CAI”将经典算法的数学基础与算法的实现过程，采用动态分析演示的方法，提高学生的学习兴趣和进一步实现的愿望，布置讨论题目，课后学生完成学习笔记，课堂开展研讨与应用演示；其次，将OpenGL用于计算机图形学的教学中，实现了数学基础的解析方法与仿真方法的有机结合，为面向工程实际的例题和习题的分析提供了条件，实现了理论与实际相结合的教学模式。

    ⑶ 以“项目驱动”的形式，重构了课程体系，强化实践能力

    我们全面实施了“项目驱动”教学方法。课程知识点以“项目需求为主线”，按照先基础、后理论，先经典、后实现的“项目驱动”方式展开；课程内涵按照以图形绘制为基础、系统分析为桥梁、处理技术为手段的主线贯穿于项目实施中。因而其结构更加合理，条理更加清晰，更加符合认知规律，强化实践能力的培养。

    ⒉ 教学方法改革方面

    根据新时代的人才培养目标，积极开展教学方法的研究与应用。在教学方法上，因材施教，发挥学生在教学活动中的主体作用和教师的主导作用，注重启发与互动，注重原理、方法和应用的有机结合，理论联系实际以激发学生的学习兴趣。

    ⑴ 在教学过程中，遵循认知规律，体现人类探索知识、凝练知识和应用知识的过程

    通过问题的提出、问题的分析、问题的解决、问题的延伸等环节将基本概念、基本理论和基本方法等融合起来，展现知识的魅力，促进学生积极思维，培养学生自主学习能力和探索精神，实现教学过程中的知识传授、能力培养和素质教育。如在图形学教学中从OpenGL实现窗口系统为切入点，首先从图元的基本要素出发、到图元绘制的理论基础、再到图元的几何图形转化为光栅图形的过程，引出图形算法中常用的分析方法，以及将浮点运算转化为整数运算提高执行效率的思想与技巧，引导和启发学生将现实生活中的实体用计算机绘制出来。为提高教学效果，根据教学内容和教学方法的特点自行研制多媒体课件，并在教学过程合理而有效地利用现代教育技术，如利用图象和图形来直观展现增量法的变化过程，利用动画来动态表现几何形体的绘制过程。

    教学过程注重知识的归纳提升和内容的融会贯通，旁征博引，以复杂问题引导探索，以简单问题启发思考。能够从数学概念来抽象定义，从物理概念来阐述性质，从工程概念来拓展应用。知识点之间有承上启下的描述，内容有由此及彼的归纳。因此，每节课开始以讨论题目的形式对已学知识作为铺垫，每节课结束都从不同角度进行归纳总结，并将教学内容进行横向（不同课程之间）和纵向（课程不同知识点之间）的交叉和延伸，布置相应的实践题目、讨论题目及课后作业，以拓展学生的视野和思考空间。

    ⑵ 在教学方式上，我们全面实施了“项目驱动”教学方法

    在教学人员配备上我们在每1个教学班配备3名硕士研究生作为教学助理(Teaching Assistant—TA)，达到了平均20名学生配备一名TA。TA和主讲教师一起，根据课程内容和学生反馈意见设计作业(Homework)和实习项目(Project)，并通过多种方式给予学生指导和帮助。

    主讲教师上课主要侧重课程的要点、难点和方法以及理念，具体细节要求学生课后学习和实践，并开展课堂研讨；项目(Project)由任课教师和助教负责，学生可在全天候开放的研究生研究室完成指导与交流。16学时的上机实验，以实践能力考核的形式，调用学生课余时间探讨场景设计及显示技巧，学生通过课后的实践项目来锻炼和提高分析问题和解决问题的能力。

    我们为每个同学设计了三个实践项目：场景设计、实体填充、真实感图形三个实践项目；成立了5名学生为一个小组的综合项目，在设计中吸收了Princeton大学、UC Berkeley大学计算机图形学课程实践环节的优点进行了设计。

    ⑶ 在教学反馈中，采用基于行为分析的教学质量评价系统

    2012年承担辽宁省教育厅教学改革项目“基于行为分析的教学质量评价”系统的研究过程中，教学环节对比子系统自2013年上线以来，一直在教学中使用，对教学日常教学反馈提供了第一手材料。

    ⒊ 考核方式的改革

    课程考核通过知识点、实践能力及学习效果评价三个方面组成。

    ⑴ 知识点评价方法

    通过三个模块的笔试测验掌握学生知识的掌握情况，是综合评价课堂教学内容讲授与自学效果的方法；

    ⑵ 实践能力的评价方法

    ⑴ 7次设计性实验上机考核（内容的教育界知识包含度、实现的效果及准确性）

    ⑵ 综合训练项目目标：每个同学能够独立完成图形软件设计文档及简单二维图形编辑软件或三维场景软件开发，小组能够以模块化形式综合完成一个较复杂场景的设计与实现

    ⑶ 学习效果评价

    根据综合训练项目的内容，采取分组统一答辩方式，小组同学随机抽取回答问题。

    我们采用项目组成员共同答辩，每名成员分别负责回答不同的问题，按组评定成绩后，项目组组长根据实际工作，分配成绩。旨在培养学生注重人文精神的熏陶和综合素质（表达能力、沟通能力、协作精神、对自己和对他人的责任感等）的培养，教书育人，从而促进学生在知识、能力和素质上的协调发展。

承担教学改革项目情况：