山西省高等学校教学改革项目

研 究 报 告

 

 

项目名称：以应用能力为导向的图形图像特色人才

  培养模式的探索与实践               

项目类型：   （重点）

成果完成人： 孔令德、刘杰、杨慧炯、张麟华、郭芸俊

所在学校：  太原工业学院

            资助金额：     5万

            起止年月： 2011年 6 月至 2013 年 12 月

 

 

 

 

目  录

一、目前教学中存在的问题.............................................................. 2

二、建设方法与实施过程.................................................................. 3

三、项目创新点............................................................................... 14

四、推广应用效果........................................................................... 15

五、总结.......................................................................................... 19

六、 佐证材料目录......................................................................... 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

随着虚拟现实（VR）、游戏等产业的快速发展，市场对具有一定编程技术、图像识别技术、三维建模技术等图形图像技术人才的需求量也越来越大。太原工业学院作为山西省应用型本科试点院校，我计算机工程系课题组积极探索转型路线，经与其他院校（山东大学，浙江大学等）探讨科学前沿和先进教学方法；与多家知名企业（中视典、朗迪锋科技有限公司等）探讨人才培养要求。课题组在前期取得成果（2006年C++程序设计为山西省精品课程；2008年计算机图形学为山西省精品课程；2012获批山西省精品资源共享课）的基础上，从企业对人才的实际需求出发，与企业合作修订人才培养方案，修订教学大纲，以计算机科学与技术专业学生为试点，增强C++程序设计、数据结构、计算机图形学、游戏设计基础、计算几何等课程内部联系，并将其构成图形图像系列课程来整体建设。经过几年建设，得到了市场和用人单位的认可，并与北京朗迪锋公司签订人才订单培养协议，从而更好了实现了人才与市场的无缝对接。

一、       目前教学中存在的问题

图形图像是计算机科学中最新兴、最活跃的方向之一，主要借助计算机来研究图形的表示、生成、处理和显示。该学科处于计算机层次结构中的中上层，具有面向应用的重要作用。近年来，随着计算机硬件配置的提高、智能手机的普及化，尤其是游戏产业、三维数字城市的迅速发展，图形图像方向的课程已经成为计算机专业或数字媒体技术专业的核心课程，同时也是数字图像处理、模式识别、游戏引擎技术等后续课程的先行课，在培养方案中占有重要的地位。

由于图形图像方向的先行课是高等数学、数据结构和程序设计语言等，教学的基本要求根据原理编写相应的算法实现，对教师和学生的编程能力要求较高。目前，国内高校在计算机图形学课程教学中，普遍存在以下问题：

1. 课程孤岛问题

目前，国内大多数计算机科学与技术专业中“计算机图形学”或者“数字图形处理”课程只是一门专业基础课程。作为数据显示的后处理，图形显示一般以二维图形为主，图像处理以图像变换为主。图形图像课程并未与其他课程建立有机的联系，不能凸显专业的特色。

但是在进行工程项目开发时，常使用“C++语言”作为基本的开发语言，图形数据结构的设计需要用到“数据结构”课程的内容，真实感图形的生成需要用到“计算机图形学”和“数字图像处理”课程的内容、游戏开发需要用到“游戏开发基础”课程中的地形建模、导入3DS模型等内容。由于没有按照图形图像处理方向去整体设计系列课程的教学目标，“C++语言”、“数据结构”、“计算机图形学”和“游戏开发基础”课程的教学案例通常与图形图像处理方向的教学目标相脱节。当学生真正学习专业基础课程，如“计算机图形学”和“游戏开发基础”时，还需要使用先行课“C++语言”和“数据结构”课程的知识来重新开发基础案例。这是国内目前图形图像处理方向的实践教学中普遍存在的问题。

2. 实践教学资源匮乏问题

课题组调研了国内的多所高校，查阅了大量的图形图像方向的教材，发现案例源程序匮乏，导致在课堂上教师主要以讲解原理为主，学生的理论学习和实践应用的脱节，存在学习完理论后仍然不会编程实现的情况，不能满足应用型人才培养的要求。

3. 未与企业进行有效对接问题

目前图形图像处理方向的学生大多数是硕士生与博士生，从事科学研究。在本科生中按照市场需求培养本科生在图形图像方向特长的院校相对较少，但是市场对图形图像处理技术的应用人才需求量巨大，因此根据市场需求直接培养本科生进入市场是应用型试点院校的一个大胆探索与实践。

二、       建设方法及实施过程

1. 构建图形图像处理系列课程教学体系

课题组在之前成果（2006年C++程序设计为山西省精品课程；2008年计算机图形学为山西省精品课程；2012获批山西省精品资源共享课）的基础上，从企业对人才的实际需求出发，与企业合作修订人才培养方案，修订教学大纲，以计算机科学与技术专业学生为试点，增强《C++程序设计》、《数据结构》、《计算机图形学》、《游戏设计基础》、《计算几何等课程》等课程内部联系，并将其构成图形图像系列课程来整体建设。

为帮助学生使用此平台自主开发研究性项目，提供了使用向导和丰富的原理级动画演示。本体系通过对系列课程进行整体建设，克服了计算机专业实践教学中的每门课程教学资源独立建设的“孤岛效应”。本项目的研究成果借助于互联网技术，为学习图形图像处理方向的教师和学生提供一个开放性实践平台。

课题组在组积极开发和选拔学生中的筛选优秀经典案例，将其实验实现效果以分步的方式动态演示出来，从而使学生易于理解计算机图形学原理的实现过程。共研发了20多个演示动画（见表1）。30多个原理算法实验过程动画（如图1-10）。这些案例将图形生成的过程通过放大像素以动态演示的方式一步步展现出来,让学生通过算法过程演示跟踪代码执行的模块，立刻看到算法实现中的语句, 从而更准确地理解算法原理。

 

表1 案例列表

 

图1 动画首页            图2中点BRESENHAM算法演示

  

图3 8-连通边界填充算法演示   图4圆弧生成算法演示

   

图5 Cohen-Sutherland算法演示   图6多边形裁剪过程动画演示

 

图7二维比例变换算法演示   图8三维平移变换过程动画演示

  

图9三维旋转变换过程动画演示   图10冒泡加热效果动画演示

2. 建立图形图像处理系列课程实验教学管理平台

为了对学生的学习情况进行过程控制，建立了图形图像处理系列课程实验教学管理平台。教师和学生通过互联网登录到实验平台；教师可以随时根据实际需要灵活地配置平台的实践资源，学生可以在平台上进行学习和实训；平台可以自动对代码进行评测，给出评测结果，从而指导学生的实践过程；平台还将每一位学生用户的学习、实践过程以及学生完成每一个实践项目所花费的时间实时记录下来，以实践档案的形式保存在数据库中；教师可以在课程实验、课后作业、课程设计、毕业设计等环节，通过分析系统评测数据和实践档案数据，随时掌握学生的学习状态，从而为下一步的教学提供直接指导。学生的实践档案同时又是“职业档案”，用人单位可以通过实践教学平台，真实地了解到学生在校学习、实践过程以及综合实践能力。

按照计算机工程实践教学平台的设计要求，系统应有教务管理、实践项目管理、实践过程管理三个模块。管理员登录系统后，首先需要通过教务管理模块和实践项目管理模块录入系统所需的基础信息。在基础数据录入完成的基础上，进入到实践过程管理模块，学生登录系统后可执行相应的实验报告填写及提交功能，教师通过实践过程管理模块，可以存储实验报告、实现实验报告的审批功能和实践成绩的查询功能，学生也可以通过此模块完成实验成绩查询、实践档案预览等功能。（系统界面请参见项目成果5.4工程实验教学平台）现计算机工程实验教学平台已经投入运行。

（1）系统总体功能

根据系统功能分析画出系统总体功能结构图，如图11所示：系统详细功能划分为基础数据维护、实验项目管理、我的实验课程、实践成绩管理、我的实践档案、个人信息管理六个模块。

 

（2）实验项目维护页面

管理员的项目信息维护页面如图12所示，项目信息主要包括：项目编号、项目名称、所属课程、项目内容、目的及意义、实验环境、学习案例、相关说明、学习视频等等，管理员可以对实验相关信息进行添、删、改等操作。实验信息的添加、修改如图13所示。

图12 实验信息添加

图13 实验信息修改

如图14所示为实验课表导入页面，管理员通过课表导入功能将实验课表信息导入到系统中，导入的表格内容主要有：项目ID、项目名称、上课班级、周次、星期、开始时间、结束时间、实验教师、上课实验室等。

图14 实验课表导入页面

 

（3）实验报告页面

如图15所示，学生实验报告页面根据学生的实验情况，自动生成实验报告，提供给教师批阅。点击已提交人数时会跳转到已提交学生名单，点击学生学号会进入图16所示学生实验报告页面，教师看完学生的实验报告后，可以在实验报告上给学生打分，并给予实验评价。

图15 学生实践档案

图16 学生实验报告

图17所示为学生的实践项目订制页面，学生可以订制自己想做的实验项目，实验项目分为必修和选修两种。提供选修的实验项目主要是为了引导学生的学习兴趣，提高学生的实践能力和创新能力。

图17 学生实践项目订制

3. 课程群教学资源建设

（1）开发系列课程的教学资源

Ø        C语言课程案例，开发了“显示杨辉三角形”、“递归函数”等，共32个案例，见佐证材料。

Ø        C++课程案例，开发了“汉诺塔”、“四渠灌水”等，共40个案例，见佐证材料。

Ø        数据结构，开发了“迷宫旅行”、“八皇后问题”、“停车场管理”等，共17个案例，见佐证材料。

Ø        计算机图形学。课题组开发的“计算机图形学”实践教学资源库，以C++为工具开发了500多个案例，于2012年获得山西省教学成果一等奖。

Ø        计算几何案例，开发了“三次B样条曲线”、“NURBS球面”、“Utah茶壶”、“NURBS花瓶”等，共8个案例，见佐证材料。

Ø        游戏设计基础，开发了“光晕”、“地形”、“碰撞检测”等，共27个案例，见佐证材料。

（2）课题组近年来承担的教学改革项目，见表1。

表1 项目组承担的教改项目

序号	项目名称	项目负责人	申报时间
1	省级教学实验示范中心计算机工程实践教学平台的建设	杨慧炯省级一般	2015年
2	“ASP.NET资源共享课”的校级精品资源共享课的建设	张麟华	2015年
3	计算机教学实验示范中心管理平台建设	刘杰	2013年
4	基于面向对象语言的图像处理/案例化教学的研究	傅宏智	2013年
5	以项目驱动的数据结构课程教学改革研究与实践	刘海静	2013年
6	“C程序设计”实验项目的设计与开发	李丽亚	2013年
7	专业软件实验室管理平台建设	刘杰	2013年
8	基于OpenGL游戏应用开发平台的建设	孔令德	2013年
9	图形图像处理系列课程实践教学资源与平台的建设	孔令德省级重点	2011年

 

（3）出版相关教材

2013年，课题组出版的计算机图形学一套四本教材（“计算机图形学基础教程”、“计算机图形学实践教程”、“计算机图形基础教程习题题解答与编程实践”、“计算机图形学实验及课程设计”）入选“十二五普通高等教育国家级规划教材”。2014年，课题组出版了“计算机图形学-基于MFC三维图形开发”教材；2017年，课题组已经编写完成，正在等待出版“计算几何算法与实践”一书。

（4）教改论文发表情况

l        孔令德.计算机专业应用型本科人才培养实践.计算机教育，2016.12

l        孔令德.计算机图形学实践教学资源库的设计与建设.计算机教育,2013.7

l        杨慧炯，韩燕丽，应用型工科院校软件工程专业工程化特色人才培养模式研究，计算机教育，2012.3

l        张麟华，孔令德、杨慧炯，面向图形图像处理的C++课程案例设计，计算机教育，2013.2

l        张麟华.一维数组的问题探究式教学方法设计，洛阳师范学院学报，2012.2

l        孔令德，刘晋钢.应用型工科院校计算机图形学教学模式改革，计算机教育，2011.9

l        傅宏智，孔令德.OBE在《计算机文化基础》模块化教学中的应用.洛阳师范学院学报，2014.2

l        刘海静.结合ACM竞赛和CDIO理论的数据结构课程教学研究.电子商务，2016.7

 

4. 拓展应用型人才订单培养校企合作模式

北京朗迪锋科技有限公司是一家基于虚拟现实仿真技术，提供企业协同制造解决方案的软件公司。2013年，计算机科学与技术专业被评为山西省特色专业建设点；计算机实验中心被评为“十二五”山西省高等学校试验示范中心；图形图像处理实验室被评为“山西省高等学校虚拟仿真实验教学中心”。2015年，山西省教育厅对法学与计算机科学与技术两个进行人才培养质量评估，课题组所在的计算机科学与技术专业在此次评估中，由于图形图像处理特色明显被评价为“优良”。随着计算机工程系在计算机图形学、虚拟现实方向形成的特色逐步被社会和市场所认可，也在积极探索新的校企合作模式-直接与一线生产企业对接。2015年北京迪锋科技有限公司从其员工的参考书中发现了太原工业学院的图形图像处理特色，于是提出与太原工业学院进行人才定制储备员工。2016年是虚拟现实发展如火如荼的一年，也称为VR元年。根据应用型人才培养的要求，由企业直接对接进行订单式人才培养是我们探索的校企合作模式，由企业的需求作为专业发展的引擎，校企双方共同探讨图形图像方向的课程设置方案。2016年，与北京朗迪锋科技有限公司签订了校企战略合作框架协议，如图18所示。双方在计算机科学与技术专业的图形图像特色方向上以订单式人才培养、顶岗实习、学科共建、科研项目合作等方式建立战略合作关系。朗迪锋公司是一线企业，并非培训公司，直接定制员工，我们按需培养，公司择优录用，学生就业的起薪为月薪一万。双方的合作是优势互补，山西日报予以报道，如图19所示。

 

图18 朗迪锋公司与太原工业学院签订校企合作协议

图19 山西日报报道朗迪锋公司与太原工业学院的校企合作

截止到2017年3月，双方已经在专业顶岗实习和就业、新生专业教育、共建实训基地、省级科技研发项目合作申报等方面进行了深入合作。为了支持学校师生在虚拟现实方向的研究，公司2016年无偿资助两台HTC的VIVE设备。图20是朗迪锋科技技术经理顾丁奕向2016级计算机科学与技术技术专业新生介绍了VR技术，对当前相关产业应用现状做了详细介绍并且分析了此专业领域以后的就业情况。

 

图20朗迪锋公司进行入学教育

双方在图形图像特色方向合作的基本模式是定期召开校企研讨会，共同修订培养方案。图21中，根据朗迪锋公司的建议，增加了虚拟现实技术与游戏设计基础课程。按照朗迪锋公司的合作要求，在本科生大二下半学期学习完孔令德教授编著的“计算机图形学基础教程”，并上机学习完“计算机图形学实践教程”提供的60个案例源程序后，计算机工程系在图形图像方向进行初步选拔，被选拔的对象进入研究所和开放实验室进行为期一年的业余自学，教材为Rogers“计算机图形学算法基础”，指导教师为孔令德、刘杰、杨慧炯等课题组成员。在研究所为期一年的强化期间，要求完成该书的全部算法。一年后，朗迪锋公司来学校进行人才选拔，被选拔上的学生开始了为期一年的顶岗实习。

2012级软件工程专业学生刘嘉（学号122056105）到朗迪锋公司进行顶岗实习，毕业后留公司就业，首次就业月薪10000+；2016年，2013级计算机科学与技术专业魏晓鹏（学号132054104）、刘创（学号132054137）、甘文俊（学号132054125）、龙仕鸿（学号132054139）到公司进行顶岗实习，毕业后甘文俊、龙仕鸿留公司就业；2017年，2014级学生石长盛、李振林、陶作拧到公司进行顶岗实习。2016年，双方签署人才战略协议并挂牌“太原工业学院北京朗迪锋协同创新基地”和“太原工业学院北京朗迪锋协同育人基地”。

                      图21校企合作修订的培养方案

三、       项目创新点

1. 构建图形图像系列课程体系，搭建开放式实验教学管理平台

通过将《C++程序设计》、《数据结构》、《计算机图形学》、《游戏开发基础》和《计算几何》等课程构成整体，统一建设，解决了图形图像方向的课程孤岛问题。从企业用人实际需求出发，修订人才培养方案和教学大纲。实验教学本平台采用开放式架构设计，通过互联网进行发布，保证了内容和资源的开放性。教师和学生通过互联网登录到实验平台，学生可以随时随地学习和完成实验内容，并可以查看个人成绩，通过档案管理对比实验效果，发现学习中的不足；教师可以发布实验、实训内容，并对实验过程进行把控，还可以对学生实验效果进行评价。用人单位可以通过档案管理功能查看学生的学习成长经历和效果，真实地了解到学生在校学习、实践过程以及综合实践能力。

（2） 开发了图形图像系列课程的教学资源，培养应用型人才

课题组花费5年多的时间，开发了“C++语言”、“数据结构”、“计算机图形学”、“游戏开发基础”和“计算几何”等课程的500百多个案例化教学源程序资源，强化了图形图像特色，学生使用这些资源后，开发图形图像方向算法的能力得到提高，受到用人单位的欢迎。目前本专业毕业的学生在特色方向的就业率达到50%左右。

（3） 从企业的人才需求出发，实现人才与企业无缝对接

在培养目标明确，培养特色明显的基础上，检验计算机科学与技术专业的办学质量的试金石是市场。为了让大学生更好地适应市场需求，探索与虚拟现实方向的一线企业进行合作。校企联合修订培养方案，采用“3+1”模式进行顶岗实习。实践表明， 这是学校与企业双赢的合作，企业需要我们专业的毕业生，减少员工的培训费，我们培养的学生在市场高薪就业。    

四、       推广应用效果

1. 成果相关获奖情况

（1）2014年，由孔令德编著，清华大学出版社出版的《计算机图形学基础教程（Visual C++版）（第2版）》、《计算机图形学实践教程（Visual C++版）（第2版）》、《计算机图形学实验及课程设计》和《计算机图形学基础教程（Visual C++版）习题解答与编程实践》配套教材，被教育部评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

（2）2012年，“计算机图形学实践教学资源库的建设”荣获“山西省教学成果一等奖”。

（3）2013年，“计算机图形学”，被山西省教育厅评为“山西省精品资源共享课”。

（4）2013年《计算机图形学实验及课程设计教程（Visual C++版）》获得第四届兵工高校优秀教材一等奖。

（5）2015年《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》（第2版）获得第四届中国大学出版社优秀教材一等奖。

2. 教材推广情况

目前，已有200余家高等院校使用了课题组编写的纸质教材作为计算机图形学教材。并给出了使用评价：

厦门理工学院的吴学文和西安科技大学的马天老师评价如图22所示：

 

图22 厦门理工学院的吴学文和西安科技大学的马天老师评价

3. 图形图像处理系列课程实验教学管理平台使用情况

计算机工程实训平台的建设于2015年6月测试通过，于同年9月上线运行，有近3000人次的学生通过该平台完成实验教学任务，如下表。

序号	课程名	实验项目数	实验班级	人数
1	C++程序设计 （上下两个学期）	8	15205421、542、1620541、542等32个班级	1286
2	数据结构	8	1520541、542、1420541、542等15个班级	602
3	计算机图形学	8	1520541、542、1620541、542等18个班级	718
4	计算几何（选修）	4	针对大三以上年级开放	40
5	游戏设计基础（选修）	16	针对大三以上年级开放	115

自实验平台投入运行以来，收到近万条学生和教师的反馈意见，如图23所示：

图23 学生教师信息反馈

自实验平台投入运行以来，系列课程所有资源对学生免费开放，并有大量资源下载和在线浏览。

3. 图形图像建设经验交流

（1）特色专业教学论坛经验交流

2013年10月19日-20日，由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会、清华大学出版社主办，山西省计算机学会协办，我院承办的2013年高等学校计算机特色专业建设论坛在我院举行。

  

图24 全国计算机特色专业论坛在我院召开

（2）浙大计算机图形学暑期研讨班经验交流

2015年7月15日-7月18日计算机图形学暑期前沿研讨班上应邀做了计算机图形学课程教学经验汇报。

     

                                                 图25 在浙江大学经验交流

（3）安阳工学院经验交流

            2015年6月5日全国高校计算机类专业教学质量国家标准系列宣讲暨核心课程教学研讨会将如期在安阳工学院召开。

      

图26 在安阳工学院经验交流

（3）山西省计算机学会经验交流

作为山西省计算机学会常务理事单位，代表计算机系于2014年9月27日在山西吕梁召开的“山西省计算机学会学术年会”上做了题为“以特色课程建设为抓手，凝练应用型本科院校计算机专业特色的专题报告”。

图27  山西省计算机年会经验交流    

4. 学生培养效果（大赛获奖等情况）

随着资源库在我系连续几年的应用，许多学生将图形图像处理领域作为了就业方向，并取得了很好的成绩。

（1）  以赛促教，学生参加各种大赛获奖情况

计算机工程系通过组织和参加一系列计算机应用大赛，促进学生实践创新能力和工程应用能力的锻炼以及学习、教学风气的整体提高。

2011年，计算机工程系08级学生杨敏腾的作品“手机发泄者”，在共青团中央、中国移动联合主办的Mobile Market百万青年创业计划大赛中荣获金奖（全国仅10名），获得奖金10万元。

表1  2012——2013学年参赛获奖信息

序号	大赛名称	参赛学生	获奖等级	指导教师
1	第十二届“兴晋挑战杯”大学生创业计划竞赛	王东、李伯涵、杨凡、贾中亭、袁庆磊	三等奖	韩燕丽、刘杰
2	中国移动MM百万青年创业大赛	杨敏腾	全国银奖	孔令德
3	中国移动MM百万青年创业大赛	姚行、袁华浩、吴琼虹、殷丽娟、袁明琴	二等奖	刘杰
4	中国移动MM百万青年创业大赛	彭瑞刚、王东、杨凡	三等奖	杨慧炯
5	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	李伯涵、杨斌、杜海洋、张宏飞	一等奖	孔令德、韩燕丽
6	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	姚行、侯婷、杨凡、杨旺、王东	一等奖	杨慧炯、刘杰
7	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	郑小涛、张文耀、韩周迎、孙力广、郭振遥	三等奖	孔令德、刘杰、李丽
8	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	刘铭、高峙屹、王杰、王博、边宏伟	三等奖	杨慧炯、张升、傅宏志
9	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	杨凡、周亚军、陈蓝杰	三等奖	杨慧炯、索静、宋云
10	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	殷丽娟、薛敏、刘路超、闫凯、马坤亮	三等奖	刘杰、孔令德、韩燕丽
11	第三届“中国软件杯”大学生软件设计大赛	王博、范斯远、周磊	二等奖	杨慧炯

 

表2  2013——2014学年参赛获奖信息

序号	大赛名称	参赛学生	获奖等级	指导教师
1	第十二届“兴晋挑战杯”大学生创业计划竞赛	贾友、赵杰、陈鹤、杜亚腾、刘艳	一等奖	刘杰、韩燕丽
2	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	贾友、赵杰、陈鹤、杜亚腾、刘艳	一等奖	杨慧炯、刘杰
3	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	李鹏、裴建梅、罗丁渠、杨康、薛科	一等奖	傅宏志、宋云
4	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	张宏飞、孙雯、赵娜、丁才、武普泉	二等奖	孔令德、侯欢欢
5	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	王东、贾中亭、杨凡、李伯涵、袁庆磊	二等奖	刘杰、宋云
6	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	刘建波、薛敏、薛康、徐恩晟、王琴飞	二等奖	张麟华、孔令德
7	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	王博、王南奇、张星晨、周磊、李丹丹	三等奖	周晓青、杨慧炯
8	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	王永超、乔帅、袁剑、杨绚	三等奖	苏静、侯欢欢
9	第三届“中国软件杯”大学生软件设计大赛	王博、范斯远、周磊、王南奇	二等奖	杨慧炯

 

表3  2014——2015学年参赛获奖信息

序号	大赛名称	参赛学生	获奖等级	指导教师
1	第五届中国大学生服务外包创新创业大赛	裴建梅、周磊、薛康、刘浪修	二等奖	李洁
	第五届中国大学生服务外包创新创业大赛	王琴飞、罗少鹏、徐恩晟、徐政、李彦飞	三等奖	杨慧炯
2	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	王琴飞、徐恩晟、罗少鹏、崔小杰、李彦飞	二等奖	杨慧炯、宋云
3	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	杭鹏伟、高伟、秦咏、陈胜、赵培如	二等奖	张麟华、周晓青
4	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	贺云、范斯远、叶亮亮、 米浩、柴周峰	二等奖	邢珍珍、王俊秀
5	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	巫金生、雷晓萍、郭娅琴、李永胜、汪海	二等奖	刘宇君、陈阳
6	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	毛晓峰、刘伟楠、聂建建、郝秀沛、盛宝玉	三等奖	陈阳、任志刚
7	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	杨俊杰、李智鹏、贺蕾、 李梦冰	三等奖	周晓青、刘云萍
8	华北五省(市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛	王博、王南奇、张忠政、周磊、张星晨	三等奖	于志奇、宋云
9	第三届“中国软件杯”大学生软件设计大赛	王博、周磊、吴鹏鹏	二等奖	杨慧炯
10	第三届“中国软件杯”大学生软件设计大赛	刘卓、苏硕	三等奖	孔令德

 

（2）工程项目实践

通过工程项目的实践锻炼是切实提高学生工程实践能力的最为有效的手段。自2011年开始，先后组织并指导学生参与完成了多项实际工程项目。

表4 学生参与完成实际工程项目列表

序号	项目名称	参加学生人数	指导教师
1	太原工业学院教学质量保障平台	4	杨慧炯、赵建义
2	计算机工程实践教学平台	4	刘杰、杨慧炯
3	图形图像系列课程开放式实践教学平台	4	杨慧炯、孔令德
4	材料工程系实验项目预约系统	4	杨慧炯、赵彦亮
5	太原工业学院宿舍管理系统升级	1	杨慧炯、汪群
6	太原工业学院宿舍管理系统	1	杨慧炯、刘宇君
7	中华傅山园三维虚拟漫游系统	4	孔令德、杨慧炯
8	万聚恒O2O导购平台	12	郭芸俊、杨慧炯
9	太原市草坪区呼延关公庙漫游系统	4	孔令德、傅宏志、杨慧炯

 

（3）大学生科技创新项目

自2011年开始，获批科技处、教务处大学生创新创业项目、大学生科技创新项目如表5所示。

表5  获批大学生科技创新项目列表

序号	项目名称	负责人	项目组成员	指导教师	备注
1	3D模型变形软件	王椿	杜海洋、王冲、马文萍、  赵丹	孔令德	重点
2	学校宿舍管理系统	郑小涛	王椿、孙召兴、孙力广、  王淑莹	刘宇君	重点
3	Android多功能短信平台	姚行		刘宇君	一般
4	掌上交通	殷丽娟		刘杰	一般
5	基于音乐控制的图形图像自运动系统	韩周迎	史玉峰、胡玲利、高腾	杨慧炯	省级
6	视觉和语义相结合的图像搜索引擎设计与实现	杭鹏伟	刘嘉、李海峰	韩燕丽	重点
7	多功能社交智能手机相册	董李艳	周黎、刘仲阳、苗鹏程、 李家乐	王俊秀	重点
8	基于Android的手机投票系统开发	李宁	刘亚蓉	周晓青	一般
9	校园网上失物招领平台的建设	薛科	王腾、王李强、郝秀沛、刘辉	张麟华	一般
10	便于单手握持使用的安卓手机2D涂鸦软件	王博	裴建梅、范斯远、周磊、王南奇	杨慧炯	一般
11	超级校园助手	周权威	丁浩刚、柴周峰、王建伟、刘子民	刘海静	一般
12	高校学生一卡通消费统计系统	马莲	聂建建、杨美玲、刘冬、张绣	张 升	一般
13	PM2.5影响的可视化显示	刘卓	张远路、苏硕	孔令德	一般
14	远程无线信息发布系统	张彦辉	陈达坚、贾龙贤、张奇、张晓亮	张麟华	一般
15	爱心助手	裴建梅	贾友、陈鹤、赵杰	杨慧炯	重点
16	MFNote多功能记事本	王博	张宏飞、武普泉、丁才、孙康	孔令德	重点
17	基于Android系统手机通讯录的设计与实现	王琴飞	王东、杨凡、李伯涵	刘杰	一般
18	基于Hodoop的大数据应用平台的设计与实现	杨康	罗丁渠、陈娇、杜如飞	张麟华	一般
19	基于安卓系统的电子名片夹	薛科	薛康、刘伟楠、贺蕾、徐恩晟	张升	一般
20	基于web和Android端的学生工作管理系统	郝秀沛		邢珍珍
21	多功能手杖系统	李棋		刘云萍
22	基于私有云的自动追踪监控小车	杭鹏伟		张麟华
23	Wi-Fi广告推送系统	肖振川		张立凡
24	数字视频自动抠像系统的设计	李杰		王俊秀
25	快递单配发信息自动提取及发送技术研究	贺景新	李超军、田高帆、王伟桂	杨慧炯	省级
26	幸福小屋	贺秉东	郑伟明、马佳伟	刘宇君
27	基于kinect的“手语翻译器”	薛 呈	曹璐、李惠、王智豪、张江江	王俊秀
28	具有初步视觉功能的无人机	刘 嘉	武旭东、郭蕾、张丹丹	张麟华

5.项目组成员其他获奖情况

（1）2017年孔令德教授荣获山西省“五一劳动奖章”。

（2）2013年，孔令德教授入选山西省高等学校“131领军人才”工程，成为优秀中青年拔尖创新人才。

（3）2012年9月杨慧炯教授被评为“山西省师德标兵”称号。

（4）2014年杨慧炯教授指导学生参加“中国大学生服务外包创新大赛”荣获“企业命题组”团体三等奖。

（5）2015年杨慧炯教授指导学生参加“山西省互联网+大学生创新创业大赛”荣获第一名并获得最佳指导教师奖。

（6）2015年杨慧炯教授被评为2015届本科毕业设计（论文）优秀指导教师。

（7）2013年刘杰老师指导学生参加全国大学生电子设计竞赛荣获(本科组)山西省一等奖。

（8）2012年刘杰老师被评为山西省优秀辅导员（班主任）。

（9）2012年刘杰老师指导学生参加全国软件专业人才设计与创业大赛分别获山西赛区一等奖二次，并荣获优秀指导教师。

（10）2015年刘杰老师指导学生参加华北五省及港澳台大学生计算机应用大赛一等奖并荣获优秀指导教师。

6.用人单位评价

北京郎迪锋科技有限公司、山西北斗经纬科贸有限公司、 北京起初科技有限公司、北京九坐标科技有限公司对在其就业的学生的表现给予高度评价和肯定，对图形图像系统性教学成果非常认可。认为图形图像系列课程人才培养方向是符合当今社会和市场对应用型人才的需求的。

7.学生评价

经与16级、15级和14级学生交流调研，同学们对图形图像系列课程统一建设反响较好，使其所学知识更加整体性、系统性和连贯性，学习目标更加明确，通过学习教学资源提高自身动手实践能力。

五、       总结

“以应用能力为导向的图形图像特色人才培养模式的探索与实践”成果将《C++程序设计》、《数据结构》、《计算机图形学》、《游戏开发基础》和《计算几何》构成图形图像系列课程体系整体统一建设，结合企业人才需求，修订人才培养方案和教学大纲；开发设计了500多个教学案例；在项目实施过程中编写教材6本，其中4本为为国家“十二五”规划教材；发表教学改革论文8篇；申报教学改革项目10项；指导学生参加各种大赛和项目获奖85项。目前，已有200余所高等院校使用了该项目部分成果，近2000人次下载和观看了平台提供的案例和实验内容，直接受益达4万人。本项目收到了来自同行专家和学生的好评，发挥了较好的辐射作用。在项目建设期间，太原工业学院计算机科学与技术专业，由于图形图像特色明显被评为“山西省特色专业”；在山西省专业大检查中教学质量被评为优良。这些工作，使得太原工业学院计算机工程系的图形图像特色更加明显，为社会输送了一大批具有专业特色的毕业生。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

六、       佐证材料目录

一、图形图像系列课程建设内容佐证材料

1. 教材建设

2. 教学大纲建设

3. 实验教学管理平台建设

4. 教学案例建设

5. 校企合作建设

二、图形图像系列课程建设成果佐证材料

1. 成果获奖

2. 申报项目

3. 论文发表

4. 其他获奖

三、图形图像系列课程成果效果和推广佐证材料

1. 教材推广

2. 实验教学管理平台使用情况

3. 同行专家经验交流

4. 学生培养效果

5. 用人单位评价

6. 学生评价

 

 

 

一、图形图像系列课程建设内容佐证材料

1.   教材建设

（1）孔令德编著.《计算机图形学基础教程（Visual C++版）（第2版）》，清华大学出版社，2013（国家“十二五”规划教材）

（2）孔令德著.《计算机图形学实践教程（Visual C++版）（第2版）》，清华大学出版社，2013（国家“十二五”规划教材）

（3）孔令德编著.《计算机图形学实验及课程设计》，清华大学出版社，2016（国家“十二五”规划教材）

（4）孔令德编著.《计算机图形学基础教程（Visual C++版）习题解答与编程实践》，清华大学出版社，2016（国家“十二五”规划教材）

（5）孔令德编著.《计算机图形学基础教程----基于MFC三维图形开发》，清华大学出版社，2016

（6）2017年，课题组已经编写完成《计算几何算法与实践》，清华大学出版社，待发行（ISBN：978-7-121-31569-5）。

2.   教学大纲建设

（1）《C++程序设计A1》课程教学大纲

（2）《C++程序设计A2》课程教学大纲

（3）《数据结构》课程教学大纲

（4）《计算机图形学》课程教学大纲

（5）《游戏设计基础》课程教学大纲

（6）《C++程序设计A1》实验教学大纲

（7）《C++程序设计A2》实验教学大纲

（8）《数据结构》实验教学大纲

（9）《计算机图形学》实验教学大纲

（10）《游戏设计基础》实验教学大纲

（11）《C++程序设计课程设计》教学大纲

（12）《C++程序设计实践》教学大纲

（13）《图形图像处理实践周》教学大纲

（14）《数据结构课程设计》教学大纲

（15）《计算机图形学》教学大纲

3.   实验教学管理平台建设

（1）功能需求分析

（2）系统静态结构描述--类图

（3）数据库核心表设计

（4）系统功能架构

（5）系统实现

4.   教学案例建设

（1）《C程序设计》教学案例

（2）《C++程序设计》教学案例

（3）《数据结构》教学案例

（4）《计算机图形学》教学案例

（5）《计算几何》（选修）教学案例

（6）《游戏设计基础》（选修）教学案例

（7）原理动画

5.   校企合作建设

（1）北京郎迪锋科技有限公司合作协议

（2）山西思软科技有限公司合作协议

（3）北京达内时代科技集团有限公司合作协议

（4）上海杰普软件科技有限公司合作协议

（5）山西北斗经纬科贸有限公司合作协议

（6）山西维信致远科技有限公司合作协议

 

 

 

 

 

 

二、图形图像系列课程建设成果佐证材料

1.     成果获奖

（1）2014年,由孔令德编著，清华大学出版社出版的《计算机图形学基础教程（Visual C++版）（第2版）》、《计算机图形学实践教程（Visual C++版）（第2版）》、《计算机图形学实验及课程设计》和《计算机图形学基础教程（Visual C++版）习题解答与编程实践》配套教材，被教育部评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
（2）2012年，“计算机图形学实践教学资源库的建设”荣获“山西省教学成果一等奖”。
（3）2013年，“计算机图形学”，被山西省教育厅评为“山西省精品资源共享课”。 
（4）2013年《计算机图形学实验及课程设计教程（Visual C++版）》获得第四届兵工高校优秀教材一等奖。
（5）2015年《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》（第2版）获得第四届中国大学出版社优秀教材一等奖。

2.     申报项目

（1）杨慧炯教授2015年主持申报了“省级教学实验示范中心计算机工程实践教学平台的建设”的省级教改项目                         

（2）孔令德教授2013年成功申报计算机工程实验教学中心为“十二五”山西省高等学校实验教学示范中心            

（3）孔令德教授2013年主持申报了“计算机工程实验中心”的省级虚拟实验教学示范中心项目

（4）孔令德、杨慧炯教授主讲的“计算机图形学”课程评为山西省高等学校精品资源共享课

（5）孔令德教授2013年主持成功申报山西省高等学校特色专业

（6）刘杰老师2013年主持申报了“计算机教学实验示范中心管理平台建设”的校级教改项目                                        

（7）傅宏智老师2013年主持申报了“基于面向对象语言的图像处理\案例化教学的研究”的校级教改项目

（8）刘海静老师2013年主持申报了“以项目驱动的数据结构课程教学改革研究与实践”的校级教改项目

（9）李丽亚老师2013年主持申报了“ 《C程序设计》实验项目的设计与开发”的校级教改项目

（10）孔令德，杨慧炯教授主讲的“计算机图形学”课程被评为山西省高等学校精品资源共享课 2013                                           

3.     论文发表

（1）孔令德.计算机专业应用型本科人才培养实践.计算机教育，2016.12
（2）孔令德.计算机图形学实践教学资源库的设计与建设.计算机教育,2013.7
（3）杨慧炯，韩燕丽，应用型工科院校软件工程专业工程化特色人才培养模式研究，计算机教育，2012.3 
（4）张麟华，孔令德、杨慧炯，面向图形图像处理的C++课程案例设计，计算机教育，2013.2
（5）张麟华.一维数组的问题探究式教学方法设计，洛阳师范学院学报，2012.2
（6）孔令德，刘晋钢.应用型工科院校计算机图形学教学模式改革，计算机教育，2011.9
（7）傅宏智，孔令德.OBE在《计算机文化基础》模块化教学中的应用.洛阳师范学院学报，2014.2
（8）刘海静.结合ACM竞赛和CDIO理论的数据结构课程教学研究.电子商务，2016.7

4.     其他获奖

 

三、图形图像系列课程成果效果和推广佐证材料

1.     教材推广

 

2.     实验教学管理平台使用情况

 

3.     同行专家经验交流

 

4.     学生培养效果

 

5.     用人单位评价

 

6.     学生评价