基于MOOC以“圖感”為導向的工程圖學融合教學模式

朱冬云

(海南大學 機電工程學院，海南 ?？?570228)

基于MOOC以“圖感”為導向的工程圖學融合教學模式

朱冬云

(海南大學 機電工程學院，海南 海口 570228)

在新工科對工程人才的提出新的要求的背景下，探索在工程圖學教學中基于MOOC以圖感為導向的教學方法；在符合認知規(guī)律的融合教學模式下，從理論及實踐教學中培養(yǎng)工科學生的圖感，使得工科學生在學習和工作中具有持久的創(chuàng)新力和競爭力.

MOOC； 圖感；工程圖學；培養(yǎng)

隨著現(xiàn)代科技日新月異，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速，面對工程對象日愈復雜多變，在工程教育中也做出相應(yīng)的變革和創(chuàng)新.工程圖學作為工程界語言是工程教育改革創(chuàng)新的先行者，工程圖樣與文字、語言一樣，是人類認識規(guī)律、表達信息、探索未知的重要工具.在以往的圖學教學過程中只注重知識的傳授與技能的養(yǎng)成，忽略了圖感對工程教育的影響.在教學過程中如何做到重視知識與技能培養(yǎng)，同時又兼顧學生能力的養(yǎng)成與內(nèi)化，這是所有專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程所面臨的問題[1].針對這一問題，筆者在教學過程中采用基于MOOC教學模式，以“圖感”為導向合理的教學模式，優(yōu)化教學內(nèi)容，明確教學目標，做到課內(nèi)與課外融合、線上與線下融合[2-3].使得學生不再是被動地、無序地接受知識，而是主動地參與到教學過程中，解決了圖學教學面臨著學時日益減少，而內(nèi)容日益增多的矛盾，又做到了知識與技能、圖感都得到培養(yǎng)，使得學生對圖形的直觀感覺和敏銳程度提高和固化.有利于工科學生在今后的工程技術(shù)崗位中對圖學理論靈活應(yīng)用，能更快、更好地適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)和新工程.

1 圖感的實質(zhì)及作用

圖感不是簡單地指對“圖”的感覺，是對圖形的敏感的程度[4].在工程中，“一圖勝千言”是客觀存在的，圖是技術(shù)人員對二維與三維的相互轉(zhuǎn)化過程快速、準確的表達，與語感相比較為復雜.在圖學理論體系中，是以空間思維能力為基礎(chǔ)，必須經(jīng)過大量的專業(yè)的作圖和讀圖訓練逐步養(yǎng)成.工程圖學課程在培養(yǎng)學生作圖基本技能的同時，對思維方式的培養(yǎng)、圖感的形成和專業(yè)規(guī)范意識的培養(yǎng)起著重要作用.以圖學教學活動為基礎(chǔ)，借助有效的MOOC教學模式，在工程圖學理論指導下，明確圖感具有的形象性、非邏輯性、粗略性和可拓展性[5-6]，結(jié)合現(xiàn)代心理學，構(gòu)建了以圖感為導向符合現(xiàn)代工程要求的融合式圖學教學體系是邁向新工科的基石.

1.1 圖感能激發(fā)學生學習圖學的興趣

興趣是學習最好的老師.教師在教學中充分利用有效的MOOC教學模式，營造寬松環(huán)境，鼓勵學生提出不同的想法，激發(fā)學生的學習主動性，利用各種教學手段激發(fā)學生學習圖學的興趣.采用高質(zhì)量的MOOC資源作為輔助教學資源，同時根據(jù)教學內(nèi)容的需求自制小視頻，微課等放到教學平臺.教師及時與學生交流互動，根據(jù)學生對知識的掌握程度改變教學進度，使得學生在學習中有一種參與感，增強了學生學好圖學的自信心.

1.2 圖感能提高學生的作圖和讀圖的速度和準確程度

在學習過程中圖感一旦養(yǎng)成，作圖和讀圖的速度就大大地提高.學習初期，大部分同學的作圖速度都較慢，且準確程度也較低.隨著訓練量達到一定量，圖感的養(yǎng)成，作圖和讀圖速度隨之提高.

1.3 圖感能促進圖學能力的內(nèi)化

圖學的重要目標之一是為往后的專業(yè)學習與工程技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)，讓學生在低年級學習時，掌握科學的方法論，對專業(yè)有初步了解和認知，便于學生易于進入后續(xù)課程學習，使得學生在專業(yè)學習中綜合運用知識的能力進一步提高；在工程實踐中，能與時俱進，不斷地創(chuàng)新、進步.圖學課程對學生后續(xù)課程的學習乃至工程實踐的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都會產(chǎn)生深遠的影響，然而目前高校圖學課程課時普遍縮短，教學過程中過于重視知識與技能層面的培養(yǎng)，而忽略了圖學能力的養(yǎng)成與內(nèi)化過程.學生在畢業(yè)設(shè)計及工程實際生產(chǎn)中，圖的表達能力和構(gòu)形能力、創(chuàng)新能力表現(xiàn)得不盡人意.所以基于MOOC以“圖感”為導向的融合教學模式，培養(yǎng)學生的圖學意識、內(nèi)化學生的圖學能力、提高學生的實踐能力與創(chuàng)新素質(zhì),使得學生的知識、技能及能力并進，在工程技術(shù)領(lǐng)域有持久的創(chuàng)造力.

2 教學中圖感的培養(yǎng)

隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和交叉化在各行各業(yè)的推廣和應(yīng)用，高等教育的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、交叉化應(yīng)用也飛速發(fā)展，基于MOOC的教學模式在高等教育領(lǐng)域也得到了研究和應(yīng)用[7].基于MOOC的教學模式就是把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和數(shù)字化的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成有組織、有計劃、有明確學習目標的課內(nèi)和課外優(yōu)勢互補的以學生為主體的教學模式，既能發(fā)揮老師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又能充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性和創(chuàng)造性.基于MOOC以圖感為導向的教學模式，解決了在圖學教育中，課堂教學的學時不斷地減少，而信息量不斷地增多之間的矛盾.在學生的自主學習能力和終身學習能力得到培養(yǎng)同時，結(jié)合“中國制造2025”戰(zhàn)略的創(chuàng)新驅(qū)動下所需的面向工業(yè)界、面向世界、面向未來的人才培養(yǎng)要求，做為“工程界語言”圖學的教學效率，教學質(zhì)量得到提高，同時圖感得到很好地培養(yǎng).教學體系從知識與技能、圖學思維以及圖感三個維度出發(fā)，以圖學理論教學和實踐教學為基礎(chǔ)構(gòu)建了以“圖感”為導向的教學體系，并以此為指導建立了基于MOOC的圖感為導向的教學模式，構(gòu)成了理論正確、方法得當?shù)膱D學理論及實踐教學體系.

基于MOOC的工程圖學以“圖感”為導向的融合教學模式的實施過程是循序漸進的，培養(yǎng)學生的圖感、內(nèi)化學生的圖學能力、提高學生的實踐能力與創(chuàng)新素質(zhì).教學過程中既重視知識與技能培養(yǎng)，又兼顧能力的養(yǎng)成與內(nèi)化過程.同時，合理地安排教學，使得學生不再是被動、無序地接受知識，而是主動參與到教學過程中，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造力及拓寬學生的思維，為圖感的形成提供可能，為學生自主學習和終身學習打下堅實的基礎(chǔ).

2.1 理論教學

2.1.1 重視空間思維能力和構(gòu)型設(shè)計能力的培養(yǎng)圖學借鑒語言教學的規(guī)律和理念，以圖感形成、邏輯思維與規(guī)范意識培養(yǎng)為目標，從點點成線，線線成面，面面成體的表達著手，逐漸培養(yǎng)學生的空間思維能力，也是逐步培養(yǎng)學生圖感和圖學邏輯思維融合的過程.與語言教學相比較：點、線、面就類似語言中的字母；各種基本體就類似語言中的單詞.在投影理論中，講到二維圖到三維體，三維體到二維圖的轉(zhuǎn)化過程中，適當加入板書作圖、模型、肢體語言等示范，充分利用小動畫，小視頻作為MOOC資源來幫助學生對圖—物、 物—圖的轉(zhuǎn)化有一個深刻的認識，為圖感的形成打下基礎(chǔ).

圖感建立的基礎(chǔ)是對圖的構(gòu)成的深入理解、圖的表達的靈活應(yīng)用.在工程圖學教學中，作圖和讀圖的基本知識、基本原理、基本方法三者構(gòu)成了圖學教學的知識結(jié)構(gòu).而圖感的培養(yǎng)，這三者缺一不可.在點、線、面的學習后，學生對正投影的規(guī)律性已掌握；體的學習時，注意采用把體分解成學生已掌握的點、線、面，培養(yǎng)學生的空間思維能力和構(gòu)型設(shè)計能力，為圖感養(yǎng)成提供必要的條件.

2.1.2 圖感的形成在圖學教學過程中，教師要充分利用軸測圖的直觀性、富有立體感等特點，從基本體開始引入軸測圖輔助表達如圖1所示的a平面立體和b曲面立體.軸測圖具有一般實物、模型所難以取代的特殊作用，幫助學生的增強圖感的同時激發(fā)學生的作圖興趣.

a 平面立體 b 曲面立體 圖1 軸測圖輔助表達

在組合體教學中以圖感養(yǎng)成、構(gòu)型設(shè)計與規(guī)范意識培養(yǎng)為目標，充分采用形體分析法，如圖2所示.把組合體分解成各基本體的切割或疊加，如圖2中所示的a切割式組合體和b疊加式組合體.分析各基本體的組合方式和相對位置，然后再按規(guī)范要求進行組合，逐步培養(yǎng)學生的圖感和構(gòu)型設(shè)計融合，其讀圖能力也得到很好的培養(yǎng).特別是讀圖訓練，必須有針對性，這一環(huán)節(jié)對圖感形成和內(nèi)化的起著舉足輕重作用，當前大信息量和少學時化的大趨勢下，合理選用及研制匹配的優(yōu)質(zhì)MOOC資源作為輔助教學資源，是達到這一教學目標的有力保證.有針對性地組織教學內(nèi)容，由簡到繁，由淺到深.做到課內(nèi)、課外，線上、線下互補且滲透到每一個教學環(huán)節(jié)，循序漸進，有助圖感形成.資源除了選用外，教師根據(jù)本校和學生的實際情況，研制出相應(yīng)的教學課件、動畫、微課和視頻等，借助現(xiàn)代技術(shù)外，實物、模型也走進課堂，與動畫，視頻，從多種視角、觸角等多維度地去培養(yǎng)圖感.

a 切割式組合體 b 疊加式組合體 圖2 組合體的形成方式

2.2 實踐教學

2.2.1 傳統(tǒng)作圖手段有利圖感的培養(yǎng)雖然當今用計算機繪圖已成為主要手段，但是傳統(tǒng)作圖仍是工程技術(shù)人員必備的基本繪圖技能，也是學生學習和鞏固圖學理論知識最有效的訓練手段[8-9].通過徒手和尺規(guī)作圖，對三維——二維——三維的轉(zhuǎn)化進一步加深理解，在實踐教學中有目的地讓學生進行多樣化練習.如模型——三視圖——軸測圖之間相互轉(zhuǎn)換和表達，讓學生對物——圖——物的轉(zhuǎn)換進一步了解，空間思維、基本知識、基本技能及圖感同時得到很好地培養(yǎng).從基本體開始就有意識的強調(diào)徒手作圖，通過有目標的訓練，測繪與理論結(jié)合，互相印證.學生完成一次作業(yè)，讓學生先自我欣賞，自我和互相評價，找出優(yōu)缺點，大部分學生面對自己的作品都會有一種滿足感，增強了學生的自信心.

2.2.2 現(xiàn)代作圖手段有助于圖感強化隨著CAD/CAM技術(shù)飛速發(fā)展，在圖學的理論教學中已充分利用CAD軟件的三維建模技術(shù)這強有力的手段來輔助教學，開拓了學生的視野，激發(fā)了學生探索圖學的興趣.在優(yōu)質(zhì)的MOOC教學資源為支撐，以任務(wù)為目標驅(qū)動，圖感為導向，架構(gòu)以學生為主體的實踐教學方法和監(jiān)督機制.充分利用網(wǎng)上教學平臺及“移動智能”工具，讓圖學課堂延伸到學生的碎片化空余時間，采用完善的線上教學資源和成熟的線上、線下互動教學模式.對整個實踐教學過程進行空間——時間維度上控制.用CAD軟件作為輔助工具，把三維建模技術(shù)應(yīng)用到實踐教學，學生通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、放樣、抽殼、并集、差集、交集等命令操作，逐一構(gòu)建出符合圖學要求的基本體——組合體——典型零件，如圖3a所示；在裝配圖的實踐教學中，明確集零為整、化整為零的思路，從基本體出發(fā)，從建模到裝配，滲入相關(guān)的專業(yè)規(guī)范要求.在一臺部件中，如圖3b所示.零件、部件之間是關(guān)聯(lián)的，在構(gòu)型時就要引入工程意識、標準化意識、創(chuàng)新意識，讓學生對往后的專業(yè)學習充滿期待，圖感與工程意識、標準化意識和創(chuàng)新意識的結(jié)合為往后的專業(yè)化設(shè)計打下基礎(chǔ).學生通過圖學理論與三維建模技術(shù)的學習，形成了構(gòu)型-表達的創(chuàng)新實踐模式，圖感得到強化.圖學課程的課堂教學與實踐教學相呼應(yīng)，以圖感為導向做到各種教學手段融合，學生經(jīng)過動手實踐，做到了知行合一課堂，使得學生有一種獲得感，感受到構(gòu)型的樂趣，極大地激發(fā)了學生創(chuàng)作的興趣，促進學生探索圖物合一的積極性，圖感得到固化和增強.

a 典型零件 b 裝配體 圖3 三維建模

3 應(yīng)用效果評價

從2015年起，利用基于MOOC以“圖感”為導向的融合教學模式，對40學時的工程圖學課程進行教學實踐，取得了良好的教學效果，同一學期、同一主講教師所教授不同班級學生的考試成績?nèi)绫?所示.采用這種基于MOOC以“圖感”為導向的融合教學模式的班級優(yōu)良率明顯偏高，不及格率相對偏低，表明本教學模式有效地提高了教學質(zhì)量.在2016～2017學年第2學期對2016級機械類(2)班的《機械制圖II》的實踐教學中進一步實施了“圖感”為導向的融合教學模式，重點從構(gòu)型——表達——設(shè)計一體化的創(chuàng)新實踐模式的教學實踐的運用，以CAD /CAM軟件與圖學課程的教學內(nèi)容緊密融合，以項目為目標驅(qū)動[10].其中所下達的任務(wù)難度各不相同，每一位同學的可根據(jù)的能力來選擇合適的項目，分值從難度和時間上去控制，到最后出現(xiàn)了爭先恐后搶難度高的項目，提交作業(yè)的時間也越來越短.經(jīng)過教學實踐，學生的作業(yè)完成的質(zhì)量保證，圖感得到了進一步增強，從三維到二維，二維到三維進行構(gòu)型——表達——設(shè)計也得培養(yǎng)，這一教學模式得到了學生的認同，學生的學習熱情高漲，學生的每次都超額完成任務(wù)，表達能力達到了一定的高度.學生的學習更加主動，線上線下與教師的互動增多，學習效率，時間管理，獨立自主學習的能力提高.在實施過程中發(fā)現(xiàn)，學生的學習態(tài)度是否主動對學習效果起著決定性的作用；工程意識、標準化意識方面的培養(yǎng)還有待加強.

表1 2016～2017學年第1學期對比教學班的考試成績統(tǒng)計

4 結(jié)束語

基于MOOC以“圖感”為導向的融合教學模式緊跟當前互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的特征，符合新工科推進信息技術(shù)與工程教育深度融合，創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下工程教育教學方法，提高教學效率和教學效果的要求.充分調(diào)動和利用MOOC中積極、靈活的教學元素，將教學資源整合與教學過程相互結(jié)合、融合，發(fā)揮各種資源優(yōu)勢.豐富了圖學教學體系，提高課程內(nèi)容的傳授效率和強化程度，為新工科教學體系的建立有效支持.工科畢業(yè)生的自主學習能力和終身學習能力也得到培養(yǎng)，使得學生在學習和工作中具有持久的創(chuàng)新力和競爭力.

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IntegratedTeachingModeGuidedby‘SenseofDrawing’basedonMOOCintheEngineeringDrawing

Zhu Dongyun

(Mechanical and Electrical Engineering College, Hainan University, Haikou 570228, China)

Under the new requirements for engineering talents, the teaching method of Sense of Drawing based on MOOC in engineering graphics teaching was explored; in accordance with the cognitive rules of the integrated teaching model, the training of the view sense of engineering students was performed from theory and practice, which enable engineering students to be innovative and competitive in their study and work.

MOOC; Sense of Drawing; engineering drawing; culture

2017-09-13

海南大學教育教學研究項目(hdjy1710)；海南省高等學校教育教學改革研究項目(Hnjg2016ZD-1)

朱冬云(1970-)，女，廣東陸河人，碩士，副教授，研究方向:圖學理論及CAD/CAM，E-mail：zhudongyun@163.com

1004-1729(2017)04-0391-05

TH 126.1

ADOl10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2017.0059