制圖新形態(tài)教材研發(fā)的探索與實(shí)踐

薛立華，肖銀玲，王丹虹

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制圖新形態(tài)教材研發(fā)的探索與實(shí)踐

薛立華1，肖銀玲1，王丹虹2

(1. 高等教育出版社，北京 100029；2.大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

教材是教學(xué)的基礎(chǔ)性資源，是教育思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的載體。在分析制圖教材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了“互聯(lián)網(wǎng)+”及4G時(shí)代背景下現(xiàn)有制圖教材轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性，分析了以紙質(zhì)教材為核心、數(shù)字教學(xué)資源相配合的制圖新形態(tài)教材的特點(diǎn)，提出了集成紙質(zhì)教材、數(shù)字教學(xué)資源和二維碼技術(shù)的制圖新形態(tài)教材建設(shè)的研發(fā)思路，并介紹了大連理工大學(xué)編寫的《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)新形態(tài)教材的建設(shè)實(shí)踐。

制圖；新形態(tài)教材；數(shù)字教學(xué)資源；二維碼

工程制圖是一門用圖形研究工程與產(chǎn)品圖形信息表達(dá)、圖形理解和圖樣繪制的課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程思維、圖形思維及進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識(shí)等具有十分重要的作用。教材是教學(xué)的基礎(chǔ)性資源，是教育思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的載體[1]。近年來(lái)，許多高校針對(duì)制圖課程在教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及立體化教材建設(shè)等方面進(jìn)行了多種改革嘗試[2-6]，集成多種教學(xué)資源的立體化教材雖然在內(nèi)容呈現(xiàn)形式上突破了單純紙質(zhì)媒介的局限，但也越來(lái)越難滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”和4G時(shí)代背景下學(xué)習(xí)者對(duì)制圖課程的學(xué)習(xí)需求。

1 制圖教材的現(xiàn)狀

1957—1958年，教育部邀請(qǐng)?zhí)K聯(lián)專家在清華大學(xué)舉辦了畫法幾何及機(jī)械制圖教學(xué)研究進(jìn)修班，在總結(jié)交流的基礎(chǔ)上，初步形成了工程制圖的教學(xué)體系和框架。相應(yīng)地，在翻譯蘇聯(lián)教材的基礎(chǔ)上，開(kāi)始了自編制圖教材的出版。經(jīng)過(guò)近60年的發(fā)展，目前市場(chǎng)上的制圖教材種類繁多，百花齊放，不同地區(qū)、不同層次的院校紛紛主編出版了適合自己學(xué)校使用的教材。大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編《畫法幾何學(xué)》及《機(jī)械制圖》、同濟(jì)大學(xué)何銘新等主編《機(jī)械制圖》、華南理工大學(xué)等院校編《建筑制圖》、西安交通大學(xué)編《畫法幾何與工程制圖》、清華大學(xué)劉朝儒等主編《機(jī)械制圖》(機(jī)類)、西南交通大學(xué)朱育萬(wàn)等主編《畫法幾何與土木工程制圖》、東華大學(xué)朱輝等主編《畫法幾何及工程制圖》、吉林大學(xué)侯洪生等主編《機(jī)械工程圖學(xué)》、西南交通大學(xué)盧傳賢等主編《土木工程制圖》、清華大學(xué)楊惠英等主編《機(jī)械制圖》(非機(jī)類)等教材幾經(jīng)修訂，反復(fù)錘煉，已經(jīng)成為工程圖學(xué)教育領(lǐng)域的經(jīng)典教材。

隨著信息技術(shù)和多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，制圖教材內(nèi)容的呈現(xiàn)形式已打破單純的紙質(zhì)印刷媒介的局限，發(fā)展成配套電子課件、典型例題、習(xí)題解題指導(dǎo)、試題庫(kù)、作業(yè)系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等多種數(shù)字教學(xué)資源的立體化教材。立體化的制圖教材因其多形態(tài)、多層次的豐富教學(xué)資源，可在很大程度上滿足學(xué)習(xí)者自主性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，但仍存在以下問(wèn)題和不足：①立體化教材的建設(shè)模式一般是“先有紙質(zhì)教材，后配套數(shù)字教學(xué)資源”，注重資源的完整性，但對(duì)紙質(zhì)教材和數(shù)字教學(xué)資源缺乏整體設(shè)計(jì)，紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源的一體化顯得脫節(jié)[7]。②立體化教材建設(shè)和其所處的技術(shù)環(huán)境密切相關(guān)，只有將數(shù)字技術(shù)與內(nèi)容很好地結(jié)合，才能為教師和學(xué)生提供比紙質(zhì)教材更有價(jià)值的服務(wù)。在當(dāng)前的“互聯(lián)網(wǎng)+”和4G時(shí)代背景下，數(shù)字教學(xué)資源輔助教學(xué)的作用和優(yōu)勢(shì)尚未得到充分發(fā)揮。③與立體化教材配套的數(shù)字教學(xué)資源或以單機(jī)版光盤的形式附于書(shū)后，或有各自獨(dú)立的配套資源網(wǎng)站，學(xué)習(xí)者必須借助PC讀取光盤或登陸資源網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)，無(wú)法滿足隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)需求；而且資源網(wǎng)站主要由編者個(gè)人建設(shè)和維護(hù)，很難保證穩(wěn)定性和持久性。因此，為適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字教學(xué)環(huán)境的發(fā)展與需求，現(xiàn)有的制圖教材亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)，創(chuàng)新出版模式，將經(jīng)典內(nèi)容與現(xiàn)代信息技術(shù)融合，打造全新的制圖新形態(tài)教材。

2 制圖新形態(tài)教材及其研發(fā)思路

制圖新形態(tài)教材是紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源有機(jī)融合的新型教材產(chǎn)品。制圖新形態(tài)教材具有以下特點(diǎn)：①紙質(zhì)教材內(nèi)容與數(shù)字教學(xué)資源同步規(guī)劃和創(chuàng)作，并通過(guò)精心設(shè)計(jì)的版式和網(wǎng)絡(luò)支持，實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源的一體化；②紙質(zhì)教材內(nèi)容更加精練，比現(xiàn)有的教材要薄，價(jià)格相對(duì)低廉；③具有豐富的數(shù)字教學(xué)資源，其與紙質(zhì)教材內(nèi)容緊密配合，既是對(duì)紙質(zhì)教材的補(bǔ)充和拓展，又提供了更為方便、快捷的內(nèi)容更新途徑；④豐富的教學(xué)資源為自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了空間，能夠滿足不同學(xué)校、專業(yè)、學(xué)習(xí)者個(gè)性化的學(xué)習(xí)要求，可進(jìn)一步提升教材的適用性和服務(wù)課程教學(xué)的能力。

制圖新形態(tài)教材的研發(fā)，就是開(kāi)發(fā)出內(nèi)容和形式上新穎的教材，不但在內(nèi)容的表現(xiàn)形式上力求更好地促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與現(xiàn)代教育教學(xué)的深度融合，而且在視覺(jué)上也給學(xué)習(xí)者帶來(lái)一種全新的閱讀體驗(yàn)，最大限度地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和熱情，滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”和4G時(shí)代背景下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。

(1) 紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源一體化設(shè)計(jì)。制圖新形態(tài)教材建設(shè)是以教學(xué)內(nèi)容為核心，充分發(fā)揮紙質(zhì)教材體系完整、數(shù)字教學(xué)資源呈現(xiàn)多樣化和服務(wù)個(gè)性化等特點(diǎn)，將紙質(zhì)教材和配套的數(shù)字教學(xué)資源綜合考慮，進(jìn)行系統(tǒng)、整體的設(shè)計(jì)。紙質(zhì)教材是教學(xué)信息的主要載體，在保證其系統(tǒng)性和完整性的前提下，應(yīng)保持以圖片和文字為主的傳統(tǒng)內(nèi)容呈現(xiàn)形式，便于學(xué)生深度閱讀和學(xué)習(xí)。數(shù)字教學(xué)資源應(yīng)針對(duì)教師和學(xué)生的需求進(jìn)行個(gè)性化的分析與設(shè)計(jì)，從而成為紙質(zhì)教材的必要補(bǔ)充，同時(shí)可拓寬內(nèi)容空間，通過(guò)其豐富的表現(xiàn)形態(tài)，幫助學(xué)習(xí)者深入理解所學(xué)內(nèi)容。制圖新形態(tài)教材的數(shù)字教學(xué)資源無(wú)論在內(nèi)容還是表現(xiàn)形式上都要與紙質(zhì)教材進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，二者互為補(bǔ)充，相得益彰。通過(guò)紙質(zhì)教材和數(shù)字教學(xué)資源的一體化設(shè)計(jì)，使紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源緊密結(jié)合、相互支撐，形成線上線下深度融合的新形態(tài)教材體系。

(2) 二維碼技術(shù)關(guān)聯(lián)紙質(zhì)教材和數(shù)字教學(xué)資源。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，手機(jī)、iPad等已由功能設(shè)備轉(zhuǎn)化為人們生活中必不可少的智能設(shè)備。為了充分利用手機(jī)、iPad等移動(dòng)智能設(shè)備靈活、便捷的優(yōu)勢(shì)，制圖新形態(tài)教材運(yùn)用二維碼技術(shù)建立紙質(zhì)教材和數(shù)字教學(xué)資源的有機(jī)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材內(nèi)容和數(shù)字教學(xué)資源的融合。學(xué)習(xí)者只需使用移動(dòng)智能設(shè)備掃描紙質(zhì)教材中的二維碼，就可迅速訪問(wèn)關(guān)聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)字教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種知識(shí)傳播方式便于學(xué)習(xí)者充分利用碎片化時(shí)間，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，與單調(diào)、乏味的單一紙質(zhì)教材相比，這種新形態(tài)教材能通過(guò)二維碼鏈接的視頻、動(dòng)畫等數(shù)字教學(xué)資源調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，更符合“互聯(lián)網(wǎng)+”和4G時(shí)代背景下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3 《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)新形態(tài)教材的建設(shè)實(shí)踐

大連理工大學(xué)王丹虹等主編的《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)是以面向21世紀(jì)課程教材《機(jī)械制圖》為基礎(chǔ)，按照教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2015年制訂的《普通高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求》及最新發(fā)布的制圖相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室10年來(lái)制圖課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐，依據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀重構(gòu)知識(shí)體系和內(nèi)容編寫而成，并更名為《現(xiàn)代工程制圖》。

與傳統(tǒng)制圖教材相比，本教材在內(nèi)容和體系上致力于手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖兩種繪圖方式的共同基礎(chǔ)——形體、形狀的描述與構(gòu)形、投影法和機(jī)械圖樣畫法的融合，以滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段對(duì)圖樣表達(dá)的需求，為學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法奠定圖學(xué)基礎(chǔ)。除此之外，本教材的另一大特色是在形式上為全新的新形態(tài)教材，在研發(fā)過(guò)程中即將紙質(zhì)教材的編寫與數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)整體考慮、統(tǒng)一規(guī)劃，使二者成為相互配合、互為補(bǔ)充的有機(jī)整體，避免為了配套而配套。作為教學(xué)內(nèi)容的主要載體，在構(gòu)建紙質(zhì)教材系統(tǒng)、完整的內(nèi)容體系的同時(shí)，對(duì)紙質(zhì)教材內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)、合理取舍，使其更加經(jīng)典和精煉。另外就是從利于學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，對(duì)教材中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和重要的知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)等進(jìn)行提煉并配置必要的數(shù)字教學(xué)資源，幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。依托高等教育出版社在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和考試測(cè)評(píng)系統(tǒng)的支持下構(gòu)建的新形態(tài)教材在線教學(xué)平臺(tái)(http://abook.hep.com.cn)，本教材配套建設(shè)了完善的數(shù)字教學(xué)資源，并在紙質(zhì)教材中嵌入了關(guān)聯(lián)重要知識(shí)點(diǎn)或技能點(diǎn)的二維碼。配套的數(shù)字教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上按知識(shí)樹(shù)(圖1)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，包括課程公告、微視頻、電子教案、典型例題、解題指導(dǎo)、階段測(cè)試等。學(xué)習(xí)者通過(guò)訪問(wèn)相應(yīng)的新形態(tài)教材在線教學(xué)平臺(tái)，可及時(shí)了解相關(guān)信息并方便地進(jìn)行在線瀏覽和學(xué)習(xí)，根據(jù)設(shè)置的權(quán)限還可下載相應(yīng)資源，并可開(kāi)展階段測(cè)試等教學(xué)活動(dòng)。本教材通過(guò)紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源的一體化設(shè)計(jì)，將紙質(zhì)教材內(nèi)容與其配套的數(shù)字教學(xué)資源一一對(duì)應(yīng)并從整體上建立起二者之間的有機(jī)聯(lián)系，使得學(xué)生在閱讀紙質(zhì)教材時(shí)能恰到好處地去訪問(wèn)數(shù)字教學(xué)資源，從而充分發(fā)揮紙質(zhì)教材與數(shù)字教學(xué)資源各自的優(yōu)勢(shì)和作用。

圖1 《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)數(shù)字教學(xué)資源

使用《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)新形態(tài)教材時(shí)，按照書(shū)中給出的使用說(shuō)明，即可訪問(wèn)新形態(tài)教材在線教學(xué)平臺(tái)。首次使用新形態(tài)教材在線教學(xué)平臺(tái)時(shí)，需進(jìn)行注冊(cè)，已注冊(cè)的用戶直接輸入用戶名和密碼登錄即可進(jìn)入“我的課程”頁(yè)面。在“我的課程”頁(yè)面輸入教材封底防偽標(biāo)簽上的20位密碼完成課程綁定，之后便可開(kāi)始課程學(xué)習(xí)。

除了訪問(wèn)新形態(tài)教材在線教學(xué)平臺(tái)外，對(duì)于重要的知識(shí)點(diǎn)、三維模型、典型例題和解題指導(dǎo)等，還以微視頻的形式制作成二維碼嵌入在紙質(zhì)教材中，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可以使用手機(jī)、iPad等移動(dòng)智能設(shè)備掃描二維碼觀看，如圖2所示。本教材中的二維碼資源主要以MP4視頻文件呈現(xiàn)，掃碼后視頻文件自動(dòng)播放。對(duì)教材中重要的知識(shí)點(diǎn)，專門制作了知識(shí)點(diǎn)視頻文件，通過(guò)反復(fù)觀看視頻可幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。微視頻中，以旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、剖切等方式，對(duì)三維模型進(jìn)行多角度、全方位展示，以解決紙質(zhì)教材難以展現(xiàn)的三維空間立體及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建立空間概念，提高形象思維能力和空間想象能力。典型例題和解題指導(dǎo)等微視頻中，按解題步驟對(duì)題目進(jìn)行分步講解和繪圖。這種新型的知識(shí)呈現(xiàn)形式和學(xué)習(xí)方式使枯燥的學(xué)習(xí)過(guò)程變得生動(dòng)而有趣，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

(a) 紙質(zhì)教材

(b) 二維碼微視頻

圖2 《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)新形態(tài)教材

4 結(jié) 論

《現(xiàn)代工程制圖》(第二版)新形態(tài)教材受到了廣大高校師生的普遍關(guān)注。大連理工大學(xué)對(duì)本教材的使用實(shí)踐證明，這種新形態(tài)的制圖教材在教學(xué)中的實(shí)用性較好，閱讀紙質(zhì)教材、訪問(wèn)數(shù)字教學(xué)資源網(wǎng)站及使用移動(dòng)智能設(shè)備掃描二維碼的多樣化學(xué)習(xí)形式，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，學(xué)習(xí)效果提升明顯。

另外，依托本教材建設(shè)的現(xiàn)代工程制圖MOOC和數(shù)字課程也正在逐步建設(shè)和完善：

(1) 隨著大規(guī)模在線開(kāi)放課程(MOOC)的涌現(xiàn)及出版業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，現(xiàn)代工程制圖MOOC已經(jīng)在“中國(guó)大學(xué)MOOC”網(wǎng)站成功上線并完成了一個(gè)學(xué)期的授課，通過(guò)每周發(fā)布60 min左右的視頻，濃縮正常授課90~135 min的內(nèi)容，學(xué)生線下完成作業(yè)并拍照上傳?，F(xiàn)代工程制圖MOOC上線以來(lái)，一度成為圖學(xué)教師熱議的話題，好評(píng)如潮，同時(shí)也受到廣大學(xué)生的追捧，選課人數(shù)高達(dá)18 000余人。

(2) 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)日新月異的今天，傳統(tǒng)的出版狀態(tài)和出版方式也在不斷發(fā)生變化，高教社從2015年開(kāi)始依托自己的云課程平臺(tái)(http://icc.hep.com.cn/)探索數(shù)字課程的出版，對(duì)傳統(tǒng)教材出版模式進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。數(shù)字課程能提供交互式的學(xué)習(xí)，并可根據(jù)不同學(xué)校、不同專業(yè)的需求，對(duì)課程實(shí)行二次開(kāi)發(fā)。目前，依托本教材的現(xiàn)代工程制圖數(shù)字課程也在逐步建設(shè)中。

有理由相信，隨著制圖新形態(tài)教材產(chǎn)品研發(fā)的不斷深入和數(shù)字教學(xué)資源的不斷完善，制圖新形態(tài)教材必將得到大范圍的應(yīng)用和推廣。

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Exploration and Practice of the Development of New Forms of Drawing Textbooks

XUE Lihua1, XIAO Yinling1, WANG Danhong2

(1. Higher Education Press, Beijing 100029, China; 2. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China)

Textbooks are the basic resources for teaching and also the carriers of educational ideas, teaching content, teaching methods and means. In this paper, based on the analysis of the history and status quo of the development of cartography textbooks, we pointed out that it is necessary to transform and upgrade the existing cartography textbooks in the context of “Internet Plus” and 4G era. At the same time, we analyzed the characteristics of the new graphic textbooks that centre on paper teaching materials while digital teaching resources serve as ancillary aids. The development designs of the new graphic textbooks integrating paper textbooks, digital teaching resources and quick response code techniques were proposed. At last, the present study gave an introduction to the practice of writing(second edition) by Dalian University of Technology.

drawing; textbooks of new forms; digital teaching resources; quick response code

TB 23

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040778

A

2095-302X(2018)04-0778-04

2017-03-06；

2017-07-09

薛立華(1974-)，女，遼寧葫蘆島人，編輯，博士。主要研究方向?yàn)楣こ虉D學(xué)類教材的選題策劃。E-mail：xuelh@hep.com.cn