工程圖學(xué)線上線下混合式課程建設(shè)

張紅霞 馮衍霞 蘇國(guó)勝 付秀琢

摘? 要 以工程圖學(xué)為例，從線上學(xué)習(xí)資源建設(shè)、混合式教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配、混合式教學(xué)方案設(shè)計(jì)、課程知識(shí)體系的重構(gòu)以及線上線下過(guò)程性評(píng)估等方面展開(kāi)討論，對(duì)線上線下混合式課程建設(shè)進(jìn)行有益探索。

關(guān)鍵詞 工程圖學(xué);混合式課程;慕課;線上學(xué)習(xí)資源;SPOC;

工程思維

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）03-0108-03

0 前言

隨著時(shí)代的發(fā)展，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)利用計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備等開(kāi)展學(xué)習(xí)成為學(xué)生獲取知識(shí)的重要途徑。隨著學(xué)生知識(shí)獲取的渠道發(fā)生改變，高等教學(xué)改革也呈現(xiàn)出新的特征，面臨新的挑戰(zhàn)。2019年，教育部提出“雙萬(wàn)計(jì)劃”，其中“線上線下混合式課程”為實(shí)施國(guó)家級(jí)一流本科課程推薦類型之一。

2020年初，突如其來(lái)的疫情使線上教學(xué)成為主旋律，目前大部分學(xué)校已正常復(fù)課，學(xué)生回歸傳統(tǒng)課堂，教師也將以新的理念、新的視角看待以往的教學(xué)方式。線下復(fù)課之后，課堂教學(xué)依然是教與學(xué)的主陣地，線上教學(xué)對(duì)高校教學(xué)產(chǎn)生持續(xù)影響。從課堂教學(xué)單方向的知識(shí)傳授，到線上線下多維度的交流互動(dòng)，推進(jìn)真實(shí)與虛擬課堂融合，開(kāi)展以課堂教學(xué)為主，以在線預(yù)學(xué)為輔，課堂即時(shí)交互、實(shí)時(shí)反饋，線上延學(xué)的混合式教學(xué)模式，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的自由切換式學(xué)習(xí)模式，是高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

混合式教學(xué)是將全時(shí)域、全空域的學(xué)生在線智能學(xué)習(xí)模式和線下課堂高階知識(shí)內(nèi)化結(jié)合起來(lái)的一種教學(xué)模式?；旌鲜浇虒W(xué)改革可以從以下三方面努力：

1）線上有資源，資源的建設(shè)規(guī)格要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)知識(shí)的講解;

2）線下有課堂，課堂要能夠檢驗(yàn)、鞏固、轉(zhuǎn)化線上知識(shí)的學(xué)習(xí);

3）過(guò)程有評(píng)估，線上和線下、過(guò)程和結(jié)果都需要開(kāi)展評(píng)估。

本文從線上學(xué)習(xí)資源建設(shè)、混合式教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配、混合式教學(xué)方案設(shè)計(jì)、線下知識(shí)體系的重構(gòu)以及線上線下過(guò)程性評(píng)估等方面，對(duì)工程制圖混合式教學(xué)模式展開(kāi)討論。

1 工程圖學(xué)的特點(diǎn)

工程圖是工程界交流的語(yǔ)言，工程圖學(xué)是一門面向工程類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。以工程圖學(xué)的精髓為主線，以工程應(yīng)用為切入點(diǎn)，講述投影、立體、表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)、零件、裝配體、二維及三維繪圖軟件。工程圖學(xué)是一門具有較強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性的課程，讓學(xué)生具備解決工程問(wèn)題所需的基本圖學(xué)知識(shí)，并通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作掌握現(xiàn)代二維繪圖及三維設(shè)計(jì)技術(shù)。工程圖學(xué)重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，使學(xué)生具備工程師的基本素養(yǎng)，學(xué)生普遍覺(jué)得本課程比較難學(xué)。

2 線上學(xué)習(xí)資源的建設(shè)

目前中國(guó)慕課已經(jīng)初步建立了具有中國(guó)特色、世界水平的在線開(kāi)放課程體系，工程制圖課有26所高校開(kāi)設(shè)66門SPOC。依托中國(guó)大學(xué)慕課及SPOC在線資源進(jìn)行預(yù)習(xí)，為學(xué)生推薦浙江工業(yè)大學(xué)李俊源等老師錄制的機(jī)械制圖課程視頻，上機(jī)實(shí)操課為學(xué)生推薦我要自學(xué)網(wǎng)譚應(yīng)老師的視頻教程，進(jìn)行AutoCAD和SolidWorks的預(yù)習(xí)。

除了利用現(xiàn)有的在線資源，也結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和課程內(nèi)容，在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)創(chuàng)建班級(jí)和騰訊QQ群，為學(xué)生精心制作大量豐富生動(dòng)、形象直觀的三維模型、交互仿真模型等教學(xué)素材，如圖1所示。另外，還將每章節(jié)需掌握的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)、典型例題、綜合應(yīng)用指導(dǎo)等制作成微視頻發(fā)布到在線課程上，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的時(shí)間安排靈活地學(xué)習(xí)。尤其是上機(jī)實(shí)操部分的微視頻，學(xué)生可以反復(fù)觀看，且在學(xué)習(xí)過(guò)程中可隨時(shí)通過(guò)電話、QQ截圖、文字及時(shí)和教師溝通，獲得教師的在線指導(dǎo)。

3 混合式教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

基于教學(xué)改革，許多高等院校工程圖學(xué)授課學(xué)時(shí)被大幅度削減。以齊魯工業(yè)大學(xué)為例，機(jī)類及近機(jī)類專業(yè)的工程圖學(xué)總課時(shí)不變，理論學(xué)時(shí)原來(lái)的112學(xué)時(shí)減為80學(xué)時(shí)，增加了32學(xué)時(shí)的上機(jī)操作;非機(jī)類專業(yè)理論學(xué)時(shí)由原來(lái)的56學(xué)時(shí)減為40學(xué)時(shí)，增加了16學(xué)時(shí)的上機(jī)操作。減少學(xué)時(shí)后盡管對(duì)課程內(nèi)容也進(jìn)行了一些整合和取舍，但考慮到后續(xù)課程和學(xué)生考研等需求，需要講授的內(nèi)容依舊不少。

根據(jù)布魯姆的知識(shí)分類理論，一些簡(jiǎn)單的低階的知識(shí)可以通過(guò)觀看視頻在線學(xué)習(xí)，而教師的課堂教學(xué)主要解決高級(jí)認(rèn)知部分內(nèi)容。以齊魯工業(yè)大學(xué)機(jī)械類專業(yè)多學(xué)時(shí)工程圖學(xué)為例，結(jié)合學(xué)校實(shí)際，線上線下混合式教學(xué)學(xué)時(shí)分配如表1所示。將該課程理論課的80學(xué)時(shí)拆分為60學(xué)時(shí)的集中講授、10學(xué)時(shí)的自學(xué)內(nèi)容和10學(xué)時(shí)的課堂拓展討論。其中自學(xué)內(nèi)容大多為記憶性、邏輯分析推導(dǎo)不強(qiáng)、與生活實(shí)際相關(guān)的內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)線上自學(xué)和課上討論可以達(dá)到教學(xué)目的;課堂拓展部分以工程實(shí)際切入為主展開(kāi)討論。32學(xué)時(shí)的上機(jī)課拆分為24學(xué)時(shí)的集中講授、8學(xué)時(shí)的在線學(xué)習(xí)。

4 混合式教學(xué)方案設(shè)計(jì)

線上線下混合式教學(xué)不僅僅是形式上的變化，更是教學(xué)環(huán)節(jié)的重新設(shè)計(jì)，包括知識(shí)點(diǎn)的重組、教學(xué)時(shí)間的重組、多種工具的綜合應(yīng)用和配合等環(huán)節(jié)。如圖2所示，整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為三個(gè)階段。課前預(yù)習(xí)：由教師給學(xué)生提供學(xué)習(xí)的在線資源、課件以及錄制的微視頻，學(xué)生通過(guò)教學(xué)平臺(tái)在線完成預(yù)習(xí)，有問(wèn)題隨時(shí)與教師線上交流，“帶著腦子”上課。課中內(nèi)化：每節(jié)課90分鐘，課堂教學(xué)進(jìn)行70分鐘左右的高階內(nèi)容講授，留20分鐘的時(shí)間進(jìn)行課堂交流、小組討論和測(cè)試。課后鞏固：學(xué)生利用在線課程進(jìn)一步鞏固復(fù)習(xí)，師生平行互動(dòng)，線上線下充分交流。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)重新梳理教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)更豐富的互動(dòng)環(huán)節(jié)、設(shè)置合理的課程檢查點(diǎn)及提升課堂的研討深度等方法實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、課中內(nèi)化和課后鞏固的有效銜接，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

線上線下混合式教學(xué)模式中需要將課程專業(yè)知識(shí)與上機(jī)操作、工程應(yīng)用、思政教育進(jìn)行有機(jī)融合，以提升本課程教學(xué)的高階性。

理論知識(shí)與實(shí)際操作有機(jī)融合? 傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)是先從點(diǎn)線面開(kāi)始講，然后過(guò)渡到三維型體，學(xué)完理論知識(shí)再進(jìn)行二維及三維繪圖軟件實(shí)際操作的學(xué)習(xí)。筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，隨著學(xué)習(xí)難度的增加，空間思維能力稍差的學(xué)生會(huì)失去學(xué)習(xí)興趣，甚至完全跟不上就徹底放棄。而學(xué)生對(duì)上機(jī)操作的環(huán)節(jié)非常感興趣，學(xué)習(xí)熱情較高，掌握程度也較好。三維設(shè)計(jì)更符合人的設(shè)計(jì)習(xí)慣[1]。很多學(xué)生說(shuō)，學(xué)會(huì)三維造型以后，發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)容易理解了。因此，提出在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中將機(jī)械制圖理論部分與CAD實(shí)際操作有效穿插整合，使各章節(jié)的理論知識(shí)與繪圖操作內(nèi)容緊密銜接起來(lái)[2]，具體方法如圖3所示。

通過(guò)繪圖軟件的初始設(shè)置及圖形屬性，切入制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)基本知識(shí);從三維建模切入，建立簡(jiǎn)單的基本體模型，讓學(xué)生具備初步的空間概念，逆向分析投影基本理論中點(diǎn)、線、面的投影規(guī)律;通過(guò)演示三維造型技術(shù)中的布爾運(yùn)算，直觀生動(dòng)展示出基本體的表面交線，解決立體表面的截交線和相貫線等知識(shí)難點(diǎn);結(jié)合三維造型中拉伸旋轉(zhuǎn)掃描等建模與三維編輯命令，講解疊加和切割式組合體的繪圖和讀圖;結(jié)合軟件的三維立體剖切功能講解圖樣的表達(dá)方法，使學(xué)生掌握各種剖視圖畫(huà)法;學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)件部分內(nèi)容時(shí)融入三維造型軟件中的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)進(jìn)行講解;借助三維建模軟件直接生成二維工程圖，加深學(xué)生理解從空間立體到平面圖形的轉(zhuǎn)換，以及零件工程圖的視圖選擇、尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求;結(jié)合三維軟件里的裝配圖模塊來(lái)講解裝配圖相關(guān)知識(shí)。這樣一來(lái)，在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中將基礎(chǔ)理論知識(shí)與三維建模軟件和二維繪圖軟件學(xué)習(xí)同步進(jìn)行，既降低了理論課空間分析的難度，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情倍增，獲得較好的學(xué)習(xí)效果。

課堂與工程問(wèn)題有機(jī)融合? 工程制圖這門課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、工程實(shí)踐能力具有重要作用，是學(xué)生認(rèn)識(shí)工程、走進(jìn)工程的橋梁。教師在課堂教學(xué)中通過(guò)簡(jiǎn)介工程設(shè)計(jì)流程、推薦國(guó)內(nèi)外機(jī)械類網(wǎng)址、精選典型工程實(shí)例并結(jié)合科研項(xiàng)目實(shí)例，由淺入深、由簡(jiǎn)到繁，使重要知識(shí)點(diǎn)始終貫通于工程實(shí)例中，通過(guò)布置工程實(shí)踐作業(yè)回到工程中去，增強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，提升學(xué)生工程設(shè)計(jì)方面的綜合素養(yǎng)。

課堂與思政有機(jī)融合? 高校思政工作的核心是提高人才培養(yǎng)能力。以專業(yè)知識(shí)為載體，提煉與課程內(nèi)容相關(guān)的思政元素并融入課堂教學(xué)，是高校育人的重要途徑。例如：在工程圖學(xué)緒論部分，讓學(xué)生明白圖樣是工程技術(shù)人員交流的通用語(yǔ)言，是制造業(yè)不可或缺的技術(shù)文件，對(duì)人們的日常生活和國(guó)家建設(shè)都有重要影響，并以我國(guó)的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)、航空母艦、工業(yè)機(jī)器人、復(fù)興號(hào)高鐵、盾構(gòu)機(jī)等案例為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和民族自豪感;在講國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，推薦學(xué)生看紀(jì)錄片《大國(guó)工匠》，介紹工匠精神的內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)，使學(xué)生對(duì)工匠精神產(chǎn)生共鳴和認(rèn)同[3]，從而在平時(shí)的學(xué)習(xí)和作業(yè)及以后的工作中將工匠精神內(nèi)化于心、外化于行，培養(yǎng)學(xué)生的敬業(yè)、專注、極致、創(chuàng)新精神。

5 混合式教學(xué)課程成績(jī)?cè)u(píng)定方式

我國(guó)高校課程多采用期末考試卷面成績(jī)加一定比例的平時(shí)成績(jī)的方式進(jìn)行考核。線上線下混合式教學(xué)要建立多元化、過(guò)程化、能力化的考核體系，考評(píng)內(nèi)容多元化，除了期末考試和平時(shí)作業(yè)，應(yīng)增加線上學(xué)習(xí)、課程討論、學(xué)習(xí)感想體會(huì)、建議和評(píng)價(jià)等內(nèi)容，組織學(xué)生以小組為單位，對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行課程PPT展示匯報(bào)。期末試卷中增加工程實(shí)際問(wèn)題，提升課程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度。

6 感想和體會(huì)

本文結(jié)合工程圖學(xué)課程，構(gòu)建一種將學(xué)生線上學(xué)習(xí)和線下課堂高階知識(shí)內(nèi)化結(jié)合，并基于過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的混合式教學(xué)模式，線上以理論知識(shí)為主，線下以提升學(xué)生綜合能力為重點(diǎn)，線上和課堂各取所長(zhǎng)，根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)高效地展開(kāi)。在混合式教學(xué)實(shí)踐中，師生充分感受到這種新教學(xué)模式帶來(lái)的魅力，它將傳統(tǒng)課堂和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)融合，滿足了學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維習(xí)慣，逐漸淡化對(duì)課堂面授的過(guò)度依賴，從而營(yíng)造了自主學(xué)習(xí)、崇尚創(chuàng)新、能力培養(yǎng)及個(gè)性發(fā)展的教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍。正如清華大學(xué)校長(zhǎng)邱勇所說(shuō)：“所謂課堂者，非謂有教室之謂也，有師生之謂也。有師生在，課堂就在。學(xué)生在哪里，課堂就延伸到哪里?！蓖瑫r(shí)，這種混合式教學(xué)模式也督促教師孜孜不倦地提高自己，隨時(shí)補(bǔ)充知識(shí)，主動(dòng)求變、積極應(yīng)變、超前識(shí)變，努力打造品牌課程?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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