“陰影透視”課程教學改革探索

王子茹 黃紅武

[收稿日期]20090930

[基金項目]全國高等教研究會項目(國家“十五”教育規(guī)劃課題“工程圖學課程體系與教學內(nèi)容的研究與實踐”子項目)(CZ03)

[作者簡介]王子茹(1955),女,遼寧鐵嶺人,大連理工大學教授,博士生導師,主要從事工程圖學、水利水電計算機應用等研究。

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[摘 要]針對陰影透視課程的教學改革目標,對陰影透視課程的教學體系內(nèi)容、教材建設和教學手段等方面進行了改革探索:建立了陰影模塊、透視模塊和計算機生成陰影透視圖模塊的教學結構和內(nèi)容;編寫了適合總體改革方案的現(xiàn)代陰影透視學教材及現(xiàn)代陰影透視學多媒體課件等;改革教學方法和手段,采用黑板與多媒體相結合的教學方式;改革了實踐性教學環(huán)節(jié),實施創(chuàng)新設計訓練教學實踐。

[關鍵詞]陰影透視;教學改革;教材建設;多媒體教學;創(chuàng)新設計

[中圖分類號]G642 0 [文獻標識碼]A

[文章編號]16720717(2009)06002403

建筑透視圖加繪陰影及色彩渲染,以其逼真的形象表達,不僅使人賞心悅目,滿足人們的審美需求,更為主要的是能使物業(yè)主在項目設計階段預見到項目實現(xiàn)后的情境,對工程設計的表達有很好的效果和實用價值^[1]。因而,土建類各專業(yè)和工業(yè)設計等專業(yè)均將“陰影透視”作為必修課或選修課。該課程也是圖學系列課程群中的重要分支,是工科院校一門重要的技術基礎課。

隨著計算機、信息技術進入工程圖學領域,新的教育思想、教學方法不斷涌現(xiàn),并與其他學科相互滲透融合,使課程的教學發(fā)生了深刻的變化,不僅教學媒體多樣化,而且繪圖的速度、質量是傳統(tǒng)的手工繪圖無法比擬的,現(xiàn)代技術正在迅猛地改變著課程教學的面貌。

為使陰影透視課程適應21世紀人才培養(yǎng)規(guī)格的要求,把教學從單純的傳授專業(yè)知識轉變?yōu)橹匾曀刭|和能力的培養(yǎng),近幾年來,針對課程的特點,課題組從教學內(nèi)容、教材建設及教學手段等方面對該課程進行了教學改革與建設。

一、教學改革的目標

本課程的教學改革目標是:結合現(xiàn)代技術教育的發(fā)展和課程改革以及新的教學手段的應用,進一步改革陰影透視課程體系和內(nèi)容,將傳統(tǒng)內(nèi)容與計算機技術相結合,著重傳統(tǒng)與發(fā)展、繼承與創(chuàng)新的結合,使學生掌握陰影與透視的基本理論及其作圖方法,并具有計算機生成陰影透視圖的技能;以此優(yōu)化教育結構,確保教學質量,加速學生對陰影透視課程的學習、理解及能力的培養(yǎng),滿足21世紀人才培養(yǎng)的有效教學模式的要求。

二、課程內(nèi)容改革

1 陰影透視課程體系的改革

課題組根據(jù)課程的系統(tǒng)性、邏輯性和實踐性特點,將課程內(nèi)容體系設計成三個模塊,即陰影模塊、透視模塊和計算機生成陰影透視圖模塊。前兩個模塊主要是讓學生掌握正投影圖上的陰影、軸測圖上的陰影的光線方向習慣約定和作圖方法;掌握透視投影的基本理論;傾斜畫面透視圖的畫法以及透視圖的陰影倒影和虛像。第三模塊則是利用計算機生成陰影透視圖(包括利用軟件畫圖和利用語言編程生成陰影透視圖)。第三模塊可根據(jù)學時數(shù)和先修課程情況酌定,但至少學會應用一種軟件繪制陰影透視圖,并引導對此有興趣的學生進一步了解計算機生成陰影透視圖的原理方法以及動畫技術和建筑圖的渲染處理。這種教學模式在培養(yǎng)學生空間想像力和分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力的同時,也加強了現(xiàn)代計算機技術的應用,把與本課程相關的最新科研成果引入課堂,保持了教學內(nèi)容的先進性。

2 編寫適合總體改革方案的現(xiàn)代陰影透視學教材

“陰影透視學”是以圖示為主的課程,教學方式更需要文字、圖片、二維及三維視頻有機結合和優(yōu)化表達的多媒體教材。這不僅可實現(xiàn)與相關專業(yè)課教學的連接,更主要在于與生產(chǎn)實踐相結合,學用一致,適應社會需要。然而,《陰影透視學》的教材與教學已滯后于工程實際。陰影透視教學改革需要新教材的支撐。為此,從2004年開始,在原有教材的基礎上,課題組按照課程體系和內(nèi)容改革的總體思路,對教材進行了專項研究。新編的《現(xiàn)代陰影透視學》立體化教材,是教育科學“十五”國家規(guī)劃課題“工程圖學課程體系與教學內(nèi)容的研究與實踐”子項目,也是大連理工大學教材出版基金項目支持的成果。該教材于2004年由高等教育出版社出版,是多媒介形式的教學出版物的集合。

教材立足于現(xiàn)代教育思想和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術平臺,以傳統(tǒng)紙質教材為基礎,以學科為中心,并以提高教學質量為目標,旨在創(chuàng)建開放型的學習環(huán)境。其特點如下:

(1)教材的體系是傳統(tǒng)與發(fā)展、繼承與創(chuàng)新、二維與三維相合;主要內(nèi)容包括:正投影圖上的陰影,軸測圖上的陰影;透視投影方法;透視圖的陰影、倒影與虛影;陰影、透視圖的計算機生成等。

(2)與《現(xiàn)代陰影透視學》教材配套的習題集,在編排順序上與教材體系保持一致。所選題目均經(jīng)過精心設計和試做,簡繁、難易搭配,并有一定數(shù)量的同類型題,便于根據(jù)教學需要進行選取;同時編有習題參考答案。

(3)配套的《現(xiàn)代陰影透視學多媒體課件》電子教材,立足于輔助教師授課,以多媒體方式充分展現(xiàn)教材內(nèi)容,形成文字、圖片、二維及三維動畫等媒體為一體的電子教材,界面友好,具有良好的交互性,便于教師修改和使用,也利于學生形象思維能力的培養(yǎng)。

三、教學方法和教學手段改革

傳統(tǒng)的教學方法是黑板+掛圖+幻燈片教學。由于該課程的作圖方法多,示范作圖繁,板圖幅面大^[2],有的圖不能在黑板上表達清楚,不利于培養(yǎng)學生的空間想像和分析能力。而面對繁雜的教學過程,通常教學中只能保證重點,刪繁就簡。其教學內(nèi)容僅是傳授有關的基本理論及繪制技巧,在有限的課時內(nèi)不可能提供較多信息量,使學生學習深度受到限制。

將多媒體課件引入陰影透視課程的教學,實現(xiàn)了靜態(tài)問題動態(tài)化、抽象問題具體化、教學過程簡明化、傳遞信息大量化。此外,運用多媒體課件進行教學,可使教學內(nèi)容實現(xiàn)必要的重復講解,有利于一些難點內(nèi)容的教學,并能使各部分相關的內(nèi)容連接起來,便于學生理解和掌握有關問題。多媒體教學生動的講授方式,能激發(fā)學生強烈的學習興趣,使學生處于積極主動的學習狀態(tài),從而有力地促進該課程教學改革的深入開展。但教學實踐同時證明,雖然多媒體課件使課程內(nèi)容更直觀,有利于學生理解,但完全采用多媒體教學,會出現(xiàn)講授內(nèi)容過多、教學節(jié)奏偏快的現(xiàn)象,處理不當也會影響學生思維訓練,不利于學生熟練地掌握知識,甚至導致學生做習題困難。針對這種情況,我們在教學中采用了黑板教學與多媒體相結合的教學方式,在教學過程中做到優(yōu)勢互補,以此提高教學質量。

四、實踐教學改革

陰影透視課程肩負著培養(yǎng)學生的空間邏輯思維、形象思維和創(chuàng)造思維能力的重任。由于學科古老,在學生實踐能力的培養(yǎng)上,多數(shù)高校一直延續(xù)傳統(tǒng)的教學方法,學生大都只是做老師給定的作業(yè)或是書本上設計好了的作業(yè)題。在新的教學改革中,課題組側重在教學的實踐環(huán)節(jié)上,積極促進理論與實踐、教學與工程的結合,開展多項啟迪學生創(chuàng)新思維的教學實踐。比如,在教學中實施創(chuàng)新設計訓練,要求學生3人一組,用工程制圖、陰影透視理論,以草圖、計算機繪圖共同完成房屋建筑平面圖、立面圖和側面圖的設計,并加繪陰影和三維透視圖繪制,要求學生廣泛查閱文獻資料,并充分體現(xiàn)創(chuàng)新意識。學生個人成績的評定,以小組整體設計水平及完成設計圖樣的能力為區(qū)分度,充分體現(xiàn)創(chuàng)新設計過程中的科學性、開放性、真實性和綜合性,考核重在投影關系的正確、建筑表面陰影形成的規(guī)律以及三維形態(tài)的設計思維能力,同時,既要體現(xiàn)團隊合作精神,又要反映個人實際能力^[3]。

這一教學工作的開展,從根本上轉變了傳統(tǒng)的教學方法。這種新的教學模式,不僅使學生掌握了課程的基本原理、基本技能,而且培養(yǎng)了學生的解決問題和創(chuàng)新思考的能力,最重要的是實現(xiàn)了課程理論與專業(yè)實踐的結合。這種教學模式已經(jīng)成為本課程的發(fā)展方向,它不但有利于后續(xù)課程的學習,也為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新意識提供了有利的環(huán)境和條件,極大地調動了學生學習的積極性。

五、教學改革的效果

通過新的課程教學改革與建設,發(fā)展了陰影透視課程教學的新模式和新方法。按照新的教改模塊組織教學,經(jīng)過6輪教學實踐,體會如下:

(1)本課程體系體現(xiàn)了課程的現(xiàn)代性,拓展了學生的知識面;

(2)新的課程體系提高了課程的深度,加大了課堂的信息量;

(3)多媒體與傳統(tǒng)黑板教學結合,加強了教學的直觀性、交互性、趣味性;(4)教學中突出重點,強調為建筑形體設計表達所用。為此,課題組結合課程各模塊的教學內(nèi)容,加強了學生創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)。通過開展計算機創(chuàng)新設計建筑陰影、透視圖的教學實踐,提高了學生對本門課程的學習興趣,激發(fā)了學生創(chuàng)造性設計的熱情,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維能力;(5)學生了解了計算機生成陰影透視圖的原理方法,光影的變化效果,提高了對本門課程的濃厚興趣,引發(fā)學生對未知事物的好奇和探索。

教學改革是教學發(fā)展的必由之路^[4]。陰影透視課程教學內(nèi)容體系的建設與改革是一項不斷探索的研究課題,它涉及到土建類專業(yè)、工業(yè)設計等專業(yè)的相關基礎課程和計算機算法語言、計算機圖形學的課程。它是一個系統(tǒng)工程,也是一個創(chuàng)新的過程。隨著教學改革的不斷深入,以及教學內(nèi)容和模式的不斷創(chuàng)新,陰影透視課程的教學必將收到良好的┬Ч。

[參考文獻]

[1] 黃紅武,王子茹.現(xiàn)代陰影透視學[M].高等教育出版社,2004.1-2.

[2] 黃永生,謝堅,馬彩祝.陰影透視的多媒體組合教學設計研究[J].工程圖學學報,2000,(04):95-99.

[3] 王子茹,黃紅武. 可變模糊識別模型在陰影透視課程設計成績評價中的應用[J].中國工程圖學學報,2008(增刊):110-113.

[4] WANG Zi瞨u,HUANG Hong瞱u,LI Ming瞦iu. A Thinking About Engineering Graphics Textbook Construction[R] PROCEEDINGS 7th CHINA睯APAN JOINT CONFERENCE ON GRAPHICS EDUCATION JULY,2005,BEIJING INSTIUTE OF TECHNOLOGY PRESS.131-134.

(責任編輯 黃建新)