可視化技術(shù)在課堂輔助教學(xué)中的設(shè)計和實踐

康健　張繼信　高建村　喬思遠(yuǎn)

摘 要 可視化技術(shù)教學(xué)則以其高效率、低成本、內(nèi)容豐富、性能有效和安全等優(yōu)勢得到越來越多的應(yīng)用和推廣。本文設(shè)計將“可視化技術(shù)”引入到安全人機(jī)工程的教學(xué)課程中，以實現(xiàn)可視化描述顯性知識和隱形思維。同時，對可視化輔助教學(xué)方式進(jìn)行了問卷調(diào)研，分析結(jié)果表明該教學(xué)方法加深了學(xué)生的理解和記憶，有助于知識的傳播、發(fā)展和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞 可視化技術(shù) 輔助教學(xué) 課程設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.09.012

Abstract Visual technology teaching is getting more and more applications and promotion with its advantages of high efficiency， low cost， rich content， effective performance and security. This paper introduces "visualization technology" into the teaching course of safe ergonomics to realize visual description of explicit knowledge and invisible thinking. At the same time， a questionnaire survey was conducted on the visual aided teaching method. The analysis results show that the teaching method deepens the understanding and memory of students and contributes to the dissemination， development and innovation of knowledge.

Keywords visualization technology； aided teaching； course design

0 引言

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，由于受到空間、資金等方面的制約，學(xué)校實驗室試驗對真實生產(chǎn)場景的再現(xiàn)程度不高，同時，由于學(xué)校實驗室的操作設(shè)備和過程不夠規(guī)范和成熟，發(fā)生危險的可能性相比企業(yè)較高。二是走進(jìn)企業(yè)進(jìn)行參觀是實地學(xué)習(xí)，這很好地培養(yǎng)了學(xué)生觀察問題、解決問題和向生產(chǎn)實際學(xué)習(xí)的能力，然而，實地實習(xí)要耗費大量的課時、成本較高。[1-4]

而可視化技術(shù)教學(xué)則以其高效率、低成本、內(nèi)容豐富、性能有效和安全等優(yōu)勢得到越來越多的應(yīng)用和推廣，可以較好的實現(xiàn)可視化描述顯性知識和隱形思維，使學(xué)生可以不受場地與設(shè)備的限制，掌握更多的技能，在工程類課程的教學(xué)中具有重要的意義。國內(nèi)目前在與可視化技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域，如計算機(jī)圖形學(xué)，計算機(jī)輔助設(shè)計， 計算機(jī)應(yīng)用等方面，已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)， 積累了豐富的經(jīng)驗，取得了一系列的成果，將對可視化技術(shù)的研究提供良好的環(huán)境。[5-6]

本文積極探索，構(gòu)建可視化教學(xué)模式，將可視化技術(shù)和安全人機(jī)工程教學(xué)的特點緊密結(jié)合起來，設(shè)計合適的教學(xué)情境，減少設(shè)備消耗、節(jié)省時間和經(jīng)濟(jì)成本，保障學(xué)生的人身安全，創(chuàng)造出更多更接近工業(yè)企業(yè)現(xiàn)實的教學(xué)情境，以增強(qiáng)學(xué)生的實踐性思維，提高課堂感染力，促進(jìn)課題教學(xué)效能。為教學(xué)工作者的課程方案制定提供了有益的參考。

1 可視化技術(shù)在課堂輔助教學(xué)中的設(shè)計方案

1.1 建立課程設(shè)計原則

（1）教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系革新。以理論知識的應(yīng)用和實踐能力培養(yǎng)為重點，依托可視化技術(shù)的視覺傳達(dá)和思維引領(lǐng)優(yōu)勢，整合和更新教學(xué)內(nèi)容。在理論教學(xué)基礎(chǔ)上，更加注重經(jīng)驗學(xué)習(xí)和實踐學(xué)習(xí)，構(gòu)建新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。

（2）綜合運用現(xiàn)代教育技術(shù)。在教學(xué)方法上，破除傳統(tǒng)的思想定式，提倡多樣性、實用性。應(yīng)結(jié)合社會對安全工程人才的需求，設(shè)置自己的教學(xué)方法，如講練結(jié)合法、案例教學(xué)法等。

（3）依托實際科研項目，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。為學(xué)生在企業(yè)、社會之間建立知識聯(lián)系，能對自己的未來職業(yè)有初步定為，輔助其完成學(xué)習(xí)者和生產(chǎn)者角色的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)科技創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)習(xí)建立良好的職業(yè)素養(yǎng)。

1.2 方案執(zhí)行程序

（1）準(zhǔn)備階段：①通過文獻(xiàn)和資料查閱，對課本知識和實踐融合問題做細(xì)致分析；②對擬開課班學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評估分析。

（2）實施階段：①在充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有知識和能力水平的基礎(chǔ)上，按照適合協(xié)作學(xué)習(xí)的分組辦法對學(xué)生進(jìn)行分組，安排具體的完成時間和成果的評價方式；②讓學(xué)生按照已制定好的計劃逐步完成項目任務(wù)。教師對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，實現(xiàn)教師和學(xué)生以及學(xué)生之間的交流。學(xué)生通過應(yīng)用已學(xué)習(xí)的知識完成工作任務(wù)，進(jìn)行知識的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的問題分析解決能力。

（3）總結(jié)階段：在“展示與評價”環(huán)節(jié)，學(xué)生展示自己制作的項目成果，然后接受他人的評價和教師的反饋。

學(xué)生在匯報和聽取同學(xué)匯報的過程中，通過對比自己與其他同學(xué)的成果，查找不足，反思其成敗。

教師設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)及打分依據(jù)，結(jié)合學(xué)生之間的投票，對學(xué)生的項目成果進(jìn)行排序和評價。

2 教學(xué)效果評價結(jié)果分析

（1）調(diào)研方式。在課程結(jié)后，采用集中方式進(jìn)行填寫，回收問卷。整理回收問卷，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果提出相應(yīng)對策及建議。

（2）問卷設(shè)計。問卷采用指標(biāo)分層設(shè)計方式，分兩級評級指標(biāo)，得分范圍5～1分，5分代表非常好，1分代表極差，問卷填寫人員根據(jù)自身評估情況進(jìn)行填寫。指標(biāo)體系如圖1所示。

（3）問卷統(tǒng)計?，F(xiàn)場回收有效問卷20分，各指標(biāo)得分情況如圖2所示，縱坐標(biāo)代表給分學(xué)生人數(shù)，橫坐標(biāo)代表所評價指標(biāo)項?？梢?，所有指標(biāo)得分均在3分（一般）以上，整體教學(xué)效果實施良好。

3 結(jié)論

（1）其中課題生動程度非常滿意率達(dá)到70%。達(dá)到了預(yù)計多元化的表現(xiàn)形式，大大突破傳統(tǒng)課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)感受枯燥乏味，通過活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的精力集中程度，同時感受輕松自由的學(xué)習(xí)氣氛，使他們能夠在課堂上就很牢固地掌握應(yīng)學(xué)的知識。

（2）知識掌握深度和廣度、自主學(xué)習(xí)、理想的教學(xué)環(huán)境非常滿意率達(dá)到70%。說明了以可視化技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)方案設(shè)計能夠激發(fā)學(xué)生興趣、與學(xué)生經(jīng)驗世界和想象世界相結(jié)合的專題或情境，引導(dǎo)學(xué)生圍繞這些專題或情境，通過相應(yīng)的實踐學(xué)習(xí)，讓基于課程的人才培養(yǎng)更具備適應(yīng)社會的需要。

（3）對學(xué)科前沿的掌握非常滿意率達(dá)到70%。說明學(xué)生的思維得到了很好的鍛煉，可視化教學(xué)環(huán)境可以更好的協(xié)助教師解決學(xué)生可能會遇到的障礙、困惑、錯誤，通過直觀的視覺傳遞，讓抽象的知識能更具體地展現(xiàn)出來，學(xué)生將學(xué)有所得，減少誤差的積累，增強(qiáng)后續(xù)學(xué)習(xí)的自信心。

（4）課前相關(guān)知識準(zhǔn)備充足非常滿意率最低，僅為45%，說明在學(xué)生課后學(xué)習(xí)中的監(jiān)督方式和方法有待進(jìn)一步改進(jìn)。

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