淺析工程圖學信息化教學改革

張宗波 王珉 伊鵬 牛文杰 劉廣斗 王偉 張芬娜

摘要：隨著高等教育信息化改革的不斷深入，工程圖學作為工科重要的基礎(chǔ)課程其信息化改革已成為必然趨勢。本文結(jié)合工程圖學課程的特點與信息化教育改革的發(fā)展歷程，分析了目前工程圖學信息化教學過程中存在的不足之處，并提出了科學合理發(fā)展工程圖學信息化教學的幾點認識。

關(guān)鍵詞：高等教育信息化；能力培養(yǎng)；工程圖學教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）09-0116-02

一、引言

在高等教育信息化的大背景下，信息技術(shù)承載著教育改革的重要使命，成為發(fā)展和變革高等教育的有力工具。特別是近幾年在線教育的噴薄發(fā)展讓人們看到了信息技術(shù)與高等教育深度融合的端倪，下圖為國內(nèi)外高等教育信息化的發(fā)展歷程。

早在2002年聯(lián)合國教科文組織就提出開放教育資源（Open Educational Resources，OER）工作，在此背景下TED演講、開放課件、開放大學等開放教育資源對高等教育的實踐觀念提出了越來越多的挑戰(zhàn)。2007年，翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）與之后可汗學院的出現(xiàn)引發(fā)了教學方法改革的新思潮。2008年，加拿大學者提出了基于關(guān)聯(lián)主義的cMOOC（Massive Open Online Course），首次展現(xiàn)了大規(guī)模開放課堂的巨大潛力。2011年，基于行為主義的xMOOC使得以MOOC為代表的信息化教育思潮席卷全球，并經(jīng)歷了井噴式的狂熱發(fā)展，先后涌現(xiàn)出了Edx、Coursera、Udacity等世界級MOOC平臺。然而與井噴式的用戶注冊數(shù)量相比，課程完成率僅僅為5%，這使MOOC的未來飽受爭議與質(zhì)疑[1]。

二、工程圖學信息化教學發(fā)展現(xiàn)狀

工程圖學課程作為工科大學生重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其主要目的是培養(yǎng)學生自覺運用圖學知識構(gòu)思、分析、表達和理解工程問題的能力，這一能力是工程技術(shù)人員所必須具備的。課程中對圖學能力的培養(yǎng)主要包括：以圖示和圖解為主要目標的圖形表達與理解能力、以形象思維為主體的圖學思維能力、以標準和規(guī)范為準則的自覺規(guī)范化能力以及以設計和應用為特征的工程實踐與創(chuàng)新能力。本課程對學生后續(xù)課程的學習、工程實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)乃至學生職業(yè)生涯的發(fā)展都會產(chǎn)生深遠的影響。然而在對學生后續(xù)學習和工作階段的跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)對圖學知識的遺忘率偏高，未能建立起系統(tǒng)的圖學表達能力和敏銳的圖學意識，圖樣表達與應用能力欠佳等突出問題越來越嚴重地影響著后續(xù)課程的學習以及用人單位對學生的滿意度[2]。目前我國高校工程圖學課程普遍呈現(xiàn)出大班授課、少學時化教學的現(xiàn)狀，由于受課程教學計劃和學時的限制，課堂教學中要兼顧內(nèi)容深度和教學進度的安排，導致學生在有限的課堂時間內(nèi)難以理解和消化教學內(nèi)容。隨著教學改革的深入以及教學方法和教學手段的進步，信息化教學的興起在一定程度上突破了“教”與“學”活動在時間和空間上的限制，為上述問題提供了一種可能的解決途徑。因此，把以計算機和網(wǎng)絡為核心的信息技術(shù)作為促進學生自主學習的認知、協(xié)作、體驗與知識內(nèi)化的工具，用于改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新型的教育主導—主體關(guān)系，是今后工程圖學課程改革和發(fā)展的必然方向，國內(nèi)很多高校也針對信息技術(shù)與工程圖學教學的結(jié)合進行了有益的嘗試與探索。

1.在網(wǎng)絡資源建設與組織方面，天津大學進行了探索，提出錄制高水平教學視頻是實施線上教學的首要任務，并且進一步提出了以知識點為中心的內(nèi)容設計方式，強調(diào)在教學視頻中應保持知識點的獨立性，這也就是國際上評價較高的TED授課思想與工程圖學的融合。然而本門課程以圖形為主的特點對教學視頻內(nèi)容的組織與教學活動中的師生互動提出了挑戰(zhàn)，南京航空航天大學工程圖學團隊針對本門課程以圖形為主的特點，提出了增加用于為學習者展示圖形信息的圖形交互代理和用于加工制作圖形交互內(nèi)容的元知識處理代理。這一思路對于工程圖學課程與MOOC的結(jié)合具有重要意義，然而該團隊并沒有針對這一問題提出具體的解決方案。針對教學資源的組織我校提出了基于知識單元的資源組織方法，增加線上教學平臺的易用性和用戶黏度，取得了理想的應用效果。

2.在教學方法與實踐方面，“翻轉(zhuǎn)課堂”在MOOC的發(fā)展過程中扮演著重要角色，工程圖學課程信息化建設中國內(nèi)很多高校對利用“翻轉(zhuǎn)課堂”進行傳統(tǒng)教學方法的改革做了研究。但浙江大學在總結(jié)線上教育方法與教學模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于“教學環(huán)境——教學響應”視角下的CH-SPOC教學模式，它從時間—空間角度為線上教育與互動提供了新的視角，是在線教育新形勢下值得進一步探索和研究的教學模式。

3.在課堂延伸與實踐鍛煉方面，工程圖學是一門實踐性較強的課程，同時與設計、加工、制造等有著密切的關(guān)聯(lián)，課堂延伸及實踐鍛煉內(nèi)容是鞏固圖學知識、強化應用能力行之有效的方法。浙江大學研究了通過SPOC教學模式、自主命題等途徑實現(xiàn)圖形表達力的培養(yǎng)，通過測繪實踐強化物—圖—物的工程力的訓練，將表達力、工程力培養(yǎng)有機結(jié)合，探索了工程制圖課堂延伸的教學方法及教學模式。天津大學將立體造型與投影、零件測繪、機構(gòu)三維實體構(gòu)型等實驗項目在工程圖學課程中進行實施，對提高學生的投影繪圖能力，增強工程和創(chuàng)新意識起到重要的作用。我校以工程圖學課程以及后續(xù)的計算機繪圖基礎(chǔ)和工程測繪課程的結(jié)合為切入點，探究了課程內(nèi)容與工程意識培養(yǎng)的聯(lián)系，針對不同教學環(huán)節(jié)配套設計了工程意識實驗環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實的現(xiàn)代工程創(chuàng)新人才進行了探索。

三、工程圖學信息化教學存在的主要問題

目前大多數(shù)高校圖學課程信息化技術(shù)的應用仍停留在PPT、Flash動畫及音視頻文件等多媒體演示層面，教學方法從“人灌”演變?yōu)椤皺C灌”，教師照屏宣課成為傳遞知識的傳聲筒。學生則成為承載教師所教知識的容器，主動參與的意識嚴重不足。教學活動缺乏師生互動、生生互動，教學信息反饋存在片面性、滯后性、被動性，扼殺了學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性。雖然有些高校對工程圖學課程與信息化教學的結(jié)合進行了改革研究，但這些研究在課程資源建設方面還不夠豐富，特別是因本門課程以圖形為主的特點在展示和互動方面帶來的挑戰(zhàn)并沒有得到有效的解決，大多研究目前僅用于輔助少數(shù)一線教師的教學活動。教學方法和教學模式尚不成熟，處于摸索和初步試驗階段，并尚未形成完整的教學體系。缺乏對信息化教學體系各個環(huán)節(jié)相互促進作用的系統(tǒng)性研究與實踐，忽略了對教師信息素養(yǎng)的培養(yǎng)和完善環(huán)節(jié)。總體來說，目前圖學課程的信息化水平還較差，信息技術(shù)與教學“兩張皮”現(xiàn)象仍然比較明顯，信息化教學“無用論”、“條件不成熟論”、“時間沖突論”、“等靠要”、“信息化秀”等問題普遍存在，這已成為工程圖學系列課程改革所面臨的難題之一，也是我國高等教育信息化發(fā)展道路上的重要障礙。

四、結(jié)語

把以互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息技術(shù)融入高等教育的全過程是工程圖學課程發(fā)展的必然趨勢，因此在工程圖學的課程改革中要以國家信息化教育戰(zhàn)略為契機，加強學生信息素養(yǎng)和教師信息化教學能力的培養(yǎng)，形成具有較強課程針對性的信息化教學模式，推動形成“課堂用、經(jīng)常用、普遍用”的信息化教學新常態(tài)，從服務課堂學習拓展為支撐網(wǎng)絡化的泛在學習。

參考文獻：

[1]李紅美，陸國棟，張劍平.后MOOC時期高等學校教學新模式探索[J].高等工程教育研究，2014，（6）：58-67.

[2]劉衍聰，馬曉麗，伊鵬.現(xiàn)代圖學教學中的圖感因素探析[J].圖學學報，2013，34（6）：110-113.