信息技術(shù)支持下的新型“工程圖學(xué)”教育教學(xué)方法探索與實(shí)踐

姜杉 徐健 喻宏波 丁伯慧

[摘 要] 我國(guó)高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點(diǎn)，工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐。該研究更新現(xiàn)有工程圖學(xué)教學(xué)方法及手段，面向機(jī)械類(lèi)型專(zhuān)業(yè)學(xué)生及社會(huì)大眾，圍繞新工科教育的新理念、學(xué)科專(zhuān)業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類(lèi)發(fā)展的新體系等內(nèi)容開(kāi)展研究和實(shí)踐。發(fā)揮面授課程、在線課程及翻轉(zhuǎn)課堂及實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容豐富化、授課形式多樣化、實(shí)踐環(huán)節(jié)多元化，評(píng)價(jià)體系常態(tài)化。推進(jìn)信息技術(shù)與工程圖學(xué)教育的深度融合，創(chuàng)新工程圖學(xué)教育教學(xué)方法，提高教育效率和效果。

[關(guān)鍵詞] 信息技術(shù);新工科;工程圖學(xué);教學(xué)方法

[基金項(xiàng)目] 2018年度天津大學(xué)校級(jí)在線開(kāi)放課程項(xiàng)目“示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”（TJUXF20180102）

[作者簡(jiǎn)介] 姜 杉（1973—），女，工學(xué)博士，天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，兼任機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)工程圖學(xué)課程指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員，天津市工程圖學(xué)學(xué)會(huì)理事，主要從事工程圖學(xué)教學(xué)理論與方法研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）38-0205-02? ? [收稿日期] 2020-04-03

一、前言

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)從工程教育大國(guó)走向工程教育強(qiáng)國(guó)的新形勢(shì)下，加強(qiáng)現(xiàn)代化信息化技術(shù)在高校課堂教學(xué)中的應(yīng)用[1，2]，研究以工程圖學(xué)課程改革為基礎(chǔ)，推進(jìn)信息技術(shù)與工程教育深度融合，創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+”工程教育教學(xué)方法，提高工程教育效率和教學(xué)效果。構(gòu)建多種教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，建設(shè)協(xié)調(diào)教學(xué)信息化支撐的信息平臺(tái)，提煉出與之相適應(yīng)的評(píng)價(jià)體系及方法，并將該模式在全國(guó)高校加以推廣應(yīng)用。

二、信息技術(shù)支持下在線課程發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，世界各國(guó)涌現(xiàn)多個(gè)特色在線課程項(xiàng)目，如美國(guó)著名高校及商業(yè)公司聯(lián)合推出的Coursera，Udacity，edX，Canvas Network;歐洲遠(yuǎn)程教育大學(xué)協(xié)會(huì)牽頭，歐洲11國(guó)聯(lián)合推出的OpenupEd項(xiàng)目;由歐洲多所著名大學(xué)聯(lián)合發(fā)起，英國(guó)開(kāi)放大學(xué)運(yùn)營(yíng)的FutureLearn項(xiàng)目;我國(guó)清華大學(xué)等推出“學(xué)堂在線”項(xiàng)目、上海交通大學(xué)等推出“好大學(xué)在線”項(xiàng)目;愛(ài)課程網(wǎng)攜手網(wǎng)易云課堂推出的“中國(guó)大學(xué)MOOC”項(xiàng)目等[3-5]。但，現(xiàn)有在線課程存在一定的缺陷和問(wèn)題[6]。

1.教學(xué)內(nèi)容及模式有待突破，亟需促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。絕大多數(shù)在線課程的教學(xué)模式仍基于行為主義學(xué)習(xí)理論，將課程視頻、測(cè)驗(yàn)、非實(shí)時(shí)討論作為其最為常見(jiàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)類(lèi)型，存在視頻單一、評(píng)價(jià)模式固化、交互水平低等問(wèn)題。這反映了課程提供者在課程設(shè)計(jì)階段對(duì)課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo)的忽視，導(dǎo)致了課程在維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、引發(fā)學(xué)習(xí)積極投入、形成良好的學(xué)習(xí)互動(dòng)、繼而促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行深度學(xué)習(xí)等方面存在缺陷，而深度學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)的缺失將不利于高階學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)以及知識(shí)創(chuàng)新的發(fā)生，也直接降低了在線課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量和完成度。

2.支持服務(wù)尚顯薄弱，缺少實(shí)施個(gè)性化支持?，F(xiàn)有多數(shù)在線課程專(zhuān)注于課程內(nèi)容本身，并不強(qiáng)調(diào)必要的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，忽視了學(xué)習(xí)支持服務(wù)在在線教育中的重要作用。受制于學(xué)習(xí)者規(guī)模，現(xiàn)有在線課程學(xué)習(xí)支持服務(wù)缺少實(shí)時(shí)或個(gè)性化的支持，在學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)困難或?qū)W習(xí)疑問(wèn)難以得到及時(shí)且準(zhǔn)確的回應(yīng)，而課程設(shè)計(jì)者也難以獲得學(xué)習(xí)需求、課程內(nèi)容、設(shè)計(jì)層面的反饋與意見(jiàn)，服務(wù)的缺失成為課程進(jìn)行過(guò)程中教與學(xué)之間交流的障礙，未能形成在線課程內(nèi)部良好的教與學(xué)生態(tài)。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)及評(píng)價(jià)體系有待完善。目前我國(guó)的在線課程更傾向采用考試和測(cè)驗(yàn)的評(píng)價(jià)方式，形式較為簡(jiǎn)單，這與我國(guó)在線課程偏重行為主義教學(xué)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀相符。工程圖學(xué)課程目前還缺乏對(duì)參與該項(xiàng)目的同學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)和作業(yè)環(huán)節(jié)的實(shí)施方法及評(píng)價(jià)機(jī)制。該環(huán)節(jié)的有效設(shè)計(jì)和安排，直接決定學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，是該課程建設(shè)的必不可少的部分。

三、信息技術(shù)與工程圖學(xué)教育的融合機(jī)制

1.多元化在線課程的設(shè)計(jì)與管理。首先，“工程圖學(xué)”課程有大量的知識(shí)點(diǎn)蘊(yùn)涵在教材的章和節(jié)里面，如何把這些知識(shí)點(diǎn)提取出來(lái)呢？我們關(guān)注對(duì)教學(xué)有重要影響或者對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握有關(guān)鍵作用的幾個(gè)要點(diǎn)，以重點(diǎn)、難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)作為提取的對(duì)象。結(jié)合課程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采取主線串聯(lián)知識(shí)點(diǎn)的方式建立教學(xué)。使教學(xué)重點(diǎn)突出，但不瑣碎。其次，優(yōu)質(zhì)的教育資源并不能取代人際之間的交流?！肮こ虉D學(xué)”課程在線教育分為兩個(gè)階段，第一階段是課程的制作開(kāi)發(fā)，第二階段則是學(xué)習(xí)支持服務(wù)，最有效的學(xué)習(xí)是發(fā)生在人際間的交互過(guò)程中的，因此，本研究通過(guò)信息技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)+運(yùn)用，開(kāi)發(fā)移動(dòng)式課程工具，包括討論、交流、答疑、作業(yè)的批改等，提高教學(xué)互動(dòng)能力。

2.虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué).目前多數(shù)在線課程只是單一的內(nèi)容教學(xué)，但新時(shí)期的人才需求不僅僅局限于知識(shí)的存儲(chǔ)量，實(shí)踐能力、動(dòng)手能力同樣是一個(gè)學(xué)生綜合素質(zhì)的體現(xiàn)[7]。針對(duì)該問(wèn)題，進(jìn)行在線實(shí)踐建設(shè)嘗試，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)建立一套實(shí)踐課程教學(xué)和體驗(yàn)內(nèi)容，內(nèi)容涉及基本立體的認(rèn)識(shí)及繪制、組合體建模及視圖辨析、基本機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)和創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)四個(gè)實(shí)踐內(nèi)容。

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置打破單一在線課程的局限性，打破實(shí)驗(yàn)設(shè)置受限于一門(mén)課程教學(xué)大綱的制約，整合機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的教學(xué)資源，為教師和學(xué)生提供一個(gè)跨課程的在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

3.基于網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通訊學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)方法。隨堂小測(cè)驗(yàn)、單元測(cè)驗(yàn)、調(diào)查、線上期末考試等是主要的評(píng)價(jià)類(lèi)型;形成性評(píng)價(jià)如參與討論、課件瀏覽和單元作業(yè)等比重增加;逐步進(jìn)行探究型過(guò)程評(píng)價(jià)。建立學(xué)習(xí)進(jìn)度反饋機(jī)制，測(cè)試題目難度及覆蓋度的反饋機(jī)制，建立學(xué)生與教師之間的信息反饋機(jī)制。通過(guò)現(xiàn)授課的班級(jí)進(jìn)行項(xiàng)目的試點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立具體的評(píng)價(jià)模式和指標(biāo)，完成具有工程圖學(xué)課程特色的網(wǎng)絡(luò)課程的評(píng)價(jià)機(jī)制。

四、總結(jié)

面向工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需求，建立信息技術(shù)與工程圖學(xué)教育教學(xué)融合機(jī)制，從學(xué)生的準(zhǔn)入學(xué)習(xí)、選課、學(xué)習(xí)、實(shí)踐、檢測(cè)、總結(jié)各個(gè)環(huán)節(jié)入手，建立一套面向在線課程的全程管理機(jī)制。

提出在線課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法，面向在線課程建設(shè)，優(yōu)化課程內(nèi)容，完成在線課程、面授課程翻轉(zhuǎn)課程的有機(jī)結(jié)合，將單向性灌輸式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為雙向性啟發(fā)式、引導(dǎo)式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題，解決問(wèn)題的綜合能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（致謝：感謝天津大學(xué)工程圖學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的所有教師。感謝智慧樹(shù)在線課程運(yùn)行平臺(tái)的管理人員和技術(shù)人員的大力支持）

參考文獻(xiàn)

[1]陸國(guó)棟，孫毅，費(fèi)少梅，等.面向思維力、表達(dá)力、工程力培養(yǎng)的圖學(xué)教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7.

[2]陸國(guó)棟.“新工科”建設(shè)的五個(gè)突破與初步探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2017（5）.

[3]范君彥.中美在線教育課程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[4]石子.40余高校視頻公開(kāi)課將實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2013（5）：86-86.

[5]夏收.在線課程的發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策研究[D].華中師范大學(xué)，2014.

[6]馬艷，楊超.高校在線教育發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].陜西教育：高教，2016（8）：25-26.

[7]張臣文.基于虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（3）：271-274.

Exploration and Practice of New Engineering Graphics Teaching Method Based on Information Technology

JIANG Shan，XU Jian，YU Hong-bo，DING Bai-hui

（School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300350，China）

Abstract：The reform and development of higher engineering education in China stand at a new historical point.Engineering education and industrial development are closely linked and mutually support each other.For the students whose major is mechanical and the public，research and practice are carried out around the new concept of New Engineering education，the new structure of disciplines and specialties，the new mode of talent training，the new quality of education and teaching，the new system of classified development，etc.Give full play to the mixed teaching advantages of face-to-face courses，online courses，flipped classes and practical teaching，realize the enrichment of course content，diversification of teaching forms，diversification of practice links，and normalization of evaluation system.It can promote the deep integration of information technology and engineering graphics education，innovate the teaching methods of engineering graphics education，and improve the efficiency and effect of education.

Key words：information technology;New engineering;Engineering Graphics;teaching method