圖學(xué)課多媒體教學(xué)優(yōu)化研究及探討

秦玉芳 呂琳 杜昕 楊益其 吳婧斯

[摘 要]多媒體教學(xué)以其內(nèi)容豐富、形象直觀、攜帶便捷等特點(diǎn)成為現(xiàn)代教學(xué)的主要模式，但多媒體教學(xué)并不全是優(yōu)點(diǎn)，針對不同課程的特點(diǎn)，純粹的多媒體教學(xué)具有一定的不足之處。多媒體教學(xué)為圖學(xué)課程的教學(xué)帶來了極大的便利，但純粹的多媒體教學(xué)也有一定缺陷，針對這些問題，教師在教學(xué)時(shí)，應(yīng)輔以適當(dāng)?shù)陌鍟?、?shí)體模型或現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等，以提高教學(xué)有效性。

[關(guān)鍵詞]多媒體;圖學(xué)課;問題;優(yōu)化

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0094-03

隨著信息化的高速發(fā)展，教育教學(xué)進(jìn)入了多媒體時(shí)代，多媒體教學(xué)以其形象化、信息化、便捷化的特點(diǎn)，為現(xiàn)代教學(xué)提供了全新的教學(xué)模式。多媒體課件內(nèi)容豐富、形象直觀、生動(dòng)有趣，在一定程度上提高了課堂的教學(xué)效率，減少了教師課前教學(xué)準(zhǔn)備的工作量。特別是對于“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的圖學(xué)課，多媒體教學(xué)在該課程的教學(xué)中大大減少了教師在黑板上手工作圖的時(shí)間。在追求課堂效率的環(huán)境下，多媒體課件已成為圖學(xué)課程的教學(xué)必備品。

一、圖學(xué)課采用多媒體教學(xué)的主要優(yōu)勢

（一）具有較好的空間立體感

圖學(xué)課中，制圖是從三維到二維的過程，讀圖是從二維到三維的過程，學(xué)生要在三維和二維之間反復(fù)轉(zhuǎn)化練習(xí)。多媒體教學(xué)一般是用投影儀將電腦屏幕投影出來，這始終是二維圖像，缺少直觀的三維實(shí)體，為此，當(dāng)需要展示空間投影過程或三維實(shí)體時(shí)，可用虛擬三維模型的圖片或是動(dòng)畫來代替實(shí)體模型給學(xué)生空間立體感。如圖1展示了棱柱在三投影面體系中的投影形成。

（二）能動(dòng)態(tài)地展示繪圖方法和順序

圖學(xué)課多媒體課件的制作要求較高，需直觀、動(dòng)態(tài)化地展示繪圖的方法和過程，使學(xué)生能觀察到作圖的順序和方法，從而具備制圖技能。為了能直觀、動(dòng)態(tài)地展示繪圖方法和過程，在制作多媒體課件時(shí)，筆者采用了PowerPoint軟件里的動(dòng)畫窗格功能，為繪圖過程中的每一個(gè)點(diǎn)、線，包括輔助點(diǎn)和輔助線都設(shè)置了動(dòng)畫，并按作圖的先后順序設(shè)置點(diǎn)、線的出現(xiàn)順序，線條出現(xiàn)的方向與作圖邏輯一致，并且設(shè)置單擊開始動(dòng)畫，教學(xué)時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)講到哪里，多媒體課件中的圖形就播放到哪里，從而使多媒體課件真正取代在黑板上手工繪圖，實(shí)現(xiàn)教員無板書授課，這給教員授課帶來了極大的便利。如圖2所示，一點(diǎn)一動(dòng)的動(dòng)畫設(shè)置動(dòng)態(tài)地展示了圓錐表面取點(diǎn)的作圖方法和過程。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等新型教學(xué)方式的應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

圖學(xué)課是比較成熟的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是各工科專業(yè)學(xué)員的必修課，各大網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)平臺如清華大學(xué)的學(xué)堂在線、網(wǎng)易愛課程等均有各高校優(yōu)秀的圖學(xué)課教師們開設(shè)的圖學(xué)在線課程，教師可自行學(xué)習(xí)以博采眾家之長，亦可選取部分在課堂上給學(xué)員們播放，或要求學(xué)員利用課余時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)平臺上自行學(xué)習(xí);或在學(xué)習(xí)論壇上討論解答疑難問題等，對于較難理解的難點(diǎn)，還有大量的微課視頻可答疑解惑。圖學(xué)知識中包含的《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)，可在國家標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)上及時(shí)查閱最新頒布的標(biāo)準(zhǔn)并更新相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，以保證教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)時(shí)更新。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)模式逐漸向在線教學(xué)、混合式教學(xué)和協(xié)作學(xué)習(xí)方向轉(zhuǎn)移，在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的“線上”+“線下”的混合式教學(xué)已成為當(dāng)前信息化教學(xué)背景下的主流教學(xué)模式，是高等教育教學(xué)的一大趨勢。在線學(xué)習(xí)資源與線上教學(xué)平臺是混合式教學(xué)的重要組成部分，如慕課（MOOC）、微課等在線課堂的普及，可以將優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程資源與線下課堂面對面教學(xué)有機(jī)結(jié)合，借以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。如MOOC平臺“學(xué)堂在線”推出的混合式教學(xué)工具“雨課堂”，將信息技術(shù)融入教師最熟悉的PowerPoint和學(xué)生熟知的微信中，提供課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)互動(dòng)和課后復(fù)習(xí)。課前教師可將課程視頻、PPT資料、語音等預(yù)習(xí)內(nèi)容推送到學(xué)生手機(jī)，并能得到預(yù)習(xí)反饋;課堂教學(xué)時(shí)可進(jìn)行課內(nèi)限時(shí)習(xí)題練習(xí)、彈幕、“不懂”按鍵反饋等;課后也可推送復(fù)習(xí)資料、課后習(xí)題等幫助學(xué)生鞏固知識。教師可通過“雨課堂”記錄學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，量化掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂等混合式教學(xué)，教師與學(xué)生可積極參與互動(dòng)討論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，讓教與學(xué)更好地融合，從而提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。

多媒體教學(xué)的顯著優(yōu)點(diǎn)使得一些圖學(xué)課教師在教學(xué)中完全摒棄了攜帶實(shí)體模型、黑板手工繪圖等傳統(tǒng)教學(xué)方法，完全采用純粹的多媒體教學(xué)，這使教師的教學(xué)過程更為便利，但教學(xué)過程反饋和課終效果評價(jià)卻未提升，教學(xué)有效性較為有限。經(jīng)多年教學(xué)實(shí)踐總結(jié)和統(tǒng)計(jì)研究，筆者發(fā)現(xiàn)了單純采用多媒體教學(xué)授課的一些問題。

二、圖學(xué)課完全采用多媒體教學(xué)的問題探討

（一）復(fù)雜形體用多媒體教學(xué)展示時(shí)空間立體感不足的問題探討

在圖學(xué)課程的教學(xué)中，教師采用多媒體教學(xué)時(shí)，深切感受到多媒體教學(xué)帶來的便捷，便毫不留戀地放棄了攜帶實(shí)體模型、使用繪圖工具在黑板上手工繪圖等教學(xué)模式。實(shí)體模型也因?yàn)楸９?、攜帶不便，逐漸被多媒體課件中的三維立體圖片、動(dòng)畫替代，甚至實(shí)體模型室也被虛擬三維模型庫替代，實(shí)體模型已幾乎退出圖學(xué)課程的教學(xué)舞臺。但在教學(xué)過程中的效果評價(jià)和學(xué)生反饋部分，我們發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜形體用多媒體課件中的虛擬三維模型進(jìn)行展示后，學(xué)員對建立空間立體感還有一定的難度;而用實(shí)體模型進(jìn)行展示后，學(xué)員能很快建立空間立體形象。因此，可以說虛擬三維模型的直觀程度不及實(shí)體模型，實(shí)體模型給學(xué)員的直觀性空間立體感，是虛擬三維模型動(dòng)畫不能替代的。在教學(xué)過程中，教師多次實(shí)踐，當(dāng)學(xué)員碰到某個(gè)難題，例如曲面立體表面相交形成相貫線這一內(nèi)容中，內(nèi)表面與內(nèi)表面相交時(shí)相貫線的空間立體形狀，用三維模型的圖片展示如圖3所示，有些學(xué)員圖感較差，始終不能建立其空間立體形象，觀看虛擬三維模型動(dòng)畫有時(shí)仍不能解決問題，但是用實(shí)體可拆卸模型給學(xué)員觀察探究后，學(xué)員能快速理解該結(jié)構(gòu)，難題迎刃而解。事實(shí)證明，虛擬三維模型圖片、動(dòng)畫適用于大部分建立空間立體感不太難的情況，但對于較難的問題，或是空間想象力較弱的學(xué)生，采用實(shí)體模型展示的教學(xué)效果要優(yōu)于虛擬三維模型動(dòng)畫展示的效果。

該問題的優(yōu)化方式：采用多媒體進(jìn)行圖學(xué)課授課的過程中，對于較復(fù)雜的立體或教學(xué)對象為空間思維能力較弱的學(xué)員時(shí)，建議輔以實(shí)體模型進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)有效性。如在進(jìn)行平面與曲面立體表面相交、相貫線、組合體、剖視圖、零件圖等內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，可輔以實(shí)體模型教學(xué)，以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容時(shí)更快地建立空間立體形象，減少學(xué)習(xí)阻力。

（二）純多媒體教學(xué)易產(chǎn)生學(xué)員不能正確使用繪圖工具的問題探討

多媒體課件雖然盡可能地展示了每個(gè)點(diǎn)、每條線的繪制方法、順序和過程，但是卻無法展示繪圖工具的使用方法和技巧。繪圖工具在繪圖過程中的使用方法是多媒體教學(xué)展示上的一個(gè)空白，如果教師不在黑板上進(jìn)行尺規(guī)作圖而采用完全的多媒體教學(xué)，初學(xué)制圖的學(xué)生將難以掌握繪圖工具的正確使用方法和技巧，從而導(dǎo)致學(xué)生作圖存在速度慢、誤差大等問題。

教員手持繪圖工具在黑板上一步一步地作圖可直觀地演示繪圖工具的正確使用方法和使用技巧，而繪圖工具的正確使用可以加深學(xué)生的理解，提高學(xué)生的作圖速度和準(zhǔn)確率。例如，在正等軸測圖中圓的正等軸測圖的教學(xué)設(shè)計(jì)中，為了不重復(fù)出現(xiàn)相同動(dòng)畫，圓的正等軸測圖的繪制過程在用動(dòng)畫展示了一次后，其余用到該畫法時(shí)，是直接給出來一個(gè)帶輔助線的圖片，如圖4所示，這三個(gè)線條較多、相似度較大的圖給初學(xué)者的學(xué)習(xí)理解帶來了較大的困難。

該問題的優(yōu)化方式：教師可適當(dāng)考慮將一些較難理解、繪制又無須太多時(shí)間的圖在黑板上用繪圖工具手工繪制或者繪制其中難以理解的部分，即將繪圖工具的使用方法和技巧進(jìn)行一次直觀的演示，同時(shí)也給學(xué)生時(shí)間來思考、理解該難題，以幫助學(xué)生減少學(xué)習(xí)理解的困難，提高學(xué)習(xí)興趣。如在講解當(dāng)圓平行于不同投影面時(shí)的正等軸測圖畫法時(shí)，教師可一邊講授一邊在黑板上依次畫出如圖4所示的三個(gè)圖，學(xué)生更容易理解這三種情況的規(guī)律與不同，同時(shí)還學(xué)到了使用繪圖工具的正確方法。

（三）純多媒體教學(xué)易產(chǎn)生學(xué)員不知如何獨(dú)立作圖的問題探討

由于圖學(xué)課上需要展示圖線繪制的先后順序、三等關(guān)系等，圖學(xué)課的多媒體課件制作較其他課程需花費(fèi)更多的時(shí)間。目前的圖學(xué)課多媒體課件已能展示每一個(gè)點(diǎn)、每一條線的繪制順序和過程，做到一點(diǎn)一動(dòng)，但是根據(jù)課堂作業(yè)反饋來看，普遍存在學(xué)員能聽懂、能理解，但獨(dú)立完成作業(yè)時(shí)不知如何著手的問題。

問題產(chǎn)生的原因，一方面是信息時(shí)代技術(shù)日益更新，學(xué)員要學(xué)習(xí)的課程增加，在各門課的教學(xué)內(nèi)容和要求變化不大的情況下，學(xué)時(shí)均被或多或少地壓縮，特別是圖學(xué)課的課時(shí)量被大幅壓縮，從而使課堂教學(xué)的內(nèi)容較多、進(jìn)度較快，這時(shí)多媒體教學(xué)的快捷化為教學(xué)任務(wù)的完成提供了效率保障，但在令人眼花繚亂的動(dòng)畫之后，是學(xué)員不知如何著手的茫然;另一方面，教員采用多媒體教學(xué)時(shí)一味追求資源豐富和課堂效果，展示三維立體的圖、視頻較多或時(shí)機(jī)過早，學(xué)員雖然當(dāng)時(shí)能很快理解，但因缺少了二維到三維的分析轉(zhuǎn)換過程，很多學(xué)員在獨(dú)立完成繪圖時(shí)不知從何下手。

該問題的優(yōu)化方式：根據(jù)課程內(nèi)容精細(xì)設(shè)計(jì)每個(gè)三維立體的展示時(shí)機(jī)，在二維圖形時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生如何通過讀圖在腦海中形成三維立體形象，待學(xué)生想象出其立體時(shí)再展示三維立體與學(xué)生想象的進(jìn)行對比，以此幫助學(xué)生學(xué)會(huì)分析圖形，并熟練掌握圖形二維到三維的相互轉(zhuǎn)換。

三、兩個(gè)班級不同教學(xué)方式的對比試驗(yàn)

在本科層次機(jī)械制圖課程兩個(gè)教學(xué)班的教學(xué)實(shí)踐對比試驗(yàn)中，一個(gè)班采用了純粹的多媒體教學(xué)，另一個(gè)班采用了以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)教學(xué)為輔的方法，即復(fù)雜形體或難以理解的結(jié)構(gòu)用實(shí)體模型展示，難以理解的作圖方法用繪圖工具在黑板上演示作圖過程等，一學(xué)期后得到了對比試驗(yàn)的結(jié)果反饋。

授課過程反饋：純多媒體教學(xué)班級的部分學(xué)員在學(xué)到較難的立體時(shí)，在觀看完視頻動(dòng)畫并經(jīng)過講解后需要花較多的時(shí)間去想象，有的仍表示難以理解;作圖時(shí)問題較多，如不能正確使用繪圖工具比如分規(guī)、曲線板等，容易出現(xiàn)聽懂了講解但該自己動(dòng)手繪圖時(shí)卻不知如何著手等問題?？傮w而言，授課過程中純多媒體教學(xué)班的學(xué)員遇到的理解性問題和作圖方面的問題要多于以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)教學(xué)為輔的班級。

授課評價(jià)反饋：以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)教學(xué)為輔的班級，其課終評價(jià)的優(yōu)良率為55.5%，平均成績?yōu)?7.4分;完全多媒體教學(xué)班級，其課終評價(jià)的優(yōu)良率為23.3%，平均成績?yōu)?8.8分?？梢哉f以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)教學(xué)為輔的班級整體學(xué)習(xí)效果要優(yōu)于純多媒體教學(xué)班級。

四、結(jié)束語

多媒體教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)多不勝數(shù)，多媒體已是現(xiàn)代教學(xué)的重要手段，但多媒體教學(xué)并不能完全取代板書、實(shí)體模型、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)教學(xué)手段，應(yīng)根據(jù)內(nèi)容不同，在多媒體教學(xué)為主的情況下，輔助以適當(dāng)?shù)陌鍟?shí)體模型展示或者現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等，這樣可以提高課堂教學(xué)的效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的有效性。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張梅琳.工程圖學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)思考 [J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，36（4）：473-476.

[2] 藍(lán)曉民，王盛智. “工程制圖”課程多媒體教學(xué)方法探討 [J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（1）：120-121.

[3] 劉衍聰，馬曉麗，伊鵬. 現(xiàn)代圖學(xué)教學(xué)中的圖感因素探析 [J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（6）：110-113.

[4] 閆秋實(shí). 關(guān)于工程圖學(xué)課程多媒體教學(xué)的幾點(diǎn)思考 [J]. 科技資訊，2016，14（36）：197-198.

[5] 何援軍，于海燕，柳偉，等. 圖學(xué)學(xué)科藍(lán)圖構(gòu)想 [J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2018，39（5）：976-983.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]