基于學(xué)習(xí)通的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程在線教學(xué)實(shí)踐

靳江艷 方憶湘 劉文學(xué)

摘 要 開展線上教學(xué)是應(yīng)對(duì)疫情、保證教學(xué)按計(jì)劃有序進(jìn)行的有效手段。以機(jī)械工程專業(yè)的專業(yè)課程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為例，介紹了基于學(xué)習(xí)通平臺(tái)開展專業(yè)課程教學(xué)的實(shí)踐過程，主要包括制定教學(xué)總體方案，進(jìn)行課程資源建設(shè)、閉環(huán)的線上教學(xué)過程實(shí)施以及多樣化的學(xué)習(xí)過程考核與評(píng)價(jià)，并對(duì)線上教學(xué)的優(yōu)勢和不足進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞 在線教學(xué) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程 教學(xué)實(shí)踐 學(xué)習(xí)通

中圖分類號(hào)：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.03.034

Online Teaching Practice of Computer Aided Design Course

on Xuexitong Platform

JIN Jiangyan， FANG Yixiang， LIU Wenxue

（School of Mechanical Engineering， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang， Hebei 050018）

Abstract Online teaching is an effective means to ensure orderly teaching in the period of epidemic outbreak. Taking one of the mechanical engineering specialized courses， Computer Aided Design course， as an example， practice process of specialized courses teaching is described. It contains four elements： working out a teaching plan， developing course resource， carrying out online teaching， and evaluating learning process of the students. Finally， the advantages and shortcomings of online teaching are summarized.

Keywords online teaching; computer aid design course; teaching practice; Xuexitong

0 引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）技術(shù)是機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、分析、仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)、測試驗(yàn)證等技術(shù)的核心和基礎(chǔ)技術(shù)，為二十世紀(jì)最重要的技術(shù)發(fā)展之一，也是近年來業(yè)界高度重視的工業(yè)4.0概念和智能制造技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程為機(jī)械工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，課程設(shè)置的目的，主要訓(xùn)練學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握CAD技術(shù)的基本原理、方法、手段和發(fā)展趨勢，并使學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握CAD技術(shù)這一現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與手段，培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)與開發(fā)能力，并為進(jìn)一步掌握相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助工具技術(shù)提供基礎(chǔ)理論支撐。授課內(nèi)容全面介紹和講述CAD技術(shù)的發(fā)展歷程、系統(tǒng)組成、相關(guān)接口技術(shù)和圖形標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算機(jī)圖形處理的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)、通用CAD應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和造型功能、自由曲線與自由曲面、CAD二次開發(fā)技術(shù)以及工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理等內(nèi)容，以使學(xué)生對(duì)CAD技術(shù)有一個(gè)全面的了解，同時(shí)，概要介紹CAM相關(guān)技術(shù)。[1]課程強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)各學(xué)科知識(shí)的能力以及創(chuàng)新能力、邏輯思維能力、軟件開發(fā)編程能力、計(jì)算機(jī)操作能力的全面訓(xùn)練。

課程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)階段，主要采用講授法和討論法來進(jìn)行理論知識(shí)授課，學(xué)生需要在掌握相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，能夠熟練使用通用三維CAD軟件，并能夠進(jìn)行簡單的CAD二次開發(fā)。因此，在線上教學(xué)課程建設(shè)過程中，一方面，教學(xué)總體規(guī)劃保證教學(xué)按計(jì)劃有序進(jìn)行;另一方面，基于線上教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)一步加強(qiáng)課程資源建設(shè)、優(yōu)化課堂教學(xué)過程、改革學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)。

因此，雖然線上教學(xué)是在特殊時(shí)期采用的一種緊急應(yīng)對(duì)措施，但是以此為契機(jī)，通過線上教學(xué)實(shí)踐，在保證教學(xué)按計(jì)劃有序、有效進(jìn)行的同時(shí)，進(jìn)一步拓寬課程教學(xué)改革的思路和空間，將新的教學(xué)手段和方式融入教學(xué)過程，以學(xué)生為中心，規(guī)范管理、精準(zhǔn)實(shí)施、持續(xù)改進(jìn)，開展課程建設(shè)工作。

1 基于學(xué)習(xí)通的線上教學(xué)總體方案

超星學(xué)習(xí)通在線教學(xué)平臺(tái)為日常教學(xué)過程提供了一體化的信息化教學(xué)解決方案，涵蓋了課前、課中和課后等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。[2，3]學(xué)習(xí)通平臺(tái)將課前建課備課和學(xué)生預(yù)習(xí)、課中課堂教學(xué)和實(shí)踐操作、課后復(fù)習(xí)考核和教學(xué)評(píng)估等整個(gè)教學(xué)過程融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)對(duì)“線上+線下”教學(xué)全過程的即時(shí)數(shù)據(jù)采集、云端分析處理和即時(shí)結(jié)果反饋，促進(jìn)教師教學(xué)模式和教學(xué)組織形式的變革，協(xié)助構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”下完整的教學(xué)生態(tài)體系。

結(jié)合超星學(xué)習(xí)通的功能，依據(jù)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同特點(diǎn)，為了避免直播過程中的掉線和卡頓現(xiàn)象，采用“錄播+文檔資料+主題討論+線上討論和答疑+作業(yè)”形式開展線上教學(xué)，總體教學(xué)流程描述如下：（1）至少提前三天發(fā)放學(xué)習(xí)資料（包括視頻、圖片和文檔資料）供學(xué)生學(xué)習(xí)，要求學(xué)生必須在課程表中的課程結(jié)束時(shí)間之前，完成相關(guān)的主題討論，并學(xué)完規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容。屆時(shí)在線上統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并將學(xué)習(xí)情況通報(bào)給學(xué)生，通過限定課程開放時(shí)間督促學(xué)生及時(shí)完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，并對(duì)進(jìn)度較慢的學(xué)生進(jìn)行關(guān)注和監(jiān)督。（2）下發(fā)課程內(nèi)容的通知在學(xué)習(xí)通和QQ群同時(shí)公布，保證能夠傳達(dá)到每一位學(xué)生。（3）課程表規(guī)定的上課時(shí)間為在線討論和答疑時(shí)間。

2 課程資源建設(shè)

超星學(xué)習(xí)通提供了豐富的課程資源建設(shè)模塊。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)線上課程資源包括授課視頻、PPT、電子教材、作業(yè)庫和其他學(xué)習(xí)資料等。所有的課程資源學(xué)生均可隨時(shí)在線觀看和下載。

（1）授課視頻和PPT為學(xué)生講解授課內(nèi)容，通過視頻的回放功能，學(xué)生可以反復(fù)觀看重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)課程內(nèi)容掌握得更牢固。

（2）電子版教材和紙本教學(xué)完全一致，上傳在學(xué)習(xí)通的課程資料里面，供學(xué)生下載使用。

（3）針對(duì)線上教學(xué)不能面對(duì)面交流的弊端，通過多樣化的作業(yè)形式，使學(xué)生鞏固課上所學(xué)內(nèi)容。

（4）通過學(xué)習(xí)平臺(tái)上傳了其他教學(xué)輔助資料（包括視頻、網(wǎng)頁和文檔等）供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，以拓寬學(xué)生知識(shí)面。

3 線上教學(xué)實(shí)施過程

課程教學(xué)以講授為主，結(jié)合任課教師的相關(guān)研究活動(dòng)引入相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展介紹與實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，并輔以課堂練習(xí)與交流互動(dòng)、課后作業(yè)、文獻(xiàn)綜述撰寫與交流匯報(bào)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)手段，以達(dá)到對(duì)學(xué)生的綜合和全面訓(xùn)練。通過課前討論、課上講授、課后作業(yè)與線上監(jiān)督四個(gè)環(huán)節(jié)形成整個(gè)線上教學(xué)過程的閉環(huán)，以保證教學(xué)過程有序進(jìn)行。

3.1 課前討論——引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入線上課程

由于不能和學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面的交流，課程開始之前，針對(duì)課程內(nèi)容運(yùn)用提出若干問題供學(xué)生討論，內(nèi)容包括對(duì)先修知識(shí)的回顧、先修知識(shí)與即將學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，以及即將學(xué)習(xí)知識(shí)的要點(diǎn)。通過線上討論使學(xué)生了解即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并對(duì)學(xué)生的疑問進(jìn)行解答。

課前討論利用超星學(xué)習(xí)通的線上討論模塊來完成。任課教師和每一位學(xué)生都能看到討論過程和所有的發(fā)言，便于師生和生生互動(dòng)。

3.2 課堂講授——多措并舉，營造沉浸感課堂

授課內(nèi)容按照教學(xué)日歷有序進(jìn)行，包括理論教學(xué)（30學(xué)時(shí)）和上機(jī)實(shí)驗(yàn)（10學(xué)時(shí)），首先完成理論教學(xué)，然后進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)。

理論教學(xué)部分由教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過錄制教學(xué)視頻來開展，錄制過程中，通過幻燈片錄屏講授、動(dòng)畫制作和在線板書等多種方式講授課程內(nèi)容，為學(xué)生營造具有沉浸感的課堂學(xué)習(xí)氛圍。

上機(jī)實(shí)驗(yàn)需要用到計(jì)算機(jī)，通過要求學(xué)生提交上機(jī)實(shí)驗(yàn)截圖和實(shí)驗(yàn)過程視頻等方式，督促學(xué)生完成上機(jī)實(shí)驗(yàn)作業(yè)。

3.3 課后作業(yè)——形式多樣，鞏固學(xué)習(xí)效果

針對(duì)課程內(nèi)容，通過設(shè)計(jì)有針對(duì)性的課后作業(yè)，鞏固和掌握授課內(nèi)容。例如通過單選題和多選題幫助學(xué)生掌握理論知識(shí)的基本要點(diǎn);通過關(guān)鍵技術(shù)綜述作業(yè)，拓寬學(xué)生知識(shí)面并對(duì)科技論文撰寫進(jìn)行訓(xùn)練;通過計(jì)算題掌握計(jì)算機(jī)輔助圖形處理和數(shù)據(jù)處理的相關(guān)知識(shí)。針對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)，錄制作業(yè)講解視頻，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。

3.4 線上監(jiān)督——及時(shí)督促，一個(gè)都不能少

除超星學(xué)習(xí)通之外，還建立課程學(xué)習(xí)QQ群。針對(duì)學(xué)生的主題討論、視頻學(xué)習(xí)和作業(yè)情況，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度滯后的學(xué)生進(jìn)行及時(shí)督促，對(duì)學(xué)生存在的問題及時(shí)解答，保證全部學(xué)生能夠按時(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)和課后作業(yè)。

4 多樣化的學(xué)習(xí)過程考核與評(píng)價(jià)

超星學(xué)習(xí)通提供了多樣化的學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核和評(píng)價(jià)方式，并能夠通過在線統(tǒng)計(jì)功能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和歸納，主要包括對(duì)學(xué)生的主題討論、視頻觀看、簽到情況、課后作業(yè)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行考核與評(píng)價(jià)。多樣化的學(xué)習(xí)過程考核與評(píng)價(jià)體系能夠比較客觀的反映學(xué)習(xí)的平時(shí)學(xué)習(xí)情況。

通過規(guī)范的教學(xué)過程管理和豐富的課程資源建設(shè)，以及任課教師和學(xué)生的共同努力，“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程取得了較好的學(xué)習(xí)效果。開課以來，學(xué)生的簽到率平均在98以上、視頻任務(wù)點(diǎn)完成率在92%以上（學(xué)習(xí)通設(shè)置90%以上即為完成）、作業(yè)平均得分在80分以上。學(xué)生的期末考試平均成績72分，比以往略高，不及格率下降了50%。究其原因，線下教學(xué)過程中，課程內(nèi)容和作業(yè)講解之后，學(xué)生只能聽一次，不利于理解能力較差的學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí);而在線上教學(xué)過程中，視頻課程和作業(yè)講解，學(xué)生都可以反復(fù)觀看，加深理解，相關(guān)知識(shí)掌握得更牢固。

5 結(jié)束語

“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程開設(shè)在線課程以來，教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了從困惑、學(xué)習(xí)、投入到明朗的教學(xué)歷程。通過對(duì)各種教學(xué)平臺(tái)和線上授課方式的試用和對(duì)比，結(jié)合課程特點(diǎn)，從保證學(xué)生學(xué)習(xí)效果的角度，選擇了超星學(xué)習(xí)通作為教學(xué)平臺(tái)，采用錄播方式的授課方式，通過規(guī)范的教學(xué)過程管理、豐富的課程資源建設(shè)、合理的考核與評(píng)價(jià)體系以及多樣化的師生互動(dòng)與學(xué)習(xí)反饋，保證了在線教學(xué)高效、有序的進(jìn)行。

同時(shí)，對(duì)線上教學(xué)的優(yōu)勢與不足進(jìn)行了總結(jié)和歸納。在線上教學(xué)過程中，授課視頻和學(xué)習(xí)資料可供學(xué)生多次學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容;同時(shí)，通過線上學(xué)習(xí)進(jìn)度管理能夠有效監(jiān)督和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。但是，由于缺乏面對(duì)面的交流，無法根據(jù)學(xué)生的即時(shí)反映調(diào)整授課內(nèi)容和進(jìn)度;線下能夠很方便進(jìn)行的實(shí)物教具演示、公式推導(dǎo)和板書繪圖等教學(xué)手段，線上操作受到一定限制;教學(xué)過程（特別是直播課程）受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)影響較大。

開展線上教學(xué)是應(yīng)對(duì)疫情、保證教學(xué)按計(jì)劃有序進(jìn)行的有效手段，為今后的課程改革和創(chuàng)新提供了更豐富的思路和空間。作為一線教師，在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，不斷完善教學(xué)手段和教學(xué)方式，以學(xué)生為中心，規(guī)范管理、精準(zhǔn)服務(wù)、持續(xù)改進(jìn)，開展課程建設(shè)工作。

基金項(xiàng)目：河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2017GJJG098）

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