在線開(kāi)放課程建設(shè)與混合式教學(xué)研究
——以工程制圖課程為例

宋春明 杜海霞 張政武

在線開(kāi)放課程是一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、以開(kāi)放訪問(wèn)和大規(guī)模參與為目的的課程，是遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的新發(fā)展[1]，對(duì)于實(shí)現(xiàn)教育資源共享、促進(jìn)教學(xué)公平、推動(dòng)教學(xué)手段改革和教學(xué)模式創(chuàng)新具有積極的意義。為此，教育部于2015年4月出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開(kāi)放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見(jiàn)》，并于2019年4月與中央政法委、科技部等部門在天津聯(lián)合啟動(dòng)“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，大力推進(jìn)國(guó)家級(jí)精品在線開(kāi)放課程建設(shè)。

工程制圖課程是研究如何運(yùn)用正投影的基本理論和方法來(lái)繪制和閱讀工程圖樣的課程，是高等學(xué)校工科類專業(yè)學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)對(duì)正投影理論、工程形體的表達(dá)方法、制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和機(jī)械工程圖的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力、空間想象能力以及閱讀和繪制機(jī)械工程圖的基本技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。

工程制圖課程具有理論性與實(shí)踐性并重、基礎(chǔ)性與交叉性并存等特點(diǎn)。正投影理論貫穿該課程的始終，是畫(huà)圖和讀圖的理論基礎(chǔ)，學(xué)生必須牢固掌握。在傳統(tǒng)教學(xué)中，為保證知識(shí)體系的連貫性，教師要耗費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)正投影的基礎(chǔ)理論進(jìn)行講授，而指導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間卻相對(duì)較少。實(shí)際上，學(xué)習(xí)正投影理論并不難，難的是將正投影理論應(yīng)用到畫(huà)圖和讀圖實(shí)踐中。此外，該課程具有典型的基礎(chǔ)課特征，在知識(shí)體系上為后續(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)和公差配合與技術(shù)測(cè)量等課程奠定基礎(chǔ)，同時(shí)又與這些課程和工程實(shí)際有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。教師在教學(xué)過(guò)程中不僅要學(xué)習(xí)工程制圖課程的理論知識(shí)和畫(huà)圖、讀圖方法，還需補(bǔ)充產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和檢驗(yàn)等方面的工程知識(shí)，教學(xué)信息量和教學(xué)難度較大。

一、工程制圖在線開(kāi)放課程建設(shè)

（一）工程制圖課程建設(shè)方案

結(jié)合工程制圖課程的教學(xué)目標(biāo)和課程特點(diǎn)，筆者制定了工程制圖在線開(kāi)放課程建設(shè)方案，如圖1所示?？傮w上，教師可按課程規(guī)劃設(shè)計(jì)、課程資源建設(shè)兩個(gè)階段實(shí)施。

圖1 工程制圖在線開(kāi)放課程建設(shè)方案

第一階段，進(jìn)行課程規(guī)劃設(shè)計(jì)。根據(jù)課程教學(xué)大綱進(jìn)行課程內(nèi)容體系設(shè)計(jì)，確定工程制圖在線課程知識(shí)框架，然后依據(jù)此知識(shí)框架進(jìn)行教學(xué)知識(shí)點(diǎn)分解。依據(jù)認(rèn)知理論，碎片化學(xué)習(xí)和重復(fù)學(xué)習(xí)可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識(shí)構(gòu)建。筆者將工程制圖在線課程的內(nèi)容體系分解為4 個(gè)教學(xué)模塊、9 講教學(xué)內(nèi)容、89個(gè)知識(shí)點(diǎn)。第二階段，進(jìn)行課程資源建設(shè)，開(kāi)展教學(xué)視頻錄制、授課課件制作和題庫(kù)編制工作。

（二）教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)資源建設(shè)是在線課程建設(shè)中非常關(guān)鍵、較為煩瑣的一項(xiàng)工作，下面針對(duì)這項(xiàng)工作所涉及的視頻錄制、課件制作和題庫(kù)編制環(huán)節(jié)中的一些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1.教學(xué)視頻錄制

在教學(xué)視頻錄制過(guò)程中，教師的講課方式和講課環(huán)境與常規(guī)的講課方式和講課環(huán)境完全不同。一方面，每段視頻一般只講授一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，因此要短小精練，教師在講課時(shí)必須邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、語(yǔ)言精練、術(shù)語(yǔ)準(zhǔn)確，盡量避免口頭禪；另一方面，在視頻錄制時(shí)教師面對(duì)的不是真實(shí)的學(xué)生，而是冷冰冰的攝像鏡頭，因此容易情緒緊張，表情不自然。在錄制視頻前，教師需要根據(jù)所講的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)撰寫(xiě)出腳本，錄制時(shí)按腳本設(shè)計(jì)的“情景”和“臺(tái)詞”進(jìn)行講授，腳本要盡可能設(shè)計(jì)得精細(xì)。

2.PPT 課件制作

PPT 課件是對(duì)教材內(nèi)容的高度概括和提煉，也是對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的梳理，不僅能為教師提供授課的思路，也能為學(xué)生展示知識(shí)點(diǎn)的層次性和邏輯性，在課程教學(xué)中扮演了相當(dāng)重要的角色[2]。為使PPT 課件與知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，保證授課視頻與課件完美融合，教師需要對(duì)已有的PPT 課件進(jìn)行拆分、修改和美化。根據(jù)認(rèn)知理論和工程制圖課程的特點(diǎn)，PPT 課件要盡可能簡(jiǎn)化，多以圖、動(dòng)畫(huà)和超鏈接視頻的形式來(lái)呈現(xiàn)畫(huà)圖的原理、方法和過(guò)程。

3.題庫(kù)編制

在線開(kāi)放課程學(xué)習(xí)平臺(tái)一般會(huì)設(shè)置單元測(cè)驗(yàn)、線上作業(yè)和考試等模塊，以便學(xué)生自己檢查線上學(xué)習(xí)的效果。為便于管理，這些測(cè)驗(yàn)、作業(yè)和考試中用到的試題一般存放在題庫(kù)中，需要時(shí)只需按要求和規(guī)則獲取即可。陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院編制了工程制圖課程在線題庫(kù)，題型有選擇題、判斷題、填空題和作圖題，所有試題均配有標(biāo)準(zhǔn)答案，作圖題還另配有答案解析。

二、工程制圖課程線上線下混合式教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)是指把傳統(tǒng)教學(xué)模式中知識(shí)性內(nèi)容移到線上由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，線下教學(xué)則注重教師的學(xué)習(xí)引導(dǎo)，通常采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、項(xiàng)目研討式或翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)方法。這種新型的教學(xué)方式不僅提高了課堂教學(xué)的效率，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升，同時(shí)也體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。在開(kāi)展工程制圖課程教學(xué)時(shí)，筆者借助陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院課程資源中心——超星爾雅課程平臺(tái)以SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）方式開(kāi)展了線上線下混合式教學(xué)。

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

筆者結(jié)合工程制圖課程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖2所示的線上線下混合式教學(xué)模式。此次教學(xué)設(shè)計(jì)主要基于以下原則：第一，教學(xué)全過(guò)程始終體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，所有教學(xué)活動(dòng)都圍繞學(xué)生開(kāi)展；第二，課前環(huán)節(jié)的線上學(xué)習(xí)內(nèi)容以學(xué)生容易接受的知識(shí)性內(nèi)容為主；第三，課堂教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有一定的深度和廣度，應(yīng)是學(xué)生線上所學(xué)知識(shí)的延伸，以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。

圖2 工程制圖課程線上線下混合式教學(xué)模式

（二）教學(xué)過(guò)程

1.課前環(huán)節(jié)

課前，學(xué)生可通過(guò)電腦端登錄超星爾雅平臺(tái)或手機(jī)端登錄超星學(xué)習(xí)通App 學(xué)習(xí)教師指定的線上教學(xué)內(nèi)容，并完成規(guī)定的知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)。學(xué)習(xí)內(nèi)容和測(cè)驗(yàn)要求由教師根據(jù)教學(xué)方案在每周周一前以課程通知的形式發(fā)布到班級(jí)群和學(xué)生手機(jī)端。

2.課堂教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)模式下，課堂教學(xué)不再是“灌輸式”教學(xué)，教師要擔(dān)任課堂教學(xué)的組織者，做好課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)線上所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)、拓展和綜合應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。可采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂、隨堂測(cè)驗(yàn)、重難點(diǎn)講解、問(wèn)卷調(diào)查等多種方式來(lái)增強(qiáng)課堂的趣味性和互動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使其積極參與課堂活動(dòng)。具體采用何種方式組織課堂教學(xué)，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前做好課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.課后環(huán)節(jié)

課后，通過(guò)課程平臺(tái)的作業(yè)模塊發(fā)布線上或線下繪圖作業(yè)，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用所學(xué)制圖基礎(chǔ)知識(shí)和方法進(jìn)行尺規(guī)作圖和徒手繪圖的技能。也可以引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)某一主題進(jìn)行討論，討論主題來(lái)源于工程實(shí)際或日常生活中，引導(dǎo)學(xué)生在課程平臺(tái)討論區(qū)進(jìn)行討論交流，以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、協(xié)作學(xué)習(xí)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

4.考核與評(píng)價(jià)

在混合教學(xué)模式下，課程考核與評(píng)價(jià)也要糾正傳統(tǒng)教學(xué)中只注重結(jié)果性考核的弊端，引入過(guò)程性評(píng)價(jià)，使考核結(jié)果更具有客觀性和指導(dǎo)性。

過(guò)程性考核評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)歷程、學(xué)習(xí)行為及其成效所進(jìn)行的考核評(píng)價(jià)，主要針對(duì)學(xué)生課前環(huán)節(jié)完成的線上視頻學(xué)習(xí)、課前知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、在線討論，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)完成的隨堂測(cè)驗(yàn)、課堂表現(xiàn)，以及課后環(huán)節(jié)完成的繪圖作業(yè)進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。過(guò)程性考核評(píng)價(jià)結(jié)果不僅可計(jì)入課程綜合考核成績(jī)中，反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，還可以動(dòng)態(tài)反映學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，以便教師及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

（三）應(yīng)用效果

陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院借助學(xué)銀在線平臺(tái)開(kāi)展了線上課程教學(xué)。截至2021年6月30日，工程制圖在線課程已運(yùn)行四期，平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，來(lái)自200 余所高校的1200 余名學(xué)生在線選修了工程制圖在線課程。該課程在“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面均取得了顯著的成效，教學(xué)反響良好。

第一，轉(zhuǎn)變了課程組教師的教育觀念，營(yíng)造了主動(dòng)學(xué)習(xí)先進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)手段，積極進(jìn)行課堂教學(xué)改革的良好氛圍。

第二，學(xué)生的學(xué)習(xí)成效顯著提升，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。以2020—2021 學(xué)年第一學(xué)期陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械類專業(yè)8 個(gè)班的工程制圖I 期末考試成績(jī)對(duì)比來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，其中機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)2001—2005 班（稱為實(shí)驗(yàn)組）采用線上線下混合式教學(xué)模式，材料成型及控制工程專業(yè)2001—2003 班（稱為對(duì)照組）采取傳統(tǒng)教學(xué)模式，期末考試卷面成績(jī)對(duì)比如表1所示。

表1 2020—2021 第一學(xué)期工程制圖I 期末考試成績(jī)對(duì)比表

觀察期末考試成績(jī)對(duì)比表可以看出，實(shí)驗(yàn)組的平均分和高分段人數(shù)明顯高于對(duì)照組，不及格率明顯低于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組的峰值分?jǐn)?shù)段為70—89 分，而對(duì)照組的峰值分?jǐn)?shù)段卻為60—79 分?？梢?jiàn)采用混合式教學(xué)模式對(duì)學(xué)生知識(shí)水平和知識(shí)應(yīng)用能力的提升具有非常顯著的作用。

基于互聯(lián)網(wǎng)的課程改革是當(dāng)前教育教學(xué)改革的主旋律。轉(zhuǎn)變教育理念、改革教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量是教育工作者的責(zé)任和義務(wù)。本文總結(jié)了工程制圖課程的建設(shè)思路和教學(xué)過(guò)程，構(gòu)建了基于SPOC的線上線下混合式教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)改革實(shí)踐進(jìn)行了深入探索，以促進(jìn)高等院校圖學(xué)類課程與信息技術(shù)深度融合。