基于智慧教室的機械制圖課程教學(xué)模式設(shè)計與實踐

余朝靜 沈仕巡 馬月月 羅欣 胡瑞峰

摘? 要：針對制造業(yè)的迅猛發(fā)展形勢下社會對工科專業(yè)人才工程實踐和應(yīng)用創(chuàng)新能力的需求，研究了現(xiàn)有機械制圖課程教學(xué)模式在教學(xué)理念、內(nèi)容、方法及考核方式等方面存在的不足，并開展智慧教室環(huán)境下的機械制圖課程教學(xué)模式設(shè)計與實踐。通過構(gòu)建課前在線學(xué)習(xí)、課堂小組式學(xué)習(xí)、課后項目式作業(yè)及在線答疑的智慧教室環(huán)境下的教學(xué)模式，實踐教學(xué)結(jié)果表明課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果得到了有效提升，為機械制圖課程的教學(xué)改革提供了參考。

關(guān)鍵詞：智慧教室；機械制圖課程；教學(xué)模式設(shè)計；實踐教學(xué)

中圖分類號：TP391；G434? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）06-0193-04

Design and Practice of Mechanical Drawing Course Teaching Mode Based on

Smart Classroom

YU Chaojing1，2， SHEN Shixun1， MA Yueyue1， LUO Xin1， HU Ruifeng2

（1.Moutai Institute， Zunyi? 564507， China; 2. School of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang? 550025， China）

Abstract： In view of the demand of the society for engineering practice and application innovation ability of engineering professionals under the rapid development of manufacturing industry， this paper studies the shortcomings of the existing teaching mode of mechanical drawing course in terms of teaching idea， content， method and examination method， and carries out the design and practice of the teaching mode of mechanical drawing course under the smart classroom environment. By constructing the teaching mode in the smart classroom environment of online learning before class， group learning in class， project homework after class and online question answering， the practical teaching results show that the teaching quality and teaching effect of the course have been effectively improved， which provide a reference for the teaching reform of mechanical drawing course.

Keywords： smart classroom; mechanical drawing course; teaching mode design; practical teaching

0? 引? 言

2010年5月，國務(wù)院頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》提出，要加快教育信息化進程，強化信息技術(shù)應(yīng)用。提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。鼓勵學(xué)生利用信息手段主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，增強運用信息技術(shù)分析解決問題能力[1]。2019年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《中國教育現(xiàn)代化2035》，文件指出要加快信息化時代教育變革，通過建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺，利用現(xiàn)代化技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機結(jié)合[2，3]。信息化技術(shù)能通過改變教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方式、教學(xué)資源、考核方式等來實現(xiàn)教育教學(xué)變革，對促進教育教 學(xué)和管理創(chuàng)新，提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)教育信息化的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[4]。

智慧教室是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)，以輔助教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、方便學(xué)習(xí)資源獲取、促進課堂交互開展和實現(xiàn)情境感知的新型教室[5-7]。目前高校的智慧教室大概分為四種類型，包括研討型智慧教室、智能錄播教室、網(wǎng)絡(luò)互動智慧教室和功能型智慧教室，其組成主要由智能教學(xué)系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、學(xué)生考勤系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、門窗監(jiān)視系統(tǒng)、通風(fēng)換氣系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)九大系統(tǒng)組成。智慧教室作為一種典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，可以幫助師生開展多樣的教學(xué)活動，為高校推進教育信息化變革提供了良好的條件，對促進課堂教學(xué)改革具有重要價值[8]。為順應(yīng)教育信息化的發(fā)展要求，目前國內(nèi)各高校都積極建設(shè)各類智慧教室，“985”高校100%完成了智慧教室的建設(shè)，“211”高校中有96.4%完成了智慧教室的建設(shè)，表明高校智慧教室的建設(shè)已成為熱點[9]。

針對新形勢下社會對工科專業(yè)人才工程實踐和應(yīng)用創(chuàng)新能力的需求，以及現(xiàn)有機械制圖課程教學(xué)內(nèi)容理論性過強，工程實踐和應(yīng)用創(chuàng)新不足和已有改革效果不明顯，教學(xué)方法創(chuàng)新不夠，考核方式單一等問題，開展智慧教室環(huán)境下的機械制圖教學(xué)改革研究[10]?；谥腔劢淌冶憬莸恼n堂交互、可視化的信息呈現(xiàn)、即時的教學(xué)反饋等功能，通過開展智慧教室環(huán)境下機械制圖課程的教學(xué)改革與實踐，優(yōu)化機械制圖教學(xué)內(nèi)容、方法和結(jié)果考核，以期為今后的機械制圖課程教學(xué)實踐提供參考。

1? 機械制圖課程傳統(tǒng)教學(xué)模式及問題

1.1? 機械制圖傳統(tǒng)教學(xué)模式

教學(xué)模式是指在一定教學(xué)思想或教學(xué)理論指導(dǎo)下建立起來的較為穩(wěn)定的教學(xué)活動結(jié)構(gòu)框架和活動程序。機械制圖課程是高校工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)閱讀和繪制工程圖樣的能力，具有較強的理論性和工程實踐性。傳統(tǒng)的機械制圖課程教學(xué)模式主要通過教材、PPT、習(xí)題集、黑板、粉筆、模型和掛圖等進行授課，注重課堂講授和理論推導(dǎo)，缺乏對工程實踐、應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2? 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在問題

由于機械制圖課程知識點較多，內(nèi)容繁雜，對空間想象能力和實踐應(yīng)用能力要求較高，學(xué)生普遍反映難學(xué)，因而傳統(tǒng)教學(xué)模式下教學(xué)效果不明顯，傳統(tǒng)機械制圖課程教學(xué)模式存在的問題包括以下幾點。

1.2.1? 學(xué)生參與度較低

目前高校機械制圖課程主要以老師講授為主，課堂上老師與學(xué)生以及學(xué)生之間互動較少，對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動不夠，教學(xué)效果不足，也不符合以學(xué)生為中心的教育理念要求。

1.2.2? 實踐能力培養(yǎng)不足

制造業(yè)的飛速發(fā)展對工科專業(yè)學(xué)生實踐能力提出了更高的要求，機械制圖作為一門理論與工程實踐性結(jié)合較為緊密的基礎(chǔ)課，需統(tǒng)籌理論教學(xué)和注重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。然而，現(xiàn)有機械制圖教學(xué)模式中存在教學(xué)內(nèi)容過于注重理論知識，未能有效地在理論教學(xué)中融入工程實踐案例教學(xué)，工程實踐思維和能力培養(yǎng)不夠。

1.2.3? 缺乏綜合評價學(xué)習(xí)效果的方法

目前機械制圖課程學(xué)習(xí)過程中主要通過學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等了解學(xué)生知識掌握情況，并不能準確有效地評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果，不利于老師根據(jù)真實學(xué)習(xí)效果進行針對性地改善教學(xué)方法。在考核過程中主要依據(jù)期中考試、期末考試等考試判定成績，考核方式較為單一，對兼具理論性和工程實踐性強的機械制圖課程考試成績不能很好的反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

2? 智慧教室環(huán)境下的教學(xué)模式特點

基于智慧教室的教學(xué)模式是指在智慧教室環(huán)境下，借助智慧教室在便捷的課堂交互、可視化的信息呈現(xiàn)、即時的教學(xué)反饋等功能等優(yōu)勢，為教師提供豐富的教學(xué)手段和教學(xué)資源，并充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，形成教學(xué)手段多樣、課堂互動性強和學(xué)生學(xué)習(xí)主動性高的教學(xué)模式[11]，其主要特點如圖1所示，包括：（1）課堂互動性強，學(xué)生參與度高。智慧教室環(huán)境下師生可以通過互動屏進行知識呈現(xiàn)、在線答疑、在線討論和結(jié)果評價等，極大地提高了學(xué)生課堂參與度，能促進課堂互動，符合以學(xué)生為中心的教育理念。（2）教學(xué)手段豐富，創(chuàng)新教學(xué)方法。智慧教室環(huán)境下突破了傳統(tǒng)老師以講授為主的教學(xué)方式，可引入討論式、合作式、任務(wù)式、項目化等方式進行教學(xué)，創(chuàng)新了課堂教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變了學(xué)生學(xué)習(xí)方式，有助于提高課程教學(xué)效果。（3）學(xué)習(xí)主動性高，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。智慧教室環(huán)境下新穎的知識呈現(xiàn)形式、豐富的教學(xué)活動以及師生間的交流互動能調(diào)動學(xué)生的主動性和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生逐漸由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)[12]。

3? 基于智慧教室的機械制圖教學(xué)模式設(shè)計與實踐

3.1? 基于智慧教室的機械制圖教學(xué)模式設(shè)計

根據(jù)機械制圖課程的特點和傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，構(gòu)建適合于機械制圖教學(xué)的智慧教室環(huán)境下的教學(xué)模式，教學(xué)模式設(shè)計總體上分為“課前—課中—課后”三大部分，即課前在線學(xué)習(xí)、課中小組式學(xué)習(xí)、課后項目式作業(yè)及在線答疑三部分組成的教學(xué)模式設(shè)計。

3.1.1? 課前在線學(xué)習(xí)

機械制圖課程知識點繁雜、章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性強、學(xué)習(xí)難度大，大部分學(xué)生沒有課前預(yù)習(xí)習(xí)慣，而另一部分課前預(yù)習(xí)的學(xué)生由于分不清重難點，導(dǎo)致預(yù)習(xí)花費時間長、效果差，并沒有通過課前預(yù)習(xí)的方式提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，課前教師要梳理教學(xué)內(nèi)容，明確要學(xué)習(xí)的知識和重難點，以及建議的學(xué)習(xí)方法和需達到的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并通過學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)和知識測試，以達到使學(xué)生初步了解教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)任務(wù)，從而了解學(xué)習(xí)情況和存在的問題，基于學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的課前在線學(xué)習(xí)界面如圖2所示。

3.1.2? 課中小組式學(xué)習(xí)

機械制圖課程學(xué)習(xí)需要較強的空間想象和實踐繪圖能力，傳統(tǒng)教學(xué)模式中以老師講授為主，學(xué)生分散就座，課堂參與度不高。因此，基于智慧教室的多屏互動、智能研討、數(shù)據(jù)挖掘和分析等功能，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)采用分散就座、小組討論、小組評分的小組式學(xué)習(xí)方式，如圖3所示。課堂上，學(xué)生以小組為單位分組就座進行學(xué)習(xí)、討論和解答問題，以提高課堂互動性和學(xué)生的課堂參與度。

3.1.3? 課后項目式作業(yè)及在線答疑

傳統(tǒng)機械制圖課后作業(yè)為繪制點、線、面、體的投影，內(nèi)容較為枯燥，難以吸引學(xué)生深入思考，對培養(yǎng)學(xué)生解決工程實踐問題能力作用不明顯。通過以項目任務(wù)為驅(qū)動，以自主探究為路徑，設(shè)置可供學(xué)生選擇且與工程實際息息相關(guān)的項目任務(wù)，讓學(xué)生利用所學(xué)理論知識解決實踐問題，切實發(fā)展學(xué)生分析、解決制圖實踐繪圖能力，基于學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的課后項目式作業(yè)如圖4所示。與此同時，傳統(tǒng)課堂課后教師與學(xué)生見面較少，造成課后相互之間的交流、溝通、指導(dǎo)減少，以及教師不能及時了解學(xué)生作業(yè)完成、知識理解情況。因此，基于智慧教室的在線答疑功能，課后教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生并沒有因為下課而斷開聯(lián)系，而是隨時進行互動，這也解決了傳統(tǒng)課堂的不足。

3.2? 基于智慧教室的機械制圖教學(xué)模式實踐

通過基于智慧教室的機械制圖教學(xué)模式設(shè)計與實踐，在茅臺學(xué)院2021級釀酒工程專業(yè)開展智慧教室環(huán)境下的機械制圖教學(xué)模式實踐，實踐學(xué)習(xí)中學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性以及考試成績較傳統(tǒng)教學(xué)模式均有較大提高。圖5為2020級釀酒工程專業(yè)201班（傳統(tǒng)教學(xué)模式）和2021級釀酒工程專業(yè)211班（智慧教室環(huán)境下教學(xué)模式）成績分布統(tǒng)計。由圖可知，對比傳統(tǒng)機械制圖教學(xué)模式，智慧教室環(huán)境下教學(xué)模式下及格率（60分以上）和優(yōu)良率（80分以上）達到了97% 和27%，及格率和優(yōu)良率均有所提高。通過一學(xué)期的教學(xué)實踐，有效地提高了課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，為學(xué)校機械制圖課程的教學(xué)改革提供了示范和借鑒。

4? 結(jié)? 論

本文以基于智慧教室的機械制圖課程教學(xué)模式改革研究為主題，研究了傳統(tǒng)教學(xué)模式下機械制圖課程教學(xué)中存在的弊端，主要有學(xué)生參與度較低、實踐能力培養(yǎng)不夠和缺乏綜合評價學(xué)習(xí)效果的方法等?；谥腔劢淌以诒憬莸恼n堂交互、可視化的信息呈現(xiàn)和即時的教學(xué)反饋等功能優(yōu)勢，構(gòu)建了智慧教室環(huán)境下的機械制圖教學(xué)模式，教學(xué)模式設(shè)計分為課前在線學(xué)習(xí)、課中小組式學(xué)習(xí)、課后項目式作業(yè)及在線答疑三部分。通過實踐教學(xué)表明基于智慧教室的機械制圖課程教學(xué)模式能有效提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，研究結(jié)果為機械制圖課程的教學(xué)改革提供了參考。

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作者簡介：余朝靜（1991—），男，漢族，貴州遵義人，講師，博士在讀，研究方向：高性能金屬增材制造、先進裝備設(shè)計制造、白酒機械化釀造。

收稿日期：2022-10-03

基金項目：茅臺學(xué)院教育與研究改革項目（myj2019007）