多元技術協(xié)同模式下畫法幾何及工程制圖混合式教學研究

楊 建 張 月

遼寧科技大學機械工程與自動化學院，遼寧 鞍山 114051

畫法幾何及工程制圖是高等院校本科機械工科專業(yè)的基礎課程，主要包括畫法幾何和工程制圖兩部分核心內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生繪圖、讀圖和空間想象能力［1-2］，為學生提供必要的制圖技術和幾何學原理知識儲備，在現(xiàn)代工程技術領域占據(jù)著至關重要的地位?；旌鲜浇虒W作為一種結合在線學習和面對面教學的教學模式，已經(jīng)在國內(nèi)外畫法幾何及工程制圖的教育領域得到了廣泛應用和研究。在實踐教學過程中，采用混合式教學方法對于提高畫法幾何及工程制圖課程的教學質(zhì)量和培養(yǎng)學生的自主學習能力具有重要意義。然而，畫法幾何及工程制圖的相關知識具有較強的抽象性和復雜性，如何在混合式教學中利用現(xiàn)代化的技術方式培養(yǎng)學生的學習興趣、認知水平和空間想象力仍有待進一步思考。

隨著現(xiàn)代科學和計算機技術的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出大量先進的技術方式，如可跨系統(tǒng)、跨設備協(xié)同和資源共享的分布式多屏協(xié)同技術，功能強大、界面簡潔和操作高效的可視化繪圖和三維建模技術等，目前已廣泛應用于機械工程、電子工程和土木建筑等諸多領域。在當前的畫法幾何及工程制圖教學中，合理融合和運用先進的技術方式不僅可以提高教學的質(zhì)量和效率，也可以極大豐富教學的內(nèi)容和方式。例如，計算機輔助設計（CAD）技術的引入，可以拓寬學生的視野和增強學生的空間想象能力，使得學生可以直觀理解和掌握復雜的幾何形狀和工程制圖技巧［3-4］。綜合利用多元化的技術方式輔助畫法幾何及工程制圖的混合式教學過程，進一步培養(yǎng)學生的學習興趣、認知水平和空間想象力，已成為現(xiàn)代畫法幾何及工程制圖教學改革的重要發(fā)展方向［5-7］。

現(xiàn)如今，依托騰訊課堂、雨課堂和泛雅課堂等線上平臺，國內(nèi)各高校已初步發(fā)展出了相對成熟的混合式教學模式［8-11］，高校師生也逐漸習慣這種以線上為主的教育教學新模式。為更好地適應高校畫法幾何及工程制圖的混合式教學過程，本文在繼承超星泛雅平臺線上教學優(yōu)勢的基礎上，提出多屏協(xié)同技術、可視化繪圖技術和三維建模技術等多元化技術協(xié)同下的現(xiàn)代化混合式教學創(chuàng)新模式，旨在進一步強化學生學習興趣和空間想象力的培養(yǎng)，提高畫法幾何及工程制圖混合式教學模式下的課堂教學質(zhì)量。

一、教學改革實踐

在當前科技快速發(fā)展的時代背景下，通過多種技術方式的協(xié)同作用，不僅可以實現(xiàn)教學資源的優(yōu)化整合，還可以提高教學質(zhì)量和效率［12-13］，這為畫法幾何及工程制圖課程的教學改革提供了新的方向。如何將現(xiàn)有成熟的多元技術與現(xiàn)有混合式教學方法相結合，提高教學質(zhì)量和效率，已成為我國畫法幾何及工程制圖課程教學改革研究的焦點之一。本文針對畫法幾何及工程制圖教學改革的創(chuàng)新思路在于將多屏協(xié)同技術、可視化繪圖技術和三維建模技術等多元化的技術方式有機協(xié)同，并將其有效融入依托超星泛雅網(wǎng)絡平臺和泛雅課堂的混合式教學過程中，著重培養(yǎng)學生的空間思維能力、創(chuàng)新能力和實踐能力，這種現(xiàn)代化的創(chuàng)新型混合式教學模式對于提高畫法幾何及工程制圖的整體教學水平具有重要實際意義。在此模式下，畫法幾何及工程制圖課程的教學實踐主要從線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的教學改革和多元技術協(xié)同模式下的混合式教學改革兩個方面展開。

（一）線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的教學改革實踐

與常規(guī)的超星泛雅線上教學過程不同，本文的改革思路主要是在線下的畫法幾何及工程制圖課堂中引入線上教學資源和輔助功能，即在線下正常的教學過程中利用泛雅課堂軟件建立班級同步開啟線上課堂，開展依托超星泛雅平臺的畫法幾何及工程制圖線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的新型教學模式。利用帶有廣角攝像頭的筆記本電腦和泛雅課堂電腦版軟件，在畫法幾何及工程制圖的線下教學過程中開啟線上課堂、課堂直播及課堂錄制功能，并通過線上簽到考勤、線上隨機選人、線上搶答、發(fā)布隨堂練習和分組討論等活動，同步深入配合線下教學實踐，可以使教學內(nèi)容更加豐富，提高學生的學習興趣和參與度，可進一步提升教學質(zhì)量和效果。同時，可以在教學過程中利用泛雅課堂根據(jù)學生的線下課堂表現(xiàn)進行線上主動加分，以提高學生參與課堂教學的積極性，以及通過建立完善的在線課程內(nèi)容，提供豐富的學習資源（如圖片、視頻和動畫等）、在線章節(jié)任務和測驗，可以方便學生隨時隨地進行課程學習和學習效果檢驗。這種線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的教學模式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下五個方面：（1）可有效記錄線下課堂的整個教學過程，實現(xiàn)教學行為數(shù)字化，便于后續(xù)的教學分析與評價；（2）可為請假無法到教室的學生提供遠程線上學習的途徑；（3）泛雅課堂可共享電腦屏幕和錄制課堂教學視頻，便于學生反復觀看和復習；（4）教師也可根據(jù)錄制的課堂教學視頻情況，反思和改進教學方法；（5）可以使師生更好地適應教學過程。

此外，通過超星泛雅平臺網(wǎng)頁版和學習通客戶端，建立作業(yè)庫、線上發(fā)布與批注作業(yè)，可完整記錄學生的作業(yè)完成情況。結合線上考勤記錄、線上課堂活動記錄、線下課堂表現(xiàn)記錄和線上作業(yè)記錄等，對學生的課堂學習情況進行綜合量化評價，最終形成完整的可視化課堂報告，可有效提高教學質(zhì)量和教學過程的數(shù)字化程度。在當前數(shù)字化時代，教學活動的數(shù)字化已經(jīng)成為教育領域的重要發(fā)展趨勢。線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的數(shù)字化教學有助于實現(xiàn)個性化教學，突破時間和空間的限制，方便學生隨時隨地進行學習，增強學生的參與度和主動性，提高學生的學習興趣和動力，提高學習效率，促進教師與學生之間的互動。因此，線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的教學改革，有助于建立畫法幾何及工程制圖課程的形成性評價和教學評估體系，對于提高其教育教學質(zhì)量和水平具有重要意義。

（二）多元技術協(xié)同模式下的混合式教學改革實踐

截交線、相貫線、組合體和剖視圖等知識點是畫法幾何及工程制圖課程中的重點和難點內(nèi)容，傳統(tǒng)教學過程主要利用PPT 課件演示和黑板繪圖（或電子屏黑板）進行課堂教學和習題講解。通過PPT 課件進行作圖過程演示雖然在國內(nèi)外高校教學過程中使用廣泛，但精美的PPT 課件的制作過程相對較為繁瑣，且存在圖線動畫不易調(diào)整和課堂互動相對困難的問題。同時，通過傳統(tǒng)黑板進行作圖演示雖然較為靈活和便于互動，但因無法有效留存和重復利用，且繪圖效率相對較低，嚴重降低教學質(zhì)量和效率；利用智慧教室的電子屏黑板可以一定程度上解決上述問題，但目前智慧教室的建設成本較高，數(shù)量較少，且存在操作復雜和易用性低等問題，大范圍推廣使用仍面臨困難。

在當前教育領域中，教學方法的改革與創(chuàng)新已成為提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關鍵所在。在線上、線下同步驅(qū)動與深度融合的畫法幾何及工程制圖混合式教學過程中，通過引入多元化的技術方式進行輔助教學，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，同時也有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維能力。因此，多元技術協(xié)同模式下的畫法幾何及工程制圖混合式教學改革具有重要的實踐意義和研究價值。

本文的改革思路主要是在畫法幾何及工程制圖課堂中融入多屏協(xié)同技術、可視化繪圖技術和三維建模技術等，旨在打造多元技術協(xié)同下的現(xiàn)代化畫法幾何及工程制圖新型混合式教學模式。其中，多屏協(xié)同技術主要是基于目前廣泛使用的華為鴻蒙系統(tǒng)、華為平板和華為筆記本電腦；可視化繪圖技術主要基于Microsoft PowerPoint 繪圖模塊和華為手寫繪圖軟件等；三維建模技術主要是基于SolidWorks 和UG 等計算機輔助設計軟件。

在實際的教學實踐中，本文主要采用華為鴻蒙系統(tǒng)、華為平板和華為筆記本電腦進行多設備協(xié)同，利用華為平板充當華為筆記本電腦的可視化手寫板，并使用華為平板自帶的手寫筆在華為筆記本電腦中的Microsoft PowerPoint 繪圖模塊或華為手寫繪圖軟件進行作圖演示和習題講解，然后通過HDMI 線將華為筆記本電腦連接至線下教室投影儀進行投影顯示。該方法可以大幅提高繪圖效率，有效留存課堂板書以便于后續(xù)重復利用，且可進行靈活調(diào)整和課堂互動。再結合SolidWorks 或UG 軟件進行作圖過程中的三維模型演示，可進一步提高學生的學習興趣和空間想象力。該教學模式實現(xiàn)了多屏協(xié)同技術、可視化繪圖技術和三維建模技術等多元技術協(xié)同的教學模式創(chuàng)新，可以較好地適應線下為主、線上為輔的混合式教學過程，并進一步提高畫法幾何及工程制圖的混合式教學質(zhì)量。

二、結束語

基于超星泛雅等線上教學平臺，利用多屏協(xié)同技術、可視化繪圖技術和三維建模技術，構建多元技術協(xié)同下的現(xiàn)代化混合式教學模式，是對現(xiàn)有混合式教學模式的改革創(chuàng)新，有助于進一步提高畫法幾何及工程制圖教學質(zhì)量以及學生學習興趣和空間想象力，更好地適應線下為主、線上為輔的混合式教學過程。