制圖新形態教材研發的探索與實踐

薛立華，肖銀玲，王丹虹

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制圖新形態教材研發的探索與實踐

薛立華1，肖銀玲1，王丹虹2

(1. 高等教育出版社，北京 100029；2.大連理工大學機械工程學院，遼寧 大連 116024)

教材是教學的基礎性資源，是教育思想、教學內容、教學方法與手段的載體。在分析制圖教材發展歷史及現狀的基礎上，指出了“互聯網+”及4G時代背景下現有制圖教材轉型升級的必要性，分析了以紙質教材為核心、數字教學資源相配合的制圖新形態教材的特點，提出了集成紙質教材、數字教學資源和二維碼技術的制圖新形態教材建設的研發思路，并介紹了大連理工大學編寫的《現代工程制圖》(第二版)新形態教材的建設實踐。

制圖；新形態教材；數字教學資源；二維碼

工程制圖是一門用圖形研究工程與產品圖形信息表達、圖形理解和圖樣繪制的課程，對培養學生工程思維、圖形思維及進一步學習專業技術知識等具有十分重要的作用。教材是教學的基礎性資源，是教育思想、教學內容、教學方法與手段的載體[1]。近年來，許多高校針對制圖課程在教學體系、教學內容、教學方法、教學手段及立體化教材建設等方面進行了多種改革嘗試[2-6]，集成多種教學資源的立體化教材雖然在內容呈現形式上突破了單純紙質媒介的局限，但也越來越難滿足“互聯網+”和4G時代背景下學習者對制圖課程的學習需求。

1 制圖教材的現狀

1957—1958年，教育部邀請蘇聯專家在清華大學舉辦了畫法幾何及機械制圖教學研究進修班，在總結交流的基礎上，初步形成了工程制圖的教學體系和框架。相應地，在翻譯蘇聯教材的基礎上，開始了自編制圖教材的出版。經過近60年的發展，目前市場上的制圖教材種類繁多，百花齊放，不同地區、不同層次的院校紛紛主編出版了適合自己學校使用的教材。大連理工大學工程圖學教研室編《畫法幾何學》及《機械制圖》、同濟大學何銘新等主編《機械制圖》、華南理工大學等院校編《建筑制圖》、西安交通大學編《畫法幾何與工程制圖》、清華大學劉朝儒等主編《機械制圖》(機類)、西南交通大學朱育萬等主編《畫法幾何與土木工程制圖》、東華大學朱輝等主編《畫法幾何及工程制圖》、吉林大學侯洪生等主編《機械工程圖學》、西南交通大學盧傳賢等主編《土木工程制圖》、清華大學楊惠英等主編《機械制圖》(非機類)等教材幾經修訂，反復錘煉，已經成為工程圖學教育領域的經典教材。

隨著信息技術和多媒體等現代教育技術的發展，制圖教材內容的呈現形式已打破單純的紙質印刷媒介的局限，發展成配套電子課件、典型例題、習題解題指導、試題庫、作業系統、測試系統等多種數字教學資源的立體化教材。立體化的制圖教材因其多形態、多層次的豐富教學資源，可在很大程度上滿足學習者自主性、個性化的學習需求，但仍存在以下問題和不足：①立體化教材的建設模式一般是“先有紙質教材，后配套數字教學資源”，注重資源的完整性，但對紙質教材和數字教學資源缺乏整體設計，紙質教材與數字教學資源的一體化顯得脫節[7]。②立體化教材建設和其所處的技術環境密切相關，只有將數字技術與內容很好地結合，才能為教師和學生提供比紙質教材更有價值的服務。在當前的“互聯網+”和4G時代背景下，數字教學資源輔助教學的作用和優勢尚未得到充分發揮。③與立體化教材配套的數字教學資源或以單機版光盤的形式附于書后，或有各自獨立的配套資源網站，學習者必須借助PC讀取光盤或登陸資源網站進行學習，無法滿足隨時隨地的學習需求；而且資源網站主要由編者個人建設和維護，很難保證穩定性和持久性。因此，為適應現代數字教學環境的發展與需求，現有的制圖教材亟待轉型升級，創新出版模式，將經典內容與現代信息技術融合，打造全新的制圖新形態教材。

2 制圖新形態教材及其研發思路

制圖新形態教材是紙質教材與數字教學資源有機融合的新型教材產品。制圖新形態教材具有以下特點：①紙質教材內容與數字教學資源同步規劃和創作，并通過精心設計的版式和網絡支持，實現紙質教材與數字教學資源的一體化；②紙質教材內容更加精練，比現有的教材要薄，價格相對低廉；③具有豐富的數字教學資源，其與紙質教材內容緊密配合，既是對紙質教材的補充和拓展，又提供了更為方便、快捷的內容更新途徑；④豐富的教學資源為自主學習和個性化學習創設了空間，能夠滿足不同學校、專業、學習者個性化的學習要求，可進一步提升教材的適用性和服務課程教學的能力。

制圖新形態教材的研發，就是開發出內容和形式上新穎的教材，不但在內容的表現形式上力求更好地促進網絡信息技術與現代教育教學的深度融合，而且在視覺上也給學習者帶來一種全新的閱讀體驗，最大限度地激發學習者的學習興趣和熱情，滿足“互聯網+”和4G時代背景下學習者的學習需求。

(1) 紙質教材與數字教學資源一體化設計。制圖新形態教材建設是以教學內容為核心，充分發揮紙質教材體系完整、數字教學資源呈現多樣化和服務個性化等特點，將紙質教材和配套的數字教學資源綜合考慮，進行系統、整體的設計。紙質教材是教學信息的主要載體，在保證其系統性和完整性的前提下，應保持以圖片和文字為主的傳統內容呈現形式，便于學生深度閱讀和學習。數字教學資源應針對教師和學生的需求進行個性化的分析與設計，從而成為紙質教材的必要補充，同時可拓寬內容空間，通過其豐富的表現形態，幫助學習者深入理解所學內容。制圖新形態教材的數字教學資源無論在內容還是表現形式上都要與紙質教材進行整體設計，二者互為補充，相得益彰。通過紙質教材和數字教學資源的一體化設計，使紙質教材與數字教學資源緊密結合、相互支撐，形成線上線下深度融合的新形態教材體系。

(2) 二維碼技術關聯紙質教材和數字教學資源。隨著移動互聯網技術的發展及4G網絡時代的到來，手機、iPad等已由功能設備轉化為人們生活中必不可少的智能設備。為了充分利用手機、iPad等移動智能設備靈活、便捷的優勢，制圖新形態教材運用二維碼技術建立紙質教材和數字教學資源的有機聯系，實現紙質教材內容和數字教學資源的融合。學習者只需使用移動智能設備掃描紙質教材中的二維碼，就可迅速訪問關聯到互聯網上的數字教學資源進行學習。這種知識傳播方式便于學習者充分利用碎片化時間，隨時隨地進行學習。另外，與單調、乏味的單一紙質教材相比，這種新形態教材能通過二維碼鏈接的視頻、動畫等數字教學資源調動學習者的學習興趣和學習熱情，更符合“互聯網+”和4G時代背景下學習者的學習習慣。

3 《現代工程制圖》(第二版)新形態教材的建設實踐

大連理工大學王丹虹等主編的《現代工程制圖》(第二版)是以面向21世紀課程教材《機械制圖》為基礎，按照教育部高等學校工程圖學課程教學指導委員會2015年制訂的《普通高等學校工程圖學課程教學基本要求》及最新發布的制圖相關國家標準，根據大連理工大學工程圖學教研室10年來制圖課程教學改革的研究與實踐，依據行業現狀重構知識體系和內容編寫而成，并更名為《現代工程制圖》。

與傳統制圖教材相比，本教材在內容和體系上致力于手工繪圖和計算機繪圖兩種繪圖方式的共同基礎——形體、形狀的描述與構形、投影法和機械圖樣畫法的融合，以滿足現代設計方法和手段對圖樣表達的需求，為學習和掌握現代設計方法奠定圖學基礎。除此之外，本教材的另一大特色是在形式上為全新的新形態教材，在研發過程中即將紙質教材的編寫與數字教學資源的建設整體考慮、統一規劃，使二者成為相互配合、互為補充的有機整體，避免為了配套而配套。作為教學內容的主要載體，在構建紙質教材系統、完整的內容體系的同時，對紙質教材內容進行科學、合理取舍，使其更加經典和精煉。另外就是從利于學生學習的角度，對教材中的重點、難點和重要的知識點、技能點等進行提煉并配置必要的數字教學資源，幫助學生加深對所學知識的理解和掌握。依托高等教育出版社在網絡教學平臺和考試測評系統的支持下構建的新形態教材在線教學平臺(http://abook.hep.com.cn)，本教材配套建設了完善的數字教學資源，并在紙質教材中嵌入了關聯重要知識點或技能點的二維碼。配套的數字教學資源在網絡平臺上按知識樹(圖1)的結構呈現，包括課程公告、微視頻、電子教案、典型例題、解題指導、階段測試等。學習者通過訪問相應的新形態教材在線教學平臺，可及時了解相關信息并方便地進行在線瀏覽和學習，根據設置的權限還可下載相應資源，并可開展階段測試等教學活動。本教材通過紙質教材與數字教學資源的一體化設計，將紙質教材內容與其配套的數字教學資源一一對應并從整體上建立起二者之間的有機聯系，使得學生在閱讀紙質教材時能恰到好處地去訪問數字教學資源，從而充分發揮紙質教材與數字教學資源各自的優勢和作用。

圖1 《現代工程制圖》(第二版)數字教學資源

使用《現代工程制圖》(第二版)新形態教材時，按照書中給出的使用說明，即可訪問新形態教材在線教學平臺。首次使用新形態教材在線教學平臺時，需進行注冊，已注冊的用戶直接輸入用戶名和密碼登錄即可進入“我的課程”頁面。在“我的課程”頁面輸入教材封底防偽標簽上的20位密碼完成課程綁定，之后便可開始課程學習。

除了訪問新形態教材在線教學平臺外，對于重要的知識點、三維模型、典型例題和解題指導等，還以微視頻的形式制作成二維碼嵌入在紙質教材中，學生在學習的過程中，可以使用手機、iPad等移動智能設備掃描二維碼觀看，如圖2所示。本教材中的二維碼資源主要以MP4視頻文件呈現，掃碼后視頻文件自動播放。對教材中重要的知識點，專門制作了知識點視頻文件，通過反復觀看視頻可幫助學生加深對知識點的理解和掌握。微視頻中，以旋轉、翻轉、剖切等方式，對三維模型進行多角度、全方位展示，以解決紙質教材難以展現的三維空間立體及其內部結構，幫助學生建立空間概念，提高形象思維能力和空間想象能力。典型例題和解題指導等微視頻中，按解題步驟對題目進行分步講解和繪圖。這種新型的知識呈現形式和學習方式使枯燥的學習過程變得生動而有趣，可充分調動學生的學習興趣和熱情，增強學習的積極性和主動性。

(a) 紙質教材

(b) 二維碼微視頻

圖2 《現代工程制圖》(第二版)新形態教材

4 結 論

《現代工程制圖》(第二版)新形態教材受到了廣大高校師生的普遍關注。大連理工大學對本教材的使用實踐證明，這種新形態的制圖教材在教學中的實用性較好，閱讀紙質教材、訪問數字教學資源網站及使用移動智能設備掃描二維碼的多樣化學習形式，極大地調動了學生的學習興趣和熱情，學習效果提升明顯。

另外，依托本教材建設的現代工程制圖MOOC和數字課程也正在逐步建設和完善：

(1) 隨著大規模在線開放課程(MOOC)的涌現及出版業數字化進程的推進，現代工程制圖MOOC已經在“中國大學MOOC”網站成功上線并完成了一個學期的授課，通過每周發布60 min左右的視頻，濃縮正常授課90~135 min的內容，學生線下完成作業并拍照上傳。現代工程制圖MOOC上線以來，一度成為圖學教師熱議的話題，好評如潮，同時也受到廣大學生的追捧，選課人數高達18 000余人。

(2) 在網絡技術、信息技術日新月異的今天，傳統的出版狀態和出版方式也在不斷發生變化，高教社從2015年開始依托自己的云課程平臺(http://icc.hep.com.cn/)探索數字課程的出版，對傳統教材出版模式進行轉型升級。數字課程能提供交互式的學習，并可根據不同學校、不同專業的需求，對課程實行二次開發。目前，依托本教材的現代工程制圖數字課程也在逐步建設中。

有理由相信，隨著制圖新形態教材產品研發的不斷深入和數字教學資源的不斷完善，制圖新形態教材必將得到大范圍的應用和推廣。

[1] 梁艷書, 叢萌, 朱英杰, 等. 工程圖學教材建設和編寫的思考[J]. 工程圖學學報, 2009, 30(4): 171-174.

[2] 童秉樞, 田凌, 馮涓, 等. 10年來我國工程圖學教學改革中的問題、認識與成果[J]. 工程圖學學報, 2008, 29(4): 1-5.

[3] 焦永和, 張彤, 陳軍, 等. 第7次普通高等學校圖學教育現狀的調查與研究[J]. 工程圖學學報, 2009, 30(3): 168-172.

[4] 張宗波, 王珉, 吳寶貴, 等. “線上+線下融合式”工程圖學課程建設與教學實踐[J]. 圖學學報, 2016, 37(5): 718-725.

[5] 李玉根, 馬小莉, 李冬梅, 等. 應用型院校工程圖學教學模式改革與實踐[J]. 圖學學報, 2017, 38(1): 119-122.

[6] 徐祖茂, 陳立群, 陳曉蕾, 等. 制圖教材建設中網站的應用和探索[J]. 中國大學教學, 2011(9): 90-91.

[7] 段博原. 媒介融合下高校立體化教材的轉型升級[J]. 現代出版, 2015(1): 33-36.

Exploration and Practice of the Development of New Forms of Drawing Textbooks

XUE Lihua1, XIAO Yinling1, WANG Danhong2

(1. Higher Education Press, Beijing 100029, China; 2. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China)

Textbooks are the basic resources for teaching and also the carriers of educational ideas, teaching content, teaching methods and means. In this paper, based on the analysis of the history and status quo of the development of cartography textbooks, we pointed out that it is necessary to transform and upgrade the existing cartography textbooks in the context of “Internet Plus” and 4G era. At the same time, we analyzed the characteristics of the new graphic textbooks that centre on paper teaching materials while digital teaching resources serve as ancillary aids. The development designs of the new graphic textbooks integrating paper textbooks, digital teaching resources and quick response code techniques were proposed. At last, the present study gave an introduction to the practice of writing(second edition) by Dalian University of Technology.

drawing; textbooks of new forms; digital teaching resources; quick response code

TB 23

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040778

A

2095-302X(2018)04-0778-04

2017-03-06；

2017-07-09

薛立華(1974-)，女，遼寧葫蘆島人，編輯，博士。主要研究方向為工程圖學類教材的選題策劃。E-mail：xuelh@hep.com.cn