淺析工程圖學(xué)信息化教學(xué)改革

張宗波 王珉 伊鵬 牛文杰 劉廣斗 王偉 張芬娜

摘要：隨著高等教育信息化改革的不斷深入，工程圖學(xué)作為工科重要的基礎(chǔ)課程其信息化改革已成為必然趨勢。本文結(jié)合工程圖學(xué)課程的特點(diǎn)與信息化教育改革的發(fā)展歷程，分析了目前工程圖學(xué)信息化教學(xué)過程中存在的不足之處，并提出了科學(xué)合理發(fā)展工程圖學(xué)信息化教學(xué)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：高等教育信息化；能力培養(yǎng)；工程圖學(xué)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）09-0116-02

一、引言

在高等教育信息化的大背景下，信息技術(shù)承載著教育改革的重要使命，成為發(fā)展和變革高等教育的有力工具。特別是近幾年在線教育的噴薄發(fā)展讓人們看到了信息技術(shù)與高等教育深度融合的端倪，下圖為國內(nèi)外高等教育信息化的發(fā)展歷程。

早在2002年聯(lián)合國教科文組織就提出開放教育資源（Open Educational Resources，OER）工作，在此背景下TED演講、開放課件、開放大學(xué)等開放教育資源對(duì)高等教育的實(shí)踐觀念提出了越來越多的挑戰(zhàn)。2007年，翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）與之后可汗學(xué)院的出現(xiàn)引發(fā)了教學(xué)方法改革的新思潮。2008年，加拿大學(xué)者提出了基于關(guān)聯(lián)主義的cMOOC（Massive Open Online Course），首次展現(xiàn)了大規(guī)模開放課堂的巨大潛力。2011年，基于行為主義的xMOOC使得以MOOC為代表的信息化教育思潮席卷全球，并經(jīng)歷了井噴式的狂熱發(fā)展，先后涌現(xiàn)出了Edx、Coursera、Udacity等世界級(jí)MOOC平臺(tái)。然而與井噴式的用戶注冊(cè)數(shù)量相比，課程完成率僅僅為5%，這使MOOC的未來飽受爭議與質(zhì)疑[1]。

二、工程圖學(xué)信息化教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

工程圖學(xué)課程作為工科大學(xué)生重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生自覺運(yùn)用圖學(xué)知識(shí)構(gòu)思、分析、表達(dá)和理解工程問題的能力，這一能力是工程技術(shù)人員所必須具備的。課程中對(duì)圖學(xué)能力的培養(yǎng)主要包括：以圖示和圖解為主要目標(biāo)的圖形表達(dá)與理解能力、以形象思維為主體的圖學(xué)思維能力、以標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為準(zhǔn)則的自覺規(guī)范化能力以及以設(shè)計(jì)和應(yīng)用為特征的工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力。本課程對(duì)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)乃至學(xué)生職業(yè)生涯的發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。然而在對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和工作階段的跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)對(duì)圖學(xué)知識(shí)的遺忘率偏高，未能建立起系統(tǒng)的圖學(xué)表達(dá)能力和敏銳的圖學(xué)意識(shí)，圖樣表達(dá)與應(yīng)用能力欠佳等突出問題越來越嚴(yán)重地影響著后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及用人單位對(duì)學(xué)生的滿意度[2]。目前我國高校工程圖學(xué)課程普遍呈現(xiàn)出大班授課、少學(xué)時(shí)化教學(xué)的現(xiàn)狀，由于受課程教學(xué)計(jì)劃和學(xué)時(shí)的限制，課堂教學(xué)中要兼顧內(nèi)容深度和教學(xué)進(jìn)度的安排，導(dǎo)致學(xué)生在有限的課堂時(shí)間內(nèi)難以理解和消化教學(xué)內(nèi)容。隨著教學(xué)改革的深入以及教學(xué)方法和教學(xué)手段的進(jìn)步，信息化教學(xué)的興起在一定程度上突破了“教”與“學(xué)”活動(dòng)在時(shí)間和空間上的限制，為上述問題提供了一種可能的解決途徑。因此，把以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為核心的信息技術(shù)作為促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的認(rèn)知、協(xié)作、體驗(yàn)與知識(shí)內(nèi)化的工具，用于改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新型的教育主導(dǎo)—主體關(guān)系，是今后工程圖學(xué)課程改革和發(fā)展的必然方向，國內(nèi)很多高校也針對(duì)信息技術(shù)與工程圖學(xué)教學(xué)的結(jié)合進(jìn)行了有益的嘗試與探索。

1.在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)與組織方面，天津大學(xué)進(jìn)行了探索，提出錄制高水平教學(xué)視頻是實(shí)施線上教學(xué)的首要任務(wù)，并且進(jìn)一步提出了以知識(shí)點(diǎn)為中心的內(nèi)容設(shè)計(jì)方式，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)視頻中應(yīng)保持知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立性，這也就是國際上評(píng)價(jià)較高的TED授課思想與工程圖學(xué)的融合。然而本門課程以圖形為主的特點(diǎn)對(duì)教學(xué)視頻內(nèi)容的組織與教學(xué)活動(dòng)中的師生互動(dòng)提出了挑戰(zhàn)，南京航空航天大學(xué)工程圖學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)本門課程以圖形為主的特點(diǎn)，提出了增加用于為學(xué)習(xí)者展示圖形信息的圖形交互代理和用于加工制作圖形交互內(nèi)容的元知識(shí)處理代理。這一思路對(duì)于工程圖學(xué)課程與MOOC的結(jié)合具有重要意義，然而該團(tuán)隊(duì)并沒有針對(duì)這一問題提出具體的解決方案。針對(duì)教學(xué)資源的組織我校提出了基于知識(shí)單元的資源組織方法，增加線上教學(xué)平臺(tái)的易用性和用戶黏度，取得了理想的應(yīng)用效果。

2.在教學(xué)方法與實(shí)踐方面，“翻轉(zhuǎn)課堂”在MOOC的發(fā)展過程中扮演著重要角色，工程圖學(xué)課程信息化建設(shè)中國內(nèi)很多高校對(duì)利用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革做了研究。但浙江大學(xué)在總結(jié)線上教育方法與教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于“教學(xué)環(huán)境——教學(xué)響應(yīng)”視角下的CH-SPOC教學(xué)模式，它從時(shí)間—空間角度為線上教育與互動(dòng)提供了新的視角，是在線教育新形勢下值得進(jìn)一步探索和研究的教學(xué)模式。

3.在課堂延伸與實(shí)踐鍛煉方面，工程圖學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，同時(shí)與設(shè)計(jì)、加工、制造等有著密切的關(guān)聯(lián)，課堂延伸及實(shí)踐鍛煉內(nèi)容是鞏固圖學(xué)知識(shí)、強(qiáng)化應(yīng)用能力行之有效的方法。浙江大學(xué)研究了通過SPOC教學(xué)模式、自主命題等途徑實(shí)現(xiàn)圖形表達(dá)力的培養(yǎng)，通過測繪實(shí)踐強(qiáng)化物—圖—物的工程力的訓(xùn)練，將表達(dá)力、工程力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，探索了工程制圖課堂延伸的教學(xué)方法及教學(xué)模式。天津大學(xué)將立體造型與投影、零件測繪、機(jī)構(gòu)三維實(shí)體構(gòu)型等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在工程圖學(xué)課程中進(jìn)行實(shí)施，對(duì)提高學(xué)生的投影繪圖能力，增強(qiáng)工程和創(chuàng)新意識(shí)起到重要的作用。我校以工程圖學(xué)課程以及后續(xù)的計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ)和工程測繪課程的結(jié)合為切入點(diǎn)，探究了課程內(nèi)容與工程意識(shí)培養(yǎng)的聯(lián)系，針對(duì)不同教學(xué)環(huán)節(jié)配套設(shè)計(jì)了工程意識(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)的現(xiàn)代工程創(chuàng)新人才進(jìn)行了探索。

三、工程圖學(xué)信息化教學(xué)存在的主要問題

目前大多數(shù)高校圖學(xué)課程信息化技術(shù)的應(yīng)用仍停留在PPT、Flash動(dòng)畫及音視頻文件等多媒體演示層面，教學(xué)方法從“人灌”演變?yōu)椤皺C(jī)灌”，教師照屏宣課成為傳遞知識(shí)的傳聲筒。學(xué)生則成為承載教師所教知識(shí)的容器，主動(dòng)參與的意識(shí)嚴(yán)重不足。教學(xué)活動(dòng)缺乏師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，教學(xué)信息反饋存在片面性、滯后性、被動(dòng)性，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。雖然有些高校對(duì)工程圖學(xué)課程與信息化教學(xué)的結(jié)合進(jìn)行了改革研究，但這些研究在課程資源建設(shè)方面還不夠豐富，特別是因本門課程以圖形為主的特點(diǎn)在展示和互動(dòng)方面帶來的挑戰(zhàn)并沒有得到有效的解決，大多研究目前僅用于輔助少數(shù)一線教師的教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)方法和教學(xué)模式尚不成熟，處于摸索和初步試驗(yàn)階段，并尚未形成完整的教學(xué)體系。缺乏對(duì)信息化教學(xué)體系各個(gè)環(huán)節(jié)相互促進(jìn)作用的系統(tǒng)性研究與實(shí)踐，忽略了對(duì)教師信息素養(yǎng)的培養(yǎng)和完善環(huán)節(jié)。總體來說，目前圖學(xué)課程的信息化水平還較差，信息技術(shù)與教學(xué)“兩張皮”現(xiàn)象仍然比較明顯，信息化教學(xué)“無用論”、“條件不成熟論”、“時(shí)間沖突論”、“等靠要”、“信息化秀”等問題普遍存在，這已成為工程圖學(xué)系列課程改革所面臨的難題之一，也是我國高等教育信息化發(fā)展道路上的重要障礙。

四、結(jié)語

把以互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息技術(shù)融入高等教育的全過程是工程圖學(xué)課程發(fā)展的必然趨勢，因此在工程圖學(xué)的課程改革中要以國家信息化教育戰(zhàn)略為契機(jī)，加強(qiáng)學(xué)生信息素養(yǎng)和教師信息化教學(xué)能力的培養(yǎng)，形成具有較強(qiáng)課程針對(duì)性的信息化教學(xué)模式，推動(dòng)形成“課堂用、經(jīng)常用、普遍用”的信息化教學(xué)新常態(tài)，從服務(wù)課堂學(xué)習(xí)拓展為支撐網(wǎng)絡(luò)化的泛在學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅美，陸國棟，張劍平.后MOOC時(shí)期高等學(xué)校教學(xué)新模式探索[J].高等工程教育研究，2014，（6）：58-67.

[2]劉衍聰，馬曉麗，伊鵬.現(xiàn)代圖學(xué)教學(xué)中的圖感因素探析[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（6）：110-113.