工程圖學概論課程混合式教學改革探析

張修宇 吳曼 王清云

摘要：本研究基于慕課建設背景，以土木水利類專業工程圖學概論課程為研究對象，從課程模式、教學內容、教學方法、考核模式等方面展開工程圖學課程教學體系改革研究與實踐.并建立新的工程圖學概論課程教學體系。同時開展以學生為本的自主型交互式工程圖學課程教學改革探索，并將新時期教育思想和先進的教育理念應用到人才培養和教學實踐中.以實現工程圖學概論課程混合式教學改革。

關鍵詞：工程圖學;混合式教學;教學改革;慕課建設

2015年7月，國務院印發的《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》指出：“探索新型教育服務供給方式……鼓勵學校利用數字教育資源及教育服務平臺，逐步探索網絡化教育新模式：鼓勵學校通過與互聯網企業合作等方式，對接線上線下教育資源……推動開展學歷教育在線課程資源共享，推廣大規模在線開放課程等網絡學習模式。”緊隨其后，在2017年年初，國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》又明確提出：“推動‘互聯網+教育新業態發展，鼓勵利用互聯網、大數據、人工智能等技術提供更加優質、泛在、個性化的教育服務，不斷拓展教育發展新空間。”

2012年，慕課成為全球教育領域的焦點，《紐約時報》把這一年稱為“慕課元年”。慕課的便捷性、廣泛性、自主性等特征使其很快便風靡全球。近年，慕課在我國借助國家政策的春風迅速生根發芽，茁壯成長起來。由于慕課是新鮮事物且無配套的成熟經驗可以借鑒，加之其存在疏于互動、退課率高、學分認證困難、教學測評不足等問題，很多高校把它作為教育教學的輔助手段，并探尋一種全新的以慕課為課程內容的混合式教學之路。本研究以土木水利類專業工程圖學概論課程為研究對象，對慕課課程總體設計、充實授課內容、實施模式的流程及構建混合式教學模式的思路進行總結，得到一些心得體會，并分析混合式教學框架下課程開展過程中的利弊，以期為高校教師的研究與實踐提供經驗和借鑒。

一、慕課與混合式教學

（一）傳統慕課之“殤”

慕課至今沒有一個權威、準確且被大眾共同認可的定義，不同的學者對慕課的定義也各不相同，在此筆者僅從英文字義上對慕課稍作闡釋。“MOOC”是“Massiveopen online course”的簡稱.字面意思是“大規模公開在線課程”，中文稱為慕課。第一個字母“M”代表“Massive”，即大量的學生，相對于傳統課堂而言，慕課聽課人數眾多，一門課的聽課學生最多能達到16萬人：第二個字母“0”代表“open”，指不分年齡、性別、國家、種族等，只要有學習需求的人，都可以注冊學習：第三個字母“O”代表“Online”指在線，即學習不受時空限制：第四個字母“C”代表Course，就是課程的意思。

曾明星等研究者認為：“MOOC是一種生成式課程，具有動態匯聚、混合、轉用、推動分享等功能。”慕課給中國高等教育帶來了新的機遇，但是其在高校也開始受到人們的質疑，主要是因為慕課存在高退出率、互動較少、學分認證困難等問題。慕課強調學習的自主性，但是這容易使學習者在學習的過程中因沒有設定標準化的目標和內容而出現收效不高的現象，最終導致了高退出率。因此，在“慕課熱”之后許多研究者紛紛轉向了對慕課背景下的混合式教學（SPOC小規模限制性在線課程）新慕課模式的探討。

（二）混合式教學（SPOC）的發軔

關于混合式教學，目前并無公認的、權威的定義。何克抗教授認為，所謂混合式教學，就是把傳統學習方式的優勢和在線學習方式的優勢結合起來，使二者優勢互補，讓學生獲得最佳的學習效果。也就是說，混合式教學既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。

其實無論何種教育模式都要求施教者從適合受教者的角度來進行知識的傳輸，教師要以學生為本位，實施“有教無類”“因材施教”的教育原則，利用先進的科技手段，合理設置學生人數、學習時間，達到學生學習的最優效果，而混合式教學（SPOC）的新慕課模式則順應了時代的發展，秉承了教育的本質。

二、工程圖學概論課程混合式教學（SPOG）的發端

（一）工程圖學概論課程認知

關于工科人才的培養質量標準，中國工程教育專業認證協會在《工程教育認證標準（2015版）》中提出了工程專業學生的12點畢業要求，在專業方面的要求大致可概括為：擁有能夠將自然科學、數學、工程基礎和專業知識用于分析、研究和解決工程問題的能力.針對復雜的工程問題要求在解決方案中體現創新意識，恰當使用現代工程工具和信息技術工具，并具有自主學習能力和終身學習的意識。而目前在高校土木水利類工程圖學概論課程的教學中，教學方法固化、教學形式單一等問題普遍存在，這些問題在不同程度上影響了該課程的教學效果，以及學生終身學習理念的樹立。本研究以土木水利類工程圖學概論課程為例，在慕課背景下進行混合式教學模式的探究，旨在提升課程教學效果，培養順應歷史潮流、勇于接受挑戰的時代新人。

工程圖學概論課程具有抽象性、實踐性、創造性的特征，對學生三維空間想象力、各種工具掌握能力、繪圖能力、創新性思維能力的要求較高，旨在培養學生抽象的科學思維方法、邏輯思維能力，是工科專業一門非常重要的專業技術基礎課程。工程圖學概論課程在培養學生的制圖基本技能和空間想象力的同時，還對學生的思維方式、工作態度產生影響，從而使學生形成良好的形象思維和圖學表達能力。學生只有通過掌握看圖與繪圖的技能，才能繼續深入學習本專業的其他課程，掌握專業技能。

（二）工科混合式教學由順勢而起到順勢而為

2017年，國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》指出，建設課程教學與應用服務有機結合的優質在線開放課程和資源庫，全面推進“優質資源班班通”，鼓勵教師利用信息技術提升教學水平、創新教學模式，利用翻轉課堂、混合式教學等多種方式用好優質數字資源，深入推進“網絡學習空間人人通”，形成線上線下有機結合的網絡化泛在學習新模式。高校工科教師要借助國家教育政策的東風順勢而為，立足本學科本專業的優勢，深耕細作，開拓出適合學生、利于大眾的混合式教育新模式。目前，國內工程圖學概論課程混合式教學還處于探索階段，如何讓高校學生以及更多的學習者受益，還存在各種各樣的困難，這些困難既有教師的困惑，也有學生的迷茫，既有平臺的羈絆，也有制度的牽涉。

三、工程圖學概論課程混合式教學設計流程及其模式

（一）基于慕課的混合式教學課程特征

基于工程圖學概論課程的性質與教學特征，發揮混合式教學的優勢，在課程中融合以慕課教學為重要環節的混合式教學通體設計，使線下教學和線上教學完美融合。教師在慕課教學環節重點關注工程圖學概論課程的教學重點，由簡入繁、抽絲剝繭，重視具體案例分析和課后練習：在線下教學環節則關注學生的實際操作、問題分析、答疑辨析、小組互助、學術操守等。

工程圖學概論課程教學十分重視探索多元化的、生動有效的教學方式和方法。在課程教學實施過程中，已經探索建立起一套成熟的人才培養理念、模式、理論、課程教學體系和管理制度，建立了涵蓋教學計劃、課程與教材開發等內容的人才培養體系。在教學內容、課程模塊、教學方法、考試方式等方面制定了一系列的改革措施，大力強化教材建設、網絡教學、實踐環節在人才培養中的保障力度。在課程體系設計上，調整了課程體系中的理論學時與實踐學時的設置比例，結合不同專業需求，不斷調整課程學時設置及教學內容。

工程圖學概論課程內容豐富、圖文并茂、授課生動活潑、理論學習與實踐應用緊密結合，通過長期教學實踐，課程建設主要以改革教學內容、改革教學方法、創新教學手段、完善教學體系為出發點，并結合現代心理學理論，探索將圖感教育應用于工程圖學課程教學中，力求實現既能培養學生的制圖基本技能和空間想象力的目標，又能培養和開發學生的圖學思維能力，以及培養學生嚴謹細致的工作作風。

（二）基于慕課的混合式教學的授課對象

工程圖學概論課程是華北水利水電大學土木類（0810）、水利類（0811）、測繪類（0812）、地質類（0814）、農業工程類（0823）、環境科學與工程類（0825）、建筑類（0828）等工科專業的專業基礎課程，被認為是培養工程師的重要技術基礎課程。混合式教學是結合華北水利水電大學的土木水利類專業的本科生課程來設計，按照學生的接受能力、學習偏好、難易程度、邏輯順序等進行多方面考慮和取舍。社會其他學習者如有興趣也可以參與網上學習，而線下學習僅限高校學生。目前，華北水利水電大學該課程的授課對象具有以下特征：首先，授課對象整體上較好。學校本科生屬于國家高考統招學生，他們的基礎能力普遍較好，知識理解能力、邏輯思維能力、自主學習能力、主動學習意愿等各方面都比較強。授課對象的這些特征都是設定混合式教學時需要考量的。只有這樣才能照顧到大多數學生，關注特別優秀和基礎較差的學生，課程練習冊難易程度也會有所區分。其次，授課對象自律性仍有待加強。學生考上大學后容易對自我放松要求，對新環境、新的學習方式、新的交往方式等有一個適應和探索過程，獨立解決問題的能力不強，對混合式學習這一新鮮事物還處在好奇的階段，沒有內化到自我學習計劃中，這就需要教師的約束和監督，也需要師生的相互交流。教師在課程的設計中可以每講完一個知識點就提出一個問題讓學生回答，學生過關后才可以進入下一輪學習，同時把學生選課的學分和課程學習結合起來，只有完成線上學習和線下項目式學習才視為完成學分，由任課教師按要求給予評定。這樣做可以大大提高授課對象學習的自律性。最后，授課對象的空間想象力和創新力不足。由于學生求學過程中一直重視考試成績，對事物的創新程度關注較少，較少人有獨立的觀點或從獨特的視角觀察和關注問題的能力.對科學的探索沒有足夠的興趣。因此，在繪圖課上教師不僅要提高學生專業讀圖繪圖能力、三維空間想象能力，還要重視學生科學思維、創新思維的培育。

（三）基于慕課的混合式教學的授課模式

不同于以往傳統的“復習舊課一引出新課一講授新課一總結新課一布置作業”的授課模式，混合式教學的課程時間安排也發生了變化。這就需要教師充分發揮主觀能動性，依據羅杰斯的人本主義理論，以生為本，在對教學目標、教學內容進行整體把握的情況下，將學習按“預習新課一網上自主學習一課后作業練習一集中答疑一小組項目式學習一總結課程內容”的模式進行。首先，慕課時間安排。在混合式學習中，慕課學習是其中一個重要的環節，教師要費心思下功夫對教學整體思路進行考量、對教學目標進行設計，對教學內容進行細化，同時設計教學任務要考慮到教學目標的重點與難點，盡量將慕課教學視頻的時長控制在15分鐘左右，從而制訂出適合學生的學習任務。每隔5分鐘左右教師出題讓學生回答以求過關進入下一個環節，通過不斷持續引導學生完成任務來實現總的學習目標。其次，線下課程的多樣性。在正常的教學課程中，學生與教師依舊沿用目前上課的形式和時間進行疑難問題的交流，一節課普遍采用45分鐘制，一次答疑時間為兩節課即90分鐘。線下交流形式可以多種多樣，可以選擇教室、自習室、辦公室等場所，教師現場即時指導，及時糾正。最后，項目制教學（HrrH）學習的探索。有很多教育專家說過，“我們在用19世紀的體制，20世紀的知識，培養著將要生活在21世紀的人”。項目式教學（HTH）屬于新興事物，它關注學生的主觀性、創造性、內需性，但是對大學生群體這方面能力的訓練可謂是少之又少。教師可根據學生的興趣設定一些繪圖相關項目來開展教學，如古代建筑繪圖、創意性繪圖等。這個過程不需要在課堂上進行，教師可以充分發揮學生的內生性興趣，讓他們在自由時間完成，同時教師可以在一對一單獨指導或者小組展示討論時開展教學探索。

（四）基于慕課的混合式教學的授課內容

在工程圖學概論課程教學中，慕課課程的開展要以具體的教學任務為驅動，以課程模塊為單元，從點、線、面到立體，再到組合體，一環扣一環，教學內容逐步深入。該課程共有9個教學章節內容，36小節，每小節教學需要10-15分鐘。

工程圖學是一門古老的、研究在平面上用圖形表示形體和解決空間幾何問題的理論和方法的學科，涵蓋工程教育的各個方面，其特色鮮明，理論與實踐結合緊密，技術性與實用性相結合，涵蓋知識面廣，系統性、綜合性強。工程圖學畫法幾何是工程制圖的投影理論基礎，它應用投影的方法研究多面正投影圖、軸測圖、透視圖和標高投影圖的繪制原理，其中多面正投影圖是主要研究內容。畫法幾何的內容還包含投影變換、截交線、相貫線和展開圖等。

任何建筑形體及其構件的形狀、大小和做法，都不是用普通語言或文字能表達清楚的，必須按照統一的規定畫出它們的圖樣，以作為施工、交流的依據和表達設計師構思的手段。因此，教學內容以工程項目為基礎訓練來進行教學組織，根據教學內容將慕課分為不同的教學部分，分別為工程形體投影與表達、工程構造認知以及工程識圖三大部分。在三大部分的基礎上進一步歸納知識點與技能點，并且將掌握的知識與技能具體應用到建筑工程投影、建筑基礎構造等具體工作任務中。

四、工程圖學概論課程混合式教學模式的利弊分析及反思

從傳統單向灌輸式教學方式，轉變為混合式教學自主交流探索的教學方式，既沖破時間與空間的限制，又把學生的內生性興趣發揮到極致。教師不僅是知識的傳授者，而且成為了工程圖學概論課程設計的主導者，以生為本，制作慕課教學視頻供學生自主學習。此外線下的課堂交流更大限度地拓展了課程的教學內容，使學習無處不在、無時不在、持續終身，為新時代的工科教學提供了一種嶄新的教學模式。引入混合式教學在工程圖學概論課程教學中取得的效果顯而易見：第一，學習效率快速提高。學生可以自主選擇學習時間，把零碎的時間匯集起來，使學習效率得到很明顯提高。第二，鍛煉學生獨立學習的能力。在混合式教學中，學生作為學習的主體，一切得靠自己，無論是慕課學習，還是課后練習、小組展示、項目制學習，對學生的自律性要求都極高，學生要學會制訂自我學習計劃，在學習中提出問題、發現問題、解決問題。第三，工具便捷性。信息時代，手機、電腦的普及讓更多人受益，在工程圖學概論課程學習中，學習者有不懂的地方可以反復聽反復看慕課視頻，仔細琢磨，這些對學生課堂后復習、練習和總結都十分有利。

信息時代的混合式教學取得了顯著的成效，筆者也對探索的過程中出現的互動難、退課率高、學分互認難、教學測評不實、科技倫理審視等情況進行了反思。筆者認為，在以后的教學過程中要做到：第一，以生為本，體現教育的本質。歷史上的教育理論素來存在著“教育內發說”和“教育外爍說”兩種對立觀點，前者傾向個人主觀性的興趣、個人稟賦，后者傾向外力強制獲得學習的習慣。而以慕課為背景的混合式教學則有機融合了兩者的教育理念，既需要學生個人主觀學習的強烈意志，又需要教師和制度的引導和約束，從而使學生獲得知識、發展能力，實現自我價值，獲得人生的超越。第二，培育理工科學生的社會責任感和創新精神。教師在工程圖學概論課程中引入個人講解方式、競爭考核模式，學生分組或單獨在課堂上演講、展示，分小組評定，結合課程專業知識和案例分析發表見解。教師從學生專業知識的把握、社會認知的掌控、學術道德的操守，科技倫理的堅守，意識形態的認知等方面進行評判，設立優秀等級，以此培養學生的專業思維與責任擔當意識、競爭與合作意識、挑戰風險的意識、自我和奉獻的意識等，使學生成為新時代的具有強烈社會責任感和創新精神的優秀專業人才。

1946年杜威在《經驗與教育》一書中指出：“新教育的道路并不是一條比老路容易走的道路，相反，新教育的道路是一條更艱辛和更困難的道路。除非新教育得到大多數人的支持，否則，新教育的處境將會依然如故，而要達到大多數人支持的地步，那就需要新教育的信奉者們在這方面進行許多年的嚴肅認真的同心協力的工作。”工程圖學概論課程的混合式教學還處于起步階段，專業的精準把握、學術的價值衡量、科技倫理之辯等探索之路任重而道遠。