基于“工程制圖”云教材的云班課建設與應用

丁 喬，孫軼紅，魯宇明

基于“工程制圖”云教材的云班課建設與應用

丁 喬1，孫軼紅1，魯宇明2

(1. 北京石油化工學院機械工程學院，北京 102617；2. 南昌航空大學航空制造學院，江西 南昌 330063)

隨著信息技術與教育教學的深度融合，集在線教學與實體課堂教學為一體的混合式教學模式越來越被廣大教師所接受。為此，介紹了面向認知規律和自主學習的“工程制圖”云教材在內容和表現形式上的創新之處及在此基礎上進行的云班課線上資源建設，并利用云平臺開展了課前知識傳遞、課內精講重、難點和知識的實際運用、課后知識拓展等豐富的教學活動。通過對學生學習軌跡的全程記錄和跟蹤，為過程性多元化評價提供了數據，有效促進了學生自主學習，使教與學的互動性更強，取得了較好的效果，為普通高校開展“以學生為中心”的教學提供了借鑒和參考。

云教材；工程制圖；云班課；信息技術；以學生為中心

隨著信息技術與教育教學的深度融合，“以學生為中心”的教育理念更好地“落地”了?！耙詫W生為中心”就是以學生當前狀態為基礎，以促進其發展為目的。教育的目的是學而不是教，要以學生的學為中心[1]?！皩W沒有發生，教就沒有發生，只有當學發生時教才發生”[2]。為了真正建立起以學為核心、為主線的新的教學模式，很多課程已經開始嘗試整合以互聯網+為背景的各種教學資源，為學生提供自主學習、獨立思考的平臺，讓學生對自己的學習負責，培養其主動學習、自主學習和終身學習的能力，同時緩解了高等院校中的工程制圖課程內容多、學時緊的局面。北京石油化工學院以“藍墨云”平臺為基礎，結合“工程制圖”課程特點及普通應用型高校學情分析，在2018版培養方案實施中，基于“工程制圖”云教材的應用，開展了“云班課”建設與實踐。

1 《工程制圖》云教材建設

云教材又稱移動交互式數字教材，不同于紙質教材，也區別與普通電子教材，其集成了富媒體數字出版、移動學習、云服務和大數據四大領域的前沿技術，支持動畫、視頻、語音、圖文等富媒體，依據情景化、動態化、形象化的學習需求，將傳統教學內容進行富媒體編排設計和交互設計，面向智能手機、平板電腦進行全新設計呈現(兼容PC)，為學習者提供豐富的、可擴展的、精致化的、社交化的全新學習體驗。云教材擁有強大的人機交互和人人交互功能，提高了師生教學中的溝通效率，為數字化學習和移動學習打下了基礎。

1.1 面向認知規律的云教材內容建設

以“體”為知識鏈條，軸測圖不斷線，有效提高學生認知力和表達力并創設一種開放性的學習環境。認知力是指主觀對非主觀事物的反映能力。認知力越高，反映越接近事物的本質。人的認知能力包括：觀察力、記憶力、想象力、注意力。為強化學生空間概念，提高學生的認知能力，在教學內容上通過平面立體正六棱柱將各部分知識關聯起來，如圖1~2所示。平面立體的投影是整門課的切入點，在棱柱、棱錐三視圖畫法之后開始學習軸測圖，學會一種基本體就能畫出其軸測圖，使得圖與形時時轉換。在此基礎上，時時對照著平面立體，直觀、具體講解點、線、面及其相對位置的投影，更有利于學生的理解消化。作為擴展學生思維、多一種手段解決幾何作圖問題的換面法分散到求直線實長、求平面實形及綜合解決度量、定位問題的各章節中(圖1)，如此設計，學生會在應用中更好地懂得軸測圖與換面法的作用。

圖1 圖示基礎部分

圖2 應用基礎部分

圖2為應用基礎部分主要培養學生的表達力和思維創新能力。其中，正六棱柱和正圓柱疊加就是組合體，在圓柱體上加工出螺紋就是螺栓，正六棱柱用圓柱體挖孔，想要表達內部結構就要學習剖視的國標規定畫法?？傊珪蟛糠种R點由正六棱柱、正圓柱貫穿起來，猶如一條線穿起來的珍珠一般，脈絡清晰，便于學生梳理知識點，促進長時記憶。

1.2 面向自主學習的云教材表現形式創新

“工程制圖”云教材每章開篇配有概念地圖(圖3)和課程矩陣圖(圖4)。概念地圖能夠跳轉，實現“字典式”查詢[3]，方便學生查閱某個知識點，想查閱本章哪部分內容就能快速進入該部分內容里。課程矩陣圖給出了課程目標、教師教法、學生學法及本次課程評價、授課學時等建議?！肮こ讨茍D”云教材還具有如下特色：①微課視頻；②交互測驗題及自助評判；③氣泡注解和百度百科擴展；④圖片；⑤動畫；⑥高亮、立即筆記和隨時擴展到互聯網里學習等 (圖5)。

圖3 “字典式”跳轉概念地圖

圖4 課程矩陣圖

云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[4]。其便于學習者充分利用碎片化時間，隨時隨地進行學習、討論、分享交流，為自主學習和個性化學習創設了空間，最大限度地激發學習者的學習興趣，有效培養終身學習能力。

(a) 微課視頻(b) 交互測試題及自主評判

2 云班課建設

云班課是藍墨科技推出的一款APP，在移動網絡環境下，利用手機等移動智能設備開展課堂內外互動教學的云服務平臺。能夠把教師備課的過程、課堂內外教學中的師生互動、對學生的學習答疑和指導、布置作業、批改作業等幾個步驟集中在云服務平臺上。把原來需用紙和筆來做的事情，變成了用手指點觸就可完成的事情，把課堂里的提問、舉手回答變成了師生之間的實時性和非實時性交流。云班課平臺構成如圖6所示[5]。

2.1 云班課創建

教師首先要創建云班課，如圖7所示。向平臺上傳各種課程資源，設置投票問卷、討論答疑、頭腦風暴、在線測試等活動，還可以對班課成員進行分組管理、布置作業、簽到、互評等操作。學生的手機安裝了云班課APP、加入云班課的代碼之后，就可以接收到上述信息，生生之間、師生之間都可以展開互動。自主學習、自主測試，實時動態了解自己在班級中的學習狀態。學生的手機變成了強有力的學習工具，教師可以輕松管理班課，隨時跟蹤學生的學習進度與評價。

圖6 云班課平臺構成

圖7 云班課的創建

2.2 線上學習資源建設

本課程的基礎性決定了該課程一般在大學一年級開設，提高學生學習興趣、培養學生學習能力對學生的影響是深遠的。因此，需要把輸送知識變成能力的提升及好習慣的養成。教學中實施“興趣的激發、知識的累積、能力的培養、素養的提高”四位一體的培養方針，激發主動探索的欲望，提升圖形思維力和工程表達力，具有熟悉并遵守國標、精益求精的工匠精神和審辯式思維能力及終身學習能力。在該課程目標指導下展開線上學習資源建設。列出知識點，弄清每個知識點要掌握的深淺程度和寬窄面域的界定，然后團隊協同作戰。

(1) 第一次上課前，教師把課程公告、教學日歷和云教材發布到云班課的“資源板塊”，公告里寫出對學生的要求和提醒內容，比如：上課時間、地點，本課程任務、課堂要求、作業要求，考核形式及總成績組成、分值比例，線下答疑時間及地點等等。教學日歷可以使學生了解課程進度及內容。下載云教材，根據教師要求提前自主學習云教材相關章節知識(圖8(a))。

(2) 教學課件可一次全部放上，也可分次放某部分。

(a)(b)(c)

(3) 根據知識點要求，需要作出大量選擇、判斷測試題。將題目及答案、有的做出題目解析，導入測試系統，每次題目5~10道題，測試時間短，利于學生用碎片化時間自測(圖8(b))?？梢哉n前推送，用以檢測學生自主學習效果，根據測試分析得分率情況，確定課上討論、教師重點講解內容。也可以隨堂測試、階段測試，鞭策學生認真聽講、及時復習，增加過程性考核。

(4) 該項要寫清楚項目實踐要達到的考察指標和考察重點、評分標準和分值及學生填寫項目總結，學生會針對要求，對照分析，有的放矢完成實踐項目(圖8(c))。

以上學習資源內容可定時推送及提醒。

3 云班課應用

3.1 課內外教學活動

學生是學習的主體，是教學過程的核心。教師要想方設法推動學生主動獲取知識。課前和課后都可以通過云教材、課件等進行知識的預習、復習，利用云教材觀看視頻微課、分享筆記，還可以通過檢測題自動評判學習效果(圖5(b))。根據自身情況，自動調整學習時間、觀看次數。對于未理解的內容通過云班課的“討論/答疑”功能與同學和老師進行交流互動。在完成相應知識的自學后，學生通過云平臺推送的測試題來檢驗自學效果，答題結束后可以實時看到自己答題的結果以及對題目知識點的解析，對于沒掌握的知識點可以進一步自學或為老師課上教學的內容提出建議。教師可以通過云班課查看學生的學習情況(圖9)。對未及時完成課前自學的學生推送提醒信息，督促學生完成。教師根據課前學生自學的學習反饋，調整教學內容，把課堂的教學內容集中在知識的重點、難點和實際運用上。在課上教師先對這些問題采用集中精講的方式進行有針對性的講解，再通過云班課的頭腦風暴、討論/答疑等活動加深學生對重、難點的理解。有時采取搖一搖、搶答、舉手等寓教于樂的方式選擇學生匯報講解某一個知識點，既可以鍛煉學生的表達能力，又可以避免學生課下不認真學習抱有僥幸之心濫竽充數。也可以課上講解之后再次測試幾分鐘，進一步檢查學生學習效果。這種碎片化的隨學隨考的教學方式已成為一種常態化的教與學方式，不會增加教師和學生太多負擔，又有助于了解每一個知識點掌握情況，師生均樂于接受[6]。課后利用云班課“作業/小組任務”功能布置若干小任務，引導學生進行自主探究性學習，學生以組為單位相互協作分工來完成。在完成任務后將視頻、PPT、圖片等上傳到藍墨云平臺進行成果展示。

3.2 學習過程監控與過程性考核

云班課中記錄了學生的學習動態，提供多種評價方式和過程性數據跟蹤和監控及提醒，實時高效、公開公平，教師和每一位學生可以共同查看(圖10)。學生可以從學習結果數據圖表中發現自身對知識技能認識的不足，及時進行彌補。從學習情況記錄數據表中發現自身學習行為的優缺點，發揚優點，克服不良習慣，調整學習方式和策略。教師及時掌握每一位學生參與每一項活動具體情況，便于進行學情分析，定制個性化的教學指導。通過學生間的互評和教師的評價及私聊，突破彼此間的局限性，提高對事物的辨析能力和與他人的溝通交流能力。

在云班課平臺上可以導出班課匯總及明細，其是學生學習軌跡的全程記錄和跟蹤，為過程性評價提供了數據?？己嗽u價不僅僅以期末成績+大、小作業成績為依據，而是更加注重過程性學習效果和能力、素養的提高，進行多元化考核[7]。新的考核分為2大部分，各占分值的50%，即本門課期末總成績=期末考試卷面成績占50%+云班課成績占50%，其中云班課具體考核項目有線上資源學習、過程性小測試、頭腦風暴、作業/小組任務、課堂表現、簽到、被老師點贊等，分值比例如圖11所示。

(a)(b)(c)

圖10 學生學習報告

圖11 云班課考核指標及分值

4 教改效果分析

應用云班課后對同一位教師講授的同一專業2個學年對學生問卷調查和期末總成績統計分析(圖12~13)可以看到，學生自主學習能力得以提高，總評成績顯著提升，尤其是沒有不及格的學生了。表明在教學內容不變學時減少的情況下，采取基于云教材的云班課教學模式可以較好完成教學任務并提升教學效果。

圖12 學生收獲

圖13 傳統模式與云班課模式學生總評成績對照

5 結束語

基于“工程制圖”云教材的云班課順應了時代的發展，有效地使信息化教學手段與傳統的教學方法相融合，實現了過程化激勵和多元評價，充分調動了學生學習的主動性，促進了學生知識目標和能力目標的達成，保證了教學任務較好完成。但教師在線上資源建設和課程設計上需要花費大量的精力，對于極個別學生線上學習“作假”情況還缺乏有效的監督。今后需要根據課程特點及教學實踐反饋情況，進一步研發更加科學、合理的線上線下軟硬件資源，使“以學生為中心”的混合式教學模式覆蓋面更廣，學生受益面更大。

[1] 周光禮, 黃容霞. 教學改革如何制度化: “以學生為中心”的教育改革與創新人才培養特區在中國的興起[J]. 高等工程教育研究, 2013(5): 47-56.

[2] 余文森. 論大學課堂教學的三個“應然”[J]. 中國大學教學, 2018(4): 43-47, 65.

[3] 王曉菲, 穆浩志, 薛立軍, 等.慕課理念下“互聯網+”的工程制圖課程教學改革思考[J]. 圖學學報, 2018, 39(3): 605-609.

[4] 薛立華, 肖銀玲, 王丹虹. 制圖新形態教材研發的探索與實踐[J]. 圖學學報, 2018, 39(4): 778-781.

[5] 王珉, 張宗波, 牛文杰, 等. 融合云課堂的“機械CAD基礎”課程教學改革研究[J]. 圖學學報, 2018, 39(2): 367-372.

[6] 婁暉. 以學生為中心構建工程制圖SPOC課程平臺[J]. 圖學學報, 2017, 38(5): 779-784.

[7] 楊莉, 郝育新,劉令濤. 工程教育專業認證背景下《工程制圖》課程教學改革研究[J]. 圖學學報, 2018, 39(4): 786-790.

Development and Application of the Cloud Course Based on Cloud Textbook of “Engineering Drawing”

DING Qiao1, SUN Yi-hong1, LU Yu-ming2

(1. School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China;2. College of Aeronautical Manufacturing Engineering, Nanchang Hangkong University, Jiangxi Nanchang 330063, China)

With the deep integration of information technology and education, the mixed teaching mode combining online teaching and classroom teaching is more and more accepted by teachers. This paper introduces the innovation of content and expression in the “Engineering Drawing” cloud textbook based on cognitive rules and self-learning and the construction of cloud course online resource. A cloud platform is used to carry out various teaching activities including pre-lecture knowledge transfer, teaching of difficult points and practical uses in class, and knowledge extension after-class. By tracking and recording the student’s learning process, it provides data for process-oriented, multiple-dimension evaluation. which effectively promotes students’ independent learning, strengthens the interaction between teaching and learning, and achieves desirable results. This new teaching mode serves as reference for “student-centered” teaching in universities at large.

cloud textbook; engineering drawing; cloud course; information technology; student-centered

TB 23

10.11996/JG.j.2095-302X.2019050976

A

2095-302X(2019)05-0976-07

2019-04-23；

2019-05-15

教育部產學合作協同育人項目(201702072091)；北京石油化工學院教育教學改革與研究重點項目(SZZD20180201)；創新創業背景下工程制圖課程建設研究項目(JXJG-18-8-19)；北京高等教育本科教學改革創新項目(201910017002)

丁 喬(1969-)，女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士。主要研究方向為工程圖學。E-mail：dingqiao@bipt.edu.cn