信息技術支持下的新型“工程圖學”教育教學方法探索與實踐

姜杉 徐健 喻宏波 丁伯慧

[摘 要] 我國高等工程教育改革發展已經站在新的歷史起點，工程教育與產業發展緊密聯系、相互支撐。該研究更新現有工程圖學教學方法及手段，面向機械類型專業學生及社會大眾，圍繞新工科教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系等內容開展研究和實踐。發揮面授課程、在線課程及翻轉課堂及實踐教學相結合的混合式教學優勢，實現課程內容豐富化、授課形式多樣化、實踐環節多元化，評價體系常態化。推進信息技術與工程圖學教育的深度融合，創新工程圖學教育教學方法，提高教育效率和效果。

[關鍵詞] 信息技術;新工科;工程圖學;教學方法

[基金項目] 2018年度天津大學校級在線開放課程項目“示范性虛擬仿真實驗教學項目”（TJUXF20180102）

[作者簡介] 姜 杉（1973—），女，工學博士，天津大學機械工程學院教授，博士生導師，兼任機械工業教育協會工程圖學課程指導委員會副主任委員，天津市工程圖學學會理事，主要從事工程圖學教學理論與方法研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）38-0205-02? ? [收稿日期] 2020-04-03

一、前言

為實現我國從工程教育大國走向工程教育強國的新形勢下，加強現代化信息化技術在高校課堂教學中的應用[1，2]，研究以工程圖學課程改革為基礎，推進信息技術與工程教育深度融合，創新“互聯網+”工程教育教學方法，提高工程教育效率和教學效果。構建多種教學和學習模式，建設協調教學信息化支撐的信息平臺，提煉出與之相適應的評價體系及方法，并將該模式在全國高校加以推廣應用。

二、信息技術支持下在線課程發展現狀

近年來，世界各國涌現多個特色在線課程項目，如美國著名高校及商業公司聯合推出的Coursera，Udacity，edX，Canvas Network;歐洲遠程教育大學協會牽頭，歐洲11國聯合推出的OpenupEd項目;由歐洲多所著名大學聯合發起，英國開放大學運營的FutureLearn項目;我國清華大學等推出“學堂在線”項目、上海交通大學等推出“好大學在線”項目;愛課程網攜手網易云課堂推出的“中國大學MOOC”項目等[3-5]。但，現有在線課程存在一定的缺陷和問題[6]。

1.教學內容及模式有待突破，亟需促進深度學習。絕大多數在線課程的教學模式仍基于行為主義學習理論，將課程視頻、測驗、非實時討論作為其最為常見的學習活動類型，存在視頻單一、評價模式固化、交互水平低等問題。這反映了課程提供者在課程設計階段對課程特點與學習目標的忽視，導致了課程在維持學習者的學習動機、引發學習積極投入、形成良好的學習互動、繼而促進學習者進行深度學習等方面存在缺陷，而深度學習、實踐學習的缺失將不利于高階學習目標的實現以及知識創新的發生，也直接降低了在線課程的學習質量和完成度。

2.支持服務尚顯薄弱，缺少實施個性化支持?，F有多數在線課程專注于課程內容本身，并不強調必要的學習支持服務，忽視了學習支持服務在在線教育中的重要作用。受制于學習者規模，現有在線課程學習支持服務缺少實時或個性化的支持，在學習過程中的學習困難或學習疑問難以得到及時且準確的回應，而課程設計者也難以獲得學習需求、課程內容、設計層面的反饋與意見，服務的缺失成為課程進行過程中教與學之間交流的障礙，未能形成在線課程內部良好的教與學生態。

3.實踐環節及評價體系有待完善。目前我國的在線課程更傾向采用考試和測驗的評價方式，形式較為簡單，這與我國在線課程偏重行為主義教學設計的現狀相符。工程圖學課程目前還缺乏對參與該項目的同學實踐環節和作業環節的實施方法及評價機制。該環節的有效設計和安排，直接決定學生對知識的吸收和應用能力的培養，是該課程建設的必不可少的部分。

三、信息技術與工程圖學教育的融合機制

1.多元化在線課程的設計與管理。首先，“工程圖學”課程有大量的知識點蘊涵在教材的章和節里面，如何把這些知識點提取出來呢？我們關注對教學有重要影響或者對學生的知識掌握有關鍵作用的幾個要點，以重點、難點和易錯點作為提取的對象。結合課程設計特點，采取主線串聯知識點的方式建立教學。使教學重點突出，但不瑣碎。其次，優質的教育資源并不能取代人際之間的交流?！肮こ虉D學”課程在線教育分為兩個階段，第一階段是課程的制作開發，第二階段則是學習支持服務，最有效的學習是發生在人際間的交互過程中的，因此，本研究通過信息技術及互聯網+運用，開發移動式課程工具，包括討論、交流、答疑、作業的批改等，提高教學互動能力。

2.虛實結合的實踐教學.目前多數在線課程只是單一的內容教學，但新時期的人才需求不僅僅局限于知識的存儲量，實踐能力、動手能力同樣是一個學生綜合素質的體現[7]。針對該問題，進行在線實踐建設嘗試，運用虛擬現實等技術建立一套實踐課程教學和體驗內容，內容涉及基本立體的認識及繪制、組合體建模及視圖辨析、基本機械結構學習和創意機器人設計四個實踐內容。

實踐教學內容的設置打破單一在線課程的局限性，打破實驗設置受限于一門課程教學大綱的制約，整合機械設計系列課程的教學資源，為教師和學生提供一個跨課程的在線實驗平臺。

3.基于網絡和移動通訊學習的評價方法。隨堂小測驗、單元測驗、調查、線上期末考試等是主要的評價類型;形成性評價如參與討論、課件瀏覽和單元作業等比重增加;逐步進行探究型過程評價。建立學習進度反饋機制，測試題目難度及覆蓋度的反饋機制，建立學生與教師之間的信息反饋機制。通過現授課的班級進行項目的試點，在網絡平臺建立具體的評價模式和指標，完成具有工程圖學課程特色的網絡課程的評價機制。

四、總結

面向工程類專業人才培養的需求，建立信息技術與工程圖學教育教學融合機制，從學生的準入學習、選課、學習、實踐、檢測、總結各個環節入手，建立一套面向在線課程的全程管理機制。

提出在線課程中實踐環節教學方法，面向在線課程建設，優化課程內容，完成在線課程、面授課程翻轉課程的有機結合，將單向性灌輸式學習轉換為雙向性啟發式、引導式學習，提高學生的自主學習意識，提高學生認識問題，解決問題的綜合能力，提高學生的創新能力。

（致謝：感謝天津大學工程圖學教學團隊的所有教師。感謝智慧樹在線課程運行平臺的管理人員和技術人員的大力支持）

參考文獻

[1]陸國棟，孫毅，費少梅，等.面向思維力、表達力、工程力培養的圖學教學改革[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7.

[2]陸國棟.“新工科”建設的五個突破與初步探索[J].中國大學教學，2017（5）.

[3]范君彥.中美在線教育課程開發與設計研究[D].華中農業大學，2016.

[4]石子.40余高校視頻公開課將實現優質資源共享[J].中國遠程教育，2013（5）：86-86.

[5]夏收.在線課程的發展現狀及對策研究[D].華中師范大學，2014.

[6]馬艷，楊超.高校在線教育發展現狀與對策研究[J].陜西教育：高教，2016（8）：25-26.

[7]張臣文.基于虛擬儀器的網絡教育實驗教學模式探究[J].實驗室研究與探索，2011（3）：271-274.

Exploration and Practice of New Engineering Graphics Teaching Method Based on Information Technology

JIANG Shan，XU Jian，YU Hong-bo，DING Bai-hui

（School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300350，China）

Abstract：The reform and development of higher engineering education in China stand at a new historical point.Engineering education and industrial development are closely linked and mutually support each other.For the students whose major is mechanical and the public，research and practice are carried out around the new concept of New Engineering education，the new structure of disciplines and specialties，the new mode of talent training，the new quality of education and teaching，the new system of classified development，etc.Give full play to the mixed teaching advantages of face-to-face courses，online courses，flipped classes and practical teaching，realize the enrichment of course content，diversification of teaching forms，diversification of practice links，and normalization of evaluation system.It can promote the deep integration of information technology and engineering graphics education，innovate the teaching methods of engineering graphics education，and improve the efficiency and effect of education.

Key words：information technology;New engineering;Engineering Graphics;teaching method