工程圖學線上線下混合式課程建設

張紅霞 馮衍霞 蘇國勝 付秀琢

摘? 要 以工程圖學為例，從線上學習資源建設、混合式教學內容及學時分配、混合式教學方案設計、課程知識體系的重構以及線上線下過程性評估等方面展開討論，對線上線下混合式課程建設進行有益探索。

關鍵詞 工程圖學;混合式課程;慕課;線上學習資源;SPOC;

工程思維

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0108-03

0 前言

隨著時代的發展，通過網絡利用計算機、移動設備等開展學習成為學生獲取知識的重要途徑。隨著學生知識獲取的渠道發生改變，高等教學改革也呈現出新的特征，面臨新的挑戰。2019年，教育部提出“雙萬計劃”，其中“線上線下混合式課程”為實施國家級一流本科課程推薦類型之一。

2020年初，突如其來的疫情使線上教學成為主旋律，目前大部分學校已正常復課，學生回歸傳統課堂，教師也將以新的理念、新的視角看待以往的教學方式。線下復課之后，課堂教學依然是教與學的主陣地，線上教學對高校教學產生持續影響。從課堂教學單方向的知識傳授，到線上線下多維度的交流互動，推進真實與虛擬課堂融合，開展以課堂教學為主，以在線預學為輔，課堂即時交互、實時反饋，線上延學的混合式教學模式，使學生實現處處能學、時時可學的自由切換式學習模式，是高等教育發展的必然趨勢。

混合式教學是將全時域、全空域的學生在線智能學習模式和線下課堂高階知識內化結合起來的一種教學模式。混合式教學改革可以從以下三方面努力：

1）線上有資源，資源的建設規格要能夠實現對知識的講解;

2）線下有課堂，課堂要能夠檢驗、鞏固、轉化線上知識的學習;

3）過程有評估，線上和線下、過程和結果都需要開展評估。

本文從線上學習資源建設、混合式教學內容及學時分配、混合式教學方案設計、線下知識體系的重構以及線上線下過程性評估等方面，對工程制圖混合式教學模式展開討論。

1 工程圖學的特點

工程圖是工程界交流的語言，工程圖學是一門面向工程類專業學生開設的專業基礎課程。以工程圖學的精髓為主線，以工程應用為切入點，講述投影、立體、表達、標準、零件、裝配體、二維及三維繪圖軟件。工程圖學是一門具有較強的工程性和實踐性的課程，讓學生具備解決工程問題所需的基本圖學知識，并通過上機實際操作掌握現代二維繪圖及三維設計技術。工程圖學重點是培養學生的工程應用能力，使學生具備工程師的基本素養，學生普遍覺得本課程比較難學。

2 線上學習資源的建設

目前中國慕課已經初步建立了具有中國特色、世界水平的在線開放課程體系，工程制圖課有26所高校開設66門SPOC。依托中國大學慕課及SPOC在線資源進行預習，為學生推薦浙江工業大學李俊源等老師錄制的機械制圖課程視頻，上機實操課為學生推薦我要自學網譚應老師的視頻教程，進行AutoCAD和SolidWorks的預習。

除了利用現有的在線資源，也結合學生特點和課程內容，在超星學習通平臺創建班級和騰訊QQ群，為學生精心制作大量豐富生動、形象直觀的三維模型、交互仿真模型等教學素材，如圖1所示。另外，還將每章節需掌握的知識點、重點難點、典型例題、綜合應用指導等制作成微視頻發布到在線課程上，使學生能夠根據自己的時間安排靈活地學習。尤其是上機實操部分的微視頻，學生可以反復觀看，且在學習過程中可隨時通過電話、QQ截圖、文字及時和教師溝通，獲得教師的在線指導。

3 混合式教學內容及學時分配

基于教學改革，許多高等院校工程圖學授課學時被大幅度削減。以齊魯工業大學為例，機類及近機類專業的工程圖學總課時不變，理論學時原來的112學時減為80學時，增加了32學時的上機操作;非機類專業理論學時由原來的56學時減為40學時，增加了16學時的上機操作。減少學時后盡管對課程內容也進行了一些整合和取舍，但考慮到后續課程和學生考研等需求，需要講授的內容依舊不少。

根據布魯姆的知識分類理論，一些簡單的低階的知識可以通過觀看視頻在線學習，而教師的課堂教學主要解決高級認知部分內容。以齊魯工業大學機械類專業多學時工程圖學為例，結合學校實際，線上線下混合式教學學時分配如表1所示。將該課程理論課的80學時拆分為60學時的集中講授、10學時的自學內容和10學時的課堂拓展討論。其中自學內容大多為記憶性、邏輯分析推導不強、與生活實際相關的內容，學生通過線上自學和課上討論可以達到教學目的;課堂拓展部分以工程實際切入為主展開討論。32學時的上機課拆分為24學時的集中講授、8學時的在線學習。

4 混合式教學方案設計

線上線下混合式教學不僅僅是形式上的變化，更是教學環節的重新設計，包括知識點的重組、教學時間的重組、多種工具的綜合應用和配合等環節。如圖2所示，整個教學過程分為三個階段。課前預習：由教師給學生提供學習的在線資源、課件以及錄制的微視頻，學生通過教學平臺在線完成預習，有問題隨時與教師線上交流，“帶著腦子”上課。課中內化：每節課90分鐘，課堂教學進行70分鐘左右的高階內容講授，留20分鐘的時間進行課堂交流、小組討論和測試。課后鞏固：學生利用在線課程進一步鞏固復習，師生平行互動，線上線下充分交流。在整個教學過程中，教師通過重新梳理教學內容、設計更豐富的互動環節、設置合理的課程檢查點及提升課堂的研討深度等方法實現課前預習、課中內化和課后鞏固的有效銜接，達到較好的教學效果。

線上線下混合式教學模式中需要將課程專業知識與上機操作、工程應用、思政教育進行有機融合，以提升本課程教學的高階性。

理論知識與實際操作有機融合? 傳統的機械制圖教學是先從點線面開始講，然后過渡到三維型體，學完理論知識再進行二維及三維繪圖軟件實際操作的學習。筆者通過多年的教學實踐發現，隨著學習難度的增加，空間思維能力稍差的學生會失去學習興趣，甚至完全跟不上就徹底放棄。而學生對上機操作的環節非常感興趣，學習熱情較高，掌握程度也較好。三維設計更符合人的設計習慣[1]。很多學生說，學會三維造型以后，發現理論知識容易理解了。因此，提出在整個教學過程中將機械制圖理論部分與CAD實際操作有效穿插整合，使各章節的理論知識與繪圖操作內容緊密銜接起來[2]，具體方法如圖3所示。

通過繪圖軟件的初始設置及圖形屬性，切入制圖國家標準等相關基本知識;從三維建模切入，建立簡單的基本體模型，讓學生具備初步的空間概念，逆向分析投影基本理論中點、線、面的投影規律;通過演示三維造型技術中的布爾運算，直觀生動展示出基本體的表面交線，解決立體表面的截交線和相貫線等知識難點;結合三維造型中拉伸旋轉掃描等建模與三維編輯命令，講解疊加和切割式組合體的繪圖和讀圖;結合軟件的三維立體剖切功能講解圖樣的表達方法，使學生掌握各種剖視圖畫法;學習標準件部分內容時融入三維造型軟件中的標準件庫進行講解;借助三維建模軟件直接生成二維工程圖，加深學生理解從空間立體到平面圖形的轉換，以及零件工程圖的視圖選擇、尺寸標注和技術要求;結合三維軟件里的裝配圖模塊來講解裝配圖相關知識。這樣一來，在整個學習過程中將基礎理論知識與三維建模軟件和二維繪圖軟件學習同步進行，既降低了理論課空間分析的難度，也使學生的學習熱情倍增，獲得較好的學習效果。

課堂與工程問題有機融合? 工程制圖這門課對于培養學生的工程思維、工程實踐能力具有重要作用，是學生認識工程、走進工程的橋梁。教師在課堂教學中通過簡介工程設計流程、推薦國內外機械類網址、精選典型工程實例并結合科研項目實例，由淺入深、由簡到繁，使重要知識點始終貫通于工程實例中，通過布置工程實踐作業回到工程中去，增強學生的設計能力，提升學生工程設計方面的綜合素養。

課堂與思政有機融合? 高校思政工作的核心是提高人才培養能力。以專業知識為載體，提煉與課程內容相關的思政元素并融入課堂教學，是高校育人的重要途徑。例如：在工程圖學緒論部分，讓學生明白圖樣是工程技術人員交流的通用語言，是制造業不可或缺的技術文件，對人們的日常生活和國家建設都有重要影響，并以我國的國產大飛機、航空母艦、工業機器人、復興號高鐵、盾構機等案例為切入點，激發學生的愛國情懷和民族自豪感;在講國家標準時，推薦學生看紀錄片《大國工匠》，介紹工匠精神的內涵與實質，使學生對工匠精神產生共鳴和認同[3]，從而在平時的學習和作業及以后的工作中將工匠精神內化于心、外化于行，培養學生的敬業、專注、極致、創新精神。

5 混合式教學課程成績評定方式

我國高校課程多采用期末考試卷面成績加一定比例的平時成績的方式進行考核。線上線下混合式教學要建立多元化、過程化、能力化的考核體系，考評內容多元化，除了期末考試和平時作業，應增加線上學習、課程討論、學習感想體會、建議和評價等內容，組織學生以小組為單位，對工程問題進行課程PPT展示匯報。期末試卷中增加工程實際問題，提升課程學習的挑戰度。

6 感想和體會

本文結合工程圖學課程，構建一種將學生線上學習和線下課堂高階知識內化結合，并基于過程與結果進行綜合評價的混合式教學模式，線上以理論知識為主，線下以提升學生綜合能力為重點，線上和課堂各取所長，根據學習目標高效地展開。在混合式教學實踐中，師生充分感受到這種新教學模式帶來的魅力，它將傳統課堂和在線學習的優勢有機融合，滿足了學生個性化的學習需求，促進學生轉變學習習慣和思維習慣，逐漸淡化對課堂面授的過度依賴，從而營造了自主學習、崇尚創新、能力培養及個性發展的教學與學習氛圍。正如清華大學校長邱勇所說：“所謂課堂者，非謂有教室之謂也，有師生之謂也。有師生在，課堂就在。學生在哪里，課堂就延伸到哪里。”同時，這種混合式教學模式也督促教師孜孜不倦地提高自己，隨時補充知識，主動求變、積極應變、超前識變，努力打造品牌課程。■

參考文獻

[1]張瑩，周勝飛，婁玉印.淺談《機械制圖》與計算機二維、三維繪圖“三位一體化”教學改革[J].輕工科技，2015（4）：

177-178.

[2]李杞超，馮金龍，姜微.機械制圖與CAD繪圖融合一體化教學探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2020（1）：

8-11.

[3]趙仕宇，郭麗霞，陳小梅.“機械制圖與CAD”課程思政育人教學效果評價標準探究[J].機電技術，2019（2）：103-105，120.