工程制圖混合式教學改革與實踐

方錫武 蔣麒麟 李芳

[摘 要]文章研究和構建了工程制圖課程基于知識點的線上視頻資源，以滿足學生自主學習的需求;同時采用教師線上和線下導學方式，實現工程制圖混合式教學。混合式教學方法激發了學生的學習興趣，提高了學生之間的協作能力和溝通交流能力，增強了學生自主學習能力、分析與解決問題能力、創新能力，提升了工程制圖課程的教學質量。

[關鍵詞]知識點;混合式;工程制圖;自主學習

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）01-0005-04

工程制圖作為理工科專業的基礎課程，在機械與材料、能源與動力、汽車與交通等專業領域具有重要的作用。隨著工業新技術、新學科的出現，一方面，工程制圖課程學時縮減，但課程本身的教學內容沒有變化，且這門課程具有點多面廣的特點，另外，一些大學生主動學習能力不足。這些變化和特點要求教師必須采用更加有效的教學模式和教學方法，充分利用課堂時間讓學生及時掌握課程內容;同時也要求學生充分發揮主觀能動性，積極利用課外時間，實現自主學習，培養自身獨立分析、解決問題的能力和創新思維能力，從而達成教學目標和完成教學任務。另一方面，隨著網絡技術的發展和成熟，網上數字化教學資源日益豐富，網絡視頻公開課蓬勃發展，如國家教育部“十二五規劃”的重點建設項目精品資源共享課和視頻公開課，還有從國外引入的公開課、微課、SPOC和MOOC等[1]。網絡教學突破了傳統教學的時空限制，具有教學內容全面、覆蓋面廣、教學服務全方位等優勢[2-3]。網絡教學給自主學習能力強的學生提供了便利，但對于學習主動性不強的學生，即使給他們提供視頻資源鏈接，讓他們自主學習，他們的學習效果也無法達到預期。問題的根源是學生經過從小學到中學的被動式灌輸學習后，難以突然適應自主學習。

許多教育工作者對各類課程進行了混合式教學改革，尹苗[4]對細胞生物學課程進行了混合式改革的教學實踐， 對該課程混合式教學理念的構建、實施過程、評價方式、教學效果、存在問題及對策進行了深入闡釋與討論。通過改革與實踐，其認為混合式教學可以促進學生協作能力、分析與解決問題能力、溝通交流能力、自主學習能力及綜合能力的提升， 有助于他們深入學習知識和熟練掌握技能。史俊偉[1]將教學內容以知識點類型為分類標準重新進行梳理和歸類，根據各知識點的類型和認知維度，從教學目標設計、信息化教學環境創建、教學內容設計、教學活動設計、考評方式設計五個方面進行了探索，形成了符合課程和學生發展特點的混合式教學模式。王少欽[5]將傳統教學手段與網絡媒體相結合，將課堂教學與課外延續拓展相結合，將教學內容與時代發展相結合，在課堂內外開展多項圖學教學資源建設，為學生營造利用多樣化教學資源進行學習的氛圍，充分激發其對課程的學習興趣。學生通過參與各種圖學資源建設的實踐，在自身學習效果得到提高的同時，綜合能力也得到有效提升。丁喬等[6-7]在教學中開展SC的大班授課、小班研討、線上與線下、課內與課外、理論與實踐相結合的混合式教學實踐，促進了學生的自主學習，強化了教學效果，提高了教學質量。混合式教學就是把傳統學習方式和互聯網的課程資源有機結合，既發揮教師在教學過程中引導、啟發、監控的主導作用，又充分發揮學生作為學習主體的主動性、積極性與創造性。通過將這二者結合，優勢互補，最終獲得最佳的學習效果。本文研究和構建了工程制圖課程基于知識點的線上視頻資源，滿足學生自主學習需求;同時采用教師線上和線下導學的方式，實現工程制圖混合式教學。混合式教學方法激發了學生的學習興趣，增強了學生自主學習能力，提高了工程制圖課程的教學質量。

一、基于知識點的線上視頻資源建設

（一）知識點劃分方法

在教學活動中，師生是活動和認知的主體，知識是活動的客體，教學過程是師生對知識所進行的一系列認知活動[8]。教師如何根據教學任務及學習對象的特點，分解章節知識、組織教學計劃、講述授課內容是整個教學活動能否成功的關鍵環節。通常授課前，教師必須對課程的章節內容進行分解和重構，以知識點為基本組成單位呈現授課內容，這種呈現方式往往跟教材的平鋪直敘不同，其內容簡潔明了，重點突出，同時圖文并茂，因此知識點的劃分至關重要。知識點是根據教學大綱對學科課程進行分解后的原子單元，是教學活動過程中傳遞教學信息的基本單元，兩個或兩個以上知識點的組合構成知識單元[9-10]，課程的知識體系是由知識點的集合與知識點之間邏輯關系的集合組成的。學生對于知識體系的掌握可以分解為對知識點和知識點邏輯關系的掌握。為了保證知識點在課程中具有良好的共享性和重用性，在知識單元里劃分知識點的粒度要盡可能小，內容要盡可能完整獨立。對于工程制圖課程來說，知識點主要來自制圖國標、基本概念和定義、投影視圖的形成原理、視圖表達方法、零部件內容和表達方法等;項目以教材的章、節內容為基礎，采用細化思想，以樹狀圖的形式，按 “課程[→]章單元[→]節單元[→]知識單元[→]知識點”共五個層次組織在線課程的視頻內容，前三個層次依附于教材，資源建設的重點在后兩個層次，課程共有近170個知識點。具體以“圖紙標準”和“基本視圖”的知識點為例說明其層級組織結構和內容組成，如圖1所示。

[工程制圖][緒論][點線面投影][基本知識和技能][聯結件和傳動件] [基本體][組合體][軸測投影][機件表達方法][計算機繪圖][裝配圖][零件圖][基本知識和技能][幾何作圖][平面圖形畫法][章][剖視圖][斷面圖][其他表達方法][國標介紹][局部視圖][斜視圖][節][引入][視圖][注意事項][舉例][國標概念][圖紙標準][比例標準][圖線標準][字體標準][尺寸標注標準][基本視圖][向視圖][標題欄][形成原理][視圖配置與標注][圖紙幅面][圖框格式][附加符號][知識單元][知識點]

（二）知識點視頻組織

整個課程共安排28講（次課），每次課的時間是傳統的2節課，內容則以知識點形式呈現。為了引導學生看視頻，教師設計了每次課的視頻內容組織關聯圖，建立多段孤立視頻（知識點）的內在聯系，讓學生在第一時間了解將要學習的內容的整體架構。為了錄制視頻方便并保證視頻不間斷，對于內容不多且簡單的知識點，在知識單元內將其與其他知識點合并，一般每段視頻的時間控制在15分鐘之內，大小控制在15M左右，視頻格式為MP4格式。整個課程含170個知識點視頻資源，累計時長近40個小時。將視頻資源按章節組織發布在手機端對分易平臺，并在此平臺上建課。對分易平臺直接與微信互聯互通，教師與學生信息交流順暢，方便實施混合式教學。圖2為“剖視圖”這一講的視頻內容組織關聯圖，加下劃線的為含視頻片段的知識點。

二、混合式教學組織和實施

（一）混合式教學組織與實施

混合式教學需要將一部分授課內容移到課外，由學生自主觀看視頻進行學習，為此教師對課程的教學形式和方法進行了重新設計。參照以往傳統的教學實踐，依據知識點的認知維度和知識維度[9]，將每次課內容按難易程度劃分為“易、中、難”三個等級，這三個等級在整個課程中所占比例為1∶1.5∶0.6。針對三個等級，分別采用三種教學手段：對“易”等級采用“視頻為主”的授課模式，即學生看全部內容的視頻，實現自主學習;對“中”等級采用“講+視頻”的授課模式，即教師講知識點（40%）和學生看知識點視頻（60%）相結合，教師主要講解難以理解的知識點;對“難”等級，則采用傳統的課堂講授模式。另外，對于課程中較難的、具有代表性的內容，安排兩次教師主導的分組討論課，培養學生分析問題、解決問題的能力。本課程在組合體讀三視圖環節和機件表達綜合環節安排兩次教師主導的討論課，方式為教師給出問題，學生分組討論，形成表達方案，最后教師給出解答方案，與學生方案比較，說明教師方案的合理性和優越性，促使學生進一步系統掌握知識。

該課程一共28講，混合式授課安排如表1所示，上述安排中，“中”等級占了近一半，也突出了混合式教學不脫離教師、遵循傳統的特點。整個課程主要是學生自主學習和教師講授引導相結合，突出了學習中學生的主體地位和教師的指導地位，而且兩者密不可分。

（二）混合式教學的監督與考核

為了督促學生完成自主學習，課程主要分為“課前布置、課前檢測、課前（中）提問、課后測驗”四個環節。課前布置一般將要授課的內容和要求通過對分易平臺，以微信方式發送到學生手機端，學生接收到信息后即可展開個人自主學習。課前檢測通過手機端的在線練習來檢測學生對學習任務的掌握情況，也督促學生自覺看視頻。課前檢測題一般設計成10道客觀題，基本涵蓋本次學習任務的所有知識點，學生3～5分鐘即可完成，平臺自動判題給分和給出整個班的答題分析結果，教師根據分析結果進行針對性講解，釋疑解惑。教師還可通過課前（中）提問記分等環節來檢查學生對某一知識點的掌握情況，可以課堂現場提問，學生即時作答，教師根據學生作答情況在對分易平臺即時計分，檢驗學生對知識點是否掌握。課后在線測驗，每章50題，完成一章的教學任務后即發布給學生，讓學生在規定時間內自主完成，平臺自動記分并給出成績。

在課程考核評價方面，在傳統三項（考勤、紙質作業、期末卷面）評定成績的基礎上，增加了手機端成績項，手機端成績項含考勤、課前檢測、課前（中）提問、課后測驗、分組討論成績、點擊視頻量等組成，手機端成績全面反映了學生自主學習的過程狀態。具體占比如下：（1）總評成績=平時成績（30%）+討論課（10%）+期末卷面（60%）;（2）平時成績=紙質作業（20%）+考勤（5%）+在線練習（30%）+課堂提問（20%）+視頻點擊量（25%）。

三、混合式教學效果分析

（一）學生線上學習情況統計

課題組對2018—2019學年的材料成型與控制工程專業學生和2019—2020學年的機械電子工程專業學生實施兩輪混合式教學。選課學生每學年80人，共160人，每學期發布在線練習14次，實施問卷調查1次，練習完成率和問卷回收率均為100%;每次課提問3～5人，每學年共提問100次左右;每學期考勤3次;每學年視頻點擊量達3.2萬次，平均每個視頻每個學生點擊2次。對分易平臺對師生的互動交流均有記錄，同時教師可對學生活動進行評分、記分。從統計數據看，學生參與度高，能實現自主學習。

（二）學生學習成績分析

實施混合式教學，由于有手機端視頻資源，學生可充分利用碎片時間自主學習，學習過程中有疑問也可隨時在平臺通過微信與教師溝通交流，因此學習效果良好，與對比班成績相比，有明顯優勢。表2是對比班和實驗班的期末成績比較。

（三）學生混合式教學滿意度問卷調查

我們在第一章和第四章結束之后進行了兩次對混合式教學滿意度的問卷調查，調查項目為：（a）學生看視頻為主，教師講授為輔;（b）教師講授為主，學生看視頻為輔;（c）教師完全講授;（d）a、b、c安排為1∶1∶1，主要考查學生對混合式教學的適應情況，調查情況如圖3所示。從圖中可以看出，學生開始有些不適應自主學習，希望采用以教師講授為主的傳統授課模式，但隨著學生逐漸適應混合式教學模式，后來反而更喜歡自主看視頻的學習模式。

四、改進與展望

課題組利用已建設的課程資源探索了混合式教學方法、手段和考核方式，實現了以學生為中心的自主學習和碎片時間學習。通過課前布置、課前檢測、課前（中）提問、課后測驗四個環節來敦促學生完成自主學習，混合式教學方法激發了學生的學習興趣，增強了學生自主學習能力，提高了工程制圖課程的教學質量。下一步我們將以本學院工程教育認證為契機，以“能力培養、專業需求”為目標，進一步研究混合式教學方法和考評機制，加強工程素質教育，加強創新意識和創新能力的培養，培養符合專業認證標準和企業需求的高素質人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 史俊偉，董羽，陳章良.高校工程制圖課程混合式教學模式探索與實踐[J].圖學學報，2018（4）：791-796.

[2] 馮川鈞.高校混合式教學存在的問題及對策分析[J].中國成人教育，2017（21）：82-85.

[3] 安德森.布盧姆教育目標分類學：分類學視野下的學與教及其測評[M].蔣小平，譯.北京：外語教學與研究出版社，2002：96-103.

[4] 尹苗，李逢慶.《細胞生物學》課程混合式教學的設計與實踐[J].中國細胞生物學學報，2018（2）：260-268.

[5] 王少欽，楊諄，劉曉然.基于當代大學生特點的圖學教學資源建設研究[J].圖學學報，2018（6）：1225-1230.

[6] 丁喬，張孟玫，李茂盛，等.以學生為中心的機械制圖混合式教學模式研究與實踐[J].圖學學報，2018（2）：362-366.

[7] 張東梅，薛珊，彎艷玲，等.工程制圖的混合式教學研究與實踐[J].教育教學論壇，2017（42）：128-129.

[8] 施岳定，張樹有，項春.網絡課程中知識點的表示與關聯技術研究[J].浙江大學學報（工學版），2003（5）：508-511.

[9] 李衛東.楊耐生，申強華，等.基于知識點的遠程自主學習輔導系統的開發研究[J].中國遠程教育，2006（11S）：69-73.

[10] 聶愛國.高等院校教學改革中的混合式教學模式探究[J].教育教學論壇，2016（38）：101-102.

[責任編輯：劉鳳華]