疫情之下制圖類課程的四維線上教學研究

馬驍 孫敏

摘 要：本研究闡述了疫情之下制圖類課程四維線上教學的教學理念，并從教學方法、課堂組織、教學資源開發等多個角度，探討了結合線上教學手段以及專業軟件，打破課堂的限制，將制圖能力的培養延伸到空間時間角度的教學策略。

關鍵詞：制圖;四維;空間;創新

一場突如其來的新冠肺炎疫情，改變了傳統的面對面的線下教學模式，讓線上教學成為主流。作為教師，雖不同于那些救死扶傷、勇敢奔赴戰場的“逆行者”，但也有相似之處，教室就是我們的戰場，教書育人就是我們的任務。戰場轉移到線上，對習慣于傳統課堂教學的師生都提出了挑戰：教師應該怎樣教，才能使線上教學活動打破時空限制？學生應該怎樣學，才能快速轉變學習模式，達成課程目標？

制圖類課程是土建類專業學生的基礎課程，主要講述將四維的建筑轉為二維的圖紙的原理。該課程的重點難點是培養學生的空間思維能力。本研究針對如何打破時空限制，有效開展線上課程教學活動，使教學過程呈現連續、系統、有效的四維狀態進行了探索。

一、教學理念

制圖類課程主要由畫法幾何模塊和制圖識圖模塊組成，其教學目標為：掌握投影原理，培養空間想象和空間構思能力，培養學生的動手能力和快速讀圖能力。

疫情的暴發成為教學的一大阻礙，而線上教學可以打破時空限制，通過Sketchup、光輝城市MARS等專業軟件來制作三維形體模型動畫，借助于VR虛擬技術體驗對四維模型空間的感知;采用釘釘等直播軟件，結合教學團隊建設的土木工程制圖線上教學平臺，打破線上教學的時空局限性，使工程制圖課程能夠解決二維圖紙投影原理與三維形體存在感之間的矛盾，同時能夠呈現出物體的空間立體感，且能滿足在時間效果上的連續性，從而建立基于培養土木類專業學生的制圖工程實踐能力的四維線上教學體系。

二、教學方法

（一）多維度授課模式

建筑多維度的特點決定了學生只有具備較強的空間思維，才能學好工程制圖這門課程。即便是線下授課，教師也不能完全依賴PPT，因為實現建筑多維空間與二維圖紙的轉換是需要時間的。為了更好地培養學生的空間思維能力，教師可以采用板書重點、視頻講解習題與直播相結合的授課模式。

（二）引入虛擬技術

工程制圖課程難學的一大原因便是建筑的空間感。本課程將VR技術引入工程制圖的授課過程中，通過VR技術制作小視頻，將建筑沿著不同的角度進行轉換，使建筑平面圖、立面圖和剖面圖等二維圖紙轉變為三維甚至四維的過程得以展示，進一步加深學生對建筑的理解。

（三）以賽促學

制圖類課程結合全國大學生先進成圖大賽，采用超星泛雅平臺指導學生進行制圖練習，打破時空限制，實現了教學和比賽的完美結合。

（四）加強校企合作

加強校企合作可以從兩個方面入手：一方面引入更多的實際制圖案例，通過組織學生參觀實習工地及在授課過程中引入工程實例或科研經典成果等方法，提高學生的工程實踐能力;另一方面，結合企業進行基礎的繪圖及軟件繪圖，如利用虛擬軟件進行住宅虛擬體驗制圖，可以提供給房地產公司，讓顧客體驗，實現制圖能力向實踐產值轉化。

三、課堂組織

本課程的線上教學力求打破時空限制，形成系統的四維教學過程，加強溝通與反饋。教師應明確每一個知識點的內容，明晰每一章節的教學目標，明確教學重、難點。具體教學過程按照“課前引導預習—直播課堂講授—課后線上作業鞏固—持續的專業訓練”這幾個環節來進行。

（一）課前引導預習——知識導入

教學團隊已建成土木工程制圖SPOC課程平臺，該網絡課程平臺具有豐富的學習資源。教師利用該平臺，課前發布公告引導學生進行預習，讓學生利用課程網絡資源，以任務驅動的形式，對主要知識點進行前期學習，形成初步的概念。

（二）課堂講授——知識擴展

1.課堂混合式引導教學法

制圖類課程極其考驗學生的空間思維能力，授課過程中基本的知識串講不能滿足能力的轉化，因此本研究利用SPOC課程平臺，結合釘釘、慕課堂小程序進行課堂教學。

教師通過總結作業中出現的問題，明確重點難點;通過課堂授課時發揮學生的主體作用，結合四維模型視頻輔助學生建立空間思維，引導學生解題;通過連麥引導學生理解所學知識;通過互動框答題發揮學生的主觀能動性，打破二維屏幕的阻隔，強化知識的復習;通過慕課堂練習檢查預習情況，引入新知識重點講解，推動課堂的進展。

2.動畫直觀演示輔助理解

工程制圖教學過程中，應注重學生空間想象能力的培養。教師在課堂教學中注重優化利用模型等教具，幫助學生建立空間概念，同時結合多媒體、專業軟件以及視頻解析進行直觀演示，促進知識的吸收。

教師按照作圖過程設置動畫，直觀演示作圖過程，使學生掌握畫法;利用專業模型制作軟件，如SU制作模型，結合視頻解析軟件制作視頻，演示模型的生成。課題組利用這一手段制作了將近120個模型動畫，并將其應用于教學中，以鍛煉學生的空間思維能力。

3.案例教學法提高學生學習興趣，活躍課堂氣氛

引入建筑實例有助于活躍課堂氣氛。教師結合專業軟件引入工程圖紙案例，如利用CAD軟件進行識圖及制圖的授課，彌補了PPT圖紙過小的不足。教師在軟件中可以隨時放大局部圖紙，引導學生在了解軟件的基礎上，掌握制圖的規范，提高學生的工程實踐能力。

（三）課后鞏固練習——促進知識轉化

課后線上制圖作業完成后，教師盡快批改，在下次上課的時候解析，鞏固學習成果。釘釘直播課可以進行師生溝通，板書演示做題過程，加強師生之間的交流。

（四）持續的專業訓練——鍛煉工程實踐能力

讓學生具有工程實踐能力才是制圖課程的最終目標。為了實現目標，教師在課程中可以讓學生結合制圖進行練習，結課后繼續利用超星泛雅平臺結合成圖大賽等學科競賽進行持續的專業訓練。

四、教學資源研究

（一）多樣化課件研發

作為土木類專業的核心課程之一，工程制圖課程需要進行持續的課件研究。團隊教師為了更快更好地開展線上教學工作，不斷研究創新，目前已經在PPT課件基礎上，結合專業軟件與建筑實例進行了課件建設，并進一步利用不同的三維造型設計軟件進行三維模型制作，同時使用容易上手的軟件，使學生了解基本制圖技巧，培養學生表現三維形體的空間思維。教師借助學校實驗室的VR設備進行視頻的錄制和三維模型的建立，將這些資源應用于工程制圖的日常教學之中，形成多維化的教學資源。

（二）課程資源的融合開發

線上教學打破了課程與課程之間的限制。注重課程的交融，結合不同的課程逐漸培養學生的空間思維能力，把目標定位在能力和方法的培養上，在教學過程中注重工程創新設計和工程制圖的有機融合，也讓學生比較深入地體會到三維圖形和二維圖形的相互轉化，鞏固和強化了以前的工程制圖知識。

課程之間的教研活動逐漸提升學生制圖能力，形成打破時空的四維教學研究過程。

五、結語

疫情背景下，制圖類課程的四維線上教學立足于學生的制圖能力，在數據分析的基礎上，分析課程的實施情況，得到一手數據，找出存在的問題，從而探尋最為有效的教學方法;進一步建立建筑空間模型，通過立體展示及空間虛擬體驗，對比空間思維轉換效果，從時間空間思維角度培養學生的制圖能力，通過課程的融合開發研究，多維度提升學生制圖的創新能力。

參考文獻：

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責編：艾 和