图学类课程多元化教学模式探索与实践

    吴明玉 裴金萍 杨秀娟

    摘? ? 要：随着图学类课程教学课时的不断压缩，学生学习现状不尽人意，更谈不上创新能力的培养。从图学类课程特点出发，鉴于现有问题提出适用于图学类课程的多元化教学模式，以丰富和改进传统教学手段、评价体系，打破过去教师主动、学生被动的课堂教学模式，建立以知识驱动、学生主动、师生互动、在线学习、课堂讨论、课内外联动为特点的复合多元新模式，将学习主动权交还学生，以促进学生自主学习、多元化学习方式的形成，更好地适应学生个体差异，进而达到提高学生综合能力与创新能力的目的。

    关键词：工程图学;多元化教学模式;慕课

    中图分类号：G642.0? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ?文章编号：1002-4107（2020）07-0012-03

    图学类课程具有“听课易懂、习题难做”的特点，学生普遍具有空间表达能力与工程实践能力较弱的问题。图学类教师为了解决教学中存在的问题进行了各种教学改革。陆国栋等人对于图学类学生能力培养、课程体系、考试方法等方面做了很多探索与尝试，得到了很多学生的认可[1];王志忠就图学类课程改革与教学中如何培养学生自主学习能力，改进教学方法与策略以及学生自主学习环境建设等方面问题和做法进行了交流与探讨[2];刘克非等人以培养学生的创新性构型设计能力为主要目标，尝试对建筑类图学类的教学内容、方法、考评进行改革，提出以构型设计和实践创新为主线的教学模式[3];宋晓东认为应注重实践教学、建立完善的考核制度、丰富工程制图的教学形式等措施来解决制图教学问题[4];陈坚等研究“做中学”模式如何与建筑制图课堂教学紧密结合[5];吴承明等通过教学内容优

    化、教学模式革新、师资队伍强化和考核方式多元化等系列措施来提高制图课的教学质量[6];王晓菲等在工程制图课程的教学过程中，充分利用网络优势，将课堂教学与慕课理念下“互联网+”进行有机结合[7];史俊伟等从教学目标设计、信息化教学环境创建、教学内容设计、教学活动设计、考评方式设计 5 个方面探索了适合制图课程特点和学生发展的混合式教学模式[8]。为了提高教学质量，图学类教师一直在探索较为理想的教与学模式：重心指向学生的学习过程，学习主体互动化、教学内容全面化、评价形式多样化，倡导一种对知识主动探索并重视解决实际问题的积极主动的多元化学习方式，以此来培养学生的学习、实践、创新意识和能力，从而形成多元化的教学模式。西北农林科技大学水利与建筑工程学院工程图学课程组不断探索、实践、改进多元化的教学模式，取得了一些效果，现作简单介绍。

    一、多元化教学模式概述

    多元化的教学模式，主要在教师教学和学生学习方面由传统的教师课堂“一言堂”、学生课下“单打独斗”、师生之间几乎无互动这样一种情况改变为多元的教学手段、多元的学习方式。具体做法如下。

    （一）丰富教学手段

    引入新的教学手段：慕课平台、微课视频、自主学习任务书、预习提纲、复习要点、在线测试、在线答疑、在线提问讨论等网络手段实现丰富的课后师生、生生互动。同时，多元化教学模式的课堂教学设计中将留有更多的时间进行师生间的互动，对于自主学习还存在的困惑进行针对性的讲解，可以更多地提问和讨论交流，鼓励学生拓展课本知识及丰富知识面等。

    在最初的运行阶段有一个课程班进行“全翻转”的教学改革，但是效果并不理想。每节课都由学生课前自学，小组生成自学报告，按照课堂内容分块制作PPT进行课堂交流，教师作点评和补充。虽然看起来锻炼了学生的团队协作、资料查阅、材料组织和交流展示的能力，但是小组中主要还是学霸在做工作，“打酱油”情况难以避免。另外，有些组的课堂交流模块准备的并不充分，这样相当耽误下面听课的其他学生;就算一些组准备的内容确实可圈可点，但是比起教学和课堂组织经验丰富的教师讲解知识点还是有很大差别。一开始学生们对于“翻转”还是充满期待的，后来怨言就慢慢变多，学霸们在这种模式下学得更加透彻也锻炼了其他能力，但是他们觉得太占用时间，后进生们始终在“打酱油”，中间生们觉得课堂听教师讲比听同学讲更有用。

    经过一学期的“全翻转”，发现了很多不合适的地方，第二学年课程组调整了教学方案，采用“部分翻转”，即只有部分适合学生上台讲解的内容进行学生讲教师点评的方式。自主学习内容和要求基本不变，但小组制作PPT进行课堂交流这部分内容只针对部分章节。一些推理性不强比如概述类的内容。其他的章节，教师课堂上先系统串讲所有内容，因为有了课前的自学，串讲主要为了保证内容的完整性和系统性，然后時间主要放在学生提交的学习报告呈现的共同重难点讲解和作业举例，学生在课堂上讨论并消化讲解内容、提出异议或者提出其他方法并上讲台演示，最后教师小范围辅导个别难点。课后学生根据课前和课堂的内容回去再次巩固所学，修正和完成作业，根据教师下发的任务书自学下节课内容。

    （二）自主学习资料的设计与制作

    在传统的教学模式下，一些学生跟不上教学进度往往不能按时提交作业，这样的情况很普遍且严重影响到他们学习效率和能力的提高。多元化教学模式的出现将改变传统的单一学习方式，为学生提供多元的学习方式选择，为学生提供了更自由的学习时间，更适合自己的学习方式。教学资源有微课视频、微课课件、学习任务书、预习提纲、复习要点、重难点例题讲解、自测习题等。学习任务书为自主学习的每一个章节提出学习任务、拟采用的学习方法、将用到的那些视频和课件、需要完成的习题、预期目标、自评手段等，对于学习资料采用系统的设计最终建成一整套适应于新模式下的教学资源。以往跟不上课堂进度的一类学生大可以根据自己的情况利用丰富的资源追赶而不是一味地看课本，而且采用多元化的教学模式也几乎没有学生像传统模式下那样严重掉队。自主学习的教学资源起初主要提供在学校内部网络教学平台（“优慕课”手机APP）上，2018年开始使用中国大学慕课平台，且课程组制作的课程2019年被评为省级精品在线开放课程。多元化的教学模式着力打造一个自主学习系统能够让学生充分利用手机、电脑、网络等媒介，利用碎片时间随时随地轻松自由且有系统地学习。

    （三）设计并实践多元化课程考核评价体系

    传统评价体系只有平时作业和期末考试两项组成。学习过程的考核只有平时作业，且抄作业的现象普遍。平时的学习过程应该体现在课前的预习、课堂参与、课后复习、完成作业、评价作业、同学间的讨论与答疑、阶段性知识点梳理与复习总结等等很多方面构成，因此新的评价体系把这些学习过程也考虑进去，进行平时自主学习效果的考核，增加了平时成绩的构成项及比例。因为平时的学习过程有了保障，期末考试也自然就能考好，就可以降低期末考试在总评成绩中的比例。在多元化考核试运行的过程中，通过教师的教学体会、学生的参与体会可以适當进行调整，直至学生赞同这种方式能够真实反映其学习情况、促进其学习且没有给其增加形式主义的负担，教师也觉得这种方式能便于客观地量化统计。起初平时成绩中的交流讨论仅限于课堂上，后来发现有些学生在人多的时候比较拘谨而在网上比较活跃，所以线上、线下的交流讨论都可以得到计分;学生可以用中国大学慕课成绩获取相应平时成绩。经过多次调整后图学类课程采用的多元化考核评价方式如下。

    总评成绩 = 期末成绩×60% +平时成绩×40%

    平时成绩 = 作业平均成绩×40% +网络学习记录成绩×15% +交流讨论答疑成绩×15% +学习笔记成绩×15% +工程大图平均成绩×15%。

    二、图学类课程多元化教学模式的设计

    以图学类中曲面立体截交线（2课时）为例，基于“中国大学慕课”平台的多元化教学模式的具体做法如下。

    （一） 课前

    教师在课前发布曲面立体截交线的预习作业、本节课的知识点和学习任务书。在慕课平台上发布本节课学习所需要的6个微课视频、PPT文件、完成自学后的网络自测题。学生按照任务书内容完成自学内容、网络自测题、纸质习题集、根据自学和自测形成学习笔记、以宿舍为单位进行预习内容的互测且讨论交流、形成以宿舍为单位的小组学习报告，将自学笔记和小组学习报告提交给教师。课前教师根据学生提交内容确定课堂讲授的侧重点和互动问题。

    （二） 课中

    本节课的重点分别为圆柱、圆锥、圆球截交线的作图步骤，难点是截交线投影为非圆曲线时的作图方法，学生反馈的难点主要集中在3种形体截交线投影为椭圆的画法。根据学生自学成果及课堂互动中体现出来的错误主要有4种：（1）从最初的空间分析出错，尤其是圆锥截切的5种情况没明白;（2）知道是哪种非圆曲线不知道要取哪些特殊点，尤其是圆锥和圆球截交线投影为椭圆时的特殊点，椭圆长短轴上的点、转向点易错;（3）点能标出来，但是没有位于特殊素线上的点不会用纬圆法（或素线法）求出;（4）截切后的形体轮廓整理有误。教师在讲解过程中有意犯错请学生思考并指出，学生在课堂上能够意识到自己需要加强的地方，因为课前有准备学生听课的时候是有目的、有针对性的，比传统的“满堂灌”有更好的效果。在互动过程中教师要做到鼓励、引导、调节气氛、控制节凑，当遇到冷场时教师要负责暖场，比如重复问题、把问题再分成简单的几个小问题;遇到被提问的学生拒绝回答时教师适时引导;遇到声音太小或者回答略有偏差时教师负责重复、提示、补充。教师要观察学生的参与度，对于不善于表达和交流的个别学生重点关注和课后单独辅导。

    最后教师和学生一起归纳总结曲面立体截交线的求解步骤（分析—求特殊点—求一般点—连线并判别可见性—整理轮廓）;明确截交线求解步骤中空间分析和投影分析的重要性;提醒学生复习回转体表面取点、取线的知识。课后要求学生总结本节课所学内容，加强理解与记忆，继续完善习题集中曲面立体截交线部分的作业，提醒学生下节课的内容和任务的发布时间。

    （三）课后

    课后学生进一步复习，完善纸质作业，教师和学生保持在线互动。教师同时引导学生发现更深层问题，并通过互动平台与其他学生及教师共同交流讨论解决，比如：怎样截切能使圆柱、圆锥的椭圆截交线的投影为圆？体会截交线求解步骤中投影分析的重要性。同时鼓励学生课后自学计算机三维建模软件，给予帮助和指导，有利于学生更好地理解形体，有助于学生后期学习复杂形体时空间想象。计算机绘图与传统画几课程的穿插融合正是课程组下一步教学改革方向。

    三、图学类课程多元化教学模式的课外拓展

    在新的教学模式的不断探索和完善过程中，近三年本课组指导学生参加“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛以及陕西省大学生工程制图与3D建模大赛，获得了团体奖、BIM创新应用团体奖、水利开放创新团体奖、个人奖近百余项。为了参加国赛、省赛，数百名学生参加了校选拔赛，选拔学生进行培训后赛前再次选拔。通过层层筛选、培训后再筛选，虽然每年参加比赛只有一小部分，但是因此而受益的学生数量可观。再加上每次赛后都有校新闻、微信公众号推送跟进，影响范围非常广泛。应学生的参与热情需要，图学课程组正在着手申请将大赛培训课程为全校公开选修课。学生自发成立了图学兴趣校级社团，在学生中间的影响进一步扩大，不少学生在上图学课之前已经有足够的内动力想学好它。经过大赛的参加与培训、社团的培训与锻炼，部分学生在毕业设计中有了出色表现，得到了其他专业课教师的好评;二、三年级的学生在课程组教师指导下参加各级别的大学生创新项目，开拓了学生们的视野，也激起了低年级学生对于图学课程浓厚的兴趣和探索的欲望。图学类的课外拓展对于整个本科四个年级的影响呈现非常积极的态势。以赛促学，成为图学类多元化教学模式课外拓展的重要成功案例。

    四、图学类课程多元化教学模式的创新点

    （一）与当代大学生学习习惯相吻合

    考虑到手机的随身携带以及学生对于网络的依赖，为了激发学生学习兴趣，采用学生惯用并乐于接受的网络平台、手机APP自由主动、随时随地学习，有效利用学生碎片时间，激活学生学习内动力，引导和激励学生进行自主性、探索性学习。

    （二）以慕课为代表，促进课堂教学与课外学习融合

    学生通过移动终端可以调用网络平台提供的多样化教学资源，随时随地利用碎片时间学习，学生获得学习时间和空间的主动权。学生通过网络平台与教师实时互动，教师在课后针对不同学生的学习情况启发其进行课程知识更深层次的思考，将课堂学习向外延伸。这种新学习模式解决了传统大学课堂师生课后互動缺乏的问题。

    （三）营造新型课堂氛围，给学生提供自我展示平台

    新教学模式中，学生课前完成课程内容的学习，课堂上以交流讨论、提问、答疑、互动及个性化辅导展开。这种新型的课堂“教与学”模式，也给学生提供了展示自我的平台，促进了学生的学习动力，提高了学习效率。在课堂上围绕教学内容学生与教师有了更多共同探讨的话题、更多具有针对性的交流互动。在本课程多元化的教学模式下，达到锻炼了学生资料查阅、材料组织设计、汇报资料制作、团队协作及沟通交流等综合能力。

    （四）集跟踪、信息反馈与纠偏指导于一体的过程管理

    通过网络平台的数据化汇总，针对学习小组讨论资料的提交、交流讨论、提问答疑、课后作业考察等学习过程各环节，将其纳入考评指标，建立起一整套全方位、全过程的考核体系。对学生学习进行精细化的管理和质量监督，使得课程教学管理变得及时有效，教学效果的检测变得科学准确。注重学习过程管理的多元化考核体系，能更真实地反映学生的学习状态及学习效果。

    （五）创新拓展，以赛促学

    经过院级、校级、省级、国家级各级别的选拔和培训，成图大赛的受益面越来越广，也同时激起了学生对于图学类学习的热情，这种热情从大一新生的课程学习到大二、大三的科创项目再到大四的毕业设计产生了意想不到的积极影响。

    多元化教学模式是在传承图学类课程沉淀的基础上，以教学迫切解决的问题为抓手，以激活学生学习内动力为突破口，重构以知识驱动、学生主动、师生互动的教学过程，以在线学习、课堂讨论质疑的学习过程，形成了以学习兴趣驱动、自主自觉行动、课内课外联动的新教学模式，它将促进学生多元化学习方式的培养，便于学生找到适合自己的学习方式，有利于适应个体差异，做到因材施教，也需要不断地改进。

    参考文献：

    [1]陆国栋，孙毅，费少梅，等.面向思维力、表达力、工程力? ? 培养的图学教学改革[J].高等工程教育研究，2015，（5）.

    [2]王志忠.图学类课程的自主性学习[J].图学学报，2012，（6）.

    [3]刘克非，汤小红，吴庆定，等.建筑类图学类实践创新型? ? 教学内容与方法的研究与实践[J].图学学报，2013，（6）.

    [4]宋晓东.高职高专道路与桥梁工程制图教学改革探索[J].? ? 教育与职业，2015，（35）.

    [5]陈坚，高婷婷.“做中学”模式在建筑制图课程教学中的? ? 探索[J].教育评论，2016，（12）.

    [6]吴承明，丁宗庆，周佳等.基于应用创新型人才培养的? ? 化工制图教学改革[J].化学教育：中英文，2018，（4）.

    [7]王晓菲，穆浩志，薛立军，等.慕课理念下“互联网+”的? ? 工程制图课程教学改革思考[J].图学学报，2018，（3）.

    [8]史俊伟，董羽，陈章良.高校工程制图课程混合式教学? ? 模式探索与实践[J].图学学报，2018，（4）.