互联网+环境下《工程制图》混合教学方法的研究
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作者:韩正功 李玢 曾萍 王云海
摘要：《工程制图》是一门集理论学习与实践训练为一体的普通高等院校工科专业的学科平台课，在高校本科教育中占有举足轻重的地位，而互联网+不会取代传统教育，而且会让传统教育焕发出新的活力。在互联网+环境下教学方法的选择和应用直接决定了该课程的教育教学质量和效果。该文对三维建模/仿真软件+微信辅助教学、清华在线+MOOC翻转课堂教学、MOOC+雨课堂教学等方法进行了分析，并举例说明了在《工程制图》教学中各种混合教学模式的具体实施过程，希望在以后的教学活动中对各位同僚有所帮助，借以起到抛砖引玉作用。
关键词：互联网+;工程制图;混合教学方法
中图分类号：TP31 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）30-0166-03
工程图样是准确表达工程对象形状、大小、结构及技术要求的图，它是表达设计意图、进行技术交流和指导生产的"31程界的语言”，它必须是规范、统一的，工科学生作为未来储备的工程师，必须熟练掌握这一共同语言。因此，《工程制图》这门学科平台课，在高校工科专业的课程开设中占有举足轻重的地位，由于《工程制图》该门课程理论基础已经非常成熟，同时具有较强的实践性，随着计算机技术的快速发展，一些新的混合教学模式，比如慕课、学堂在线、清华在线平台的出现都极大冲击了传统的教学模式。在新时代、新环境和新技术下，就要求教师除了自身知识面广之外，还应熟练掌握并灵活应用多种教学方法，让师生在全新的教学过程中，提高教育教学的质量和效果，下面就《工程制图》课程在互联网+环境下，几种混合教学方法进行简要分析。
1互联网+环境下混合教学方法
1.1三维建模，仿真软件+微信辅助教学
三维建模，仿真软件主要分为通用软件和专业软件两类，教师可根据自己的专业背景和教学情况选用合适的软件，常见的三维建模/仿真软件有Solidworks、Pro/E、UG、CATIA、3DSMax、Rhino、Sketchup等，这些软件中几乎涵盖了市面上大部分企业和用户的需求。下面就以最常用的SolidWorks软件来阐述说明如何将其用于三维辅助教学。
工程制图中“立体表面的交线”这个知识点是学生进行空间想象能力训练的第一关卡，也是学生在整个学习过程中从没有见过到能想象出空间曲线的难点之一。立体表面的交线包含两种，一种是截交线（平面、立体等两种相交而产生的交线），另一种是相贯线（两个立体相交之后产生的交线）。虽然教师用了积聚投影法、辅助面法再加以图示进行讲解，但很多学生在学习这个知识点的时候因为空间曲线本身较为抽象，从而学起来感觉会比较吃力，特别是三个或以上的立体相交之后得到的各种曲线。此时，教师可充分利用SolidWorks软件建立二维草图直接生成相应的三维模型，直观、形象地将截交线，相贯线的位置、空间形状、具体类型、组合方式及投影特性（特殊点、一般点、方位极限点）等信息更加清楚明了地给学生展示，或者用虚拟的仿真视频或动画以微信公众号的方式推送给学生，帮助学生理解的同时还能循序渐进地培养他们的空间想象力，让其所见即所得，使学生更加深入了解并掌握该部分内容。
又如，组合体是通过各种基本立体（包括棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、球等）通过叠加或切割而形成的立体。对组合体这个知识点的学习过程中，读组合体三视图、补画组合体第三视图也是整个教学的重难点。由于学情参差不齐，学生的空间想象能力良莠不齐，会使得学生在学习过程中的学习效率也有差异。此时，教师把三维建模软件SolidWorks引入到其中，通过对组合体进行多样化构型，利用拉伸、旋转、放样、扫描、圆角、倒角等命令，完整、清晰地演示整个组合体建立的具体形成过程，能够使得学生对于理解基本立体间存在的各种组合方式、基准与尺寸间的关系等相关知识点都更得心应手，便于调动学生主观能动性，逐步培养并提升学生的空间想象力及自主学习能力。除此之外，SolidWorks软件还可通过组合体，利用“工程图”的功能自动生成二维工程图，可以自动生成第一视角、第三视角画法的三视图，同时也可让学生充分理解并掌握第三视角的画法原理。
利用三维建模，仿真软件+微信辅助教学的精髓就是“由平面转为立体，再由立体转为平面”，直观、方便、逼真地再现纷繁复杂的空间图形，便于师生非常精确地得到理想的结果，这种方式不但可以激发学生的学习兴趣，还能在某种程度上提高学生的空间想象能力。更重要的是，将二维设计与三维建模，甚至设计加工仿真过程紧密结合到一起，既增强了学生使用计算机辅助设计的能力，又提高了教育教学质量及效果，这不失为一种简捷实用的好方法。
1.2清华在线+MOOC翻转课堂教学
在“MOOC”大背景下，以学生为主体、教师为主导的教学方式实现了师生关系的翻转。学生可以在课前、校外、坐公交等任何时间、任何地点学习，利用学生碎片化时间自主交流和研讨，这大大提高了学习的主动性;而老师的主要作用则更倾向于引导和监督，引起学生的兴趣并引发其思考，即“启发式”教学，从而达到更好的教育教学质量和效果。清华在线教育综合平台是清华大学教育技术研究所针对国内高等院校办学理念与模式、课程组织与管理方法、教学效果评价指标、教师和学生应用习惯等多方面因素进行深入的分析和探讨，自主设计开发的符合国内高等院校教学特点的网络教学综合平台。教师可将MOOC资源发布在清华在线平台中，学生可进行线上线下自由观看学习。
基于MOOC的翻转课堂的教学分为课前、课堂、课后三个环节，结合学生学习的实际情况，教师在课前准备好MOOC资源，获取MOOC资源的方式不限，可通过高校合作共享、校企合作制作、自行简易录制等途径，引导和帮助学生进行自主学习。一份良好的预习报告的体现在：①能够有效帮助学生进行课前自学（以学生为主体），知识点或题目设置应具有引导性、驱动性和重点性，教师可通过评阅任务书或预习报告，掌握学生的课前学习情况及初探学生对该知识点的学情。②能够培养学生挖掘知识点能力、总结归纳能力、知识实际运用能力等三大基本能力，通过一些归纳性、开放性题目的设置和评阅，教师可掌握学生是否认真思考、归纳、总结，逐步锻炼学生的能力。③任务表或预习报告设计应呈动态化、阶段化，教师要充分考虑到学生在课程中的能力的动态变化，起初考慮到学生的接受程度，以知识点挖掘能力训练为主，简单进行归纳总结能力和知识运用能力训练为辅;后期因为有前期的经验和积累了各方面能力后，着重训练其归纳总结能力和知识运用能力为主。 MOOC翻转课堂的课堂环节，教师在整个授课过程中，应注意以下几点：①翻转课堂应同时翻转师生的角色变化，教师不再是填鸭式和满堂灌，应负责主持、引导课程内容逐项进行，监控整个教学过程，把握教与学的进度，对学生表述不完整、不准确的地方进行补充、总结，对各部分时间进行把控，对重难点的地方进行再次点拨和答疑。②对学生进行分组组织学习，培养学生的团队意识和竞争意识，成绩以教师评价与小组互评相结合。
MOOC翻转课堂的课后环节主要包括两项主要任务：①教师围绕上课内容，布置给学生适量的课后作业，进行巩固和加强。②教师要围绕上课内容，要求学生做好自我总结。全方位训练学生的能力，进一步保证教学质量和效果。
以《工程制图》典型项目“轴测图的画法”为例，采用基于线上线下、清华在线+MOOC混合教学模式，其教学活动过程设计如下所示：
课前，教师进行线上答疑：1.在清华在线平台发布MOOC学习资源f①发布MOOC视频：正等轴测图的画法、斜二等轴测图的画法;②发布网络电子书：第六章轴测图;③发布轴测图知识点的相关参考资料;④发布模型库：与平面二维图对应的轴测图）;2.设计课前任务书（①内容围绕正等轴测图（占比70%）与斜二等轴测图（占比30%）的基本概念;②题型涉及选择题、填空题、作图题、思考题等）。3.线上师生互动，教师针对学生提问答疑。学生则进行线上自学：1.在清华在线平台学习MOOC资源;2.完成课前任务书3.线上师生互动，学生针对自学问题提问。
课中，教师进行线下主导教学：1.课前回顾f回顾任务书内容，就任务书内容进行分组讨论和订正）;2.巩固训练，案例深化，重难点知识点拨，观摩教师现场绘图;3.布置课堂小任务：指导学生分组现场实战绘图，组织学生讨论总结;4.归纳升华：纠正学生错误的观点，再次点拨并补充;5.记录学生此次课堂表现成绩。学生则进行线下分组学习：1.分组提交课前完成的任务书，分组讨论任务书内容，并派出代表进行表达;2.聆听教师对任务书内容的总结和点拨;3.全员实战，现场绘图;4.分组讨论，并派出代表进行归纳总结的陈述;5.分组讨论，并给出本组同学此次课堂表现成绩。
课后，教师进行线上线下结合评阅答疑：1.在清华在线平台发布学习公告（①发布MOOC视频：轴测图的应用;②发布文本资料：轴测图在工程中的用途及作用;③发布MOOC拓展视频：复杂零件的轴测图的画法）;2.发布作业，要求按时提交;3.统计学生成绩，并公布本项目对学生的评价结果;4.展示优秀同学的作业;5.利用后台统计数据，分析学生学习成效;6.继续答疑。学生则线上线下结合巩固训练：1.根据学习公告的指引，完成课后学習任务;2.查看作业，按时提交给教师;3.查看本项目教师对学生、学生互评的评价结果;4.交流学习优秀同学的作业;5.有疑问可继续向老师提问。
这样的混合模式教学，对学生而言，它使得学生学习积极性得到提高，结合优质的MOOC资源，以网络平台为载体，不仅开拓了学生的视野，夯实了基础，甚至还坚定了学生自身的学习目标。对教师来讲，虽然课后思考为学生布置符合学情的合适的任务书，为他们寻求合适的参考资料等工作会不断增加，但在课堂上授课的工作量，也确实会减小很多，真正地把课堂交给学生。
1.3MooC+雨课堂模式
雨课堂是通过将复杂的信息技术手段融入微软PPT和微信中，在课外和课堂之间建立起有效沟通的桥梁。雨课堂它是一个智慧工具，它具有以下特点：第一，打破了时间与空间的限制。使用者只需要在联网和有微信账号的前提下，就能随时随地登录到雨课堂进行学习。第二，它体现个l生化和差异化。对于学生来说，使用它可以随时与教师有效地进行互动、沟通和交流。第三，完全免费。软件易学好懂，只需安装雨课堂插件就可使用。第四，有数据统计及分析的功能。将雨课堂与MOOC结合起来，这样的混合教学模式简直锦上添花。
以《工程制图》中“制图的基础知识”这个知识点为例，由于篇幅限制，MOOC实施过程同上，这里只阐述雨课堂融入MOOC后混合教学模式的实践过程。在课前准备阶段，教师利用雨课堂可以向学生推送包含MOOC视频、录音、习题、文献资料的PPT，发布预习任务，查看学生的使用情况，从而了解学生的自主学习情况，进行有针对性的授课准备。首先，在一台联网的计算机上下载并安装雨课堂插件，打开微软PPT2010以上的版本，用手机微信“扫一扫”登录。其次，教师发布“制图的基础知识”章节的PPT课件，并在该课件适当位置融入任务书或者预习报告，为帮助学生能更好地理解知识点，针对某些重难点，教师还可在课件上添加语音予以讲解，也可在PPT中插入MOOC视频或者网络视频（仅限腾讯和优酷）。最后，将PPT课件成功推送至雨课堂，再进入手机端雨课堂发布课件即可。
在课堂正式上课阶段，首先，在联网的计算机上打开PPT2010以上的版本，用微信“扫一扫”登录，此时，教师就能通过手机遥控学生的手机端需接收的信息。通过手机微信，选择课程和班级开始上课，教师还可通过微信查看学生签到人数，用随机点名功能随机抽查学生的出勤率。如果课堂采用MOOC教学模式进行授课的话，教师一旦开启雨课堂弹幕功能后，学生就可通过微信发送实时弹幕来表达自己的想法观点，教师可针对学生提出的弹幕问题，在课堂合适的时机进行答疑;其次，教师可推送适量有针对性的题目，即课堂小测试，检验学生的学习成效，设置限时答题，检查成效。最后，结束雨课堂授课后，软件会及时反馈本节课的学习情况，教师也可将“学生数据”展示给学生，让同学们在学习过程中有所意识及互相勉励。
在课后巩固训练阶段，教师还可继续发布拓展知识面的文献资料或文本。雨课堂的反馈机制能让教师了解所有学生的学习过程情况，这对某些自觉性较差的学生起到一定约束作用，不断督促他们分配出一些课余时间将注意力集中在获取知识和能力上，从某种意义上来讲，有种约束力在推动着学生不断自主地主动学习，而非传统的填鸭式、满堂灌式的教学，让学生有备而来进入课堂，与教师在教与学中形成碰撞的火花，让学生“远离”聊天、打游戏的手机，“亲近”充满知识、兼有娱乐的手机，让课堂的“低头族”们真正涨知识、学本领、办实事。
2结束语
《工程制图》作为一门工科学生必修的学科平台课，在互联网+环境下，教学方法有很多很多，无论大家采用哪一种，最终都应该把课堂的主体交给学生，把握住教师只是“引路人”的原则，把传统的教学模式和新兴的教学模式有机结合、混合起来，集它们之所长，在教学过程中不断探索，因地制宜，因材施教，各高校结合自身的需求和有差异的学情，积极探索合理、新颖、高效的混合教学方式，不断总结自身经验教训，不断提高自身教育教学水平，最终提高教育教学质量及效果，推动我国高等教育综合改革浪潮，不断为国家培养出优秀的高素质应用型人才。
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