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“互联网+VR”背景下园林专业“画法几何学”虚拟仿真课程建设研究

作者:未知

  摘 要:“画法几何学”是园林本科专业必修的技术基础课程,课程标准随着社会需求的变化也在不断调整。文章结合当前科学技术发展和改革的形势,根据教学过程中的实际情况,就课程所存在的教学问题以及虚拟仿真课程建设的方式和方法提出建议,探讨了园林专业“画法几何学”课程的教学改革方法。
  关键词:“画法几何学”;虚拟仿真课程;园林专业;“互联网+”;虚拟现实
  1 “画法几何学”课程信息化教学
  在园林工程中,任何建筑物及其构件的形状、大小和做法都必须绘制成工程图样作为建造和施工的依据,工程图样都是按照投影理论绘制而成的。“画法几何学”是一门用投影法绘制工程图样理论和方法的专业基础课,是园林工程施工、预算、管理、监理人员所必须具备的基本知识和基本技能,也是学好后续园林专业课所必须掌握的基础知识。“画法几何学”内容抽象,是学生较难掌握、理解的一门课程[1]。因此,如何使学生能够全面掌握该门课程、提高学生空间思维和实践绘图能力、培养解决复杂工程问题的能力就显得尤为重要。
  随着现代信息技术的发展,互联网、虚拟现实(Virtual Reality,VR)等技术为推进高等教育教学改革带来新的思维方式和行动路线[2-3],结合落实《基础教育课程改革纲要(试行)》中提出的“逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革”有关要求,探讨“互联网+VR”在教学上的应用研究,是推进我国教育信息化的组成部分,对于促进基础教育课程改革,实现教育又好又快发展具有积极意义[4]。
  2 当前教学中存在的问题
  2.1 教学思路问题
  “画法几何学”是一门理论和实际结合紧密的课程。作为园林专业的核心基础课程,通常开设在大学第一学年,但此时学生处于本科初始阶段,缺乏对园林工程中建筑物结构的认知。因此,在教学过程中,学生理解知识点的方式与教师讲授的思路存在一定差异;在实践过程中,学生解决问题的思路与教师的教学思路也难以实现同步。
  2.2 学习方法问题
  本门课程要求学生具备一定的空间思维能力,但部分学生空间想象能力较差,对于图像投影规律难以理解,造成一定的学习困难。一部分学生存在“懒于动笔”“只想不做”的现象,缺乏实践操作,导致实际绘图能力较差。另外,由于学生对本门课程不熟悉,对课堂上讲授的重点和难点问题没能及时把握,课后缺乏与教师的有效沟通,也导致学生学习本课程较为困难。
  2.3 日常练习及兴趣问题
  广西大学陈倩华老师深有体会:“学生的空间思维表达能力较差,如果体形较复杂,就很难准确地表达自己的设计意图;作图不规范,画图不按照国家标准有关制图规范中的要求作。有少数学生连最基本的制图标准都知道很少。有些学生到了毕业设计还不太清楚什么地方该用点划线、什么地方该用虚线、粗实线、细实线以及各种符号用法”[5]。规范作图需要在长期的练习和实践中加以提升,通过调查学生学习动态发现,许多学生学习本课程仅是为了考试,并不习惯使用绘图工具进行规范化的作图练习。
  鉴于“画法几何学”教学过程中遇到的问题,本文提出了基于“互联网+VR”技术支持下的“画法几何学”虚拟仿真课程开发思路。
  3 虚拟仿真课程开发思路
  3.1 以知识点为中心开设在线课程
  目前,本科课堂时间在50 min左右,时间较长,学生无法全程实现精力集中,从而导致学习效率偏低。可根据教学内容,将课堂内容按照知识点进行拆分,形成以知识点为中心的10~15 min时长的短视频。学生对课堂讲授中某一知识点不熟悉时,可利用在线课程资源,有针对性地开展课后学习。
  3.2 补充完善虚拟仿真资源
  目前“画法几何学”教学仍以黑板绘图或实物参照为主,学生对于立体投影难以实现全方位观察。有必要开发三维立体的虚拟仿真视图,补充完善“画法几何学”课程的虚拟仿真资源,学生可通过旋转虚拟立体图像,实现对立体投影的全方位观察。其中,虚拟仿真资源的建设可以利用AutoCAD绘制模型的平面图、立面图等二维图纸,然后导入到3Ds MAX,Sketchup等软件中创建三维模型,最终导入Unity3D,Lumion等软件中,完成虚拟场景资源的制作。
  3.3 搭建“互联网+VR”的教学平台
  手机、笔记本电脑等移动设备的普及,使得学生获取网络资源的途径更为广泛。可将在线课程及虚拟仿真资源通过网络进行在线教育,实现资源共享。例如,將某一知识点的在线课程及相关虚拟仿真资源以二维码或网址的形式进行发布,学生通过扫描二维码或访问网站,随时学习在线课程并观察虚拟仿真资源,使学生充分利用“碎片”时间学习。
  为提高学生学习兴趣,在教学平台中也可研发游戏化学习案例。由于课程知识点存在难度差异,可根据难易程度构建“知识金字塔模型”,将课程知识点分为3个层次,从易到难依次为基础知识、综合知识和创新实践知识。基于“知识金字塔模型”,在教学平台中研发基于严肃游戏的学习(游戏化学习)案例,通过“闯关”游戏,让学生不断学习深层次知识,达到寓教于乐的目的。
  3.4 制订教学体系和考核机制
  由于在线课程一定程度上弱化了教师的监督职能,因此需要建立一套基于在线课程的教学管理机制。教师需要考虑“画法几何学”的特点与学生的学习需求,建立完善、健全的“画法几何学”在线课程体系,细化教学计划、方案,有组织地完成“画法几何学”在线课程。课程体系设计要遵循从易到难、从理论到实践的基本原则。
  可适当采用实践性的教学方式,增强课程实施的灵活性,如增加一些情境教学、案例教学、体验教学等,通过大量形式丰富、内容充实的教学活动,满足教育对象之间的差异性和多元化需求,使学生的学习体验更加丰富,学习效果更加明显。
  4 结语   随着高等教育教学改革的推进,将现代化信息技术融入课堂教学中已成为课堂教学改革的发展趋势[6]。本文在总结以往教学问题及经验的基础上,提出了基于“互联网+VR”技术支持下的“画法几何学”虚拟仿真课程开发思路,以期能够活跃课堂气氛,使教学过程生动、有趣,提高学生的学习兴趣和学习效率,真正做到以学生为中心,切实培养学生具有读图、识图、绘图的知识和技能。
  鉴于教师对聊城大学农学院的教学情况较为熟悉,虚拟仿真课程的初步实施范围应以聊城大学农学院学生为主。以“互联网+VR”的教学平台搭建改革为试点,在虚拟仿真教学课程体系有效运行并取得良好效果和经验后,再逐步推广到其他高校,同时建设经验可为国内其他地方综合性大学的在线开放课程平台建构提供借鉴和参考。
  基金项目:教育部产学合作协同育人项目;项目名称:“物联网+”智慧农业背景下的教师培训方案;项目编号:201802251030。聊城大学博士基金;项目编号:318051818。山东省研究生导师指导能力提升项目;项目名称:“数字工坊”背景下风景园林学专业硕士研究生“二元化培养模式”的探究;项目编号:SDYY17147。山东省教学改革项目;项目名称:园林专业卓越农林应用型人才培养模式改革与实践;项目编号:C2016Z008。山东省研究生教育质量提升项目;无编号。
  作者简介:修瑛昌(1989— ),男,山东聊城人,讲师,博士;研究方向:虚拟仿真技术在园林规划设计中的应用。
  *通信作者:郭尚敬(1970— ),男,山东聊城人,教授,博士;研究方向:高校教育质量提升。
  [参考文献]
  [1]牟萍,蒋晖,刘德炎.浅析《画法几何及工程制图》教学策略[J].教育教学论坛,2015(12):166-167.
  [2]陈光,杜微,刘小东,等.面向画法几何教学的新型教具开发和应用研究[J].图学学报,2015(6):828-833.
  [3]杨旭日.基于EON的“画法几何及机械制圖”虚拟实验系统研究与实现[D].大连:大连理工大学,2007.
  [4]张绍军.我国新世纪基础教育课程改革从课程到课堂走向研究[D].长沙:湖南师范大学,2016.
  [5]侯会静,李占超.农林类高校《画法几何与工程制图》课程教学改革探索[J].高教学刊,2015(17):114-115.
  [6]姚佳佳,李艳,金松涛,等.信息技术融入课堂的教师教学转型发展研究[J].中国电化教育,2019(3):37-47,80.
  Study on virtual simulation course of “Descriptive Geometry” for landscape architecture specialty under the background of “Internet + VR”
  Xiu Yingchang, Yu Shouchao, Lyu Futang, Guo Shangjing*
  (College of Agronomy Liaocheng University, Liaocheng 252000, China)
  Abstract:Descriptive geometry is a compulsory technical foundation course for undergraduate majors in gardens.,curriculum standards are constantly adjusting as social needs change. Based on the current situation of scientific and technological development and reform, this paper puts forward the proposal on the teaching problems existing in the curriculum and the methods. In addition, the methods of virtual curriculum construction according to the actual situation in the teaching process are discussed, the teaching reform method of the gardening painting geometry course is also discussed.
  Key words:“Descriptive Geometry”; virtual simulation course; garden professional; “Internet+”; virtual reality
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