基于MOOC以“图感”为导向的工程图学融合教学模式

朱冬云

(海南大学 机电工程学院，海南 海口 570228)

基于MOOC以“图感”为导向的工程图学融合教学模式

朱冬云

(海南大学 机电工程学院，海南 海口 570228)

在新工科对工程人才的提出新的要求的背景下，探索在工程图学教学中基于MOOC以图感为导向的教学方法；在符合认知规律的融合教学模式下，从理论及实践教学中培养工科学生的图感，使得工科学生在学习和工作中具有持久的创新力和竞争力.

MOOC； 图感；工程图学；培养

随着现代科技日新月异，科技革命和产业变革加速，面对工程对象日愈复杂多变，在工程教育中也做出相应的变革和创新.工程图学作为工程界语言是工程教育改革创新的先行者，工程图样与文字、语言一样，是人类认识规律、表达信息、探索未知的重要工具.在以往的图学教学过程中只注重知识的传授与技能的养成，忽略了图感对工程教育的影响.在教学过程中如何做到重视知识与技能培养，同时又兼顾学生能力的养成与内化，这是所有专业基础技术课程所面临的问题[1].针对这一问题，笔者在教学过程中采用基于MOOC教学模式，以“图感”为导向合理的教学模式，优化教学内容，明确教学目标，做到课内与课外融合、线上与线下融合[2-3].使得学生不再是被动地、无序地接受知识，而是主动地参与到教学过程中，解决了图学教学面临着学时日益减少，而内容日益增多的矛盾，又做到了知识与技能、图感都得到培养，使得学生对图形的直观感觉和敏锐程度提高和固化.有利于工科学生在今后的工程技术岗位中对图学理论灵活应用，能更快、更好地适应新技术、新业态、新产业和新工程.

1 图感的实质及作用

图感不是简单地指对“图”的感觉，是对图形的敏感的程度[4].在工程中，“一图胜千言”是客观存在的，图是技术人员对二维与三维的相互转化过程快速、准确的表达，与语感相比较为复杂.在图学理论体系中，是以空间思维能力为基础，必须经过大量的专业的作图和读图训练逐步养成.工程图学课程在培养学生作图基本技能的同时，对思维方式的培养、图感的形成和专业规范意识的培养起着重要作用.以图学教学活动为基础，借助有效的MOOC教学模式，在工程图学理论指导下，明确图感具有的形象性、非逻辑性、粗略性和可拓展性[5-6]，结合现代心理学，构建了以图感为导向符合现代工程要求的融合式图学教学体系是迈向新工科的基石.

1.1 图感能激发学生学习图学的兴趣

兴趣是学习最好的老师.教师在教学中充分利用有效的MOOC教学模式，营造宽松环境，鼓励学生提出不同的想法，激发学生的学习主动性，利用各种教学手段激发学生学习图学的兴趣.采用高质量的MOOC资源作为辅助教学资源，同时根据教学内容的需求自制小视频，微课等放到教学平台.教师及时与学生交流互动，根据学生对知识的掌握程度改变教学进度，使得学生在学习中有一种参与感，增强了学生学好图学的自信心.

1.2 图感能提高学生的作图和读图的速度和准确程度

在学习过程中图感一旦养成，作图和读图的速度就大大地提高.学习初期，大部分同学的作图速度都较慢，且准确程度也较低.随着训练量达到一定量，图感的养成，作图和读图速度随之提高.

1.3 图感能促进图学能力的内化

图学的重要目标之一是为往后的专业学习与工程技术工作打下良好的基础，让学生在低年级学习时，掌握科学的方法论，对专业有初步了解和认知，便于学生易于进入后续课程学习，使得学生在专业学习中综合运用知识的能力进一步提高；在工程实践中，能与时俱进，不断地创新、进步.图学课程对学生后续课程的学习乃至工程实践的创新能力的培养都会产生深远的影响，然而目前高校图学课程课时普遍缩短，教学过程中过于重视知识与技能层面的培养，而忽略了图学能力的养成与内化过程.学生在毕业设计及工程实际生产中，图的表达能力和构形能力、创新能力表现得不尽人意.所以基于MOOC以“图感”为导向的融合教学模式，培养学生的图学意识、内化学生的图学能力、提高学生的实践能力与创新素质,使得学生的知识、技能及能力并进，在工程技术领域有持久的创造力.

2 教学中图感的培养

随着信息化、网络化、智能化和交叉化在各行各业的推广和应用，高等教育的信息化、网络化、智能化、交叉化应用也飞速发展，基于MOOC的教学模式在高等教育领域也得到了研究和应用[7].基于MOOC的教学模式就是把传统学习方式的优势和数字化的优势结合起来，形成有组织、有计划、有明确学习目标的课内和课外优势互补的以学生为主体的教学模式，既能发挥老师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性和创造性.基于MOOC以图感为导向的教学模式，解决了在图学教育中，课堂教学的学时不断地减少，而信息量不断地增多之间的矛盾.在学生的自主学习能力和终身学习能力得到培养同时，结合“中国制造2025”战略的创新驱动下所需的面向工业界、面向世界、面向未来的人才培养要求，做为“工程界语言”图学的教学效率，教学质量得到提高，同时图感得到很好地培养.教学体系从知识与技能、图学思维以及图感三个维度出发，以图学理论教学和实践教学为基础构建了以“图感”为导向的教学体系，并以此为指导建立了基于MOOC的图感为导向的教学模式，构成了理论正确、方法得当的图学理论及实践教学体系.

基于MOOC的工程图学以“图感”为导向的融合教学模式的实施过程是循序渐进的，培养学生的图感、内化学生的图学能力、提高学生的实践能力与创新素质.教学过程中既重视知识与技能培养，又兼顾能力的养成与内化过程.同时，合理地安排教学，使得学生不再是被动、无序地接受知识，而是主动参与到教学过程中，培养了学生的创造力及拓宽学生的思维，为图感的形成提供可能，为学生自主学习和终身学习打下坚实的基础.

2.1 理论教学

2.1.1 重视空间思维能力和构型设计能力的培养图学借鉴语言教学的规律和理念，以图感形成、逻辑思维与规范意识培养为目标，从点点成线，线线成面，面面成体的表达着手，逐渐培养学生的空间思维能力，也是逐步培养学生图感和图学逻辑思维融合的过程.与语言教学相比较：点、线、面就类似语言中的字母；各种基本体就类似语言中的单词.在投影理论中，讲到二维图到三维体，三维体到二维图的转化过程中，适当加入板书作图、模型、肢体语言等示范，充分利用小动画，小视频作为MOOC资源来帮助学生对图—物、 物—图的转化有一个深刻的认识，为图感的形成打下基础.

图感建立的基础是对图的构成的深入理解、图的表达的灵活应用.在工程图学教学中，作图和读图的基本知识、基本原理、基本方法三者构成了图学教学的知识结构.而图感的培养，这三者缺一不可.在点、线、面的学习后，学生对正投影的规律性已掌握；体的学习时，注意采用把体分解成学生已掌握的点、线、面，培养学生的空间思维能力和构型设计能力，为图感养成提供必要的条件.

2.1.2 图感的形成在图学教学过程中，教师要充分利用轴测图的直观性、富有立体感等特点，从基本体开始引入轴测图辅助表达如图1所示的a平面立体和b曲面立体.轴测图具有一般实物、模型所难以取代的特殊作用，帮助学生的增强图感的同时激发学生的作图兴趣.

a 平面立体 b 曲面立体 图1 轴测图辅助表达

在组合体教学中以图感养成、构型设计与规范意识培养为目标，充分采用形体分析法，如图2所示.把组合体分解成各基本体的切割或叠加，如图2中所示的a切割式组合体和b叠加式组合体.分析各基本体的组合方式和相对位置，然后再按规范要求进行组合，逐步培养学生的图感和构型设计融合，其读图能力也得到很好的培养.特别是读图训练，必须有针对性，这一环节对图感形成和内化的起着举足轻重作用，当前大信息量和少学时化的大趋势下，合理选用及研制匹配的优质MOOC资源作为辅助教学资源，是达到这一教学目标的有力保证.有针对性地组织教学内容，由简到繁，由浅到深.做到课内、课外，线上、线下互补且渗透到每一个教学环节，循序渐进，有助图感形成.资源除了选用外，教师根据本校和学生的实际情况，研制出相应的教学课件、动画、微课和视频等，借助现代技术外，实物、模型也走进课堂，与动画，视频，从多种视角、触角等多维度地去培养图感.

a 切割式组合体 b 叠加式组合体 图2 组合体的形成方式

2.2 实践教学

2.2.1 传统作图手段有利图感的培养虽然当今用计算机绘图已成为主要手段，但是传统作图仍是工程技术人员必备的基本绘图技能，也是学生学习和巩固图学理论知识最有效的训练手段[8-9].通过徒手和尺规作图，对三维——二维——三维的转化进一步加深理解，在实践教学中有目的地让学生进行多样化练习.如模型——三视图——轴测图之间相互转换和表达，让学生对物——图——物的转换进一步了解，空间思维、基本知识、基本技能及图感同时得到很好地培养.从基本体开始就有意识的强调徒手作图，通过有目标的训练，测绘与理论结合，互相印证.学生完成一次作业，让学生先自我欣赏，自我和互相评价，找出优缺点，大部分学生面对自己的作品都会有一种满足感，增强了学生的自信心.

2.2.2 现代作图手段有助于图感强化随着CAD/CAM技术飞速发展，在图学的理论教学中已充分利用CAD软件的三维建模技术这强有力的手段来辅助教学，开拓了学生的视野，激发了学生探索图学的兴趣.在优质的MOOC教学资源为支撑，以任务为目标驱动，图感为导向，架构以学生为主体的实践教学方法和监督机制.充分利用网上教学平台及“移动智能”工具，让图学课堂延伸到学生的碎片化空余时间，采用完善的线上教学资源和成熟的线上、线下互动教学模式.对整个实践教学过程进行空间——时间维度上控制.用CAD软件作为辅助工具，把三维建模技术应用到实践教学，学生通过拉伸、旋转、扫掠、放样、抽壳、并集、差集、交集等命令操作，逐一构建出符合图学要求的基本体——组合体——典型零件，如图3a所示；在装配图的实践教学中，明确集零为整、化整为零的思路，从基本体出发，从建模到装配，渗入相关的专业规范要求.在一台部件中，如图3b所示.零件、部件之间是关联的，在构型时就要引入工程意识、标准化意识、创新意识，让学生对往后的专业学习充满期待，图感与工程意识、标准化意识和创新意识的结合为往后的专业化设计打下基础.学生通过图学理论与三维建模技术的学习，形成了构型-表达的创新实践模式，图感得到强化.图学课程的课堂教学与实践教学相呼应，以图感为导向做到各种教学手段融合，学生经过动手实践，做到了知行合一课堂，使得学生有一种获得感，感受到构型的乐趣，极大地激发了学生创作的兴趣，促进学生探索图物合一的积极性，图感得到固化和增强.

a 典型零件 b 装配体 图3 三维建模

3 应用效果评价

从2015年起，利用基于MOOC以“图感”为导向的融合教学模式，对40学时的工程图学课程进行教学实践，取得了良好的教学效果，同一学期、同一主讲教师所教授不同班级学生的考试成绩如表1所示.采用这种基于MOOC以“图感”为导向的融合教学模式的班级优良率明显偏高，不及格率相对偏低，表明本教学模式有效地提高了教学质量.在2016～2017学年第2学期对2016级机械类(2)班的《机械制图II》的实践教学中进一步实施了“图感”为导向的融合教学模式，重点从构型——表达——设计一体化的创新实践模式的教学实践的运用，以CAD /CAM软件与图学课程的教学内容紧密融合，以项目为目标驱动[10].其中所下达的任务难度各不相同，每一位同学的可根据的能力来选择合适的项目，分值从难度和时间上去控制，到最后出现了争先恐后抢难度高的项目，提交作业的时间也越来越短.经过教学实践，学生的作业完成的质量保证，图感得到了进一步增强，从三维到二维，二维到三维进行构型——表达——设计也得培养，这一教学模式得到了学生的认同，学生的学习热情高涨，学生的每次都超额完成任务，表达能力达到了一定的高度.学生的学习更加主动，线上线下与教师的互动增多，学习效率，时间管理，独立自主学习的能力提高.在实施过程中发现，学生的学习态度是否主动对学习效果起着决定性的作用；工程意识、标准化意识方面的培养还有待加强.

表1 2016～2017学年第1学期对比教学班的考试成绩统计

4 结束语

基于MOOC以“图感”为导向的融合教学模式紧跟当前互联网和大数据时代的特征，符合新工科推进信息技术与工程教育深度融合，创新“互联网+”环境下工程教育教学方法，提高教学效率和教学效果的要求.充分调动和利用MOOC中积极、灵活的教学元素，将教学资源整合与教学过程相互结合、融合，发挥各种资源优势.丰富了图学教学体系，提高课程内容的传授效率和强化程度，为新工科教学体系的建立有效支持.工科毕业生的自主学习能力和终身学习能力也得到培养，使得学生在学习和工作中具有持久的创新力和竞争力.

[1] 朱高峰.我国工程教育的改革发展趋势[J] .高等工程教育研究,2016(5):1-9.

[2] 黄震.基于慕课和混合式教学的工程教育探索与实践[J].高等工程教育研究,2016(4):11-13.

[3] 张宗波,王珉,吴宝贵,等.“线上+线下融合式”工程图学课程建设与教学实践[J].图学学报,2016,37(5):718-723.

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[5] 刘衍聪，马晓丽，伊鹏.现代图学教学中的图感因素探析[J].图学学报，2013，34(6):110-114.

[6] 王珉，张宗波，伊鹏，等.以图学能力内化为中心的效果导向型教学模式探索与实践[J].图学学报 ，2016，37(4 567)：567-572.

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IntegratedTeachingModeGuidedby‘SenseofDrawing’basedonMOOCintheEngineeringDrawing

Zhu Dongyun

(Mechanical and Electrical Engineering College, Hainan University, Haikou 570228, China)

Under the new requirements for engineering talents, the teaching method of Sense of Drawing based on MOOC in engineering graphics teaching was explored; in accordance with the cognitive rules of the integrated teaching model, the training of the view sense of engineering students was performed from theory and practice, which enable engineering students to be innovative and competitive in their study and work.

MOOC; Sense of Drawing; engineering drawing; culture

2017-09-13

海南大学教育教学研究项目(hdjy1710)；海南省高等学校教育教学改革研究项目(Hnjg2016ZD-1)

朱冬云(1970-)，女，广东陆河人，硕士，副教授，研究方向:图学理论及CAD/CAM，E-mail：zhudongyun@163.com

1004-1729(2017)04-0391-05

TH 126.1

ADOl10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2017.0059