可视化技术在课堂辅助教学中的设计和实践

康健　张继信　高建村　乔思远

摘 要 可视化技术教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。本文设计将“可视化技术”引入到安全人机工程的教学课程中，以实现可视化描述显性知识和隐形思维。同时，对可视化辅助教学方式进行了问卷调研，分析结果表明该教学方法加深了学生的理解和记忆，有助于知识的传播、发展和创新。

关键词 可视化技术 辅助教学 课程设计

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.09.012

Abstract Visual technology teaching is getting more and more applications and promotion with its advantages of high efficiency， low cost， rich content， effective performance and security. This paper introduces "visualization technology" into the teaching course of safe ergonomics to realize visual description of explicit knowledge and invisible thinking. At the same time， a questionnaire survey was conducted on the visual aided teaching method. The analysis results show that the teaching method deepens the understanding and memory of students and contributes to the dissemination， development and innovation of knowledge.

Keywords visualization technology； aided teaching； course design

0 引言

在傳统的教学模式中，由于受到空间、资金等方面的制约，学校实验室试验对真实生产场景的再现程度不高，同时，由于学校实验室的操作设备和过程不够规范和成熟，发生危险的可能性相比企业较高。二是走进企业进行参观是实地学习，这很好地培养了学生观察问题、解决问题和向生产实际学习的能力，然而，实地实习要耗费大量的课时、成本较高。[1-4]

而可视化技术教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广，可以较好的实现可视化描述显性知识和隐形思维，使学生可以不受场地与设备的限制，掌握更多的技能，在工程类课程的教学中具有重要的意义。国内目前在与可视化技术相关的领域，如计算机图形学，计算机辅助设计， 计算机应用等方面，已经具备了相当的基础， 积累了丰富的经验，取得了一系列的成果，将对可视化技术的研究提供良好的环境。[5-6]

本文积极探索，构建可视化教学模式，将可视化技术和安全人机工程教学的特点紧密结合起来，设计合适的教学情境，减少设备消耗、节省时间和经济成本，保障学生的人身安全，创造出更多更接近工业企业现实的教学情境，以增强学生的实践性思维，提高课堂感染力，促进课题教学效能。为教学工作者的课程方案制定提供了有益的参考。

1 可视化技术在课堂辅助教学中的设计方案

1.1 建立课程设计原则

（1）教学内容和教学体系革新。以理论知识的应用和实践能力培养为重点，依托可视化技术的视觉传达和思维引领优势，整合和更新教学内容。在理论教学基础上，更加注重经验学习和实践学习，构建新的课程体系和教学内容。

（2）综合运用现代教育技术。在教学方法上，破除传统的思想定式，提倡多样性、实用性。应结合社会对安全工程人才的需求，设置自己的教学方法，如讲练结合法、案例教学法等。

（3）依托实际科研项目，培养学生的职业素养。为学生在企业、社会之间建立知识联系，能对自己的未来职业有初步定为，辅助其完成学习者和生产者角色的转变，实现科技创新，引导学习建立良好的职业素养。

1.2 方案执行程序

（1）准备阶段：①通过文献和资料查阅，对课本知识和实践融合问题做细致分析；②对拟开课班学生的实际学习情况进行评估分析。

（2）实施阶段：①在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，按照适合协作学习的分组办法对学生进行分组，安排具体的完成时间和成果的评价方式；②让学生按照已制定好的计划逐步完成项目任务。教师对学生进行指导，实现教师和学生以及学生之间的交流。学生通过应用已学习的知识完成工作任务，进行知识的建构，培养学生的问题分析解决能力。

（3）总结阶段：在“展示与评价”环节，学生展示自己制作的项目成果，然后接受他人的评价和教师的反馈。

学生在汇报和听取同学汇报的过程中，通过对比自己与其他同学的成果，查找不足，反思其成败。

教师设计评分标准及打分依据，结合学生之间的投票，对学生的项目成果进行排序和评价。

2 教学效果评价结果分析

（1）调研方式。在课程结后，采用集中方式进行填写，回收问卷。整理回收问卷，并进行统计分析，根据调研分析结果提出相应对策及建议。

（2）问卷设计。问卷采用指标分层设计方式，分两级评级指标，得分范围5～1分，5分代表非常好，1分代表极差，问卷填写人员根据自身评估情况进行填写。指标体系如图1所示。

（3）问卷统计。现场回收有效问卷20分，各指标得分情况如图2所示，纵坐标代表给分学生人数，横坐标代表所评价指标项。可见，所有指标得分均在3分（一般）以上，整体教学效果实施良好。

3 结论

（1）其中课题生动程度非常满意率达到70%。达到了预计多元化的表现形式，大大突破传统课堂上学生学习感受枯燥乏味，通过活跃课堂气氛，提高学生的精力集中程度，同时感受轻松自由的学习气氛，使他们能够在课堂上就很牢固地掌握应学的知识。

（2）知识掌握深度和广度、自主学习、理想的教学环境非常满意率达到70%。说明了以可视化技术为基础的教学方案设计能够激发学生兴趣、与学生经验世界和想象世界相结合的专题或情境，引导学生围绕这些专题或情境，通过相应的实践学习，让基于课程的人才培养更具备适应社会的需要。

（3）对学科前沿的掌握非常满意率达到70%。说明学生的思维得到了很好的锻炼，可视化教学环境可以更好的协助教师解决学生可能会遇到的障碍、困惑、错误，通过直观的视觉传递，让抽象的知识能更具体地展现出来，学生将学有所得，减少误差的积累，增强后续学习的自信心。

（4）课前相关知识准备充足非常满意率最低，仅为45%，说明在学生课后学习中的监督方式和方法有待进一步改进。

参考文献

[1] Meijer A F， Broek E L V D， Schouten T E， et al. Synthetic Environments as visualization method for product design[J]. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering， 2010.7527：752712-752712-10.

[2] 张金磊，张宝辉，刘永贵.数据可视化技术在教学中的应用探究[J].现代远程教育研究，2013（6）：98-104.

[3] Jasute， Egle. An interactive visualization method of constructionist teaching and learning of geometry[M].2014.

[4] Alper Cihan Konyaliolu， Zeki Aksu& Esmazgeenel. The preference of visualization in teaching and learning absolute value[J]. International Journal of Mathematical Education in Science & Technology，2011.43（5）：613-626.

[5] 付淇.基于協作知识建构的思维可视化教学研究[J].中国成人教育，2013（24）：147-149.

[6] 巩红岩，郑芳，左智超，等.可视化技术结合病案教学在早期接触临床的麻醉专业实习生临床教学中的应用[J].新乡医学院学报，2015.32（4）.