工程制图混合式教学改革与实践

方锡武 蒋麒麟 李芳

[摘 要]文章研究和构建了工程制图课程基于知识点的线上视频资源，以满足学生自主学习的需求;同时采用教师线上和线下导学方式，实现工程制图混合式教学。混合式教学方法激发了学生的学习兴趣，提高了学生之间的协作能力和沟通交流能力，增强了学生自主学习能力、分析与解决问题能力、创新能力，提升了工程制图课程的教学质量。

[关键词]知识点;混合式;工程制图;自主学习

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）01-0005-04

工程制图作为理工科专业的基础课程，在机械与材料、能源与动力、汽车与交通等专业领域具有重要的作用。随着工业新技术、新学科的出现，一方面，工程制图课程学时缩减，但课程本身的教学内容没有變化，且这门课程具有点多面广的特点，另外，一些大学生主动学习能力不足。这些变化和特点要求教师必须采用更加有效的教学模式和教学方法，充分利用课堂时间让学生及时掌握课程内容;同时也要求学生充分发挥主观能动性，积极利用课外时间，实现自主学习，培养自身独立分析、解决问题的能力和创新思维能力，从而达成教学目标和完成教学任务。另一方面，随着网络技术的发展和成熟，网上数字化教学资源日益丰富，网络视频公开课蓬勃发展，如国家教育部“十二五规划”的重点建设项目精品资源共享课和视频公开课，还有从国外引入的公开课、微课、SPOC和MOOC等[1]。网络教学突破了传统教学的时空限制，具有教学内容全面、覆盖面广、教学服务全方位等优势[2-3]。网络教学给自主学习能力强的学生提供了便利，但对于学习主动性不强的学生，即使给他们提供视频资源链接，让他们自主学习，他们的学习效果也无法达到预期。问题的根源是学生经过从小学到中学的被动式灌输学习后，难以突然适应自主学习。

许多教育工作者对各类课程进行了混合式教学改革，尹苗[4]对细胞生物学课程进行了混合式改革的教学实践， 对该课程混合式教学理念的构建、实施过程、评价方式、教学效果、存在问题及对策进行了深入阐释与讨论。通过改革与实践，其认为混合式教学可以促进学生协作能力、分析与解决问题能力、沟通交流能力、自主学习能力及综合能力的提升， 有助于他们深入学习知识和熟练掌握技能。史俊伟[1]将教学内容以知识点类型为分类标准重新进行梳理和归类，根据各知识点的类型和认知维度，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、考评方式设计五个方面进行了探索，形成了符合课程和学生发展特点的混合式教学模式。王少钦[5]将传统教学手段与网络媒体相结合，将课堂教学与课外延续拓展相结合，将教学内容与时代发展相结合，在课堂内外开展多项图学教学资源建设，为学生营造利用多样化教学资源进行学习的氛围，充分激发其对课程的学习兴趣。学生通过参与各种图学资源建设的实践，在自身学习效果得到提高的同时，综合能力也得到有效提升。丁乔等[6-7]在教学中开展SC的大班授课、小班研讨、线上与线下、课内与课外、理论与实践相结合的混合式教学实践，促进了学生的自主学习，强化了教学效果，提高了教学质量。混合式教学就是把传统学习方式和互联网的课程资源有机结合，既发挥教师在教学过程中引导、启发、监控的主导作用，又充分发挥学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性。通过将这二者结合，优势互补，最终获得最佳的学习效果。本文研究和构建了工程制图课程基于知识点的线上视频资源，满足学生自主学习需求;同时采用教师线上和线下导学的方式，实现工程制图混合式教学。混合式教学方法激发了学生的学习兴趣，增强了学生自主学习能力，提高了工程制图课程的教学质量。

一、基于知识点的线上视频资源建设

（一）知识点划分方法

在教学活动中，师生是活动和认知的主体，知识是活动的客体，教学过程是师生对知识所进行的一系列认知活动[8]。教师如何根据教学任务及学习对象的特点，分解章节知识、组织教学计划、讲述授课内容是整个教学活动能否成功的关键环节。通常授课前，教师必须对课程的章节内容进行分解和重构，以知识点为基本组成单位呈现授课内容，这种呈现方式往往跟教材的平铺直叙不同，其内容简洁明了，重点突出，同时图文并茂，因此知识点的划分至关重要。知识点是根据教学大纲对学科课程进行分解后的原子单元，是教学活动过程中传递教学信息的基本单元，两个或两个以上知识点的组合构成知识单元[9-10]，课程的知识体系是由知识点的集合与知识点之间逻辑关系的集合组成的。学生对于知识体系的掌握可以分解为对知识点和知识点逻辑关系的掌握。为了保证知识点在课程中具有良好的共享性和重用性，在知识单元里划分知识点的粒度要尽可能小，内容要尽可能完整独立。对于工程制图课程来说，知识点主要来自制图国标、基本概念和定义、投影视图的形成原理、视图表达方法、零部件内容和表达方法等;项目以教材的章、节内容为基础，采用细化思想，以树状图的形式，按 “课程[→]章单元[→]节单元[→]知识单元[→]知识点”共五个层次组织在线课程的视频内容，前三个层次依附于教材，资源建设的重点在后两个层次，课程共有近170个知识点。具体以“图纸标准”和“基本视图”的知识点为例说明其层级组织结构和内容组成，如图1所示。

[工程制图][绪论][点线面投影][基本知识和技能][联结件和传动件] [基本体][组合体][轴测投影][机件表达方法][计算机绘图][装配图][零件图][基本知识和技能][几何作图][平面图形画法][章][剖视图][断面图][其他表达方法][国标介绍][局部视图][斜视图][节][引入][视图][注意事项][举例][国标概念][图纸标准][比例标准][图线标准][字体标准][尺寸标注标准][基本视图][向视图][标题栏][形成原理][视图配置与标注][图纸幅面][图框格式][附加符号][知识单元][知识点]

（二）知识点视频组织

整个课程共安排28讲（次课），每次课的时间是传统的2节课，内容则以知识点形式呈现。为了引导学生看视频，教师设计了每次课的视频内容组织关联图，建立多段孤立视频（知识点）的内在联系，让学生在第一时间了解将要学习的内容的整体架构。为了录制视频方便并保证视频不间断，对于内容不多且简单的知识点，在知识单元内将其与其他知识点合并，一般每段视频的时间控制在15分钟之内，大小控制在15M左右，视频格式为MP4格式。整个课程含170个知识点视频资源，累计时长近40个小时。将视频资源按章节组织发布在手机端对分易平台，并在此平台上建课。对分易平台直接与微信互联互通，教师与学生信息交流顺畅，方便实施混合式教学。图2为“剖视图”这一讲的视频内容组织关联图，加下划线的为含视频片段的知识点。

二、混合式教学组织和实施

（一）混合式教学组织与实施

混合式教学需要将一部分授课内容移到课外，由学生自主观看视频进行学习，为此教师对课程的教学形式和方法进行了重新设计。参照以往传统的教学实践，依据知识点的认知维度和知识维度[9]，将每次课内容按难易程度划分为“易、中、难”三个等级，这三个等级在整个课程中所占比例为1∶1.5∶0.6。针对三个等级，分别采用三种教学手段：对“易”等级采用“视频为主”的授课模式，即学生看全部内容的视频，实现自主学习;对“中”等级采用“讲+视频”的授课模式，即教师讲知识点（40%）和学生看知识点视频（60%）相结合，教师主要讲解难以理解的知识点;对“难”等级，则采用传统的课堂讲授模式。另外，对于课程中较难的、具有代表性的内容，安排两次教师主导的分组讨论课，培养学生分析问题、解决问题的能力。本课程在组合体读三视图环节和机件表达综合环节安排两次教师主导的讨论课，方式为教师给出问题，学生分组讨论，形成表达方案，最后教师给出解答方案，与学生方案比较，说明教师方案的合理性和优越性，促使学生进一步系统掌握知识。

该课程一共28讲，混合式授课安排如表1所示，上述安排中，“中”等级占了近一半，也突出了混合式教学不脱离教师、遵循传统的特点。整个课程主要是学生自主学习和教师讲授引导相结合，突出了学习中学生的主体地位和教师的指导地位，而且两者密不可分。

（二）混合式教学的监督与考核

为了督促学生完成自主学习，课程主要分为“课前布置、课前检测、课前（中）提问、课后测验”四个环节。课前布置一般将要授课的内容和要求通过对分易平台，以微信方式发送到学生手机端，学生接收到信息后即可展开个人自主学习。课前检测通过手机端的在线练习来检测学生对学习任务的掌握情况，也督促学生自觉看视频。课前检测题一般设计成10道客观题，基本涵盖本次学习任务的所有知识点，学生3～5分钟即可完成，平台自动判题给分和给出整个班的答题分析结果，教师根据分析结果进行针对性讲解，释疑解惑。教师还可通过课前（中）提问记分等环节来检查学生对某一知识点的掌握情况，可以课堂现场提问，学生即时作答，教师根据学生作答情况在对分易平台即时计分，检验学生对知识点是否掌握。课后在线测验，每章50题，完成一章的教学任务后即发布给学生，让学生在规定时间内自主完成，平台自动记分并给出成绩。

在课程考核评价方面，在传统三项（考勤、纸质作业、期末卷面）评定成绩的基础上，增加了手机端成绩项，手机端成绩项含考勤、课前检测、课前（中）提问、课后测验、分组讨论成绩、点击视频量等组成，手机端成绩全面反映了学生自主学习的过程状态。具体占比如下：（1）总评成绩=平时成绩（30%）+讨论课（10%）+期末卷面（60%）;（2）平时成绩=纸质作业（20%）+考勤（5%）+在线练习（30%）+课堂提问（20%）+视频点击量（25%）。

三、混合式教学效果分析

（一）學生线上学习情况统计

课题组对2018—2019学年的材料成型与控制工程专业学生和2019—2020学年的机械电子工程专业学生实施两轮混合式教学。选课学生每学年80人，共160人，每学期发布在线练习14次，实施问卷调查1次，练习完成率和问卷回收率均为100%;每次课提问3～5人，每学年共提问100次左右;每学期考勤3次;每学年视频点击量达3.2万次，平均每个视频每个学生点击2次。对分易平台对师生的互动交流均有记录，同时教师可对学生活动进行评分、记分。从统计数据看，学生参与度高，能实现自主学习。

（二）学生学习成绩分析

实施混合式教学，由于有手机端视频资源，学生可充分利用碎片时间自主学习，学习过程中有疑问也可随时在平台通过微信与教师沟通交流，因此学习效果良好，与对比班成绩相比，有明显优势。表2是对比班和实验班的期末成绩比较。

（三）学生混合式教学满意度问卷调查

我们在第一章和第四章结束之后进行了两次对混合式教学满意度的问卷调查，调查项目为：（a）学生看视频为主，教师讲授为辅;（b）教师讲授为主，学生看视频为辅;（c）教师完全讲授;（d）a、b、c安排为1∶1∶1，主要考查学生对混合式教学的适应情况，调查情况如图3所示。从图中可以看出，学生开始有些不适应自主学习，希望采用以教师讲授为主的传统授课模式，但随着学生逐渐适应混合式教学模式，后来反而更喜欢自主看视频的学习模式。

四、改进与展望

课题组利用已建设的课程资源探索了混合式教学方法、手段和考核方式，实现了以学生为中心的自主学习和碎片时间学习。通过课前布置、课前检测、课前（中）提问、课后测验四个环节来敦促学生完成自主学习，混合式教学方法激发了学生的学习兴趣，增强了学生自主学习能力，提高了工程制图课程的教学质量。下一步我们将以本学院工程教育认证为契机，以“能力培养、专业需求”为目标，进一步研究混合式教学方法和考评机制，加强工程素质教育，加强创新意识和创新能力的培养，培养符合专业认证标准和企业需求的高素质人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 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）：791-796.

[2] 冯川钧.高校混合式教学存在的问题及对策分析[J].中国成人教育，2017（21）：82-85.

[3] 安德森.布卢姆教育目标分类学：分类学视野下的学与教及其测评[M].蒋小平，译.北京：外语教学与研究出版社，2002：96-103.

[4] 尹苗，李逢庆.《细胞生物学》课程混合式教学的设计与实践[J].中国细胞生物学学报，2018（2）：260-268.

[5] 王少钦，杨谆，刘晓然.基于当代大学生特点的图学教学资源建设研究[J].图学学报，2018（6）：1225-1230.

[6] 丁乔，张孟玫，李茂盛，等.以学生为中心的机械制图混合式教学模式研究与实践[J].图学学报，2018（2）：362-366.

[7] 张东梅，薛珊，弯艳玲，等.工程制图的混合式教学研究与实践[J].教育教学论坛，2017（42）：128-129.

[8] 施岳定，张树有，项春.网络课程中知识点的表示与关联技术研究[J].浙江大学学报（工学版），2003（5）：508-511.

[9] 李卫东.杨耐生，申强华，等.基于知识点的远程自主学习辅导系统的开发研究[J].中国远程教育，2006（11S）：69-73.

[10] 聂爱国.高等院校教学改革中的混合式教学模式探究[J].教育教学论坛，2016（38）：101-102.

[责任编辑：刘凤华]