在线开放课程建设与混合式教学研究——以工程制图课程为例

宋春明 杜海霞 张政武

在线开放课程是一种基于互联网技术、以开放访问和大规模参与为目的的课程，是远程教育领域的新发展[1]，对于实现教育资源共享、促进教学公平、推动教学手段改革和教学模式创新具有积极的意义。为此，教育部于2015年4月出台了《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》，并于2019年4月与中央政法委、科技部等部门在天津联合启动“六卓越一拔尖”计划2.0，大力推进国家级精品在线开放课程建设。

工程制图课程是研究如何运用正投影的基本理论和方法来绘制和阅读工程图样的课程，是高等学校工科类专业学生必修的一门技术基础课。该课程的教学目标是通过对正投影理论、工程形体的表达方法、制图标准规范和机械工程图的学习，培养学生的形象思维能力、空间想象能力以及阅读和绘制机械工程图的基本技能，同时培养学生的工程意识、标准化意识、创新意识和严谨细致的工作作风。

工程制图课程具有理论性与实践性并重、基础性与交叉性并存等特点。正投影理论贯穿该课程的始终，是画图和读图的理论基础，学生必须牢固掌握。在传统教学中，为保证知识体系的连贯性，教师要耗费大量的时间对正投影的基础理论进行讲授，而指导学生的时间却相对较少。实际上，学习正投影理论并不难，难的是将正投影理论应用到画图和读图实践中。此外，该课程具有典型的基础课特征，在知识体系上为后续的机械设计、机械制造技术和公差配合与技术测量等课程奠定基础，同时又与这些课程和工程实际有着千丝万缕的联系。教师在教学过程中不仅要学习工程制图课程的理论知识和画图、读图方法，还需补充产品设计、加工和检验等方面的工程知识，教学信息量和教学难度较大。

一、工程制图在线开放课程建设

（一）工程制图课程建设方案

结合工程制图课程的教学目标和课程特点，笔者制定了工程制图在线开放课程建设方案，如图1所示。总体上，教师可按课程规划设计、课程资源建设两个阶段实施。

图1 工程制图在线开放课程建设方案

第一阶段，进行课程规划设计。根据课程教学大纲进行课程内容体系设计，确定工程制图在线课程知识框架，然后依据此知识框架进行教学知识点分解。依据认知理论，碎片化学习和重复学习可以促进学习者的知识构建。笔者将工程制图在线课程的内容体系分解为4 个教学模块、9 讲教学内容、89个知识点。第二阶段，进行课程资源建设，开展教学视频录制、授课课件制作和题库编制工作。

（二）教学资源建设

教学资源建设是在线课程建设中非常关键、较为烦琐的一项工作，下面针对这项工作所涉及的视频录制、课件制作和题库编制环节中的一些关键点进行详细说明。

1.教学视频录制

在教学视频录制过程中，教师的讲课方式和讲课环境与常规的讲课方式和讲课环境完全不同。一方面，每段视频一般只讲授一个知识点，因此要短小精练，教师在讲课时必须逻辑严谨、语言精练、术语准确，尽量避免口头禅；另一方面，在视频录制时教师面对的不是真实的学生，而是冷冰冰的摄像镜头，因此容易情绪紧张，表情不自然。在录制视频前，教师需要根据所讲的每一个知识点撰写出脚本，录制时按脚本设计的“情景”和“台词”进行讲授，脚本要尽可能设计得精细。

2.PPT 课件制作

PPT 课件是对教材内容的高度概括和提炼，也是对知识结构的梳理，不仅能为教师提供授课的思路，也能为学生展示知识点的层次性和逻辑性，在课程教学中扮演了相当重要的角色[2]。为使PPT 课件与知识点对应，保证授课视频与课件完美融合，教师需要对已有的PPT 课件进行拆分、修改和美化。根据认知理论和工程制图课程的特点，PPT 课件要尽可能简化，多以图、动画和超链接视频的形式来呈现画图的原理、方法和过程。

3.题库编制

在线开放课程学习平台一般会设置单元测验、线上作业和考试等模块，以便学生自己检查线上学习的效果。为便于管理，这些测验、作业和考试中用到的试题一般存放在题库中，需要时只需按要求和规则获取即可。陕西理工大学机械工程学院编制了工程制图课程在线题库，题型有选择题、判断题、填空题和作图题，所有试题均配有标准答案，作图题还另配有答案解析。

二、工程制图课程线上线下混合式教学

线上线下混合式教学是指把传统教学模式中知识性内容移到线上由学生自主学习，线下教学则注重教师的学习引导，通常采用任务驱动式、项目研讨式或翻转课堂式教学方法。这种新型的教学方式不仅提高了课堂教学的效率，促进了学生自主学习能力的提升，同时也体现了“以学生为中心”的教学理念。在开展工程制图课程教学时，笔者借助陕西理工大学机械工程学院课程资源中心——超星尔雅课程平台以SPOC（小规模限制性在线课程）方式开展了线上线下混合式教学。

（一）教学设计

笔者结合工程制图课程特点，设计了如图2所示的线上线下混合式教学模式。此次教学设计主要基于以下原则：第一，教学全过程始终体现“以学生为中心”的教学理念，所有教学活动都围绕学生开展；第二，课前环节的线上学习内容以学生容易接受的知识性内容为主；第三，课堂教学内容应有一定的深度和广度，应是学生线上所学知识的延伸，以培养学生运用知识分析和解决问题的能力。

图2 工程制图课程线上线下混合式教学模式

（二）教学过程

1.课前环节

课前，学生可通过电脑端登录超星尔雅平台或手机端登录超星学习通App 学习教师指定的线上教学内容，并完成规定的知识点测验。学习内容和测验要求由教师根据教学方案在每周周一前以课程通知的形式发布到班级群和学生手机端。

2.课堂教学

线上线下混合式教学模式下，课堂教学不再是“灌输式”教学，教师要担任课堂教学的组织者，做好课堂教学设计，引导学生对线上所学的知识点进行串联、拓展和综合应用，注重培养学生的知识运用能力。可采用任务驱动、翻转课堂、随堂测验、重难点讲解、问卷调查等多种方式来增强课堂的趣味性和互动性，调动学生的学习主动性，使其积极参与课堂活动。具体采用何种方式组织课堂教学，可根据教学内容提前做好课堂教学设计。

3.课后环节

课后，通过课程平台的作业模块发布线上或线下绘图作业，训练学生应用所学制图基础知识和方法进行尺规作图和徒手绘图的技能。也可以引导学生针对某一主题进行讨论，讨论主题来源于工程实际或日常生活中，引导学生在课程平台讨论区进行讨论交流，以培养学生查阅资料、协作学习和理论联系实际的能力。

4.考核与评价

在混合教学模式下，课程考核与评价也要纠正传统教学中只注重结果性考核的弊端，引入过程性评价，使考核结果更具有客观性和指导性。

过程性考核评价是对学生的学习历程、学习行为及其成效所进行的考核评价，主要针对学生课前环节完成的线上视频学习、课前知识点测验、章节学习次数、章节测验、在线讨论，课堂教学环节完成的随堂测验、课堂表现，以及课后环节完成的绘图作业进行考核评价。过程性考核评价结果不仅可计入课程综合考核成绩中，反映学生的学习成效，还可以动态反映学生在学习中存在的问题，以便教师及时调整课堂教学设计。

（三）应用效果

陕西理工大学机械工程学院借助学银在线平台开展了线上课程教学。截至2021年6月30日，工程制图在线课程已运行四期，平台数据显示，来自200 余所高校的1200 余名学生在线选修了工程制图在线课程。该课程在“教”与“学”两个方面均取得了显著的成效，教学反响良好。

第一，转变了课程组教师的教育观念，营造了主动学习先进教学方法、教学手段，积极进行课堂教学改革的良好氛围。

第二，学生的学习成效显著提升，教学质量明显提高。以2020—2021 学年第一学期陕西理工大学机械工程学院机械类专业8 个班的工程制图I 期末考试成绩对比来进行说明，其中机械设计制造及其自动化专业2001—2005 班（称为实验组）采用线上线下混合式教学模式，材料成型及控制工程专业2001—2003 班（称为对照组）采取传统教学模式，期末考试卷面成绩对比如表1所示。

表1 2020—2021 第一学期工程制图I 期末考试成绩对比表

观察期末考试成绩对比表可以看出，实验组的平均分和高分段人数明显高于对照组，不及格率明显低于对照组，实验组的峰值分数段为70—89 分，而对照组的峰值分数段却为60—79 分。可见采用混合式教学模式对学生知识水平和知识应用能力的提升具有非常显著的作用。

基于互联网的课程改革是当前教育教学改革的主旋律。转变教育理念、改革教学方法、提高教学质量是教育工作者的责任和义务。本文总结了工程制图课程的建设思路和教学过程，构建了基于SPOC的线上线下混合式教学模式，对教学改革实践进行了深入探索，以促进高等院校图学类课程与信息技术深度融合。