于勇，陳甜甜，劉靜華，趙罡

[摘 要] 針對(duì)“工程圖學(xué)”課程教學(xué)，基于云班課平臺(tái)功能設(shè)計(jì)了混合式教學(xué)模式教學(xué)活動(dòng)流程。聚焦教學(xué)活動(dòng)組織、教學(xué)內(nèi)容重組和教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)等三個(gè)方面進(jìn)行“工程圖學(xué)”混合教學(xué)的實(shí)施。在教學(xué)實(shí)踐中，采用線下教師主導(dǎo)型的混合式教學(xué)模式，學(xué)生走上講臺(tái)翻轉(zhuǎn)課堂，針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容和反饋結(jié)果調(diào)整不同的授課方法，使得知識(shí)能夠有效傳遞和共享。通過(guò)“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)的探索和實(shí)踐，可以看到創(chuàng)新的教學(xué)方法融合現(xiàn)代信息技術(shù)是現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，混合式教學(xué)模式給“工程圖學(xué)”教學(xué)的深化改革和創(chuàng)新提供了思路。

[關(guān)鍵詞] 工程圖學(xué);混合式教學(xué);翻轉(zhuǎn)課堂;圖學(xué)教育;云班課

[基金項(xiàng)目] 2019年度北京航空航天大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)教改項(xiàng)目“基于云班課平臺(tái)的工程圖學(xué)混合式教學(xué)模式探索”

[作者簡(jiǎn)介] 于 勇（1977—），女，黑龍江大慶人，工學(xué)博士，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院副教授，主要從事MBD數(shù)字化設(shè)計(jì)制造、數(shù)字孿生建模技術(shù)研究;陳甜甜（1982—），女，上海人，工學(xué)博士，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，主要從事幾何造型、CAD/CAM技術(shù)研究;劉靜華（1953—），女，遼寧新民人，工學(xué)碩士，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院教授，主要從事工程圖學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)研究。

[中圖分類號(hào)] G642;TB23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）07-0117-04 [收稿日期] 2021-09-09

現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，改變了人類的生活方式，也推動(dòng)了教育思維、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)工具和教學(xué)評(píng)估的變革和創(chuàng)新。知識(shí)的傳播路徑由單一轉(zhuǎn)向多元，在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)跨越時(shí)空限制擴(kuò)展了教學(xué)時(shí)間和空間，但由于時(shí)空隔離、教學(xué)過(guò)程缺乏互動(dòng)和反饋、教學(xué)質(zhì)量難以掌控等問(wèn)題，導(dǎo)致目前還無(wú)法動(dòng)搖傳統(tǒng)教學(xué)的穩(wěn)固地位。而混合式教學(xué)強(qiáng)調(diào)把傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)地融合起來(lái)，使二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，從而獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。美國(guó)在1996—2008年，開展了關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、在線教學(xué)和混合式教學(xué)方面的實(shí)證研究，結(jié)果表明：混合學(xué)習(xí)是最有效的學(xué)習(xí)方式，混合式教學(xué)將成為未來(lái)教育的常態(tài)[1-3]。新冠肺炎疫情暴發(fā)以后，為了疫情防控，“工程圖學(xué)”課程的學(xué)習(xí)采用在線學(xué)習(xí)的模式，通過(guò)一整學(xué)期在線教學(xué)的實(shí)踐和傳統(tǒng)課堂教學(xué)實(shí)踐的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)有其固有的優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是不可替代的。因此，針對(duì)“工程圖學(xué)”課程教學(xué)，充分融合傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，采用混合式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)探索和實(shí)踐，推進(jìn)新工科背景下“工程圖學(xué)”教學(xué)的改革與創(chuàng)新。

一、混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的“工程圖學(xué)”課堂教學(xué)中，課堂的組織模式以教師為主導(dǎo)，這種授課模式以“教”為主，學(xué)生處于“被動(dòng)”地位，是一種單向的、間斷的課堂教學(xué)活動(dòng)。由于課堂時(shí)間有限，學(xué)生的基礎(chǔ)也不同，教師的講授要面向全體學(xué)生，從而無(wú)法滿足學(xué)生的個(gè)性化需求。

疫情期間“工程圖學(xué)”在線教學(xué)過(guò)程中，教師采用“SPOC+MOOC+直播答疑”三管齊下的授課形式進(jìn)行，課件內(nèi)容提前錄播發(fā)給學(xué)生，MOOC課程資源作為課程內(nèi)容的有利輔助，上課時(shí)段采用直播方式與學(xué)生在線進(jìn)行實(shí)時(shí)討論。但囿于時(shí)空限制和網(wǎng)絡(luò)條件限制，教師往往無(wú)法像現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)一樣面對(duì)面地交流，因此，在課堂中加入了很多在線交流互動(dòng)活動(dòng)，例如在線答疑、隨堂測(cè)試等，從而也取得了良好的教學(xué)效果，也為后續(xù)的混合式課堂教學(xué)改革提供了良好素材。

混合式教學(xué)并非是傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的簡(jiǎn)單疊加，從教學(xué)的物理特性來(lái)講，混合式教學(xué)模式可以分為三類：線下主導(dǎo)型;線上主導(dǎo)型;完全融合型。根據(jù)所采用的教學(xué)方法，混合式教學(xué)模式可以分為三類：以教師為主的講授式混合教學(xué)法;學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的自主式混合教學(xué)法;教師主導(dǎo)的交互協(xié)作式混合教學(xué)法[4]。進(jìn)行混合教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整不同的授課方法，合理組織教學(xué)活動(dòng)，使得知識(shí)能夠有效傳遞，而學(xué)生能夠進(jìn)行定制化學(xué)習(xí)進(jìn)行知識(shí)自我重構(gòu)，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

在“工程圖學(xué)”課程混合式教學(xué)探索和實(shí)踐過(guò)程中，結(jié)合學(xué)生意愿和傳統(tǒng)“工程圖學(xué)”課堂教學(xué)與在線課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，依托藍(lán)墨云班課平臺(tái)進(jìn)行了線下教師主導(dǎo)型的混合式教學(xué)模式的探索，設(shè)計(jì)了“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)活動(dòng)流程，如圖1所示。在進(jìn)行“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)過(guò)程中，重點(diǎn)從以下三個(gè)方面入手進(jìn)行探索和實(shí)踐。

（一）教學(xué)活動(dòng)組織

混合式教學(xué)活動(dòng)的組織充分結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，由教師主導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施：（1）利用云班課平臺(tái)將下節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)課程資源進(jìn)行發(fā)布，讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)，學(xué)生可以在討論區(qū)將預(yù)習(xí)中碰到的問(wèn)題進(jìn)行討論，讓學(xué)生帶著問(wèn)題上課，或針對(duì)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行在線測(cè)試。（2）根據(jù)討論和測(cè)試結(jié)果及時(shí)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)上課節(jié)奏，將授課內(nèi)容聚焦于重點(diǎn)、難點(diǎn)和有疑問(wèn)的內(nèi)容上。此外，針對(duì)授課內(nèi)容的不同，請(qǐng)學(xué)生走上講臺(tái)進(jìn)行講解，教師引導(dǎo)學(xué)生提問(wèn)，往往更能夠帶動(dòng)課堂氣氛，吸引學(xué)生興趣，取得良好的學(xué)習(xí)效果。（3）利用在平臺(tái)已經(jīng)建立的測(cè)試題庫(kù)，通過(guò)在線測(cè)試功能組織本次課程的自測(cè)，該環(huán)節(jié)可以在課堂上實(shí)施，也可以課后實(shí)施，以檢驗(yàn)本次課程成效。（4）課后進(jìn)行上課課件發(fā)布和布置作業(yè)活動(dòng)，所有作業(yè)提交后，再通過(guò)平臺(tái)發(fā)布“形圖兼?zhèn)洹钡牧?xí)題解答，使學(xué)生加深對(duì)題目的理解，鞏固課程知識(shí)。（5）進(jìn)行本次課程內(nèi)容相關(guān)拓展內(nèi)容的發(fā)布，可以包括提前錄制好的相關(guān)課程、相關(guān)研究進(jìn)展和工程應(yīng)用等資源進(jìn)行本次課程知識(shí)的拓展，學(xué)生根據(jù)興趣和精力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，自我進(jìn)行知識(shí)重構(gòu)與思考。（6）創(chuàng)建課后答疑活動(dòng)，不定期進(jìn)行課程的調(diào)查問(wèn)卷，收集學(xué)生問(wèn)題、意見和建議，結(jié)合平臺(tái)數(shù)據(jù)的匯總和分析功能，重構(gòu)和調(diào)整課程資源和教學(xué)活動(dòng)，反復(fù)迭代，從而達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

（二）教學(xué)內(nèi)容重組

針對(duì)“工程圖學(xué)”所講授內(nèi)容而言，目前章節(jié)組織已經(jīng)非常成熟，但僅把課件講義進(jìn)行在線發(fā)布從實(shí)踐效果來(lái)看有兩個(gè)問(wèn)題：一是課件講義一般是按90分鐘時(shí)間準(zhǔn)備的，學(xué)生需要利用整塊的時(shí)間或花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)，最終可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生沒有耐心完成整個(gè)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。二是課件講義提前發(fā)放后，在現(xiàn)場(chǎng)授課環(huán)節(jié)，對(duì)某些學(xué)生來(lái)說(shuō)，可能會(huì)沒有那種新奇感，導(dǎo)致上課走神。因此在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，將如何提高學(xué)生的預(yù)習(xí)效率作為焦點(diǎn)。在“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了知識(shí)點(diǎn)的梳理，構(gòu)建了扁平化的知識(shí)點(diǎn)組織結(jié)構(gòu)，該組織結(jié)構(gòu)建立了17個(gè)二級(jí)知識(shí)點(diǎn)及110個(gè)細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)，包括圖學(xué)發(fā)展史、投影法、點(diǎn)的投影、直線投影、平面投影、點(diǎn)線面相對(duì)位置、投影變換、立體投影、直線與立體相交、平面與立體相交、立體與立體相交、復(fù)雜組合體構(gòu)形、軸測(cè)投影、機(jī)械制圖國(guó)標(biāo)、圖樣畫法、機(jī)械零件構(gòu)形與表達(dá)、裝配體構(gòu)形與表達(dá)等。

將課程內(nèi)容按照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化處理，即按照課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行課程內(nèi)容的再組織。通過(guò)預(yù)發(fā)布引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，一方面使得學(xué)生在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)意猶未盡，帶著進(jìn)一步“求知”的態(tài)度進(jìn)行課堂學(xué)習(xí);另一方面學(xué)生可以利用“碎片化”時(shí)間，而非整塊的時(shí)間來(lái)預(yù)習(xí)和鞏固知識(shí)點(diǎn)，從而提升學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的參與率，擴(kuò)展了教學(xué)時(shí)間和空間。課堂上教師加以引導(dǎo)和重點(diǎn)講解，把知識(shí)“點(diǎn)”穿成“線”，進(jìn)一步加深和鞏固課程內(nèi)容知識(shí)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（三）課程資源呈現(xiàn)

“工程圖學(xué)”的目標(biāo)是幫助學(xué)生建立起二維的“圖”與三維的“形”之間的關(guān)聯(lián)。然而針對(duì)復(fù)雜題目，即使給出答案，對(duì)于空間思維較弱的學(xué)生若沒有具體的情境支持，往往只憑空想象，很難建立起“形”與“圖”之間的關(guān)系，所以不能很好地完成繪圖和讀圖任務(wù)。因此，在線發(fā)布的課程資源除了包含靜態(tài)的文本資源（如Word、PDF、PPT、模型文件等）、視頻、音頻和鏈接等。在混合式教學(xué)模式探索中，充分利用現(xiàn)代信息化手段開發(fā)“圖形兼?zhèn)洹钡碾娮诱n件，幫助學(xué)生建立起“形”與“圖”之間的關(guān)聯(lián)，一方面可以提升學(xué)生的教學(xué)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，另一方面學(xué)生在使用的同時(shí)，也會(huì)思考是如何實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生會(huì)在課后查找相關(guān)資料，從而擴(kuò)展課程知識(shí)。在“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，利用云班課平臺(tái)以鏈接或者圖片形式進(jìn)行答案發(fā)布，如圖2所示通過(guò)二維碼建立起二維圖與形之間的關(guān)聯(lián)。學(xué)生通過(guò)手機(jī)掃描二維碼，無(wú)需安裝CAD軟件就可以用手機(jī)直接查看該零件的三維模型并可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、縮放和剖切等操作。

二、混合式教學(xué)模式實(shí)踐

在實(shí)踐過(guò)程中，使用藍(lán)墨云班課在線教學(xué)平臺(tái)按照教學(xué)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)的實(shí)施。（1）利用平臺(tái)的“簽到”功能及課件資源的利用情況檢查學(xué)生的參與度。（2）建立“輕直播”和“答疑”活動(dòng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線和離線答疑并能按主題記錄下來(lái)。（3）基于所構(gòu)建的測(cè)試題庫(kù)，針對(duì)每節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行自測(cè)，以檢驗(yàn)學(xué)生掌握情況。（4）課程資源和課外擴(kuò)展資源的多種展現(xiàn)形式，學(xué)生成果的展示和分享，使學(xué)生可以利用“碎片化”的時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)點(diǎn)，補(bǔ)充書面教材知識(shí)的不足，擴(kuò)展學(xué)生獲取知識(shí)的深度和廣度，擴(kuò)展學(xué)生的工程視野，給學(xué)生更多的思考空間，為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、研究學(xué)習(xí)和創(chuàng)新提供重要的資源保證。（5）翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生走上講臺(tái)，教師引導(dǎo)教學(xué)實(shí)施，一方面考查學(xué)生掌握知識(shí)的程度，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，成為其他學(xué)生的榜樣和示范，增強(qiáng)全體學(xué)生的注意力;另一方面也可以從學(xué)生視角來(lái)觀察課程內(nèi)容的表達(dá)和學(xué)生的反應(yīng)，促進(jìn)后續(xù)教學(xué)的改進(jìn)。（6）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，如作業(yè)參與、課堂答疑、課堂測(cè)試、資源查看、出勤情況和調(diào)查問(wèn)卷等，從而可以形成全員的調(diào)查反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而可以快速響應(yīng)和及時(shí)調(diào)整。在經(jīng)歷了一學(xué)期完整的傳統(tǒng)課堂教學(xué)和一學(xué)期網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)之后，在學(xué)生中進(jìn)行一次調(diào)查問(wèn)卷，某小班51人參與調(diào)查問(wèn)卷，33%的學(xué)生期望采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，12%的學(xué)生期望線上教學(xué)，55%的學(xué)生期望混合式教學(xué)。由此可見，混合式教學(xué)模式滿足大多數(shù)學(xué)生的意愿。在課程實(shí)踐過(guò)程中，也調(diào)查了學(xué)生走上講臺(tái)的看法和意愿，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂增加了學(xué)生的聽課興趣、鍛煉了表達(dá)能力和知識(shí)點(diǎn)的深入掌握，同時(shí)也激發(fā)了自己的學(xué)習(xí)動(dòng)力;10%的學(xué)生認(rèn)為不好，原因是個(gè)別學(xué)生在講臺(tái)上知識(shí)點(diǎn)表達(dá)不清楚;69%的學(xué)生愿意走上講臺(tái)鍛煉自己的能力。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)“工程圖學(xué)”混合式教學(xué)的探索和實(shí)踐，可以看到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是不可或缺的，但其輔以適當(dāng)?shù)脑诰€教學(xué)進(jìn)行混合式的教學(xué)模式可以進(jìn)一步擴(kuò)展教學(xué)時(shí)間和空間，有助于促進(jìn)自主式學(xué)習(xí)、啟發(fā)式教學(xué)的實(shí)施，有助于提高“工程圖學(xué)”學(xué)習(xí)效率和效果，提升教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，課程內(nèi)容的不同，學(xué)生反饋的不同，采用的教學(xué)方式和方法也不同，不能一概而論。但無(wú)論是傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式、混合式教學(xué)模式，還是在線教學(xué)模式，教師良好的課堂組織，開發(fā)豐富的課件內(nèi)容以及課后及時(shí)的反饋和響應(yīng)都是上好一門課、進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、提高實(shí)際教學(xué)效果[3，5]的必備基礎(chǔ)，創(chuàng)新的教學(xué)方法融合現(xiàn)代信息技術(shù)是現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]俞福麗.混合式教學(xué)模式下高校教師信息化素養(yǎng)提升路徑研究[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2021（3）：86-90.

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[4]馮曉英，王瑞雪，吳怡君.國(guó)內(nèi)外混合式教學(xué)研究現(xiàn)狀述評(píng)——基于混合式教學(xué)的分析框架[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2018（3）：13-24.

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Exploration and Practice of Mixed Teaching of “Engineering Graphics”

YU Yong1，2， CHEN Tian-tian1， LIU Jing-hua1， ZHAO Gang1，3

（1. School of Mechanical Engineering and Automation， Beihang University， Beijing 100191， China; 2. Beijing Engineering Technological Research Center of High-efficient & Green CNC Machining Process， Beijing 100191， China; 3. Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of Aviation High-end Equipment， Ministry of Industry and Information Technology， Beijing 100083， China）

Abstract：Aiming at the teaching of “Engineering Graphics”， this paper designs a mixed teaching mode based on the cloud class platform. In teaching practice， we adopt the mixed teaching mode dominated by offline teachers. Students go to the podium to flip the classroom， and adjust different teaching methods according to different teaching contents and feedback results， so that knowledge can be effectively transmitted and shared. Through the exploration and practice of “Engineering Graphics” hybrid teaching， we can see that innovative teaching methods and the integration of modern information technology are the development trend of modern teaching. The mixed teaching mode provides ideas for the deepening reform and innovation of “Engineering Graphics” teaching.

Key words： Engineering Graphics; mixed teaching; flipped classroom; graphic education; cloud class