智慧课堂工程制图教学与实践

摘要:针对“新工科”、“互联网+”建设背景下如何构建智慧课堂，提出一些设想和措施，并在《工程制图》课程教学中进行实践。将传统教学模式与现代化智慧课堂教学模式相融合，通过智能、高效的信息化平台进行互动教学，构建《工程制图》“云、网、端”智慧课堂教学模式。充分利用现代化教学手段，借助MOOC网络教学平台，设计多样化的教学方式，实现多元化教学与评价，调动学生学习积极性，提高教学效果。

关键词:互联网+;工程制图;智慧课堂;开放式教学;拓展学习

“新工科”的提出与建设推动现有工科专业的改革与创新势在必行，而工科专业课程教学模式改革与创新则尤为重要［1－2］随着“互联网+”和“大规模在线公开课程MOOC(MassiveOpenOnlineCourse)”的迅速发展，传统的学习和教学模式被颠覆，随之教学新模式“智慧课堂”快速发展［3－5］。也为《工程制图》教学提供了优质有效的资源和途径。《工程制图》课程作为工科专业学生的一门专业技术必修课，受众面广，是实现“新工科”人才培养目标的重要基础课程之一。笔者以所在学院的无机非金属材料工程专业工程制图教学为试点，对智慧课堂背景下《工程制图》课程的教学模式设计、教学体系优化等进行研究，进行《工程制图》新教学模式———“智慧课堂”的实践与探索，也为同类院校的《工程制图》教学提供一定参考。

1传统教学模式存在的弊端

基于《工程制图》专业核心课程的地位，其教学质量高低直接决定了学生对后续课程的理解接受能力和工程素质的高低。因此就如何解决一线教学中所面临的问题、如何提高教学质量、如何适应现代教学的发展是《工程制图》课程教学研究的重要课题［1－3］。目前的传统教学模式已不能满足《工程制图》课程教学要求，主要表现出以下问题:(1)学生只局限于课堂上课学习，学习资源匮乏，基本无自主学习;(2)教学方式与手段过于传统。教学中主要使用黑板或PPT，在培养学生作为创造性思维、空间想象力等方面存在有一定不足，难以激发学生学习兴趣方面;(3)对实践教学重视程度不够，忽视了学生的工程素质的教育，更没有创新能力的培养;(4)课程考核评价方式太过传统，主要是试卷考试，忽视了工程制图的工程实践性。

2智慧课堂教学模式构建

在课前、课中和课后三大部分教学的过程中，充分利用自主学习平台，构建“智慧课堂”，充分实现“个性化”教学与学习。在课前，教师尽快了解学生个体情况，合理制定教学目标，准备个性化的课前预习资料，实现分层推送。学生通过自主学习平台提前预习，完成各自的预习任务并反馈。在课中，教师可以通过教学平台实行分屏分层教学，设计抢答、即时讨论、助教上课等活动，学生参与小组学习与讨论充分调动学生学习积极性。在课后，教师针对学生不同的学习情况，布置个性化的作业练习，学生完成任务并及时与老师沟通。教师利用作业、任务与学情分析，全面了解学生学习情况，再次进行个性化资源推送与学习辅导。智慧课堂教学模式见图1。智慧课堂中，教学不再是老师的“独角戏”，从备课、上课、结课到考核评价，课程教学的整个过程都有学生全面参与［3－7］。

3智慧课堂背景下教学设计

笔者以我校的无机非金属材料工程专业为试点，进行了《工程制图》智慧课堂的教学实践与探索。基于“智慧课堂”的教学主要从在线教学资源、教学环节与手段等方面进行建设［3－4］。

3.1在线教学资源建设

利用学习通、e会学等进行《工程制图》在线课程开发，建设智慧课堂教学平台。在线教学资源中，包含13个教学单元，涵盖了工程制图基本规范、正投影法理论、基本几何元素与几何体投影、图样的表示法及其综合应用、零件图与装配图、AutoCAD、专业工程图样等多方面的内容。每个教学单元包含若干个知识点，每个知识点以视频、音频、文档等多种形式呈现，真正成为集声、像、图、文于一体的教学资源库。每个知识单元设置学习任务，除了模块练习与测验、主题讨论。根据每个学生的学习情况设置不同的单元测验和主题测验［5］。每个测验和练习项目的完成情况，老师即时在线批阅，学生得到及时反馈。这可以大大提高学生学习的积极性，教师也能及时知道学生对知识点的掌握情况，形成一个师生互动、在线学习和交流的平台。

3.2基于调查问卷的教学设计

通过期初、期中及期末的问卷调查，对学生的基础及学习情况进行全面了解和分析。比如:在期初，对2018级无机非金属材料工程专业学生、共71人的学习能力和对工程制图知识了解情况进行问卷调查。通过期初的问卷调查，得知26.8%学生对工程制图相关知识有所了解，有4人对此知识一无所知。根据问卷反馈情况，针对不同的学生，制定了不同的教学计划，布置了个性化学习任务，真正做到“因材施教”［3－6］。从图2调查分析情况可得知，大部分学生空间想象能力一般。对照学生的空间想象能力，分层次教学［4－7］。例如:组合体的投影绘制与阅读。对于能力较高的A层学生，布置复合式组合体绘图与阅读，并增加创新构型设计;能力一般B层次学生有简单的复合式组合体到复杂组合体;而对于大部分的空间想象能力一般的C层同学，则由简单叠加式和挖切式组合体绘图与阅读入手，逐步深入，基本几何体求并集、差集或交集，到复合式组合体，分小组讨论，完成绘图与设计任务。针对部分学生上课积极性差的问题，改进教学方法，增加与学生的互动，提高学生的积极性，对上课不容易集中精力听课的学生多提问。在练习中，多做构思设计与绘图相结合的练习，以提高学生学习兴趣。例如:在满足一定条件的基础上进行构型设计。给出正面投影或者给定若干基本几何体，构思不同的立体，并绘出另外两面投影，如图4所示。这样既使学生的创新设计能力得到锻炼，又使空间想象能力提高，学习兴趣增加。根据学生提交的先后顺序和设计及绘图情况，给予相应的积分，通过课程学习平台，学生可随时看到自己的积分和班级排名情况，激发学生的积极性。期初问卷调查其他答题统计情况见表1。智慧课堂中，学生的参与度更高，学习的灵活性更强，师生互动更多，这也正好迎合了学生最欢迎的开放式教学方式。另外，在期中与期末再次进行问卷调查。通过期中问卷，了解学生对教学进度和方法的接受程度，及时进行调整。通过期末的调查问卷全面了解学生对知识点的掌握和学习情况，对存在的问题在以后教学中进行改进。

3.3基于智慧课堂的教学环节

学生在线学习情况、完成的任务点、课堂讨论、抢答及签到情况等，根据相应的成绩权重，得到相应的积分，作为课程考核的依据之一。各部分权重分配见表2。(1)在教学过程中设置助教，由学生担任。助教工作主要是协助教师完成教学中练习的讨论与讲解，帮助同学作业、练习，搭建起教师与学生之间沟通的桥梁。助教可以同学自己报名，根据学生的学徒情况进行选拔。通过2018级无机非金属材料工程专业学生的实践发现，助教制度可以大大调动同学们的积极性提高教学效果。(2)设置抢答环节，活跃课堂气氛，调动学习积极性。根据抢答的顺序和正确率，给予相应的课程积分，第一名、第二名、第三名分别记3分、2分、1分。例如:正投影法一章中，制作30个模型，对于30组三视图，其中任意选择一个模型，找出对应的三视图。通过抢答的方式，学生思考的积极性被充分的调动起来，同时训练学生的快速反应能力，更好的提高学生对投影图的认识和空间想象能力。类似的，截切几何体的投影、相贯体的投影、组合体的投影等，给出其中一个或两个投影图，找出对应的其他投影。均可以通过抢答的形式，强化训练学生的快速识图以及空间想象能力，极大地提高学生的课堂参与度，调动学生的积极性。(3)设置网上课程平台签到，签到方式包括手势签到、位置签到、二维码签到、拍照签到等。通过此环节，做到快速考勤、准确考勤，大大减少了旷课、代签到的情况。计算机绘图实验课中，可以通过拍照签到的方式，让学生下课时拍摄自己本节课完成的绘图练习签到，既快速准确的完成考勤，同时记录下学生本节课的练习情况。(4)主题讨论，即时讨论，电脑投屏，主题讨论结果可以像“弹幕”一样，实时投屏，掀起头脑风暴。

3.4实现拓展学习

现在网络异常发达，网络资源也非常充实。但是学生自己去学习的积极性不大，学习的目的性和方向性也不明确。根据期初问卷调查，只有12.7%的同学有自己扩展学习课程相关知识的习惯。通过在线教学平台，教师还可以随时推送与课程内容相关的学习资料与资源，包含图书、讲座、期刊、专题等，实现学生“拓展学习”。课堂教学中也可以通过即时投屏，将拓展资源进行讲解与讨论。通过拓展学习，学生在学习内容、形式、方法等方面扩充优化，不再拘泥于传统的、单一的教材，学习内容获得全方位的充实，学习形式更加开放，学习方法更加独立和多样化［8－10］。例如组合体的构型设计、专业图样中工艺流程图与设备布置图的绘制与阅读，可以通过仿真模型设计、工厂及生产车间投屏，或者直接加入实际工厂车间生产视频，使学生对构型设计方法、设备布置、生产工艺等认识更加直观。

4结语

以培养“新工科”应用型人才为目标，围绕多元化教学模式建设与改革的要求，将传统教学模式与现代化智慧课堂教学模式相融合，通过智能、高效的信息化平台进行互动教学，构建《工程制图》“云、网、端”智慧课堂教学模式［5，10］。具有以下特点:(1)以培养新工科卓越人才为目标，将传统教学与现代化教学相融合，专业学科知识与工程制图相交叉，建立个性化《工程制图》教学模式，注重培养学生的创新能力和综合素质。(2)引入MOOC教学模式，使《工程制图》课程线上资源和线下教学相结合，打破学习时间和空间的限制，实现“个性化学习与教学”，提高学生个性化学习和自主学习能力。(3)在《工程制图》智慧课堂中，设置调查问卷、抢答、即时讨论、拓展学习等多元化教学环节与形式，整合教学资源，学生学习方式自主化、合作化、游戏化，充分激发学生学习兴趣，调动主动学习的积极性。(4)通过智慧课堂，实现对课堂教学的大数据分析和智能化教学，使教师更好的掌握学生的学习情况并优化教学内容，实现教学效果更大化。

参考文献

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［10］杨瑰.“互联网+”时代智慧课堂教学设计与实施策略研究［J］．课程教育研究，2019(32):46－47.

作者：方海燕 胡峰 张维强 程磊 王小东 单位：安徽巢湖学院化学与材料工程学院