基于数位板的建筑图学教学研究

王梓晨 葛峰

(1.厦门大学嘉庚学院 福建厦门 363105; 2.南京工业大学 江苏南京 211800)

0 引言

随着多媒体教学的兴起和普及，使用PowerPoint 课件(下称PPT课件)作为演示媒介已经成为课堂教学的重要途径，并且成为授课的主要方式之一，点击式的课件演示呈现逐渐取代黑板上的板书之势。在此趋势下，作为建筑学院一年级培养制图基本功和理性思维的基础课程，《建筑图学》(即《画法几何和透视阴影》)的教学媒介主要形成了3种情况，一是使用PPT课件基本取代了板书进行教学；二是PPT课件和板书双轨进行，相辅相成；三是仍然坚守使用传统的黑板板书方式，而不使用PPT课件。然而，除了这几种情况之外，却鲜有依托数位板进行作图的演示方式。相比黑板板书，在大屏幕上演示课件固然有其优势，如视觉效果较好，图形表达准确等，特别是对于目前众多高校的新校区而言，教室往往面积偏大，很多教室纵深长，后排座位距离黑板较远，容易产生黑板反光、字迹模糊等问题，屏幕放映可以规避这类问题。但是，点击式的演示方式在一些方面的内容讲解上却不及板书符合思维习惯，如求解作图题、手绘表现等，教师的亲手示范相比较单纯的PPT演示具有更好的教学效果。由此可见，一方面是黑板上板书的可观性较差，而另一方面则是PPT演示的演示力较弱，如何克服传统板书的弊端并利用多媒体的优势推进有效教学，成为建筑图学教学过程中需要解决的问题。在这样的背景下，结合厦门大学嘉庚学院建筑学院的建筑图学课程教学过程中的不断摸索，提出基于数位板的建筑图学教学模式，展开初步的探讨和研究，以供参考借鉴。

1 数位板与数位作图概述

1.1 数位板的类型及其选择

数位板是一种计算机硬件输入设备，通常由一块平板和一支压感笔(即可感应不同压力的笔，通过书写力道的不同可形成粗细不同的笔迹)组成，通过压感笔在平板上模拟书写过程，可把笔迹转换为计算机图形，在软硬件配合下，实现模拟传统板书作图的表现效果，借助反应灵敏的压感笔，得以用自然逼真的方式进行作图演示，被广泛应用于艺术创作、游戏设计、工业设计、图像编辑等领域。目前市面上的数位板可大致分为3种：无屏幕的数位板、带液晶屏的数位屏和触控平板电脑，如图1所示。

(a)无屏幕的数位板 (b)带液晶屏的数位屏 (c)触控平板电脑图1 数位板的三种类型

总的来看，触控平板电脑的绘写手感不及传统的数位板，且由于电脑的迭代更新速度较快，其流畅性受到电脑性能影响较大；带液晶屏的数位屏与电脑分离，虽便于单独更新，但对于色彩表现和笔触类型要求不高的建筑图学教学演示而言，性价比较低；而无屏幕的数位板价格较为亲民，且精度基本能满足相关作图演示的需要，尽管与日常的书写习惯差异较大，但通过一段时间练习可较快适应。随着技术的发展，压感笔手感与日常书写体验的差异不断缩小，行笔轻盈，且重心平稳，在握感趋向舒适的同时，最终的绘制效果也日益完善，在现场作图演示方面具有良好的应用前景。根据笔者经验，对于建筑图学课程的作图教学而言，使用无屏幕的数位板即可，建议在购置数位板时宜选择规格较大(如大号)、带压感(2048及以上)的相关型号，将更有利于提高作图演示的灵活性。

1.2 数位板作图的应用特性

作为在建筑图学教学中使用的新媒介，数位板有其自身的应用特性。这些特点是传统黑板作图或点击式演示所不具备的优势(附表标注)，对于改善教师作图的局限性，以及促进有效教学的提升都起到良好的作用。总体而言，可归纳为如下特点：

(1)作图的整洁性和精确性

在建筑图学教学中使用压感笔代替粉笔，使用投影屏幕替代黑板，不会因黑板擦拭不均匀而使得图面脏乱，荧幕上的图面干净清爽，观感更佳。而使用压感笔代替鼠标绘制则解决了鼠标操作中精度不高的问题。由于压感笔绘制符合日常握笔方式，便于形成工整的作图效果。

(2)作图的可复制性和高效性

在软硬件协同作用下，绘写笔迹转换为电子信息并储存于计算机中，利用计算机文件本身可复制的特点，使得绘制的图形具有可复制性。事先把题目进行编排录入教学文件，在课上则通过数位板的配合直接在题目上作图，提高了讲课效率。

(3)作图的易操作性和可扩展性

配合数位板的使用，相比较单纯鼠标作图则有更好的操控性和灵活性。同时，压感笔的压力感应特性能实现笔迹粗细变化，其实体按键则起到橡皮的擦除功能。结合相关的软件还可对绘制的图形进行诸如缩放、变形、拖拽、复制等再编辑。

(4)作图的易展示性

在传统的黑板制图教学过程中，教师的作图示范容易受到教室光线、粉笔字迹等多方面因素的影响，很难保证教室内的每位学生都能够均等地接受授课信息。而使用数位板授课可把作图过程完整投影至荧幕上，学生可清楚地看到教师每一步骤的绘图操作，并根据荧幕上的光标位置快速定位教师下一步的作图区域，相比较单纯的点击式演示，结合数位板的作图示范具有更强的带入感。

当然，建筑图学在教学中采用不同的作图方式，有其各自不同的优劣势(表1)，又介于每个教师教学过程的各自习惯，会选择不同的作图方式，然而与时俱进，却是千古不变的发展规律。

表1 建筑图学不同作图方式的特点

2 基于数位板的建筑图学教学

2.1 数位板的教学应用进展

伴随无纸化教学的推广，依托数位板交互性强、兼容性好等优势，近年来，数位板逐步被应用于课程教学，成为课堂中一种崭新的教学模式，尤其是在美术、动画等课程，成为辅助教学的一种手段，并且形成一些相关研究成果。如张飞越在分析数位动画和传统动画的差异及数位板使用特征的基础上，提出在动画场景设计课程教学中数位板指导与实训的方法[1]。张磊针对素描教学与一体化课程改革，在分析数位板与素描两者结合开展教学的可行性以及需要解决的关键问题的基础上，提出一体化课程中素描教学的操作实施的具体步骤[2]。王新征通过介绍数位板及数位绘画的特点和应用条件，分析数位绘画对传统美术教学的影响，探索数位板在美术教学中的应用方法，结合其实践经验针对不同教学阶段提出4个步骤[3]。此外，一些高校也相继开展数位板应用于教学的尝试，如厦门大学嘉庚学院建筑学院徐显等在其建筑设计专题课程中运用数位板进行建筑方案设计的现场演示教学，取得良好的教学效果。

尽管数位板并非新鲜事物，在设计行业早已相当普及，但对于建筑图学等这类传统基础课程而言，数位板仍是课堂教学中的新鲜事物。可以预见，随着数位板技术的成熟和青年教师对于新技术的接纳和运用，数位板教学将延伸至更多类型的课程中，并形成相应的更为完善的教学模式。

2.2 数位板在建筑图学教学中运用

得益于上述数位板作图的这些特性，数位板在教学中同时扮演了粉笔和鼠标的角色，配合不同软件平台，在各个教学阶段中，建立起教师端、演示端和学生端之间的联系和互动。

2.2.1注重数位板与软件的协同配合

随着Microsoft Office 2007广泛应用，PPT对手写输入的支持不断优化，使得数位板与PPT课件具有较好的兼容性，为数位板在课件上的使用提供了良好的载体。结合产品特点，依托PPT课件制作，可把题目置于每一页幻灯片中。在放映模式下，PPT提供了“笔”和“荧光笔”两种笔迹模式，并有多达12色的墨迹色彩可供选择，满足作图时对色彩的多样化需求。对于复杂的作图题(如组合体的透视投影)，为了获得更佳的可读性，可使用不同颜色的笔迹对各部分形体的求解过程进行区分，从而使解题步骤更加直观。利用压感笔的压力感应特性，作图时通过合理控制书写力道达到不同的线条效果，如求解过程中所作的辅助线可施力较轻——则线型较为纤细，而求得的图形施力较重以加粗线型，使作图结果主次分明，清晰可见。若作图过程中绘制误差较大或者画错，点按压感笔的实体按键便可直接调出橡皮工具，擦除解题中的冗余内容。此外，使用PPT的录制模块还能对数位板的作图过程展开录制，形成绘声绘色的教学视频。通过数位板的配合，直接在课件放映幻灯片过程中作图，而无需中途退出放映，数位板的运用得以与PPT课件无缝衔接。但PPT毕竟主要用于演示，在绘图功能性、图形可编辑性等方面仍较弱，可结合Photoshop等多种图形软件弥补这方面的短板。

2.2.2加强数位板在各个教学阶段的使用

由于数位板手绘相比电脑输入更为灵活和自由，在备课阶段便可运用数位板对重要知识点进行注记，并快速地绘制思维导图，以图示的方式帮助梳理教学过程组织。导图经过简单的美化后可在课程教学中向学生展示和讲解，相比PPT课件自带的Smart图形更为生动和富有趣味性。

在教授新内容时，对于作图步骤较为繁琐的题目，可先用数位板作图演示一遍，再用课件动画的方式演示一遍，以数位板示范作图为主，以点击式演示为辅，两者相辅相成，强化学生对作题步骤的理解和记忆，从而增强教学效果。课件中作图题宜选择白底黑字，避免其它色彩对作图的视觉干扰，保证题目简明清晰；作图区域可适当放大，以便于在数位板上较为舒适地绘制。同时，可在题目一侧附上精炼的作图步骤说明，以帮助学生更好跟上教学进度。由于教师要在题目上亲自解题而非简单地通过点击来演示作图答案，因此教师需对题目的整个求解过程谙熟于心，方能较好地引导学生的作题思路。在讲解过程中，也能使用压感笔快速地在课件中模拟日常书写方式对重点和难点进行标注和圈点，演示的笔迹更为自然和逼真，演示效果也更为突出。

课堂教学结束后，可通过数位板和图形软件对绘制的图形进行保存和再编辑，也可把录制的作图过程整理后供学生重温。而在习题讲解课中，相较于传统的黑板作图讲题，原先每次完成一道作图题后需要把原题擦掉，再把新的作图题目写上，然后再在此基础上作图求解，浪费了大量课堂时间；而通过手机软件(如扫描全能王)把习题导入课件中，使用数位板直接在习题上求解，求解完成后可把答案部分删除，留下原题题目，供在其他班级上课时再次使用，也可对绘制的图形保存后拷贝给学生复习备用，从而提高教学资源的有效利用率和转化率。

2.2.3数位板在未来教学中的应用潜力

在大力推广网络课堂的时代背景下，数位板在建筑图学等网课中将发挥不可替代的作用，构建起教师端、演示端和学生端的相互联系。教师端是“一台联网的电脑+一块数位板”，教师本人不必入镜，依托网络直播平台即可实现在线作图过程演示，演示端展现的只是教师数位板书写的笔迹、计算机屏幕的内容和教师的讲解配音，避免了教师面对摄像机录制的尴尬，也放宽了对教师网络授课场所的要求。而在学生端，学生可以线下作答，再把练习作业拍照上传给教师。教师对学生的作业进行查阅并使用数位板进行批改，缩短了问题反馈周期，增强了教学的时效性。

在教学条件允许的情况下，学生可使用数位板取代习题册，直接在数位板作题，教师在课堂现场即时布置作业发送至学生端，学生通过数位板在各自电脑作图，完成后直接回复至教师端，实现无纸化的习题训练。教师则可对收集上来的作业通过投影荧幕进行现场公开评阅，提高学生做题的效果。教师依托网络，在不必面对面视频的情况下跨越地域限制进行作图演示与互动，使网络另一端的学生学习与在教师身边观看无异。

未来，随着课堂教学模式的推陈出新，数位板在建筑图学教学中将具有更多的应用潜力。

3 结语

建筑图学是建筑学院较为传统的一门基础课程，数位板在该课程教学中的运用是对传统建筑教学的革新与发展，有助于推动传统建筑教学向数字化建筑教学的转型。如同传统的手工制图逐步发展为计算机制图，数位板在建筑教育领域的应用必将经历由产生、发展、到成熟的过程。从目前的教学实践来看，数位板主要是PPT课件的延伸，作为一种新媒介，在各方面还需不断完善，其运用的更多可能性有待进一步发掘和推广。

同时，也要清楚地认识到，数位板的使用只是教学创新的其中一种方向，多媒体教学不仅仅是PPT课件，而是把更多的媒介融入建筑教学中，从而为教学注入更有效的强心剂。为了使数位板等新媒介在建筑教学应用中广泛普及，把创新教育融入人才培养体系，需要更多建筑教育工作者和关心中国建筑教育发展的人士参与到教学创新工作中来。

从总体层面来看，有效的建筑教学离不开全局性和整体性的方案，需要学校和学院各方共同协力推进，教育者在知识储备上和在思想上是否已经做好接纳新设备、新技术的准备也值得关注。

[1] 张飞越. 在动画场景设计课程教学中数位板的使用初探[J]. 设计, 2017(9):45-46.

[2] 张磊. 一体化课程改革中基础素描课与数字媒体技术相结合的课程改革研究[J]. 课程教育研究, 2017(34).

[3] 王新征. 浅谈数位板在美术教学中的应用[J]. 哈尔滨职业技术学院学报, 2010(6):73-74.