浅析工程图学信息化教学改革

张宗波 王珉 伊鹏 牛文杰 刘广斗 王伟 张芬娜

摘要：随着高等教育信息化改革的不断深入，工程图学作为工科重要的基础课程其信息化改革已成为必然趋势。本文结合工程图学课程的特点与信息化教育改革的发展历程，分析了目前工程图学信息化教学过程中存在的不足之处，并提出了科学合理发展工程图学信息化教学的几点认识。

关键词：高等教育信息化；能力培养；工程图学教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）09-0116-02

一、引言

在高等教育信息化的大背景下，信息技术承载着教育改革的重要使命，成为发展和变革高等教育的有力工具。特别是近几年在线教育的喷薄发展让人们看到了信息技术与高等教育深度融合的端倪，下图为国内外高等教育信息化的发展历程。

早在2002年联合国教科文组织就提出开放教育资源（Open Educational Resources，OER）工作，在此背景下TED演讲、开放课件、开放大学等开放教育资源对高等教育的实践观念提出了越来越多的挑战。2007年，翻转课堂（Flipped Classroom）与之后可汗学院的出现引发了教学方法改革的新思潮。2008年，加拿大学者提出了基于关联主义的cMOOC（Massive Open Online Course），首次展现了大规模开放课堂的巨大潜力。2011年，基于行为主义的xMOOC使得以MOOC为代表的信息化教育思潮席卷全球，并经历了井喷式的狂热发展，先后涌现出了Edx、Coursera、Udacity等世界级MOOC平台。然而与井喷式的用户注册数量相比，课程完成率仅仅为5%，这使MOOC的未来饱受争议与质疑[1]。

二、工程图学信息化教学发展现状

工程图学课程作为工科大学生重要的技术基础课程，其主要目的是培养学生自觉运用图学知识构思、分析、表达和理解工程问题的能力，这一能力是工程技术人员所必须具备的。课程中对图学能力的培养主要包括：以图示和图解为主要目标的图形表达与理解能力、以形象思维为主体的图学思维能力、以标准和规范为准则的自觉规范化能力以及以设计和应用为特征的工程实践与创新能力。本课程对学生后续课程的学习、工程实践与创新能力的培养乃至学生职业生涯的发展都会产生深远的影响。然而在对学生后续学习和工作阶段的跟踪调查中发现对图学知识的遗忘率偏高，未能建立起系统的图学表达能力和敏锐的图学意识，图样表达与应用能力欠佳等突出问题越来越严重地影响着后续课程的学习以及用人单位对学生的满意度[2]。目前我国高校工程图学课程普遍呈现出大班授课、少学时化教学的现状，由于受课程教学计划和学时的限制，课堂教学中要兼顾内容深度和教学进度的安排，导致学生在有限的课堂时间内难以理解和消化教学内容。随着教学改革的深入以及教学方法和教学手段的进步，信息化教学的兴起在一定程度上突破了“教”与“学”活动在时间和空间上的限制，为上述问题提供了一种可能的解决途径。因此，把以计算机和网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知、协作、体验与知识内化的工具，用于改变传统的以教师为中心的教学结构，构建新型的教育主导—主体关系，是今后工程图学课程改革和发展的必然方向，国内很多高校也针对信息技术与工程图学教学的结合进行了有益的尝试与探索。

1.在网络资源建设与组织方面，天津大学进行了探索，提出录制高水平教学视频是实施线上教学的首要任务，并且进一步提出了以知识点为中心的内容设计方式，强调在教学视频中应保持知识点的独立性，这也就是国际上评价较高的TED授课思想与工程图学的融合。然而本门课程以图形为主的特点对教学视频内容的组织与教学活动中的师生互动提出了挑战，南京航空航天大学工程图学团队针对本门课程以图形为主的特点，提出了增加用于为学习者展示图形信息的图形交互代理和用于加工制作图形交互内容的元知识处理代理。这一思路对于工程图学课程与MOOC的结合具有重要意义，然而该团队并没有针对这一问题提出具体的解决方案。针对教学资源的组织我校提出了基于知识单元的资源组织方法，增加线上教学平台的易用性和用户黏度，取得了理想的应用效果。

2.在教学方法与实践方面，“翻转课堂”在MOOC的发展过程中扮演着重要角色，工程图学课程信息化建设中国内很多高校对利用“翻转课堂”进行传统教学方法的改革做了研究。但浙江大学在总结线上教育方法与教学模式的基础上，构建了基于“教学环境——教学响应”视角下的CH-SPOC教学模式，它从时间—空间角度为线上教育与互动提供了新的视角，是在线教育新形势下值得进一步探索和研究的教学模式。

3.在课堂延伸与实践锻炼方面，工程图学是一门实践性较强的课程，同时与设计、加工、制造等有着密切的关联，课堂延伸及实践锻炼内容是巩固图学知识、强化应用能力行之有效的方法。浙江大学研究了通过SPOC教学模式、自主命题等途径实现图形表达力的培养，通过测绘实践强化物—图—物的工程力的训练，将表达力、工程力培养有机结合，探索了工程制图课堂延伸的教学方法及教学模式。天津大学将立体造型与投影、零件测绘、机构三维实体构型等实验项目在工程图学课程中进行实施，对提高学生的投影绘图能力，增强工程和创新意识起到重要的作用。我校以工程图学课程以及后续的计算机绘图基础和工程测绘课程的结合为切入点，探究了课程内容与工程意识培养的联系，针对不同教学环节配套设计了工程意识实验环节，对培养理论基础扎实的现代工程创新人才进行了探索。

三、工程图学信息化教学存在的主要问题

目前大多数高校图学课程信息化技术的应用仍停留在PPT、Flash动画及音视频文件等多媒体演示层面，教学方法从“人灌”演变为“机灌”，教师照屏宣课成为传递知识的传声筒。学生则成为承载教师所教知识的容器，主动参与的意识严重不足。教学活动缺乏师生互动、生生互动，教学信息反馈存在片面性、滞后性、被动性，扼杀了学生学习的积极性、主动性和创造性。虽然有些高校对工程图学课程与信息化教学的结合进行了改革研究，但这些研究在课程资源建设方面还不够丰富，特别是因本门课程以图形为主的特点在展示和互动方面带来的挑战并没有得到有效的解决，大多研究目前仅用于辅助少数一线教师的教学活动。教学方法和教学模式尚不成熟，处于摸索和初步试验阶段，并尚未形成完整的教学体系。缺乏对信息化教学体系各个环节相互促进作用的系统性研究与实践，忽略了对教师信息素养的培养和完善环节。总体来说，目前图学课程的信息化水平还较差，信息技术与教学“两张皮”现象仍然比较明显，信息化教学“无用论”、“条件不成熟论”、“时间冲突论”、“等靠要”、“信息化秀”等问题普遍存在，这已成为工程图学系列课程改革所面临的难题之一，也是我国高等教育信息化发展道路上的重要障碍。

四、结语

把以互联网为核心的信息技术融入高等教育的全过程是工程图学课程发展的必然趋势，因此在工程图学的课程改革中要以国家信息化教育战略为契机，加强学生信息素养和教师信息化教学能力的培养，形成具有较强课程针对性的信息化教学模式，推动形成“课堂用、经常用、普遍用”的信息化教学新常态，从服务课堂学习拓展为支撑网络化的泛在学习。

参考文献：

[1]李红美，陆国栋，张剑平.后MOOC时期高等学校教学新模式探索[J].高等工程教育研究，2014，（6）：58-67.

[2]劉衍聪，马晓丽，伊鹏.现代图学教学中的图感因素探析[J].图学学报，2013，34（6）：110-113.