工程图学概论课程混合式教学改革探析

张修宇 吴曼 王清云

摘要：本研究基于慕课建设背景，以土木水利类专业工程图学概论课程为研究对象，从课程模式、教学内容、教学方法、考核模式等方面展开工程图学课程教学体系改革研究与实践.并建立新的工程图学概论课程教学体系。同时开展以学生为本的自主型交互式工程图学课程教学改革探索，并将新时期教育思想和先进的教育理念应用到人才培养和教学实践中.以实现工程图学概论课程混合式教学改革。

关键词：工程图学;混合式教学;教学改革;慕课建设

2015年7月，国务院印发的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》指出：“探索新型教育服务供给方式……鼓励学校利用数字教育资源及教育服务平台，逐步探索网络化教育新模式：鼓励学校通过与互联网企业合作等方式，对接线上线下教育资源……推动开展学历教育在线课程资源共享，推广大规模在线开放课程等网络学习模式。”紧随其后，在2017年年初，国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》又明确提出：“推动‘互联网+教育新业态发展，鼓励利用互联网、大数据、人工智能等技术提供更加优质、泛在、个性化的教育服务，不断拓展教育发展新空间。”

2012年，慕课成为全球教育领域的焦点，《纽约时报》把这一年称为“慕课元年”。慕课的便捷性、广泛性、自主性等特征使其很快便风靡全球。近年，慕课在我国借助国家政策的春风迅速生根发芽，茁壮成长起来。由于慕课是新鲜事物且无配套的成熟经验可以借鉴，加之其存在疏于互动、退课率高、学分认证困难、教学测评不足等问题，很多高校把它作为教育教学的辅助手段，并探寻一种全新的以慕课为课程内容的混合式教学之路。本研究以土木水利类专业工程图学概论课程为研究对象，对慕课课程总体设计、充实授课内容、实施模式的流程及构建混合式教学模式的思路进行总结，得到一些心得体会，并分析混合式教学框架下课程开展过程中的利弊，以期为高校教师的研究与实践提供经验和借鉴。

一、慕课与混合式教学

（一）传统慕课之“殇”

慕课至今没有一个权威、准确且被大众共同认可的定义，不同的学者对慕课的定义也各不相同，在此笔者仅从英文字义上对慕课稍作阐释。“MOOC”是“Massiveopen online course”的简称.字面意思是“大规模公开在线课程”，中文称为慕课。第一个字母“M”代表“Massive”，即大量的学生，相对于传统课堂而言，慕课听课人数众多，一门课的听课学生最多能达到16万人：第二个字母“0”代表“open”，指不分年龄、性别、国家、种族等，只要有学习需求的人，都可以注册学习：第三个字母“O”代表“Online”指在线，即学习不受时空限制：第四个字母“C”代表Course，就是课程的意思。

曾明星等研究者认为：“MOOC是一种生成式课程，具有动态汇聚、混合、转用、推动分享等功能。”慕课给中国高等教育带来了新的机遇，但是其在高校也开始受到人们的质疑，主要是因为慕课存在高退出率、互动较少、学分认证困难等问题。慕课强调学习的自主性，但是这容易使学习者在学习的过程中因没有设定标准化的目标和内容而出现收效不高的现象，最终导致了高退出率。因此，在“慕课热”之后许多研究者纷纷转向了对慕课背景下的混合式教学（SPOC小规模限制性在线课程）新慕课模式的探讨。

（二）混合式教学（SPOC）的发轫

关于混合式教学，目前并无公认的、权威的定义。何克抗教授认为，所谓混合式教学，就是把传统学习方式的优势和在线学习方式的优势结合起来，使二者优势互补，让学生获得最佳的学习效果。也就是说，混合式教学既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。

其实无论何种教育模式都要求施教者从适合受教者的角度来进行知识的传输，教师要以学生为本位，实施“有教无类”“因材施教”的教育原则，利用先进的科技手段，合理设置学生人数、学习时间，达到学生学习的最优效果，而混合式教学（SPOC）的新慕课模式则顺应了时代的发展，秉承了教育的本质。

二、工程图学概论课程混合式教学（SPOG）的发端

（一）工程图学概论课程认知

关于工科人才的培养质量标准，中国工程教育专业认证协会在《工程教育认证标准（2015版）》中提出了工程专业学生的12点毕业要求，在專业方面的要求大致可概括为：拥有能够将自然科学、数学、工程基础和专业知识用于分析、研究和解决工程问题的能力.针对复杂的工程问题要求在解决方案中体现创新意识，恰当使用现代工程工具和信息技术工具，并具有自主学习能力和终身学习的意识。而目前在高校土木水利类工程图学概论课程的教学中，教学方法固化、教学形式单一等问题普遍存在，这些问题在不同程度上影响了该课程的教学效果，以及学生终身学习理念的树立。本研究以土木水利类工程图学概论课程为例，在慕课背景下进行混合式教学模式的探究，旨在提升课程教学效果，培养顺应历史潮流、勇于接受挑战的时代新人。

工程图学概论课程具有抽象性、实践性、创造性的特征，对学生三维空间想象力、各种工具掌握能力、绘图能力、创新性思维能力的要求较高，旨在培养学生抽象的科学思维方法、逻辑思维能力，是工科专业一门非常重要的专业技术基础课程。工程图学概论课程在培养学生的制图基本技能和空间想象力的同时，还对学生的思维方式、工作态度产生影响，从而使学生形成良好的形象思维和图学表达能力。学生只有通过掌握看图与绘图的技能，才能继续深入学习本专业的其他课程，掌握专业技能。

（二）工科混合式教学由顺势而起到顺势而为

2017年，国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》指出，建设课程教学与应用服务有机结合的优质在线开放课程和资源库，全面推进“优质资源班班通”，鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源，深入推进“网络学习空间人人通”，形成线上线下有机结合的网络化泛在学习新模式。高校工科教师要借助国家教育政策的东风顺势而为，立足本学科本专业的优势，深耕细作，开拓出适合学生、利于大众的混合式教育新模式。目前，国内工程图学概论课程混合式教学还处于探索阶段，如何让高校学生以及更多的学习者受益，还存在各种各样的困难，这些困难既有教师的困惑，也有学生的迷茫，既有平台的羁绊，也有制度的牵涉。

三、工程图学概论课程混合式教学设计流程及其模式

（一）基于慕课的混合式教学课程特征

基于工程图学概论课程的性质与教学特征，发挥混合式教学的优势，在课程中融合以慕课教学为重要环节的混合式教学通体设计，使线下教学和线上教学完美融合。教师在慕课教学环节重点关注工程图学概论课程的教学重点，由简入繁、抽丝剥茧，重视具体案例分析和课后练习：在线下教学环节则关注学生的实际操作、问题分析、答疑辨析、小组互助、学术操守等。

工程图学概论课程教学十分重视探索多元化的、生动有效的教学方式和方法。在课程教学实施过程中，已经探索建立起一套成熟的人才培养理念、模式、理论、课程教学体系和管理制度，建立了涵盖教学计划、课程与教材开发等内容的人才培养体系。在教学内容、课程模块、教学方法、考试方式等方面制定了一系列的改革措施，大力强化教材建设、网络教学、实践环节在人才培养中的保障力度。在课程体系设计上，调整了课程体系中的理论学时与实践学时的设置比例，结合不同专业需求，不断调整课程学时设置及教学内容。

工程图学概论课程内容丰富、图文并茂、授课生动活泼、理论学习与实践应用紧密结合，通过长期教学实践，课程建设主要以改革教学内容、改革教学方法、创新教学手段、完善教学体系为出发点，并结合现代心理学理论，探索将图感教育应用于工程图学课程教学中，力求实现既能培养学生的制图基本技能和空间想象力的目标，又能培养和开发学生的图学思维能力，以及培养学生严谨细致的工作作风。

（二）基于慕课的混合式教学的授课对象

工程图学概论课程是华北水利水电大学土木类（0810）、水利类（0811）、测绘类（0812）、地质类（0814）、农业工程类（0823）、环境科学与工程类（0825）、建筑类（0828）等工科专业的专业基础课程，被认为是培养工程师的重要技术基础课程。混合式教学是结合华北水利水电大学的土木水利类专业的本科生课程来设计，按照学生的接受能力、学习偏好、难易程度、逻辑顺序等进行多方面考虑和取舍。社会其他学习者如有兴趣也可以参与网上学习，而线下学习仅限高校学生。目前，华北水利水电大学该课程的授课对象具有以下特征：首先，授课对象整体上较好。学校本科生属于国家高考统招学生，他们的基础能力普遍较好，知识理解能力、逻辑思维能力、自主学习能力、主动学习意愿等各方面都比较强。授课对象的这些特征都是设定混合式教学时需要考量的。只有这样才能照顾到大多数学生，关注特别优秀和基础较差的学生，课程练习册难易程度也会有所区分。其次，授课对象自律性仍有待加强。学生考上大学后容易对自我放松要求，对新环境、新的学习方式、新的交往方式等有一个适应和探索过程，独立解决问题的能力不强，对混合式学习这一新鲜事物还处在好奇的阶段，没有内化到自我学习计划中，这就需要教师的约束和监督，也需要师生的相互交流。教师在课程的设计中可以每讲完一个知识点就提出一个问题让学生回答，学生过关后才可以进入下一轮学习，同时把学生选课的学分和课程学习结合起来，只有完成线上学习和线下项目式学习才视为完成学分，由任课教师按要求给予评定。这样做可以大大提高授课对象学习的自律性。最后，授课对象的空间想象力和创新力不足。由于学生求学过程中一直重视考试成绩，对事物的创新程度关注较少，较少人有独立的观点或从独特的视角观察和关注问题的能力.对科学的探索没有足够的兴趣。因此，在绘图课上教师不仅要提高学生专业读图绘图能力、三维空间想象能力，还要重视学生科学思维、创新思维的培育。

（三）基于慕课的混合式教学的授课模式

不同于以往传统的“复习旧课一引出新课一讲授新课一总结新课一布置作业”的授课模式，混合式教学的课程时间安排也发生了变化。这就需要教师充分发挥主观能动性，依据罗杰斯的人本主义理论，以生为本，在对教学目标、教学内容进行整体把握的情况下，将学习按“预习新课一网上自主学习一课后作业练习一集中答疑一小组项目式学习一总结课程内容”的模式进行。首先，慕课时间安排。在混合式学习中，慕课学习是其中一个重要的环节，教师要费心思下功夫对教学整体思路进行考量、对教学目标进行设计，对教学内容进行细化，同时设计教学任务要考虑到教学目标的重点与难点，尽量将慕课教学视频的时长控制在15分钟左右，从而制订出适合学生的学习任务。每隔5分钟左右教师出题让学生回答以求过关进入下一个环节，通过不断持续引导学生完成任务来实现总的学习目标。其次，线下课程的多样性。在正常的教学课程中，学生与教师依旧沿用目前上课的形式和时间进行疑难问题的交流，一节课普遍采用45分钟制，一次答疑时间为两节课即90分钟。线下交流形式可以多种多样，可以选择教室、自习室、办公室等场所，教师现场即时指导，及时纠正。最后，项目制教学（HrrH）学习的探索。有很多教育专家说过，“我们在用19世纪的体制，20世纪的知识，培养着将要生活在21世纪的人”。项目式教学（HTH）属于新兴事物，它关注学生的主观性、创造性、内需性，但是对大学生群体这方面能力的训练可谓是少之又少。教师可根据学生的兴趣设定一些绘图相关项目来开展教学，如古代建筑绘图、创意性绘图等。这个过程不需要在课堂上进行，教师可以充分发挥学生的内生性兴趣，让他们在自由时间完成，同时教师可以在一对一单独指导或者小组展示讨论时开展教学探索。

（四）基于慕课的混合式教学的授课内容

在工程圖学概论课程教学中，慕课课程的开展要以具体的教学任务为驱动，以课程模块为单元，从点、线、面到立体，再到组合体，一环扣一环，教学内容逐步深入。该课程共有9个教学章节内容，36小节，每小节教学需要10-15分钟。

工程图学是一门古老的、研究在平面上用图形表示形体和解决空间几何问题的理论和方法的学科，涵盖工程教育的各个方面，其特色鲜明，理论与实践结合紧密，技术性与实用性相结合，涵盖知识面广，系统性、综合性强。工程图学画法几何是工程制图的投影理论基础，它应用投影的方法研究多面正投影图、轴测图、透视图和标高投影图的绘制原理，其中多面正投影图是主要研究内容。画法几何的内容还包含投影变换、截交线、相贯线和展开图等。

任何建筑形体及其构件的形状、大小和做法，都不是用普通语言或文字能表达清楚的，必须按照统一的规定画出它们的图样，以作为施工、交流的依据和表达设计师构思的手段。因此，教学内容以工程项目为基础训练来进行教学组织，根据教学内容将慕课分为不同的教学部分，分别为工程形体投影与表达、工程构造认知以及工程识图三大部分。在三大部分的基础上进一步归纳知识点与技能点，并且将掌握的知识与技能具体应用到建筑工程投影、建筑基础构造等具体工作任务中。

四、工程图学概论课程混合式教学模式的利弊分析及反思

从传统单向灌输式教学方式，转变为混合式教学自主交流探索的教学方式，既冲破时间与空间的限制，又把学生的内生性兴趣发挥到极致。教师不仅是知识的传授者，而且成为了工程图學概论课程设计的主导者，以生为本，制作慕课教学视频供学生自主学习。此外线下的课堂交流更大限度地拓展了课程的教学内容，使学习无处不在、无时不在、持续终身，为新时代的工科教学提供了一种崭新的教学模式。引入混合式教学在工程图学概论课程教学中取得的效果显而易见：第一，学习效率快速提高。学生可以自主选择学习时间，把零碎的时间汇集起来，使学习效率得到很明显提高。第二，锻炼学生独立学习的能力。在混合式教学中，学生作为学习的主体，一切得靠自己，无论是慕课学习，还是课后练习、小组展示、项目制学习，对学生的自律性要求都极高，学生要学会制订自我学习计划，在学习中提出问题、发现问题、解决问题。第三，工具便捷性。信息时代，手机、电脑的普及让更多人受益，在工程图学概论课程学习中，学习者有不懂的地方可以反复听反复看慕课视频，仔细琢磨，这些对学生课堂后复习、练习和总结都十分有利。

信息时代的混合式教学取得了显著的成效，笔者也对探索的过程中出现的互动难、退课率高、学分互认难、教学测评不实、科技伦理审视等情况进行了反思。笔者认为，在以后的教学过程中要做到：第一，以生为本，体现教育的本质。历史上的教育理论素来存在着“教育内发说”和“教育外烁说”两种对立观点，前者倾向个人主观性的兴趣、个人禀赋，后者倾向外力强制获得学习的习惯。而以慕课为背景的混合式教学则有机融合了两者的教育理念，既需要学生个人主观学习的强烈意志，又需要教师和制度的引导和约束，从而使学生获得知识、发展能力，实现自我价值，获得人生的超越。第二，培育理工科学生的社会责任感和创新精神。教师在工程图学概论课程中引入个人讲解方式、竞争考核模式，学生分组或单独在课堂上演讲、展示，分小组评定，结合课程专业知识和案例分析发表见解。教师从学生专业知识的把握、社会认知的掌控、学术道德的操守，科技伦理的坚守，意识形态的认知等方面进行评判，设立优秀等级，以此培养学生的专业思维与责任担当意识、竞争与合作意识、挑战风险的意识、自我和奉献的意识等，使学生成为新时代的具有强烈社会责任感和创新精神的优秀专业人才。

1946年杜威在《经验与教育》一书中指出：“新教育的道路并不是一条比老路容易走的道路，相反，新教育的道路是一条更艰辛和更困难的道路。除非新教育得到大多数人的支持，否则，新教育的处境将会依然如故，而要达到大多数人支持的地步，那就需要新教育的信奉者们在这方面进行许多年的严肃认真的同心协力的工作。”工程图学概论课程的混合式教学还处于起步阶段，专业的精准把握、学术的价值衡量、科技伦理之辩等探索之路任重而道远。