疫情之下制图类课程的四维线上教学研究

马骁 孙敏

摘 要：本研究闡述了疫情之下制图类课程四维线上教学的教学理念，并从教学方法、课堂组织、教学资源开发等多个角度，探讨了结合线上教学手段以及专业软件，打破课堂的限制，将制图能力的培养延伸到空间时间角度的教学策略。

关键词：制图;四维;空间;创新

一场突如其来的新冠肺炎疫情，改变了传统的面对面的线下教学模式，让线上教学成为主流。作为教师，虽不同于那些救死扶伤、勇敢奔赴战场的“逆行者”，但也有相似之处，教室就是我们的战场，教书育人就是我们的任务。战场转移到线上，对习惯于传统课堂教学的师生都提出了挑战：教师应该怎样教，才能使线上教学活动打破时空限制？学生应该怎样学，才能快速转变学习模式，达成课程目标？

制图类课程是土建类专业学生的基础课程，主要讲述将四维的建筑转为二维的图纸的原理。该课程的重点难点是培养学生的空间思维能力。本研究针对如何打破时空限制，有效开展线上课程教学活动，使教学过程呈现连续、系统、有效的四维状态进行了探索。

一、教学理念

制图类课程主要由画法几何模块和制图识图模块组成，其教学目标为：掌握投影原理，培养空间想象和空间构思能力，培养学生的动手能力和快速读图能力。

疫情的暴发成为教学的一大阻碍，而线上教学可以打破时空限制，通过Sketchup、光辉城市MARS等专业软件来制作三维形体模型动画，借助于VR虚拟技术体验对四维模型空间的感知;采用钉钉等直播软件，结合教学团队建设的土木工程制图线上教学平台，打破线上教学的时空局限性，使工程制图课程能够解决二维图纸投影原理与三维形体存在感之间的矛盾，同时能够呈现出物体的空间立体感，且能满足在时间效果上的连续性，从而建立基于培养土木类专业学生的制图工程实践能力的四维线上教学体系。

二、教学方法

（一）多维度授课模式

建筑多维度的特点决定了学生只有具备较强的空间思维，才能学好工程制图这门课程。即便是线下授课，教师也不能完全依赖PPT，因为实现建筑多维空间与二维图纸的转换是需要时间的。为了更好地培养学生的空间思维能力，教师可以采用板书重点、视频讲解习题与直播相结合的授课模式。

（二）引入虚拟技术

工程制图课程难学的一大原因便是建筑的空间感。本课程将VR技术引入工程制图的授课过程中，通过VR技术制作小视频，将建筑沿着不同的角度进行转换，使建筑平面图、立面图和剖面图等二维图纸转变为三维甚至四维的过程得以展示，进一步加深学生对建筑的理解。

（三）以赛促学

制图类课程结合全国大学生先进成图大赛，采用超星泛雅平台指导学生进行制图练习，打破时空限制，实现了教学和比赛的完美结合。

（四）加强校企合作

加强校企合作可以从两个方面入手：一方面引入更多的实际制图案例，通过组织学生参观实习工地及在授课过程中引入工程实例或科研经典成果等方法，提高学生的工程实践能力;另一方面，结合企业进行基础的绘图及软件绘图，如利用虚拟软件进行住宅虚拟体验制图，可以提供给房地产公司，让顾客体验，实现制图能力向实践产值转化。

三、课堂组织

本课程的线上教学力求打破时空限制，形成系统的四维教学过程，加强沟通与反馈。教师应明确每一个知识点的内容，明晰每一章节的教学目标，明确教学重、难点。具体教学过程按照“课前引导预习—直播课堂讲授—课后线上作业巩固—持续的专业训练”这几个环节来进行。

（一）课前引导预习——知识导入

教学团队已建成土木工程制图SPOC课程平台，该网络课程平台具有丰富的学习资源。教师利用该平台，课前发布公告引导学生进行预习，让学生利用课程网络资源，以任务驱动的形式，对主要知识点进行前期学习，形成初步的概念。

（二）课堂讲授——知识扩展

1.课堂混合式引导教学法

制图类课程极其考验学生的空间思维能力，授课过程中基本的知识串讲不能满足能力的转化，因此本研究利用SPOC课程平台，结合钉钉、慕课堂小程序进行课堂教学。

教师通过总结作业中出现的问题，明确重点难点;通过课堂授课时发挥学生的主体作用，结合四维模型视频辅助学生建立空间思维，引导学生解题;通过连麦引导学生理解所学知识;通过互动框答题发挥学生的主观能动性，打破二维屏幕的阻隔，强化知识的复习;通过慕课堂练习检查预习情况，引入新知识重点讲解，推动课堂的进展。

2.动画直观演示辅助理解

工程制图教学过程中，应注重学生空间想象能力的培养。教师在课堂教学中注重优化利用模型等教具，帮助学生建立空间概念，同时结合多媒体、专业软件以及视频解析进行直观演示，促进知识的吸收。

教师按照作图过程设置动画，直观演示作图过程，使学生掌握画法;利用专业模型制作软件，如SU制作模型，结合视频解析软件制作视频，演示模型的生成。课题组利用这一手段制作了将近120个模型动画，并将其应用于教学中，以锻炼学生的空间思维能力。

3.案例教学法提高学生学习兴趣，活跃课堂气氛

引入建筑实例有助于活跃课堂气氛。教师结合专业软件引入工程图纸案例，如利用CAD软件进行识图及制图的授课，弥补了PPT图纸过小的不足。教师在软件中可以随时放大局部图纸，引导学生在了解软件的基础上，掌握制图的规范，提高学生的工程实践能力。

（三）课后巩固练习——促进知识转化

课后线上制图作业完成后，教师尽快批改，在下次上课的时候解析，巩固学习成果。钉钉直播课可以进行师生沟通，板书演示做题过程，加强师生之间的交流。

（四）持续的专业训练——锻炼工程实践能力

让学生具有工程实践能力才是制图课程的最终目标。为了实现目标，教师在课程中可以让学生结合制图进行练习，结课后继续利用超星泛雅平台结合成图大赛等学科竞赛进行持续的专业训练。

四、教学资源研究

（一）多样化课件研发

作为土木类专业的核心课程之一，工程制图课程需要进行持续的课件研究。团队教师为了更快更好地开展线上教学工作，不断研究创新，目前已经在PPT课件基础上，结合专业软件与建筑实例进行了课件建设，并进一步利用不同的三维造型设计软件进行三维模型制作，同时使用容易上手的软件，使学生了解基本制图技巧，培养学生表现三维形体的空间思维。教师借助学校实验室的VR设备进行视频的录制和三维模型的建立，将这些资源应用于工程制图的日常教学之中，形成多维化的教学资源。

（二）课程资源的融合开发

线上教学打破了课程与课程之间的限制。注重课程的交融，结合不同的课程逐渐培养学生的空间思维能力，把目标定位在能力和方法的培养上，在教学过程中注重工程创新设计和工程制图的有机融合，也让学生比较深入地体会到三维图形和二维图形的相互转化，巩固和强化了以前的工程制图知识。

课程之间的教研活动逐渐提升学生制图能力，形成打破时空的四维教学研究过程。

五、结语

疫情背景下，制图类课程的四维线上教学立足于学生的制图能力，在数据分析的基础上，分析课程的实施情况，得到一手数据，找出存在的问题，从而探寻最为有效的教学方法;进一步建立建筑空间模型，通过立体展示及空间虚拟体验，对比空间思维转换效果，从时间空间思维角度培养学生的制图能力，通过课程的融合开发研究，多维度提升学生制图的创新能力。

参考文献：

[1]修瑛昌，于守超，吕福堂.“互联网+VR”背景下园林绿化专业“画法几何学”虚拟仿真课程建设研究[J].无线互联科技，2019（23）：84-85.

[2]吴莉婧.在线课堂与传统课堂教学效果比较研究[J].教育现代化，2019（90）：276-277.

责编：艾 和