基于數位板的建筑圖學教學研究

王梓晨 葛峰

(1.廈門大學嘉庚學院 福建廈門 363105; 2.南京工業大學 江蘇南京 211800)

0 引言

隨著多媒體教學的興起和普及，使用PowerPoint 課件(下稱PPT課件)作為演示媒介已經成為課堂教學的重要途徑，并且成為授課的主要方式之一，點擊式的課件演示呈現逐漸取代黑板上的板書之勢。在此趨勢下，作為建筑學院一年級培養制圖基本功和理性思維的基礎課程，《建筑圖學》(即《畫法幾何和透視陰影》)的教學媒介主要形成了3種情況，一是使用PPT課件基本取代了板書進行教學；二是PPT課件和板書雙軌進行，相輔相成；三是仍然堅守使用傳統的黑板板書方式，而不使用PPT課件。然而，除了這幾種情況之外，卻鮮有依托數位板進行作圖的演示方式。相比黑板板書，在大屏幕上演示課件固然有其優勢，如視覺效果較好，圖形表達準確等，特別是對于目前眾多高校的新校區而言，教室往往面積偏大，很多教室縱深長，后排座位距離黑板較遠，容易產生黑板反光、字跡模糊等問題，屏幕放映可以規避這類問題。但是，點擊式的演示方式在一些方面的內容講解上卻不及板書符合思維習慣，如求解作圖題、手繪表現等，教師的親手示范相比較單純的PPT演示具有更好的教學效果。由此可見，一方面是黑板上板書的可觀性較差，而另一方面則是PPT演示的演示力較弱，如何克服傳統板書的弊端并利用多媒體的優勢推進有效教學，成為建筑圖學教學過程中需要解決的問題。在這樣的背景下，結合廈門大學嘉庚學院建筑學院的建筑圖學課程教學過程中的不斷摸索，提出基于數位板的建筑圖學教學模式，展開初步的探討和研究，以供參考借鑒。

1 數位板與數位作圖概述

1.1 數位板的類型及其選擇

數位板是一種計算機硬件輸入設備，通常由一塊平板和一支壓感筆(即可感應不同壓力的筆，通過書寫力道的不同可形成粗細不同的筆跡)組成，通過壓感筆在平板上模擬書寫過程，可把筆跡轉換為計算機圖形，在軟硬件配合下，實現模擬傳統板書作圖的表現效果，借助反應靈敏的壓感筆，得以用自然逼真的方式進行作圖演示，被廣泛應用于藝術創作、游戲設計、工業設計、圖像編輯等領域。目前市面上的數位板可大致分為3種：無屏幕的數位板、帶液晶屏的數位屏和觸控平板電腦，如圖1所示。

(a)無屏幕的數位板 (b)帶液晶屏的數位屏 (c)觸控平板電腦圖1 數位板的三種類型

總的來看，觸控平板電腦的繪寫手感不及傳統的數位板，且由于電腦的迭代更新速度較快，其流暢性受到電腦性能影響較大；帶液晶屏的數位屏與電腦分離，雖便于單獨更新，但對于色彩表現和筆觸類型要求不高的建筑圖學教學演示而言，性價比較低；而無屏幕的數位板價格較為親民，且精度基本能滿足相關作圖演示的需要，盡管與日常的書寫習慣差異較大，但通過一段時間練習可較快適應。隨著技術的發展，壓感筆手感與日常書寫體驗的差異不斷縮小，行筆輕盈，且重心平穩，在握感趨向舒適的同時，最終的繪制效果也日益完善，在現場作圖演示方面具有良好的應用前景。根據筆者經驗，對于建筑圖學課程的作圖教學而言，使用無屏幕的數位板即可，建議在購置數位板時宜選擇規格較大(如大號)、帶壓感(2048及以上)的相關型號，將更有利于提高作圖演示的靈活性。

1.2 數位板作圖的應用特性

作為在建筑圖學教學中使用的新媒介，數位板有其自身的應用特性。這些特點是傳統黑板作圖或點擊式演示所不具備的優勢(附表標注)，對于改善教師作圖的局限性，以及促進有效教學的提升都起到良好的作用。總體而言，可歸納為如下特點：

(1)作圖的整潔性和精確性

在建筑圖學教學中使用壓感筆代替粉筆，使用投影屏幕替代黑板，不會因黑板擦拭不均勻而使得圖面臟亂，熒幕上的圖面干凈清爽，觀感更佳。而使用壓感筆代替鼠標繪制則解決了鼠標操作中精度不高的問題。由于壓感筆繪制符合日常握筆方式，便于形成工整的作圖效果。

(2)作圖的可復制性和高效性

在軟硬件協同作用下，繪寫筆跡轉換為電子信息并儲存于計算機中，利用計算機文件本身可復制的特點，使得繪制的圖形具有可復制性。事先把題目進行編排錄入教學文件，在課上則通過數位板的配合直接在題目上作圖，提高了講課效率。

(3)作圖的易操作性和可擴展性

配合數位板的使用，相比較單純鼠標作圖則有更好的操控性和靈活性。同時，壓感筆的壓力感應特性能實現筆跡粗細變化，其實體按鍵則起到橡皮的擦除功能。結合相關的軟件還可對繪制的圖形進行諸如縮放、變形、拖拽、復制等再編輯。

(4)作圖的易展示性

在傳統的黑板制圖教學過程中，教師的作圖示范容易受到教室光線、粉筆字跡等多方面因素的影響，很難保證教室內的每位學生都能夠均等地接受授課信息。而使用數位板授課可把作圖過程完整投影至熒幕上，學生可清楚地看到教師每一步驟的繪圖操作，并根據熒幕上的光標位置快速定位教師下一步的作圖區域，相比較單純的點擊式演示，結合數位板的作圖示范具有更強的帶入感。

當然，建筑圖學在教學中采用不同的作圖方式，有其各自不同的優劣勢(表1)，又介于每個教師教學過程的各自習慣，會選擇不同的作圖方式，然而與時俱進，卻是千古不變的發展規律。

表1 建筑圖學不同作圖方式的特點

2 基于數位板的建筑圖學教學

2.1 數位板的教學應用進展

伴隨無紙化教學的推廣，依托數位板交互性強、兼容性好等優勢，近年來，數位板逐步被應用于課程教學，成為課堂中一種嶄新的教學模式，尤其是在美術、動畫等課程，成為輔助教學的一種手段，并且形成一些相關研究成果。如張飛越在分析數位動畫和傳統動畫的差異及數位板使用特征的基礎上，提出在動畫場景設計課程教學中數位板指導與實訓的方法[1]。張磊針對素描教學與一體化課程改革，在分析數位板與素描兩者結合開展教學的可行性以及需要解決的關鍵問題的基礎上，提出一體化課程中素描教學的操作實施的具體步驟[2]。王新征通過介紹數位板及數位繪畫的特點和應用條件，分析數位繪畫對傳統美術教學的影響，探索數位板在美術教學中的應用方法，結合其實踐經驗針對不同教學階段提出4個步驟[3]。此外，一些高校也相繼開展數位板應用于教學的嘗試，如廈門大學嘉庚學院建筑學院徐顯等在其建筑設計專題課程中運用數位板進行建筑方案設計的現場演示教學，取得良好的教學效果。

盡管數位板并非新鮮事物，在設計行業早已相當普及，但對于建筑圖學等這類傳統基礎課程而言，數位板仍是課堂教學中的新鮮事物。可以預見，隨著數位板技術的成熟和青年教師對于新技術的接納和運用，數位板教學將延伸至更多類型的課程中，并形成相應的更為完善的教學模式。

2.2 數位板在建筑圖學教學中運用

得益于上述數位板作圖的這些特性，數位板在教學中同時扮演了粉筆和鼠標的角色，配合不同軟件平臺，在各個教學階段中，建立起教師端、演示端和學生端之間的聯系和互動。

2.2.1注重數位板與軟件的協同配合

隨著Microsoft Office 2007廣泛應用，PPT對手寫輸入的支持不斷優化，使得數位板與PPT課件具有較好的兼容性，為數位板在課件上的使用提供了良好的載體。結合產品特點，依托PPT課件制作，可把題目置于每一頁幻燈片中。在放映模式下，PPT提供了“筆”和“熒光筆”兩種筆跡模式，并有多達12色的墨跡色彩可供選擇，滿足作圖時對色彩的多樣化需求。對于復雜的作圖題(如組合體的透視投影)，為了獲得更佳的可讀性，可使用不同顏色的筆跡對各部分形體的求解過程進行區分，從而使解題步驟更加直觀。利用壓感筆的壓力感應特性，作圖時通過合理控制書寫力道達到不同的線條效果，如求解過程中所作的輔助線可施力較輕——則線型較為纖細，而求得的圖形施力較重以加粗線型，使作圖結果主次分明，清晰可見。若作圖過程中繪制誤差較大或者畫錯，點按壓感筆的實體按鍵便可直接調出橡皮工具，擦除解題中的冗余內容。此外，使用PPT的錄制模塊還能對數位板的作圖過程展開錄制，形成繪聲繪色的教學視頻。通過數位板的配合，直接在課件放映幻燈片過程中作圖，而無需中途退出放映，數位板的運用得以與PPT課件無縫銜接。但PPT畢竟主要用于演示，在繪圖功能性、圖形可編輯性等方面仍較弱，可結合Photoshop等多種圖形軟件彌補這方面的短板。

2.2.2加強數位板在各個教學階段的使用

由于數位板手繪相比電腦輸入更為靈活和自由，在備課階段便可運用數位板對重要知識點進行注記，并快速地繪制思維導圖，以圖示的方式幫助梳理教學過程組織。導圖經過簡單的美化后可在課程教學中向學生展示和講解，相比PPT課件自帶的Smart圖形更為生動和富有趣味性。

在教授新內容時，對于作圖步驟較為繁瑣的題目，可先用數位板作圖演示一遍，再用課件動畫的方式演示一遍，以數位板示范作圖為主，以點擊式演示為輔，兩者相輔相成，強化學生對作題步驟的理解和記憶，從而增強教學效果。課件中作圖題宜選擇白底黑字，避免其它色彩對作圖的視覺干擾，保證題目簡明清晰；作圖區域可適當放大，以便于在數位板上較為舒適地繪制。同時，可在題目一側附上精煉的作圖步驟說明，以幫助學生更好跟上教學進度。由于教師要在題目上親自解題而非簡單地通過點擊來演示作圖答案，因此教師需對題目的整個求解過程諳熟于心，方能較好地引導學生的作題思路。在講解過程中，也能使用壓感筆快速地在課件中模擬日常書寫方式對重點和難點進行標注和圈點，演示的筆跡更為自然和逼真，演示效果也更為突出。

課堂教學結束后，可通過數位板和圖形軟件對繪制的圖形進行保存和再編輯，也可把錄制的作圖過程整理后供學生重溫。而在習題講解課中，相較于傳統的黑板作圖講題，原先每次完成一道作圖題后需要把原題擦掉，再把新的作圖題目寫上，然后再在此基礎上作圖求解，浪費了大量課堂時間；而通過手機軟件(如掃描全能王)把習題導入課件中，使用數位板直接在習題上求解，求解完成后可把答案部分刪除，留下原題題目，供在其他班級上課時再次使用，也可對繪制的圖形保存后拷貝給學生復習備用，從而提高教學資源的有效利用率和轉化率。

2.2.3數位板在未來教學中的應用潛力

在大力推廣網絡課堂的時代背景下，數位板在建筑圖學等網課中將發揮不可替代的作用，構建起教師端、演示端和學生端的相互聯系。教師端是“一臺聯網的電腦+一塊數位板”，教師本人不必入鏡，依托網絡直播平臺即可實現在線作圖過程演示，演示端展現的只是教師數位板書寫的筆跡、計算機屏幕的內容和教師的講解配音，避免了教師面對攝像機錄制的尷尬，也放寬了對教師網絡授課場所的要求。而在學生端，學生可以線下作答，再把練習作業拍照上傳給教師。教師對學生的作業進行查閱并使用數位板進行批改，縮短了問題反饋周期，增強了教學的時效性。

在教學條件允許的情況下，學生可使用數位板取代習題冊，直接在數位板作題，教師在課堂現場即時布置作業發送至學生端，學生通過數位板在各自電腦作圖，完成后直接回復至教師端，實現無紙化的習題訓練。教師則可對收集上來的作業通過投影熒幕進行現場公開評閱，提高學生做題的效果。教師依托網絡，在不必面對面視頻的情況下跨越地域限制進行作圖演示與互動，使網絡另一端的學生學習與在教師身邊觀看無異。

未來，隨著課堂教學模式的推陳出新，數位板在建筑圖學教學中將具有更多的應用潛力。

3 結語

建筑圖學是建筑學院較為傳統的一門基礎課程，數位板在該課程教學中的運用是對傳統建筑教學的革新與發展，有助于推動傳統建筑教學向數字化建筑教學的轉型。如同傳統的手工制圖逐步發展為計算機制圖，數位板在建筑教育領域的應用必將經歷由產生、發展、到成熟的過程。從目前的教學實踐來看，數位板主要是PPT課件的延伸，作為一種新媒介，在各方面還需不斷完善，其運用的更多可能性有待進一步發掘和推廣。

同時，也要清楚地認識到，數位板的使用只是教學創新的其中一種方向，多媒體教學不僅僅是PPT課件，而是把更多的媒介融入建筑教學中，從而為教學注入更有效的強心劑。為了使數位板等新媒介在建筑教學應用中廣泛普及，把創新教育融入人才培養體系，需要更多建筑教育工作者和關心中國建筑教育發展的人士參與到教學創新工作中來。

從總體層面來看，有效的建筑教學離不開全局性和整體性的方案，需要學校和學院各方共同協力推進，教育者在知識儲備上和在思想上是否已經做好接納新設備、新技術的準備也值得關注。

[1] 張飛越. 在動畫場景設計課程教學中數位板的使用初探[J]. 設計, 2017(9):45-46.

[2] 張磊. 一體化課程改革中基礎素描課與數字媒體技術相結合的課程改革研究[J]. 課程教育研究, 2017(34).

[3] 王新征. 淺談數位板在美術教學中的應用[J]. 哈爾濱職業技術學院學報, 2010(6):73-74.