圖學課多媒體教學優化研究及探討

秦玉芳 呂琳 杜昕 楊益其 吳婧斯

[摘 要]多媒體教學以其內容豐富、形象直觀、攜帶便捷等特點成為現代教學的主要模式，但多媒體教學并不全是優點，針對不同課程的特點，純粹的多媒體教學具有一定的不足之處。多媒體教學為圖學課程的教學帶來了極大的便利，但純粹的多媒體教學也有一定缺陷，針對這些問題，教師在教學時，應輔以適當的板書、實體模型或現場實驗等，以提高教學有效性。

[關鍵詞]多媒體;圖學課;問題;優化

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0094-03

隨著信息化的高速發展，教育教學進入了多媒體時代，多媒體教學以其形象化、信息化、便捷化的特點，為現代教學提供了全新的教學模式。多媒體課件內容豐富、形象直觀、生動有趣，在一定程度上提高了課堂的教學效率，減少了教師課前教學準備的工作量。特別是對于“教師難教，學生難學”的圖學課，多媒體教學在該課程的教學中大大減少了教師在黑板上手工作圖的時間。在追求課堂效率的環境下，多媒體課件已成為圖學課程的教學必備品。

一、圖學課采用多媒體教學的主要優勢

（一）具有較好的空間立體感

圖學課中，制圖是從三維到二維的過程，讀圖是從二維到三維的過程，學生要在三維和二維之間反復轉化練習。多媒體教學一般是用投影儀將電腦屏幕投影出來，這始終是二維圖像，缺少直觀的三維實體，為此，當需要展示空間投影過程或三維實體時，可用虛擬三維模型的圖片或是動畫來代替實體模型給學生空間立體感。如圖1展示了棱柱在三投影面體系中的投影形成。

（二）能動態地展示繪圖方法和順序

圖學課多媒體課件的制作要求較高，需直觀、動態化地展示繪圖的方法和過程，使學生能觀察到作圖的順序和方法，從而具備制圖技能。為了能直觀、動態地展示繪圖方法和過程，在制作多媒體課件時，筆者采用了PowerPoint軟件里的動畫窗格功能，為繪圖過程中的每一個點、線，包括輔助點和輔助線都設置了動畫，并按作圖的先后順序設置點、線的出現順序，線條出現的方向與作圖邏輯一致，并且設置單擊開始動畫，教學時就可以實現講到哪里，多媒體課件中的圖形就播放到哪里，從而使多媒體課件真正取代在黑板上手工繪圖，實現教員無板書授課，這給教員授課帶來了極大的便利。如圖2所示，一點一動的動畫設置動態地展示了圓錐表面取點的作圖方法和過程。

（三）翻轉課堂、混合式教學等新型教學方式的應用，提高了學生學習興趣

圖學課是比較成熟的專業技術基礎課程，是各工科專業學員的必修課，各大網絡在線學習平臺如清華大學的學堂在線、網易愛課程等均有各高校優秀的圖學課教師們開設的圖學在線課程，教師可自行學習以博采眾家之長，亦可選取部分在課堂上給學員們播放，或要求學員利用課余時間在網絡在線學習平臺上自行學習;或在學習論壇上討論解答疑難問題等，對于較難理解的難點，還有大量的微課視頻可答疑解惑。圖學知識中包含的《機械制圖》國家標準，可在國家標準網上及時查閱最新頒布的標準并更新相關的教學內容，以保證教學內容與時俱進，實時更新。

隨著信息技術的發展，教學模式逐漸向在線教學、混合式教學和協作學習方向轉移，在線教學和傳統教學結合的“線上”+“線下”的混合式教學已成為當前信息化教學背景下的主流教學模式，是高等教育教學的一大趨勢。在線學習資源與線上教學平臺是混合式教學的重要組成部分，如慕課（MOOC）、微課等在線課堂的普及，可以將優質網絡課程資源與線下課堂面對面教學有機結合，借以實現翻轉課堂教學。如MOOC平臺“學堂在線”推出的混合式教學工具“雨課堂”，將信息技術融入教師最熟悉的PowerPoint和學生熟知的微信中，提供課前預習、課堂教學互動和課后復習。課前教師可將課程視頻、PPT資料、語音等預習內容推送到學生手機，并能得到預習反饋;課堂教學時可進行課內限時習題練習、彈幕、“不懂”按鍵反饋等;課后也可推送復習資料、課后習題等幫助學生鞏固知識。教師可通過“雨課堂”記錄學生學習行為數據，量化掌握學生的學習情況。通過翻轉課堂、雨課堂等混合式教學，教師與學生可積極參與互動討論，提高學生學習興趣，激發學生學習的積極性、主動性，讓教與學更好地融合，從而提高教學質量，實現有效教學。

多媒體教學的顯著優點使得一些圖學課教師在教學中完全摒棄了攜帶實體模型、黑板手工繪圖等傳統教學方法，完全采用純粹的多媒體教學，這使教師的教學過程更為便利，但教學過程反饋和課終效果評價卻未提升，教學有效性較為有限。經多年教學實踐總結和統計研究，筆者發現了單純采用多媒體教學授課的一些問題。

二、圖學課完全采用多媒體教學的問題探討

（一）復雜形體用多媒體教學展示時空間立體感不足的問題探討

在圖學課程的教學中，教師采用多媒體教學時，深切感受到多媒體教學帶來的便捷，便毫不留戀地放棄了攜帶實體模型、使用繪圖工具在黑板上手工繪圖等教學模式。實體模型也因為保管、攜帶不便，逐漸被多媒體課件中的三維立體圖片、動畫替代，甚至實體模型室也被虛擬三維模型庫替代，實體模型已幾乎退出圖學課程的教學舞臺。但在教學過程中的效果評價和學生反饋部分，我們發現，復雜形體用多媒體課件中的虛擬三維模型進行展示后，學員對建立空間立體感還有一定的難度;而用實體模型進行展示后，學員能很快建立空間立體形象。因此，可以說虛擬三維模型的直觀程度不及實體模型，實體模型給學員的直觀性空間立體感，是虛擬三維模型動畫不能替代的。在教學過程中，教師多次實踐，當學員碰到某個難題，例如曲面立體表面相交形成相貫線這一內容中，內表面與內表面相交時相貫線的空間立體形狀，用三維模型的圖片展示如圖3所示，有些學員圖感較差，始終不能建立其空間立體形象，觀看虛擬三維模型動畫有時仍不能解決問題，但是用實體可拆卸模型給學員觀察探究后，學員能快速理解該結構，難題迎刃而解。事實證明，虛擬三維模型圖片、動畫適用于大部分建立空間立體感不太難的情況，但對于較難的問題，或是空間想象力較弱的學生，采用實體模型展示的教學效果要優于虛擬三維模型動畫展示的效果。

該問題的優化方式：采用多媒體進行圖學課授課的過程中，對于較復雜的立體或教學對象為空間思維能力較弱的學員時，建議輔以實體模型進行教學，提高教學有效性。如在進行平面與曲面立體表面相交、相貫線、組合體、剖視圖、零件圖等內容的教學時，可輔以實體模型教學，以幫助學生學習該部分內容時更快地建立空間立體形象，減少學習阻力。

（二）純多媒體教學易產生學員不能正確使用繪圖工具的問題探討

多媒體課件雖然盡可能地展示了每個點、每條線的繪制方法、順序和過程，但是卻無法展示繪圖工具的使用方法和技巧。繪圖工具在繪圖過程中的使用方法是多媒體教學展示上的一個空白，如果教師不在黑板上進行尺規作圖而采用完全的多媒體教學，初學制圖的學生將難以掌握繪圖工具的正確使用方法和技巧，從而導致學生作圖存在速度慢、誤差大等問題。

教員手持繪圖工具在黑板上一步一步地作圖可直觀地演示繪圖工具的正確使用方法和使用技巧，而繪圖工具的正確使用可以加深學生的理解，提高學生的作圖速度和準確率。例如，在正等軸測圖中圓的正等軸測圖的教學設計中，為了不重復出現相同動畫，圓的正等軸測圖的繪制過程在用動畫展示了一次后，其余用到該畫法時，是直接給出來一個帶輔助線的圖片，如圖4所示，這三個線條較多、相似度較大的圖給初學者的學習理解帶來了較大的困難。

該問題的優化方式：教師可適當考慮將一些較難理解、繪制又無須太多時間的圖在黑板上用繪圖工具手工繪制或者繪制其中難以理解的部分，即將繪圖工具的使用方法和技巧進行一次直觀的演示，同時也給學生時間來思考、理解該難題，以幫助學生減少學習理解的困難，提高學習興趣。如在講解當圓平行于不同投影面時的正等軸測圖畫法時，教師可一邊講授一邊在黑板上依次畫出如圖4所示的三個圖，學生更容易理解這三種情況的規律與不同，同時還學到了使用繪圖工具的正確方法。

（三）純多媒體教學易產生學員不知如何獨立作圖的問題探討

由于圖學課上需要展示圖線繪制的先后順序、三等關系等，圖學課的多媒體課件制作較其他課程需花費更多的時間。目前的圖學課多媒體課件已能展示每一個點、每一條線的繪制順序和過程，做到一點一動，但是根據課堂作業反饋來看，普遍存在學員能聽懂、能理解，但獨立完成作業時不知如何著手的問題。

問題產生的原因，一方面是信息時代技術日益更新，學員要學習的課程增加，在各門課的教學內容和要求變化不大的情況下，學時均被或多或少地壓縮，特別是圖學課的課時量被大幅壓縮，從而使課堂教學的內容較多、進度較快，這時多媒體教學的快捷化為教學任務的完成提供了效率保障，但在令人眼花繚亂的動畫之后，是學員不知如何著手的茫然;另一方面，教員采用多媒體教學時一味追求資源豐富和課堂效果，展示三維立體的圖、視頻較多或時機過早，學員雖然當時能很快理解，但因缺少了二維到三維的分析轉換過程，很多學員在獨立完成繪圖時不知從何下手。

該問題的優化方式：根據課程內容精細設計每個三維立體的展示時機，在二維圖形時，引導學生如何通過讀圖在腦海中形成三維立體形象，待學生想象出其立體時再展示三維立體與學生想象的進行對比，以此幫助學生學會分析圖形，并熟練掌握圖形二維到三維的相互轉換。

三、兩個班級不同教學方式的對比試驗

在本科層次機械制圖課程兩個教學班的教學實踐對比試驗中，一個班采用了純粹的多媒體教學，另一個班采用了以多媒體教學為主、傳統教學為輔的方法，即復雜形體或難以理解的結構用實體模型展示，難以理解的作圖方法用繪圖工具在黑板上演示作圖過程等，一學期后得到了對比試驗的結果反饋。

授課過程反饋：純多媒體教學班級的部分學員在學到較難的立體時，在觀看完視頻動畫并經過講解后需要花較多的時間去想象，有的仍表示難以理解;作圖時問題較多，如不能正確使用繪圖工具比如分規、曲線板等，容易出現聽懂了講解但該自己動手繪圖時卻不知如何著手等問題。總體而言，授課過程中純多媒體教學班的學員遇到的理解性問題和作圖方面的問題要多于以多媒體教學為主、傳統教學為輔的班級。

授課評價反饋：以多媒體教學為主、傳統教學為輔的班級，其課終評價的優良率為55.5%，平均成績為77.4分;完全多媒體教學班級，其課終評價的優良率為23.3%，平均成績為68.8分。可以說以多媒體教學為主、傳統教學為輔的班級整體學習效果要優于純多媒體教學班級。

四、結束語

多媒體教學方式的優點多不勝數，多媒體已是現代教學的重要手段，但多媒體教學并不能完全取代板書、實體模型、現場實驗等傳統教學手段，應根據內容不同，在多媒體教學為主的情況下，輔助以適當的板書、實體模型展示或者現場實驗等，這樣可以提高課堂教學的效率，實現教學的有效性。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張梅琳.工程圖學教學的幾點思考 [J]. 東華大學學報（自然科學版），2010，36（4）：473-476.

[2] 藍曉民，王盛智. “工程制圖”課程多媒體教學方法探討 [J]. 圖學學報，2013，34（1）：120-121.

[3] 劉衍聰，馬曉麗，伊鵬. 現代圖學教學中的圖感因素探析 [J]. 圖學學報，2013，34（6）：110-113.

[4] 閆秋實. 關于工程圖學課程多媒體教學的幾點思考 [J]. 科技資訊，2016，14（36）：197-198.

[5] 何援軍，于海燕，柳偉，等. 圖學學科藍圖構想 [J]. 圖學學報，2018，39（5）：976-983.

[責任編輯：劉鳳華]