在線開放課程建設與混合式教學研究
——以工程制圖課程為例

宋春明 杜海霞 張政武

在線開放課程是一種基于互聯網技術、以開放訪問和大規模參與為目的的課程，是遠程教育領域的新發展[1]，對于實現教育資源共享、促進教學公平、推動教學手段改革和教學模式創新具有積極的意義。為此，教育部于2015年4月出臺了《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》，并于2019年4月與中央政法委、科技部等部門在天津聯合啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0，大力推進國家級精品在線開放課程建設。

工程制圖課程是研究如何運用正投影的基本理論和方法來繪制和閱讀工程圖樣的課程，是高等學校工科類專業學生必修的一門技術基礎課。該課程的教學目標是通過對正投影理論、工程形體的表達方法、制圖標準規范和機械工程圖的學習，培養學生的形象思維能力、空間想象能力以及閱讀和繪制機械工程圖的基本技能，同時培養學生的工程意識、標準化意識、創新意識和嚴謹細致的工作作風。

工程制圖課程具有理論性與實踐性并重、基礎性與交叉性并存等特點。正投影理論貫穿該課程的始終，是畫圖和讀圖的理論基礎，學生必須牢固掌握。在傳統教學中，為保證知識體系的連貫性，教師要耗費大量的時間對正投影的基礎理論進行講授，而指導學生的時間卻相對較少。實際上，學習正投影理論并不難，難的是將正投影理論應用到畫圖和讀圖實踐中。此外，該課程具有典型的基礎課特征，在知識體系上為后續的機械設計、機械制造技術和公差配合與技術測量等課程奠定基礎，同時又與這些課程和工程實際有著千絲萬縷的聯系。教師在教學過程中不僅要學習工程制圖課程的理論知識和畫圖、讀圖方法，還需補充產品設計、加工和檢驗等方面的工程知識，教學信息量和教學難度較大。

一、工程制圖在線開放課程建設

（一）工程制圖課程建設方案

結合工程制圖課程的教學目標和課程特點，筆者制定了工程制圖在線開放課程建設方案，如圖1所示。總體上，教師可按課程規劃設計、課程資源建設兩個階段實施。

圖1 工程制圖在線開放課程建設方案

第一階段，進行課程規劃設計。根據課程教學大綱進行課程內容體系設計，確定工程制圖在線課程知識框架，然后依據此知識框架進行教學知識點分解。依據認知理論，碎片化學習和重復學習可以促進學習者的知識構建。筆者將工程制圖在線課程的內容體系分解為4 個教學模塊、9 講教學內容、89個知識點。第二階段，進行課程資源建設，開展教學視頻錄制、授課課件制作和題庫編制工作。

（二）教學資源建設

教學資源建設是在線課程建設中非常關鍵、較為煩瑣的一項工作，下面針對這項工作所涉及的視頻錄制、課件制作和題庫編制環節中的一些關鍵點進行詳細說明。

1.教學視頻錄制

在教學視頻錄制過程中，教師的講課方式和講課環境與常規的講課方式和講課環境完全不同。一方面，每段視頻一般只講授一個知識點，因此要短小精練，教師在講課時必須邏輯嚴謹、語言精練、術語準確，盡量避免口頭禪；另一方面，在視頻錄制時教師面對的不是真實的學生，而是冷冰冰的攝像鏡頭，因此容易情緒緊張，表情不自然。在錄制視頻前，教師需要根據所講的每一個知識點撰寫出腳本，錄制時按腳本設計的“情景”和“臺詞”進行講授，腳本要盡可能設計得精細。

2.PPT 課件制作

PPT 課件是對教材內容的高度概括和提煉，也是對知識結構的梳理，不僅能為教師提供授課的思路，也能為學生展示知識點的層次性和邏輯性，在課程教學中扮演了相當重要的角色[2]。為使PPT 課件與知識點對應，保證授課視頻與課件完美融合，教師需要對已有的PPT 課件進行拆分、修改和美化。根據認知理論和工程制圖課程的特點，PPT 課件要盡可能簡化，多以圖、動畫和超鏈接視頻的形式來呈現畫圖的原理、方法和過程。

3.題庫編制

在線開放課程學習平臺一般會設置單元測驗、線上作業和考試等模塊，以便學生自己檢查線上學習的效果。為便于管理，這些測驗、作業和考試中用到的試題一般存放在題庫中，需要時只需按要求和規則獲取即可。陜西理工大學機械工程學院編制了工程制圖課程在線題庫，題型有選擇題、判斷題、填空題和作圖題，所有試題均配有標準答案，作圖題還另配有答案解析。

二、工程制圖課程線上線下混合式教學

線上線下混合式教學是指把傳統教學模式中知識性內容移到線上由學生自主學習，線下教學則注重教師的學習引導，通常采用任務驅動式、項目研討式或翻轉課堂式教學方法。這種新型的教學方式不僅提高了課堂教學的效率，促進了學生自主學習能力的提升，同時也體現了“以學生為中心”的教學理念。在開展工程制圖課程教學時，筆者借助陜西理工大學機械工程學院課程資源中心——超星爾雅課程平臺以SPOC（小規模限制性在線課程）方式開展了線上線下混合式教學。

（一）教學設計

筆者結合工程制圖課程特點，設計了如圖2所示的線上線下混合式教學模式。此次教學設計主要基于以下原則：第一，教學全過程始終體現“以學生為中心”的教學理念，所有教學活動都圍繞學生開展；第二，課前環節的線上學習內容以學生容易接受的知識性內容為主；第三，課堂教學內容應有一定的深度和廣度，應是學生線上所學知識的延伸，以培養學生運用知識分析和解決問題的能力。

圖2 工程制圖課程線上線下混合式教學模式

（二）教學過程

1.課前環節

課前，學生可通過電腦端登錄超星爾雅平臺或手機端登錄超星學習通App 學習教師指定的線上教學內容，并完成規定的知識點測驗。學習內容和測驗要求由教師根據教學方案在每周周一前以課程通知的形式發布到班級群和學生手機端。

2.課堂教學

線上線下混合式教學模式下，課堂教學不再是“灌輸式”教學，教師要擔任課堂教學的組織者，做好課堂教學設計，引導學生對線上所學的知識點進行串聯、拓展和綜合應用，注重培養學生的知識運用能力。可采用任務驅動、翻轉課堂、隨堂測驗、重難點講解、問卷調查等多種方式來增強課堂的趣味性和互動性，調動學生的學習主動性，使其積極參與課堂活動。具體采用何種方式組織課堂教學，可根據教學內容提前做好課堂教學設計。

3.課后環節

課后，通過課程平臺的作業模塊發布線上或線下繪圖作業，訓練學生應用所學制圖基礎知識和方法進行尺規作圖和徒手繪圖的技能。也可以引導學生針對某一主題進行討論，討論主題來源于工程實際或日常生活中，引導學生在課程平臺討論區進行討論交流，以培養學生查閱資料、協作學習和理論聯系實際的能力。

4.考核與評價

在混合教學模式下，課程考核與評價也要糾正傳統教學中只注重結果性考核的弊端，引入過程性評價，使考核結果更具有客觀性和指導性。

過程性考核評價是對學生的學習歷程、學習行為及其成效所進行的考核評價，主要針對學生課前環節完成的線上視頻學習、課前知識點測驗、章節學習次數、章節測驗、在線討論，課堂教學環節完成的隨堂測驗、課堂表現，以及課后環節完成的繪圖作業進行考核評價。過程性考核評價結果不僅可計入課程綜合考核成績中，反映學生的學習成效，還可以動態反映學生在學習中存在的問題，以便教師及時調整課堂教學設計。

（三）應用效果

陜西理工大學機械工程學院借助學銀在線平臺開展了線上課程教學。截至2021年6月30日，工程制圖在線課程已運行四期，平臺數據顯示，來自200 余所高校的1200 余名學生在線選修了工程制圖在線課程。該課程在“教”與“學”兩個方面均取得了顯著的成效，教學反響良好。

第一，轉變了課程組教師的教育觀念，營造了主動學習先進教學方法、教學手段，積極進行課堂教學改革的良好氛圍。

第二，學生的學習成效顯著提升，教學質量明顯提高。以2020—2021 學年第一學期陜西理工大學機械工程學院機械類專業8 個班的工程制圖I 期末考試成績對比來進行說明，其中機械設計制造及其自動化專業2001—2005 班（稱為實驗組）采用線上線下混合式教學模式，材料成型及控制工程專業2001—2003 班（稱為對照組）采取傳統教學模式，期末考試卷面成績對比如表1所示。

表1 2020—2021 第一學期工程制圖I 期末考試成績對比表

觀察期末考試成績對比表可以看出，實驗組的平均分和高分段人數明顯高于對照組，不及格率明顯低于對照組，實驗組的峰值分數段為70—89 分，而對照組的峰值分數段卻為60—79 分。可見采用混合式教學模式對學生知識水平和知識應用能力的提升具有非常顯著的作用。

基于互聯網的課程改革是當前教育教學改革的主旋律。轉變教育理念、改革教學方法、提高教學質量是教育工作者的責任和義務。本文總結了工程制圖課程的建設思路和教學過程，構建了基于SPOC的線上線下混合式教學模式，對教學改革實踐進行了深入探索，以促進高等院校圖學類課程與信息技術深度融合。