基于智慧教室的機械制圖課程教學模式設計與實踐

余朝靜 沈仕巡 馬月月 羅欣 胡瑞峰

摘? 要：針對制造業的迅猛發展形勢下社會對工科專業人才工程實踐和應用創新能力的需求，研究了現有機械制圖課程教學模式在教學理念、內容、方法及考核方式等方面存在的不足，并開展智慧教室環境下的機械制圖課程教學模式設計與實踐。通過構建課前在線學習、課堂小組式學習、課后項目式作業及在線答疑的智慧教室環境下的教學模式，實踐教學結果表明課程的教學質量和教學效果得到了有效提升，為機械制圖課程的教學改革提供了參考。

關鍵詞：智慧教室；機械制圖課程；教學模式設計；實踐教學

中圖分類號：TP391；G434? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）06-0193-04

Design and Practice of Mechanical Drawing Course Teaching Mode Based on

Smart Classroom

YU Chaojing1，2， SHEN Shixun1， MA Yueyue1， LUO Xin1， HU Ruifeng2

（1.Moutai Institute， Zunyi? 564507， China; 2. School of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang? 550025， China）

Abstract： In view of the demand of the society for engineering practice and application innovation ability of engineering professionals under the rapid development of manufacturing industry， this paper studies the shortcomings of the existing teaching mode of mechanical drawing course in terms of teaching idea， content， method and examination method， and carries out the design and practice of the teaching mode of mechanical drawing course under the smart classroom environment. By constructing the teaching mode in the smart classroom environment of online learning before class， group learning in class， project homework after class and online question answering， the practical teaching results show that the teaching quality and teaching effect of the course have been effectively improved， which provide a reference for the teaching reform of mechanical drawing course.

Keywords： smart classroom; mechanical drawing course; teaching mode design; practical teaching

0? 引? 言

2010年5月，國務院頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》提出，要加快教育信息化進程，強化信息技術應用。提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術分析解決問題能力[1]。2019年2月，中共中央、國務院印發了《中國教育現代化2035》，文件指出要加快信息化時代教育變革，通過建設智能化校園，統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺，利用現代化技術加快推動人才培養模式，實現規模化教育與個性化培養的有機結合[2，3]。信息化技術能通過改變教學環境、教學方式、教學資源、考核方式等來實現教育教學變革，對促進教育教 學和管理創新，提高教學質量，實現教育信息化的可持續發展具有重要意義[4]。

智慧教室是基于物聯網、大數據、云計算等新興技術，以輔助教學內容呈現、方便學習資源獲取、促進課堂交互開展和實現情境感知的新型教室[5-7]。目前高校的智慧教室大概分為四種類型，包括研討型智慧教室、智能錄播教室、網絡互動智慧教室和功能型智慧教室，其組成主要由智能教學系統、LED顯示系統、學生考勤系統、資產管理系統、燈光控制系統、空調控制系統、門窗監視系統、通風換氣系統、視頻監控系統九大系統組成。智慧教室作為一種典型的智慧學習環境，可以幫助師生開展多樣的教學活動，為高校推進教育信息化變革提供了良好的條件，對促進課堂教學改革具有重要價值[8]。為順應教育信息化的發展要求，目前國內各高校都積極建設各類智慧教室，“985”高校100%完成了智慧教室的建設，“211”高校中有96.4%完成了智慧教室的建設，表明高校智慧教室的建設已成為熱點[9]。

針對新形勢下社會對工科專業人才工程實踐和應用創新能力的需求，以及現有機械制圖課程教學內容理論性過強，工程實踐和應用創新不足和已有改革效果不明顯，教學方法創新不夠，考核方式單一等問題，開展智慧教室環境下的機械制圖教學改革研究[10]。基于智慧教室便捷的課堂交互、可視化的信息呈現、即時的教學反饋等功能，通過開展智慧教室環境下機械制圖課程的教學改革與實踐，優化機械制圖教學內容、方法和結果考核，以期為今后的機械制圖課程教學實踐提供參考。

1? 機械制圖課程傳統教學模式及問題

1.1? 機械制圖傳統教學模式

教學模式是指在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩定的教學活動結構框架和活動程序。機械制圖課程是高校工科專業的一門基礎課，主要培養學生學習閱讀和繪制工程圖樣的能力，具有較強的理論性和工程實踐性。傳統的機械制圖課程教學模式主要通過教材、PPT、習題集、黑板、粉筆、模型和掛圖等進行授課，注重課堂講授和理論推導，缺乏對工程實踐、應用創新能力的培養。

1.2? 傳統教學模式存在問題

由于機械制圖課程知識點較多，內容繁雜，對空間想象能力和實踐應用能力要求較高，學生普遍反映難學，因而傳統教學模式下教學效果不明顯，傳統機械制圖課程教學模式存在的問題包括以下幾點。

1.2.1? 學生參與度較低

目前高校機械制圖課程主要以老師講授為主，課堂上老師與學生以及學生之間互動較少，對學生學習積極性調動不夠，教學效果不足，也不符合以學生為中心的教育理念要求。

1.2.2? 實踐能力培養不足

制造業的飛速發展對工科專業學生實踐能力提出了更高的要求，機械制圖作為一門理論與工程實踐性結合較為緊密的基礎課，需統籌理論教學和注重學生工程實踐能力的培養。然而，現有機械制圖教學模式中存在教學內容過于注重理論知識，未能有效地在理論教學中融入工程實踐案例教學，工程實踐思維和能力培養不夠。

1.2.3? 缺乏綜合評價學習效果的方法

目前機械制圖課程學習過程中主要通過學生課堂表現、作業完成情況等了解學生知識掌握情況，并不能準確有效地評價學生學習效果，不利于老師根據真實學習效果進行針對性地改善教學方法。在考核過程中主要依據期中考試、期末考試等考試判定成績，考核方式較為單一，對兼具理論性和工程實踐性強的機械制圖課程考試成績不能很好的反映學生學習效果。

2? 智慧教室環境下的教學模式特點

基于智慧教室的教學模式是指在智慧教室環境下，借助智慧教室在便捷的課堂交互、可視化的信息呈現、即時的教學反饋等功能等優勢，為教師提供豐富的教學手段和教學資源，并充分調動學生學習積極性和主動性，形成教學手段多樣、課堂互動性強和學生學習主動性高的教學模式[11]，其主要特點如圖1所示，包括：（1）課堂互動性強，學生參與度高。智慧教室環境下師生可以通過互動屏進行知識呈現、在線答疑、在線討論和結果評價等，極大地提高了學生課堂參與度，能促進課堂互動，符合以學生為中心的教育理念。（2）教學手段豐富，創新教學方法。智慧教室環境下突破了傳統老師以講授為主的教學方式，可引入討論式、合作式、任務式、項目化等方式進行教學，創新了課堂教學方法，轉變了學生學習方式，有助于提高課程教學效果。（3）學習主動性高，激發學習興趣。智慧教室環境下新穎的知識呈現形式、豐富的教學活動以及師生間的交流互動能調動學生的主動性和激發學生學習興趣，使學生逐漸由被動學習轉變為主動學習[12]。

3? 基于智慧教室的機械制圖教學模式設計與實踐

3.1? 基于智慧教室的機械制圖教學模式設計

根據機械制圖課程的特點和傳統教學模式的不足，構建適合于機械制圖教學的智慧教室環境下的教學模式，教學模式設計總體上分為“課前—課中—課后”三大部分，即課前在線學習、課中小組式學習、課后項目式作業及在線答疑三部分組成的教學模式設計。

3.1.1? 課前在線學習

機械制圖課程知識點繁雜、章節之間關聯性強、學習難度大，大部分學生沒有課前預習習慣，而另一部分課前預習的學生由于分不清重難點，導致預習花費時間長、效果差，并沒有通過課前預習的方式提高學習質量。因此，在課前預習環節，課前教師要梳理教學內容，明確要學習的知識和重難點，以及建議的學習方法和需達到的學習目標，并通過學習通網絡平臺發布學習資源、學習任務和知識測試，以達到使學生初步了解教學內容、學習任務，從而了解學習情況和存在的問題，基于學習通網絡學習平臺的課前在線學習界面如圖2所示。

3.1.2? 課中小組式學習

機械制圖課程學習需要較強的空間想象和實踐繪圖能力，傳統教學模式中以老師講授為主，學生分散就座，課堂參與度不高。因此，基于智慧教室的多屏互動、智能研討、數據挖掘和分析等功能，在課堂教學環節采用分散就座、小組討論、小組評分的小組式學習方式，如圖3所示。課堂上，學生以小組為單位分組就座進行學習、討論和解答問題，以提高課堂互動性和學生的課堂參與度。

3.1.3? 課后項目式作業及在線答疑

傳統機械制圖課后作業為繪制點、線、面、體的投影，內容較為枯燥，難以吸引學生深入思考，對培養學生解決工程實踐問題能力作用不明顯。通過以項目任務為驅動，以自主探究為路徑，設置可供學生選擇且與工程實際息息相關的項目任務，讓學生利用所學理論知識解決實踐問題，切實發展學生分析、解決制圖實踐繪圖能力，基于學習通網絡學習平臺的課后項目式作業如圖4所示。與此同時，傳統課堂課后教師與學生見面較少，造成課后相互之間的交流、溝通、指導減少，以及教師不能及時了解學生作業完成、知識理解情況。因此，基于智慧教室的在線答疑功能，課后教師與學生、學生與學生并沒有因為下課而斷開聯系，而是隨時進行互動，這也解決了傳統課堂的不足。

3.2? 基于智慧教室的機械制圖教學模式實踐

通過基于智慧教室的機械制圖教學模式設計與實踐，在茅臺學院2021級釀酒工程專業開展智慧教室環境下的機械制圖教學模式實踐，實踐學習中學生學習主動性、積極性以及考試成績較傳統教學模式均有較大提高。圖5為2020級釀酒工程專業201班（傳統教學模式）和2021級釀酒工程專業211班（智慧教室環境下教學模式）成績分布統計。由圖可知，對比傳統機械制圖教學模式，智慧教室環境下教學模式下及格率（60分以上）和優良率（80分以上）達到了97% 和27%，及格率和優良率均有所提高。通過一學期的教學實踐，有效地提高了課程的教學質量和教學效果，為學校機械制圖課程的教學改革提供了示范和借鑒。

4? 結? 論

本文以基于智慧教室的機械制圖課程教學模式改革研究為主題，研究了傳統教學模式下機械制圖課程教學中存在的弊端，主要有學生參與度較低、實踐能力培養不夠和缺乏綜合評價學習效果的方法等。基于智慧教室在便捷的課堂交互、可視化的信息呈現和即時的教學反饋等功能優勢，構建了智慧教室環境下的機械制圖教學模式，教學模式設計分為課前在線學習、課中小組式學習、課后項目式作業及在線答疑三部分。通過實踐教學表明基于智慧教室的機械制圖課程教學模式能有效提升教學質量和教學效果，研究結果為機械制圖課程的教學改革提供了參考。

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作者簡介：余朝靜（1991—），男，漢族，貴州遵義人，講師，博士在讀，研究方向：高性能金屬增材制造、先進裝備設計制造、白酒機械化釀造。

收稿日期：2022-10-03

基金項目：茅臺學院教育與研究改革項目（myj2019007）