基于SU軟件的道橋工程CAD雙課雙線一體化教學模式研究

摘 要 CAD作為土木工程領域應用最為廣泛的工程制圖軟件，其對學生的重要性不言而喻。教學實踐表明，高職學生往往難以在二維圖形與三維實體之間快速建立正確的圖形映射關系。為了有效解決這個問題，在對傳統CAD教學模式的共性問題進行深入剖析的基礎上，結合教學實踐和OBE理念，提出雙課雙線一體化教學模式（DDTM）的概念架構。DDTM不僅可以提高學生掌握CAD技能的速度和效率，而且可以有效提升教學質量和效果。該模式具有較強的普適性和可拓展性，可為相關專業CAD課程的教學改革提供有益的借鑒和參考。

關鍵詞 教學模式；CAD；教學理念；雙課雙線一體化教學模式；DDTM；教學評價

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）18-0060-04

0 引言

職業教育承擔著培養高素養技術技能人才、能工巧匠、大國工匠以及傳承技術技能的重要使命。近年來，國家發布了一系列深化教育教學改革的文件，強調創新教學模式與方法、改進教學內容與教材、落實立德樹人根本任務、構建“三全育人”格局、實施“三教”改革行動、優化教學質量評價體系、實施“課堂革命”行動等。這充分彰顯了國家對推動職業教育教學改革和提升人才培養質量的重視?！堵殬I教育專業簡介（2022年修訂）》提出了市政工程技術專業（道橋方向）的人才培養目標，其中強調了學生需具備扎實的科學文化基礎和市政工程識圖與制圖知識。同時，對學生的主要專業能力也作出了明確要求，首先就是具備識讀與繪制市政道路、橋梁、管道與綜合管廊工程施工圖的能力，凸顯了工程識圖與制圖能力對市政工程技術專業學生的重要性。分析2023年3月對國內一線大型施工企業的問卷調研數據可知，73.58%的被調研對象認為CAD很重要，18.87%的被調研對象認為CAD重要（圖1），這充分顯示了企業對于CAD課程實用性的重視。然而，另一組調研數據卻表明，企業對于新入職畢業生的CAD技能水平的認可度普遍偏低（圖2）。這種供需矛盾暴露出高職院校在學生CAD制圖能力培養方面與企業需求之間存在較大差距。教學實踐表明，道橋工程CAD課程的教學質量或效果主要受到學生對道路和橋梁識圖能力的限制。學生普遍存在對道路和橋梁施工圖的識讀能力較差的問題，難以在二維圖形與三維實體之間快速建立圖形映射關系。二維圖形是通過三個正交向度的投影來刻畫物體在三維空間的真實形態，當三維空間中物體的形態發生變化時，其相應的三個向度上的二維投影圖也會發生變化并與之精確對應，這種關系就是二維圖形與三維實體間的映射關系。當學生無法根據二維圖形還原物體在三維空間的真實形態或無法將三維空間的實體抽象為CAD二維圖形時，就稱之為學生在不同維度圖形間存在圖形映射障礙。這種映射障礙的存在，制約了學生CAD制圖能力的形成與發展。為了克服這一障礙，開啟了基于深度教學和OBE理念的DDTM教學模式的應用研究。該教學模式旨在實施精準的“靶向治療”，從而有效克服學生在CAD學習過程中存在的圖形映射障礙問題。該教學模式不僅為道橋工程CAD教學提供了一個新的視角和思路，也可為相關專業的CAD課程教學革新提供有益的借鑒和參考。

1 傳統CAD教學模式中存在的共性問題

傳統CAD教學模式強調教師單向傳輸知識，學生被動接受并積累知識，依賴死記硬背。這種模式難以培養出具有創新能力和批判精神的優秀學生。隨著數字化、智能化的快速發展，學校教育的意義和作用不斷深化?，F代教育不僅要傳授知識和技能，還要關注學生的終身發展，包括如何學習、如何做人、如何適應等方面。

傳統教學模式與現代教學模式之間存在諸多沖突，現對傳統CAD教學模式中存在的共性問題總結如下。

1）教師過于關注CAD制圖技能的培養，而忽視制約制圖能力提升的識圖能力提升。

2）注重知識學習，忽視“內涵”培養。教師的目標是將教案中既定的知識和流程單向灌輸到學生大腦中。當某個學生了掌握足夠的知識和流程時，就被視為優秀。但這種模式下，學生的倫理、人文素養、情感、思想、價值觀等內涵要素被邊緣化。

3）重結果評價而輕過程評價。完整的課堂教學評價應包括過程與結果兩部分，只有兩部分并重才能作出正確的評價與決策。不應僅關注考試成績，還要重視學生綜合能力生成的過程評價。

4）重教化而輕體驗。傳統教學模式注重教化而忽視協同學習和深度學習。

5）重知識而輕技能。受普通高等教育培養模式影響，教師普遍重視理論而輕視技能，影響技術技能人才的培養。高職教育應關注產教融合、校企合作、工學結合、知行合一，踐行“教、學、做”相互融合的教學模式。

2 基于SU軟件的雙課雙線一體化教學模式 的概念與架構

2.1 理念革新是模式革新的前提

教學理念屬于意識形態的范疇，它直接或間接地支配著教師對教學設計的思考、對評價維度的考量、對教學模式的選擇等核心議題。教育教學模式的革新在很大程度上依賴于理念的革新，因為理念的轉變是行為和方法論轉變的基礎。正如教育部原部長陳寶生所強調的，課堂教學改革不是對傳統課堂的修修補補，而是對傳統課堂的顛覆性改革，只有教育觀念的革新才能帶來教育方法和教育行為的革新[1]。換句話說，保障教育教學革新有效性的關鍵在于教師教育教學理念的革新。缺乏這種理念革新，很容易使革新流于形式。有些教育教學改革為了追求標新立異的效果，試圖在教與學、時間與空間、過程與情景等環節頻繁地采用組合、分割、置換等方式制造出眾多的所謂教學新方法。然而，就其核心理念而言，它們并未能完全擺脫應試教育體制下的“單邊主義”教學模式的影響。正如郭元祥教授[2] 所言，近十年來，人們創造了太多的所謂“新課堂”，如高效課堂、快樂課堂、翻轉課堂等等，但真正的課堂只有一個，那就是發展性課堂。因此，在新時代的高職教育中，需要樹立與時代發展相適應的教育教學理念，緊跟教育教學理論與政策研究的最新動向。理念的革新是教學模式和教學方法革新的前提和基本保障，只有如此，才能更好地推動高職教育的持續發展和提升。

2.2 DDTM的概念與架構

2.2.1 DDTM基本概念

目前，關于教學模式的內涵，學界尚未形成定論。我國《教育大辭典》將其解釋為“反映特定教學理論邏輯輪廓的、為保持某種教學任務的相對穩定而具體的教學活動結構”[3]。學者賴志

奎[4]認為“教學模式是指在一定教學思想或理論指導下，設計和組織教學而在實踐中建立起來的各種類型教學活動的基本結構”。因此，教學模式可概括為以某一特定教育教學思想或理論為依據，以達成預定教學目標為目的，以客觀條件（學生、教師、教具及環境等）為基礎，將教學諸要素按照一定的邏輯方式組合成結構穩定、程序明確的一個模型系統。

高職學生在規定的學時內往往難以熟練掌握CAD的使用方法，從而導致其工程制圖能力不足，難以滿足企業對人才制圖技能的相關要求。經過深入分析，發現圖形映射障礙是制約學生CAD制圖能力提升的關鍵因素。要使學生具備解決實際問題和完成具體任務的能力，就必須解決學生普遍存在的這一圖形映射障礙問題。

基于上述出發點，教學中引入了SU（Sketch Up）軟件作為CAD課程的輔助教學工具，以解決教學過程中存在的實際問題，用數字技術賦能教學模式或方法創新，體現了數字化技術服務教育的功能。SU軟件是一款具有強大3D模型快速生成能力的軟件，操作簡單易懂，可以幫助學生在道橋工程CAD課程的學習過程中更加直觀地理解和體驗道路與橋梁的各種構造細節。在學習過程中，學生可將CAD二維圖形與SU創建的三維模型進行對比分析，這樣便于學生更加精確、深刻地理解CAD二維圖形的表達方式、內容和含義。因此，有必要考慮將這兩款軟件（CAD與SU）進行捆綁授課，形成所謂的“雙課一體化（Double course integration）”。其中，SU課程采用線上自主學習方式進行，而CAD課程則采用線下教學方式進行，即形成所謂的“雙線一體化（Double line integration）”。需要強調的是，SU線上自主學習并不等同于沒有教師參與的自由式學習，相反，學生在自主學習的過程中仍然離不開教師的啟發和引導。應當避免將教與學割裂開來，因為教與學的關系應當是一種相互成就的關系。教學模式的革新應當避免從一個極端走向另一個極端。通過“雙課”與“雙線”的結合，構建了所謂的“雙課雙線一體化教學模式（Double course double line integration teaching mode，DDTM）”。這種模式是為了克服學生在道橋工程CAD學習過程中普遍存在的圖形映射障礙問題而進行的一種全新教學模式重構。

2.2.2 DDTM基本架構

教學模式是一種能夠反映教學思想的行為范式，一旦這種范式無法為課程目標的實現提供有效服務，就應當進行改造或重構。教師必須對學生通過本課程學習后應達到的知識和技能水平有清晰的構想。所有的教育活動或設計都應圍繞既定的教學目標展開，緊扣課程的教學目標來確定相應的教學內容，徹底摒棄以往按照教材編寫進程來確定授課內容的傳統思路。盡管以解決具體問題或完成具體任務為導向的教學理念可能會弱化課程知識的系統性和連續性，但其強化了課程的目的性。以達成一系列知識與技能目標為設計主線，形成目標引領下的知識與技能序列。這種方式雖然可能會使課程的知識體系顯得碎片化，但卻能夠使總體知識結構更加合理、更加清晰，更有利于學生的學習掌握。這便是OBE（Outcomes-based Education）“反向設計、正向實施”理念的核心思想，即總目標的實現依賴于支撐總目標的各分目標的實現；而各分目標的實現則需要依賴下一層級的子目標來支撐；同樣，各子目標的實現也需要依賴最底層的基本知識來支撐。按照這一思路，即可在總目標與基本知識之間建立起邏輯上的對應關系，從而順利完成對該課程具體教學內容的圈定和安排，如圖3所示。圖3表明，雙課雙線一體化教學模式可高度概括為“兩條主線、一個中心”的結構形態，一個中心是指以達成解決具體問題或完成具體任務的能力目標為中心；兩條主線是指SU課程線上自主學習方式與CAD線下教學方式同步進行的教學方式。在該結構形態的基礎上，即可完成DDTM教學模式基本架構的搭建。由圖3可知，從任務系的創建到任務系的完成，其實就是學生從基本圖元到完整圖紙的生成過程，即所謂的從“任務系”到“作品集”。通過學生各階段完成的可視化作品來刻畫學生在該課程學習過程中的能力生成全貌，同時也為教師教學評價提供了可視、可測、可評的依據。從構建“任務系”到生成“作品集”的過程，既是學生一種全新技能的生成過程，也是教師對學生過程評價之依據的可視化呈現過程。因此，DDTM教學模式不僅可有效克服學生在CAD學習過程中存在的圖形映射障礙問題，還有助于教師開展過程評價。

2.2.3 DDTM評價理念的革新

任何評價本質上都是價值判斷的過程，教學評價就是評價主體在事實基礎上對客體價值所做的觀念性判斷活動[5]。通常認為，教學評價是按照既定的評價規則和標準，完成對評價對象的優劣劃分并提出改進措施的過程。但是，對評價對象的優劣劃分并不是教學評價的目的。教學評價的根本目的是通過分析教學全過程中的成敗與得失，為尋求教學最優路徑獲取事實依據。

從總體上看，當前的教學評價注重學生的終結性評價，而忽視對學習過程和對學生情感、思想與價值觀等要素的評價。若教學評價在結構上不能充分體現學習結果、學習過程以及學習過程中的“內涵”養成的評價內容，那么這種評價方式是不完整的，也是不科學的。因此，在評價中不僅要關注終結性評價和過程評價，還應關注學生“內涵”方面的評價，即關注學生在人文素養、科學精神、學習能力、心理健康、社會責任與國家認同等多方面素養的形成過程，以體現德智體美勞全面發展的綜合性評價理念。總之，教學評價理念革新需要從“改進結果評價，強化過程評價，探索增值評價，健全綜合評價”[6]四個方面入手，持續完善四個評價在教學實踐中的運用，以提高教學評價的專業性和科學性。

基于上述原則，提出DDTM中教學評價革新的基本思路。

首先，教師需要不斷地學習，持續轉變和更新自己的教學觀念。一個正確的教學觀念是構建科學合理的教學評價系統的必要前提。

其次，建立基于任務系與作品集的評價體系。為了能夠使評價變得可觀測、可評估并且具有可視化特點，需要建立起基于任務系與作品集的評價體系，以此更加有效地描繪出學生的成長過程和進步面貌。學生通過自己制作的可視化作品，可以發現自身的不足、與同學之間的差距以及需要改進的地方。

再次，過程評價應做到“知識、技能”與“內涵”的兼容并蓄，既注重專業能力的提升，又注重個人素質和內涵的培養。

最后，堅持定量評價與定性評價相結合。在整個教學活動中，不是所有的要素都能夠被完全量化，例如情感、興趣、精神等要素。

DDTM教學模式的實踐結果表明其具有顯著的有效性。2023年3月，針對學生進行了人才培養方案修訂前的問卷調查，根據道橋工程CAD課程教學質量評價的調查數據可知：認為教學質量“很好”的學生占比達到了45.58%，認為教學質量“好”的學生占比為23.26%，認為教學質量“較好”的學生占比為18.60%。不難看出，認為教學質量在“較好”水平以上的學生占比高達87.44%，這充分體現了學生對道橋工程CAD課程教學質量的認可。

3 結束語

本文從解決教學實際問題出發，提出并定義了“圖形映射障礙”的概念。為了有效解決這一普遍存在的問題，在對傳統CAD教學模式的共性問題進行深入剖析的基礎上，結合教學實踐和OBE理念，提出了DDTM教學模式的基本概念，并完善了DDTM教學模式的概念架構與基本內涵。該模式的實踐應用結果表明了其具有顯著的有效性。對工學專業而言，該模式具有廣泛的適用性，可有效激發學生學習的自主性，啟發學生的探究與創新精神，培養學生的工程實踐能力。DDTM教學模式旨在為學生提供一個更加全面、深入的學習體驗，培養學生的實踐能力和創新能力，同時增強其綜合素質，以更好地適應未來的工作和生活。

4 參考文獻

[1] 教育部長陳寶生吹響“課堂革命”號角[EB/OL].（2018- 10-23）[2023-09-08].https：//www.hejiang.gov.cn/ wrzt/jczwgk/ywjy/zcwj10/content_142353.

[2] 郭元祥.課堂教學改革的基礎與方向：兼論深度教學 [J].教育研究與實驗，2015（6）：1-6.

[3] 顧明遠.教育大辭典[M].上海：上海教育出版社，1990.

[4] 賴志奎.現代教學論[M].杭州：杭州大學出版社，1998.

[5] 葉瀾，吳亞萍.改革課堂教學與課堂教學評價改革：“新 基礎教育”課堂教學改革的理論與實踐探索之三[J].教 育研究，2003（8）：42-49.

[6] 中共中央 國務院印發《深化新時代教育評價改革總體方 案》[EB/OL].（2020-10-13）[2023-09-08].http：//www. gov.cn/gongbao/content/2020/content_5554488.htm.