多元技术协同模式下画法几何及工程制图混合式教学研究

杨 建 张 月

辽宁科技大学机械工程与自动化学院，辽宁 鞍山 114051

画法几何及工程制图是高等院校本科机械工科专业的基础课程，主要包括画法几何和工程制图两部分核心内容，旨在培养学生绘图、读图和空间想象能力［1-2］，为学生提供必要的制图技术和几何学原理知识储备，在现代工程技术领域占据着至关重要的地位。混合式教学作为一种结合在线学习和面对面教学的教学模式，已经在国内外画法几何及工程制图的教育领域得到了广泛应用和研究。在实践教学过程中，采用混合式教学方法对于提高画法几何及工程制图课程的教学质量和培养学生的自主学习能力具有重要意义。然而，画法几何及工程制图的相关知识具有较强的抽象性和复杂性，如何在混合式教学中利用现代化的技术方式培养学生的学习兴趣、认知水平和空间想象力仍有待进一步思考。

随着现代科学和计算机技术的不断发展，涌现出大量先进的技术方式，如可跨系统、跨设备协同和资源共享的分布式多屏协同技术，功能强大、界面简洁和操作高效的可视化绘图和三维建模技术等，目前已广泛应用于机械工程、电子工程和土木建筑等诸多领域。在当前的画法几何及工程制图教学中，合理融合和运用先进的技术方式不仅可以提高教学的质量和效率，也可以极大丰富教学的内容和方式。例如，计算机辅助设计（CAD）技术的引入，可以拓宽学生的视野和增强学生的空间想象能力，使得学生可以直观理解和掌握复杂的几何形状和工程制图技巧［3-4］。综合利用多元化的技术方式辅助画法几何及工程制图的混合式教学过程，进一步培养学生的学习兴趣、认知水平和空间想象力，已成为现代画法几何及工程制图教学改革的重要发展方向［5-7］。

现如今，依托腾讯课堂、雨课堂和泛雅课堂等线上平台，国内各高校已初步发展出了相对成熟的混合式教学模式［8-11］，高校师生也逐渐习惯这种以线上为主的教育教学新模式。为更好地适应高校画法几何及工程制图的混合式教学过程，本文在继承超星泛雅平台线上教学优势的基础上，提出多屏协同技术、可视化绘图技术和三维建模技术等多元化技术协同下的现代化混合式教学创新模式，旨在进一步强化学生学习兴趣和空间想象力的培养，提高画法几何及工程制图混合式教学模式下的课堂教学质量。

在当前科技快速发展的时代背景下，通过多种技术方式的协同作用，不仅可以实现教学资源的优化整合，还可以提高教学质量和效率［12-13］，这为画法几何及工程制图课程的教学改革提供了新的方向。如何将现有成熟的多元技术与现有混合式教学方法相结合，提高教学质量和效率，已成为我国画法几何及工程制图课程教学改革研究的焦点之一。本文针对画法几何及工程制图教学改革的创新思路在于将多屏协同技术、可视化绘图技术和三维建模技术等多元化的技术方式有机协同，并将其有效融入依托超星泛雅网络平台和泛雅课堂的混合式教学过程中，着重培养学生的空间思维能力、创新能力和实践能力，这种现代化的创新型混合式教学模式对于提高画法几何及工程制图的整体教学水平具有重要实际意义。在此模式下，画法几何及工程制图课程的教学实践主要从线上、线下同步驱动与深度融合的教学改革和多元技术协同模式下的混合式教学改革两个方面展开。

（一）线上、线下同步驱动与深度融合的教学改革实践

与常规的超星泛雅线上教学过程不同，本文的改革思路主要是在线下的画法几何及工程制图课堂中引入线上教学资源和辅助功能，即在线下正常的教学过程中利用泛雅课堂软件建立班级同步开启线上课堂，开展依托超星泛雅平台的画法几何及工程制图线上、线下同步驱动与深度融合的新型教学模式。利用带有广角摄像头的笔记本电脑和泛雅课堂电脑版软件，在画法几何及工程制图的线下教学过程中开启线上课堂、课堂直播及课堂录制功能，并通过线上签到考勤、线上随机选人、线上抢答、发布随堂练习和分组讨论等活动，同步深入配合线下教学实践，可以使教学内容更加丰富，提高学生的学习兴趣和参与度，可进一步提升教学质量和效果。同时，可以在教学过程中利用泛雅课堂根据学生的线下课堂表现进行线上主动加分，以提高学生参与课堂教学的积极性，以及通过建立完善的在线课程内容，提供丰富的学习资源（如图片、视频和动画等）、在线章节任务和测验，可以方便学生随时随地进行课程学习和学习效果检验。这种线上、线下同步驱动与深度融合的教学模式的优势主要体现在以下五个方面：（1）可有效记录线下课堂的整个教学过程，实现教学行为数字化，便于后续的教学分析与评价；
（2）可为请假无法到教室的学生提供远程线上学习的途径；
（3）泛雅课堂可共享电脑屏幕和录制课堂教学视频，便于学生反复观看和复习；
（4）教师也可根据录制的课堂教学视频情况，反思和改进教学方法；
（5）可以使师生更好地适应教学过程。

此外，通过超星泛雅平台网页版和学习通客户端，建立作业库、线上发布与批注作业，可完整记录学生的作业完成情况。结合线上考勤记录、线上课堂活动记录、线下课堂表现记录和线上作业记录等，对学生的课堂学习情况进行综合量化评价，最终形成完整的可视化课堂报告，可有效提高教学质量和教学过程的数字化程度。在当前数字化时代，教学活动的数字化已经成为教育领域的重要发展趋势。线上、线下同步驱动与深度融合的数字化教学有助于实现个性化教学，突破时间和空间的限制，方便学生随时随地进行学习，增强学生的参与度和主动性，提高学生的学习兴趣和动力，提高学习效率，促进教师与学生之间的互动。因此，线上、线下同步驱动与深度融合的教学改革，有助于建立画法几何及工程制图课程的形成性评价和教学评估体系，对于提高其教育教学质量和水平具有重要意义。

（二）多元技术协同模式下的混合式教学改革实践

截交线、相贯线、组合体和剖视图等知识点是画法几何及工程制图课程中的重点和难点内容，传统教学过程主要利用PPT 课件演示和黑板绘图（或电子屏黑板）进行课堂教学和习题讲解。通过PPT 课件进行作图过程演示虽然在国内外高校教学过程中使用广泛，但精美的PPT 课件的制作过程相对较为繁琐，且存在图线动画不易调整和课堂互动相对困难的问题。同时，通过传统黑板进行作图演示虽然较为灵活和便于互动，但因无法有效留存和重复利用，且绘图效率相对较低，严重降低教学质量和效率；
利用智慧教室的电子屏黑板可以一定程度上解决上述问题，但目前智慧教室的建设成本较高，数量较少，且存在操作复杂和易用性低等问题，大范围推广使用仍面临困难。

在当前教育领域中，教学方法的改革与创新已成为提高教学质量和培养创新型人才的关键所在。在线上、线下同步驱动与深度融合的画法几何及工程制图混合式教学过程中，通过引入多元化的技术方式进行辅助教学，不仅可以激发学生的学习兴趣，同时也有助于培养他们的创新思维能力。因此，多元技术协同模式下的画法几何及工程制图混合式教学改革具有重要的实践意义和研究价值。

本文的改革思路主要是在画法几何及工程制图课堂中融入多屏协同技术、可视化绘图技术和三维建模技术等，旨在打造多元技术协同下的现代化画法几何及工程制图新型混合式教学模式。其中，多屏协同技术主要是基于目前广泛使用的华为鸿蒙系统、华为平板和华为笔记本电脑；
可视化绘图技术主要基于Microsoft PowerPoint 绘图模块和华为手写绘图软件等；
三维建模技术主要是基于SolidWorks 和UG 等计算机辅助设计软件。

在实际的教学实践中，本文主要采用华为鸿蒙系统、华为平板和华为笔记本电脑进行多设备协同，利用华为平板充当华为笔记本电脑的可视化手写板，并使用华为平板自带的手写笔在华为笔记本电脑中的Microsoft PowerPoint 绘图模块或华为手写绘图软件进行作图演示和习题讲解，然后通过HDMI 线将华为笔记本电脑连接至线下教室投影仪进行投影显示。该方法可以大幅提高绘图效率，有效留存课堂板书以便于后续重复利用，且可进行灵活调整和课堂互动。再结合SolidWorks 或UG 软件进行作图过程中的三维模型演示，可进一步提高学生的学习兴趣和空间想象力。该教学模式实现了多屏协同技术、可视化绘图技术和三维建模技术等多元技术协同的教学模式创新，可以较好地适应线下为主、线上为辅的混合式教学过程，并进一步提高画法几何及工程制图的混合式教学质量。

基于超星泛雅等线上教学平台，利用多屏协同技术、可视化绘图技术和三维建模技术，构建多元技术协同下的现代化混合式教学模式，是对现有混合式教学模式的改革创新，有助于进一步提高画法几何及工程制图教学质量以及学生学习兴趣和空间想象力，更好地适应线下为主、线上为辅的混合式教学过程。

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