基于智慧教室的机械制图课程教学模式设计与实践

2023-06-25余朝静沈仕巡马月月罗欣胡瑞峰

现代信息科技 2023年6期

余朝静沈仕巡马月月罗欣胡瑞峰

摘要：针对制造业的迅猛发展形势下社会对工科专业人才工程实践和应用创新能力的需求，研究了现有机械制图课程教学模式在教学理念、内容、方法及考核方式等方面存在的不足，并开展智慧教室环境下的机械制图课程教学模式设计与实践。通过构建课前在线学习、课堂小组式学习、课后项目式作业及在线答疑的智慧教室环境下的教学模式，实践教学结果表明课程的教学质量和教学效果得到了有效提升，为机械制图课程的教学改革提供了参考。

关键词：智慧教室；机械制图课程；教学模式设计；实践教学

中图分类号：TP391；G434 文献标识码：A 文章编号：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，国务院颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》提出，要加快教育信息化进程，强化信息技术应用。提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力[1]。2019年2月，中共中央、国务院印发了《中国教育现代化2035》，文件指出要加快信息化时代教育变革，通过建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台，利用现代化技术加快推动人才培养模式，实现规模化教育与个性化培养的有机结合[2，3]。信息化技术能通过改变教学環境、教学方式、教学资源、考核方式等来实现教育教学变革，对促进教育教学和管理创新，提高教学质量，实现教育信息化的可持续发展具有重要意义[4]。

智慧教室是基于物联网、大数据、云计算等新兴技术，以辅助教学内容呈现、方便学习资源获取、促进课堂交互开展和实现情境感知的新型教室[5-7]。目前高校的智慧教室大概分为四种类型，包括研讨型智慧教室、智能录播教室、网络互动智慧教室和功能型智慧教室，其组成主要由智能教学系统、LED显示系统、学生考勤系统、资产管理系统、灯光控制系统、空调控制系统、门窗监视系统、通风换气系统、视频监控系统九大系统组成。智慧教室作为一种典型的智慧学习环境，可以帮助师生开展多样的教学活动，为高校推进教育信息化变革提供了良好的条件，对促进课堂教学改革具有重要价值[8]。为顺应教育信息化的发展要求，目前国内各高校都积极建设各类智慧教室，“985”高校100%完成了智慧教室的建设，“211”高校中有96.4%完成了智慧教室的建设，表明高校智慧教室的建设已成为热点[9]。

针对新形势下社会对工科专业人才工程实践和应用创新能力的需求，以及现有机械制图课程教学内容理论性过强，工程实践和应用创新不足和已有改革效果不明显，教学方法创新不够，考核方式单一等问题，开展智慧教室环境下的机械制图教学改革研究[10]。基于智慧教室便捷的课堂交互、可视化的信息呈现、即时的教学反馈等功能，通过开展智慧教室环境下机械制图课程的教学改革与实践，优化机械制图教学内容、方法和结果考核，以期为今后的机械制图课程教学实践提供参考。

1 机械制图课程传统教学模式及问题

1.1 机械制图传统教学模式

教学模式是指在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。机械制图课程是高校工科专业的一门基础课，主要培养学生学习阅读和绘制工程图样的能力，具有较强的理论性和工程实践性。传统的机械制图课程教学模式主要通过教材、PPT、习题集、黑板、粉笔、模型和挂图等进行授课，注重课堂讲授和理论推导，缺乏对工程实践、应用创新能力的培养。

1.2 传统教学模式存在问题

由于机械制图课程知识点较多，内容繁杂，对空间想象能力和实践应用能力要求较高，学生普遍反映难学，因而传统教学模式下教学效果不明显，传统机械制图课程教学模式存在的问题包括以下几点。

1.2.1 学生参与度较低

目前高校机械制图课程主要以老师讲授为主，课堂上老师与学生以及学生之间互动较少，对学生学习积极性调动不够，教学效果不足，也不符合以学生为中心的教育理念要求。

1.2.2 实践能力培养不足

制造业的飞速发展对工科专业学生实践能力提出了更高的要求，机械制图作为一门理论与工程实践性结合较为紧密的基础课，需统筹理论教学和注重学生工程实践能力的培养。然而，现有机械制图教学模式中存在教学内容过于注重理论知识，未能有效地在理论教学中融入工程实践案例教学，工程实践思维和能力培养不够。

1.2.3 缺乏综合评价学习效果的方法

目前机械制图课程学习过程中主要通过学生课堂表现、作业完成情况等了解学生知识掌握情况，并不能准确有效地评价学生学习效果，不利于老师根据真实学习效果进行针对性地改善教学方法。在考核过程中主要依据期中考试、期末考试等考试判定成绩，考核方式较为单一，对兼具理论性和工程实践性强的机械制图课程考试成绩不能很好的反映学生学习效果。

2 智慧教室环境下的教学模式特点

基于智慧教室的教学模式是指在智慧教室环境下，借助智慧教室在便捷的课堂交互、可视化的信息呈现、即时的教学反馈等功能等优势，为教师提供丰富的教学手段和教学资源，并充分调动学生学习积极性和主动性，形成教学手段多样、课堂互动性强和学生学习主动性高的教学模式[11]，其主要特点如图1所示，包括：（1）课堂互动性强，学生参与度高。智慧教室环境下师生可以通过互动屏进行知识呈现、在线答疑、在线讨论和结果评价等，极大地提高了学生课堂参与度，能促进课堂互动，符合以学生为中心的教育理念。（2）教学手段丰富，创新教学方法。智慧教室环境下突破了传统老师以讲授为主的教学方式，可引入讨论式、合作式、任务式、项目化等方式进行教学，创新了课堂教学方法，转变了学生学习方式，有助于提高课程教学效果。（3）学习主动性高，激发学习兴趣。智慧教室环境下新颖的知识呈现形式、丰富的教学活动以及师生间的交流互动能调动学生的主动性和激发学生学习兴趣，使学生逐渐由被动学习转变为主动学习[12]。

3 基于智慧教室的机械制图教学模式设计与实践

3.1 基于智慧教室的机械制图教学模式设计

根据机械制图课程的特点和传统教学模式的不足，构建适合于机械制图教学的智慧教室环境下的教学模式，教学模式设计总体上分为“课前—课中—课后”三大部分，即课前在线学习、课中小组式学习、课后项目式作业及在线答疑三部分组成的教学模式设计。

3.1.1 课前在线学习

机械制图课程知识点繁杂、章节之间关联性强、学习难度大，大部分学生没有课前预习习惯，而另一部分课前预习的学生由于分不清重难点，导致预习花费时间长、效果差，并没有通过课前预习的方式提高学习质量。因此，在课前预习环节，课前教师要梳理教学内容，明确要学习的知识和重难点，以及建议的学习方法和需达到的学习目标，并通过学习通网络平台发布学习资源、学习任务和知识测试，以达到使学生初步了解教学内容、学习任务，从而了解学习情况和存在的问题，基于学习通网络学习平台的课前在线学习界面如图2所示。

3.1.2 课中小组式学习

机械制图课程学习需要较强的空间想象和实践绘图能力，传统教学模式中以老师讲授为主，学生分散就座，课堂参与度不高。因此，基于智慧教室的多屏互动、智能研讨、数据挖掘和分析等功能，在课堂教学环节采用分散就座、小组讨论、小组评分的小组式学习方式，如图3所示。课堂上，学生以小组为单位分组就座进行学习、讨论和解答问題，以提高课堂互动性和学生的课堂参与度。

3.1.3 课后项目式作业及在线答疑

传统机械制图课后作业为绘制点、线、面、体的投影，内容较为枯燥，难以吸引学生深入思考，对培养学生解决工程实践问题能力作用不明显。通过以项目任务为驱动，以自主探究为路径，设置可供学生选择且与工程实际息息相关的项目任务，让学生利用所学理论知识解决实践问题，切实发展学生分析、解决制图实践绘图能力，基于学习通网络学习平台的课后项目式作业如图4所示。与此同时，传统课堂课后教师与学生见面较少，造成课后相互之间的交流、沟通、指导减少，以及教师不能及时了解学生作业完成、知识理解情况。因此，基于智慧教室的在线答疑功能，课后教师与学生、学生与学生并没有因为下课而断开联系，而是随时进行互动，这也解决了传统课堂的不足。

3.2 基于智慧教室的机械制图教学模式实践

通过基于智慧教室的机械制图教学模式设计与实践，在茅台学院2021级酿酒工程专业开展智慧教室环境下的机械制图教学模式实践，实践学习中学生学习主动性、积极性以及考试成绩较传统教学模式均有较大提高。图5为2020级酿酒工程专业201班（传统教学模式）和2021级酿酒工程专业211班（智慧教室环境下教学模式）成绩分布统计。由图可知，对比传统机械制图教学模式，智慧教室环境下教学模式下及格率（60分以上）和优良率（80分以上）达到了97% 和27%，及格率和优良率均有所提高。通过一学期的教学实践，有效地提高了课程的教学质量和教学效果，为学校机械制图课程的教学改革提供了示范和借鉴。

4 结论

本文以基于智慧教室的机械制图课程教学模式改革研究为主题，研究了传统教学模式下机械制图课程教学中存在的弊端，主要有学生参与度较低、实践能力培养不够和缺乏综合评价学习效果的方法等。基于智慧教室在便捷的课堂交互、可视化的信息呈现和即时的教学反馈等功能优势，构建了智慧教室环境下的机械制图教学模式，教学模式设计分为课前在线学习、课中小组式学习、课后项目式作业及在线答疑三部分。通过实践教学表明基于智慧教室的机械制图课程教学模式能有效提升教学质量和教学效果，研究结果为机械制图课程的教学改革提供了参考。

参考文献：

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