基于ICD的线上线下教学创新

程可 周俊静 徐国平 周剑锋

摘  要 研究结合案例和竞赛选拔的线上线下ICD教学模式，在工程制图教学中引导学生自主学习、协作学习、深度学习。

关键词 ICD教学模式;线上线下教学;教学创新;工程制图;自主学习;协作学习;深度学习

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）19-0045-04

0  引言

近些年教学中遇到一些问题。

问题一：教学对象是00后大一新生，他们有较强的自我发展意识，较感兴趣于有挑战性的任务，不满足传统课堂的授课方式，但自主学习能力不足。以工程制图教学为例，学生从空间到平面的思维问题不大，但从平面到空间的思维比较困难，会过分依赖空间想象力，从而忽视投影规律和作图方法的积累。而投影规律是这门课的基础，作图方法的积累过程正是锻炼空间思维能力、提高画图和读图能力、从量变到质变的重要过程。他们的学习往往只停留在获取知识的表面。

问题二：制造业是我国的立国之本、兴国之基，但人才培养还存有与企业需求脱节、工程教育理科化等倾向，不能有效满足未来制造业发展需要。

问题三：一场突如其来的疫情，对教学产生极大的影响，必须将课堂搬到网络。

问题四：学校不允许大一学生携带电脑，因此，大一课程的教学创新受到限制，必须探索适合学校大一学生的教学方法。

以工程制图课程为例，南京工业大学机械与动力工程学院每年承担全校大约120多班级3400～3500名学生的教学任务。鉴于工程图样在生产中的重要性及课程的特点，制图课程的学习方法是以“图”为中心，不断地从空间到平面、从平面到空间进行转换练习。教学理念是：采用合适的教学方法，在培养学生空间思维能力、纠正想象误区的同时，引导学生注意投影规律，体会如何将想象与方法恰当融合，增强自主学习的能力，培养团队精神，学会学习，尽快掌握工程界“语言”，为学习后续专业课打好基础。为此，研究并实践结合案例和竞赛选拔的线上线下ICD（Indepen-

dent Learning、Collaborative Learning、Deep Learning）

教学模式。

1  创新点

1.1  教学内容创新

创造性地在教学中构建了以虚助实、虚实互联的教学模式，不仅开发了工程制图AR辅助学习系统（图1～图4），还在对分易教学平台创建了在线课程，包含视频（图5、图6）、PPT和VR模型。

1.2  教学方法创新

采取线上线下混合方式进行ICD模式教学——引导学生自主学习、协作学习、深度学习。

1）引导学生自主学习（Independent Learning）。改变以往教师满堂灌、学生被动接收的模式为精讲理论与方法，根据需要结合案例为学生建立正确的投影概念;精讲课程重点部分的作图方法，训练学生空间思维能力;引导学生主动思考、动手实践，不仅让大脑动起来，思考解决问题的方法，有了方法后还要动手一步一步把图画出来。如讲画组合体视图时，让学生跟着画轴承座草图。

课后以布置小任务的方式促进学生自主学习，学生可以在下次课之前带着任务在图书馆、教室、寝室，甚至带着手机在公交、地铁等任何地方，充分利用丰富的课外学习资源，以自己的节奏、自己的方式消化课堂讲授内容并进行拓展。

2）带领学生协作学习（Collaborative Learning）。第二次课在讲新课前先分组讨论，讨论过程如下。

小组内个人陈述（5分钟）：每组四位学生，要求每人发言并展示已完成或部分完成的任务。

分组方式：教师随机分组，每次的合作伙伴不同，有新鲜感。

小组讨论（10分钟）：交流不同意见，通过互相启发，达到深入理解所学内容、掌握重点和难点的效果;确定一位学生进行记录和整理，准备作为代表在全班交流。

全班交流（15分钟）：小组代表发言，发言内容代表

小组。

教师在讨论的基础上进行总结（5～10分钟）。

学生知识的差异、学习态度和努力的差异都会体现在课堂互动环节，通过交流、教师积极引导，这种水平差异反过来促进学生更加努力地学习，实现优秀的学生更优秀、一般或较差的学生更努力。

3）指导学生深度学习（Deep Learning）。华东区大学生CAD应用技能竞赛及“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛是工程制图教学的风向标。

经过以上层次递进的三个步骤，学生理解教学内容、掌握所学知识后，以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为目标，将竞赛和教学相融合，鼓励学生深度学习，达到更高水平;同时在学生中培养优秀的参赛选手，实现以赛促教、以教带赛的良性循环。如圆柱的截交线（图7）这部分内容，主要讲概念、重点求解方法，再详细地讲切一刀截交线为椭圆的情况，引导学生自己解决切两刀以上的情况，并且与实践联系（图8）、与竞赛联系（图9）。

1.3  考核与评价方式创新

进行多元化考核，尤其注重学生的学习能力。降低期末成绩在总评成绩中所占比例，基本每八学时进行一次阶段性测试，及时掌握学生的情况，做到过程控制他们的学习效果。在分组讨论、全班交流环节，上台发言的学生代表小组，教师给的评分是全小组的成绩，通过激励制度，培养学生责任感，促进小组共同进步。

1.4  教学资源建设与创新

解除时空对学生的束缚，方便学生随时随地学习和思考。线下教学时，教师除了课上用PPT演示模型，課下常提供实物模型让学生观看、触摸，帮助建立空间概念，学生非常喜欢。为达到与线下教学同样效果，基于教学理论、学生的认知规律，根据实际教学内容在线上课程中创建VR模型，课后学生可通过移动端（图10、图11）、PC端（图12、图13）进行多点触控的转动、放大缩小等操作，逼真地展示三维立体模型，帮助提高空间思维能力。

2  应用情况与实施效果

2.1  学生非常喜欢

2016年起在一个班开展ICD教学，近两年进行推广，学生高度认同，学习热情高涨，积极思考、积极动手，参与课堂互动和课后实践。

2.2  学生在思想上、学习方法上、与他人交往方面收获很大

他们给予ICD很高的评价，由于篇幅有限，在此仅列小部分：

*教学方法比较灵活、独特，老师采取了讲课加分组讨论回答问题的方式来促进我们学习。

*感谢工图老师灵活的教学方法，让我们在学习中找到乐趣，轻松地掌握了这门课程。

*课堂上，我能感受到一种轻松的氛围，同学们也更加积极活跃。

*我明白了团队的重要性以及集体的强大力量，也让我意识到自己还有许多需要继续学习的地方。

*我明白了自我学习和团队配合的重要性，老师在学习过程中只是起了引导作用，而学习的主体还是自己。

*更培养了我们认真负责、踏实细致的工作作风、科学严谨的工作态度和团队精神。

*这样提高了我独立思考的能力。

*会提高学习的挑战度。

*高数老师要是也能这样上课就好了。

*单纯理论知识的学习难免空泛，了解一些案例能更好地帮助我们加深印象，有更多的想象空间。

*提高了学习效率，更容易集中注意力。

*让我有了克服困难的勇气，在以后的生活和学习中。

*案例可以帮助我们更好地联系实际，与现实接轨，利于掌握课堂内容。

2.3  学生学习成绩普遍提高、全面发展

学生自主学习、思维空间、人际交往、提出问题、分析问题和解决问题等方面的能力均能得以拓展，他们互相启发、互相促进，学得快、学得好、学得扎实。曾将推广班与同一教师教的同专业普通班学生统考卷面成绩作比较，推广班的班级平均分比普通班高12%以上。推广班的学生更爱学习、更会学习，他们不仅工程制图课成绩优秀，其他课的学习效果也很好。在获得奖学金的学生中，推广班学生占80%。

2.4  后续课程的作业完成质量高，专业课教师满意

2.5  疫情期间圆满完成教学任务

疫情期间在线进行ICD教学，鼓励学生在线上互相激励、督促、合作（图14、图15），圆满完成学习任务。

2.6  竞赛获得更好成绩

前已述及，华东区大学生CAD应用技能竞赛和“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模創新大赛是工程制图教学的风向标，多年来，南京工业大学在这两项赛事上获奖无数，唯独缺少团体奖。推广ICD教学模式后，南京工业大学在第八届华东区大学生CAD应用技能竞赛中获得团体一等奖，在第十届华东区大学生CAD应用技能竞赛中获得团体二等奖，在第十一届、第十三届“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛中均获得团体三等奖。（注：中间一届华东区大学生CAD应用技能竞赛及“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛期间选拔的学生因出国交流，未参加比赛，故未获奖。）

2.7  教材建设取得成果

教材是为进行ICD教学编写的江苏省重点教材，特别适合自主学习，然而ICD教学又为所编教材获得2019年机械工业科技进步奖提供了有力支撑。

2.8  成功指导考研和就业

推广班考研录取率比较高，就业单位比较理想。2019年，成功指导当年制图成绩70分的15级学生以制图高分（132分，总分150分）考研进入西南交通大学。

3  结语

实践证明，ICD教学模式充分考虑学生的个性与成长特点，从人才培养与国家未来发展的需要出发，以课堂教学为抓手，培养学生自主学习、协作学习、深度学习的能力。为更方便学生学习，将与对分易教学平台合作，开发在平台上实时设计和绘图的功能;将继续注重师生交互、生生互动，切实让学生参与学习，激发他们的学习意愿，以境育人;根据学生学习能力的差异采用差异化教学手段，为学生思维能力的培养和创造性精神的培育打下坚实基础的同时，使每一位学生变得更好。

参考文献

[1]程可.机械制图[M].北京：化学工业出版社，2015.

[2]程可，朱亚军，曾昌凤，等.基于“对分课堂”模式的工程制图教改探索[J].中国教育技术装备，2019（24）：91-93.