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在学校的大力支持下,经过长期建设和积累,建立了良好的软、硬件教学支持环境。以机械基础国家工科基地为依托,建立了先进的制图多功能教室、CAD教学中心和设施完善的制图实验室;建立了内容丰富的面向教师的教学辅助资源和和面向学生的学习辅导资源,为教学提供了有力的支持。
1.教材建设:
修订了主教材 《机械制图》(第四版),该教材是“九五”国家级重点教材,获清华大学优秀教材一等奖,被多所兄弟院校选用,促进了教改成果的推广应用。还出版了多套具有不同特色、适合不同学时的立体化教材,既为本校教学提供了丰富的辅助资源,也成为许多兄弟院校的选用教材,为提高高等院校制图整体教学水平做出了贡献。
2.网络课程:
在教育部“新世纪网络课程建设项目”的支持下,于2000年启动,建成一个多功能、多媒体的“机械制图网络课程”(图4-3-1),2002年通过教育部验收,并获得优秀。
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图4-3-1 网络课程示例
机械制图网络课程由“在线学习”和“虚拟模型室”组成,“虚拟模型室”既可以独立使用,也可以在网络课程里使用,为了学生学习方便,我们把“虚拟模型室”集成到网络课程中。
“在线学习”即授课系统。它完成了以学生为主体的学习过程,它全程模拟课堂教学过程,但比课堂教学更加灵活,使得学生可以自己设定教学进度,充分发挥学生的自主学习能动性。作为授课系统的主体,通过文本、交互性的动画、三维模型等多种素材表现形式讲解课程内容,达到更直观的更好的教学效果。生动活泼的方式将更加调动学生的积极性,使学生在欢快、轻松的气氛下完成学习任务。
网络课程内容以知识点为核心进行组织,为了便于学生学习,网络课程中给出了学习导航图,如图4-3-2所示。
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图4-3-2 机械制图学习导航
机械制图课程的主要难点出自于要用平面图形来表达和解决空间几何问题,学生在学习过程中的最大障碍就在于空间概念不好建立,而网络学堂又缺乏实时教学中师生可以面对面进行教和学的优势。因此,项目组在教学设计上花费了很大的功夫,设计并实施了许多富有特色的网上教学方法:
(1)创建全程模拟实时教学过程的环境,包括授课、提问、小测验和参观模型室,为选课者在网上营造了一个进行对比学习(二维图形和三维模型)、培养空间思维能力的氛围。
(2)始终坚持贯穿以学生为主体的教学思想,充分考虑学生的学习习惯。例如作图分析和步骤,是和学生讨论后按学生的认知思路及习惯设计的。
(3)采用多种方式激发学生的思维活力,锻炼他们的学习能力。在重要的基础内容和基本概念的知识点上,采用提出思考题—学生试解答—给出答案及小结的方法。或者让学生先小结,再激活热字打开教师的小结进行对照。
(4)设置多种方式的交互功能,增加学生的参与机会。所有的立体模型都可以由学生自己“摆弄”,仿佛真如在模型室内手拿模型似的;很多动画立体模型也可以由学生自己移动,分开或合上;动画演示作图步骤可以由学生控制。
(5)提供方式多样和内容丰富的学习导航。在教学内容的结构设计上,采用了全部以知识点为结点外加导航页相结合的模式,而不是传统的仅以章节为目录树的模式,使其更具新颖性和充分的自由度。在章、节及知识点的学习导航中,除了说明本单元的学习重点、难点外,还进行学习方法指导。在授课过程中穿插小结、提示。
(6)纵横交错的链接,方便学生进行跳跃式的学习。课程中有目录树整体链接、上下节链接、预备知识链接、知识点回顾链接和其他热字链接等。
3.虚拟模型室:
在“清华大学骨干人才支持计划”项目和教育部“新世纪网络课程建设”项目资助下,采用虚拟现实技术,建立了基于校园网的虚拟模型展室/库(图4-3-3),为学生提供一个可以自由浏览、观察组合体和零部件的虚拟空间。
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图4-3-3 虚拟模型室示例——从不同角度观察模型
虚拟模型室中的模型分为三类:授课模型、作业模型和典型零件导航图如图4-3-4所示。
授课模型:指在授课系统中(在线学习)所使用的模型,学生和教师可以在学习或教学中使用这些模型。
作业模型:指习题中的部分疑难题的三维模型。在学生做作业中,如果对某些难题想象其三维形状感到很困难,可以到虚拟模型室浏览其三维模型。
典型零件:为了开阔学生的眼界,给出了实际产品中的真实零件,供学生在学习中参考。
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图4-3-4 虚拟模型室导航图
4.多媒体课件:
在全校乃至全国率先运用多媒体教学手段,制作了丰富多彩、较为完善的多媒体课件,它既作为教师讲课的电子讲义,也可以供学生预习、复习和自学之用。
5.作业指导:
制作了电子版的作业指导,涵盖全部习题,并配有立体模型,分别采取直接给出习题答案、解题过程演示加注文字提示、详细解题过程演示等多种方式,从思维层次上指导学生分析问题和解决问题。
6.例题库:
建立了一个开放的教学素材库,与课程内容配合,又很大的扩展。既可用于学生自学,也可作为教师备课用素材,便于教师制作个性化电子讲义。
7.实验指示书及上机指导: ??? 根据实践环节的要求,编写了规范的实验指示书和上机指导,使实验和实践环节规范有序,富有成效,实现了理论教学与计算机绘图教学的同步进行。
8.教学大纲:
根据新课程体系的指导思想和总体要求,制定了规范的课程指南和详细的教学大纲,保证基础课教学的稳定性和一致性。
9.自主学习辅导系统:
建立了面向学生自主学习的CAI环境,为学生提供一个基于网络的练习、评价、指导系统,图4-3-5。
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图4-3-5 自主学习辅导系统
10.网络化教学环境:
每位教师根据自己的教学进度,动态地提供个性化课件和其他教学资源,供学生下载学习。可以在网上布置作业和提交作业,教师进行“一对一”的答疑,或者组织全班讨论。网络化教学环境在制图课程教学中发挥了重要的作用,学生的点击率达到人均50余次。
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