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1、工程图学课堂教学的研究与课例江苏科技大学机械工程学院 吴巨龙摘要：课堂教学是教学改革的出发点，也是落脚点。大学课堂教学方法的研究不仅很有必要，而且是应当排在首位的。当今的课堂教学应该以建构主义理论为指导，改革传统的课堂教学模式，这样才有利于培养学生的创新能力。本文通过工程图学课例进行了交流。关键词：工程图学；教学改革一、课堂教学研究的必要性在大学中是否要研究课堂教学方法，不少老师的态度是暧昧的，他们认为，研究课堂教学方法是中、小学老师的事情，而对于大学老师虽然不能说一概不需要课堂教学的方法，但要说去研究似乎又有点小题大作了。目前，大部分高校在招收新教师时，主要看的还是学历，如必须具有博士学位，
2、而对是否有丰富的教学经验常摆在次要的位置；对于新毕业的博士生（早若干年前是硕士生），常常忽略了传、帮、带的过程，而直接投入到了一线教学，凡此种种，均可以说是那种暧昧态度的反映。大学课堂教学是否没有必要研究呢？回答是否定的，而且不但必须研究，还应该放在教学研究的首位。理由有如下几点：首先，课堂教学在大学教育中还是主要的教学形式，学生主要是通过课堂获得某一学科主要的专业知识，因此课堂教学的效果直接关系到学生对学习的兴趣及对课本知识的掌握程度，因此也反应了学校的教学水平。其次，在大学里教师对学生的影响主要是发生在课堂，下课以后学生与教师的接触机会明显减少，这与中小学有很大的不同。虽然对于某个教师可能
3、会因为他的学术地位及社会地位，或者因为他的著作对学生可以在课外产生持续的影响，但在课堂上学生与教师的面对面，才是对学生产生最大影响的地方。教师的言谈举止，在课堂上对某些问题的讲述、议论都会在某种程度上影响学生很多年；特别是名人，听过名人课的人恐怕都会有这种感受。因此那些具有丰富教学经验，在学校中课堂教学有突出名声的教师，对学生有着强烈的吸引力，相应的、间接的也会使学校因他们而在社会上获得好的名声，而产生名校的“效应”。这方面，可以研究一下目前在中国几乎人人皆知的“新东方”（北京新东方教育科技集团）就会明白这一点。第三，学术水平与教学水平并不能划等号。凡是需要课堂教学的地方，都需要教学方法，而这
4、种方法并不会因为你的学历或某些荣誉而自动获得。教学方法与教学经验有很大的关系，需要通过大量的实践来获得。课堂教学的三个要素：教师、学生、媒介在课堂教学中同时发挥作用，教师的学术水平很高，知识渊博，搞过很多的科研项目，只能说明三个要素中的一个已经达到最优，可是另两个因素如果不能同时发挥最好的作用，同样达不到好的效果。学生、媒介这两个因素要发挥出好的效果，必须要学会因地制宜、因人而易，这是教学原则中一个重要的原则。对于学生这个因素，要求教师在安排教学内容及教学顺序的时候，必须要充分考虑学生的认知能力及现有的知识结构，因此并不是一个授课计划不经任何调整可以对各种程度的学生去使用。即便是用了同样的计划
5、，在面对新的情况时，教师也应该因地、因时、因人加以适当的调整，如讲解的先后次序、内容的多少等，只要达到总的教学目标即可。教师了解学生的认知能力及知识结构的途径，虽然可以通过课前做一些调查，但主要的还是在课堂教学的过程中，在与学生的互动中逐渐察觉、不断了解而获得的，因此教学是一种教师与学生相互作用，互动了解，不断调整的柔性使动的过程，因此并不是说，只是教师自己明白，讲解出来学生就一定会明白了。对于媒介这个要素，如教学课件，也不应是一成不变的。教学课件不但反应了教学内容，而且体现了一定的教学思想、教学方法，因此课件的形式、画面内容等，都要因使用它的教师、面向的学生、使用的设备和环境而作相应的改变。
6、从这个角度来说，不存在能够在全国各个高校都适用的课件，对于将课件商品化，笔者的看法是，购买它的学校或教师只能将其当作参考、当作素材来使用，而不应直接用于教学。第四，即便是同一门课教过多年的教师，仍然需要研究课堂教学方法。象画法几何这类基本理论数十年、甚至上百年都没有什么变化的课程，是否备一次课就一劳永逸，不再需要研究课堂教学方法了呢？不是的，因为一门课是常教常新的。且不论教学的对象与手段是不断在发生变化的，就是对基本理论的理解也是在不断加深的。一位刚走上讲台的年轻教师，开始教一门课时，即便他以前此门课在上学期间学的很好，不可避免还是照本宣科的。随着教学次数的增加，一般至少要三次，对本课程的理解
7、开始有所加深，对基本理论基本可以做到融会贯通了，这时教学开始初步摆脱照本宣科了，不再怕讲不出来，或者怕一下子讲完没什么讲的了，但是离驾轻就熟还差的很远；等再继续教若干年，甚至十多年，虽然可以驾轻就熟了，可是发现离把这些内容讲的生动、讲的深入浅出还差的远，如此这般的追求下去，对课堂教学的研究也就没有穷尽了。第五，课堂教学是所有教学研究的落脚点。无论多么高妙的教学理论，多么先进的教学理念，最终都要落实在课堂。因此，对课堂教学的研究是教学研究的出发点也是落脚点。二、建构主义学习理论是课堂教学的指导理论人们对教学理论和学习理论的研究从来就没有停止过，从过去到现在出现过很多的教学理论、学习理论，其中最有
8、代表性的是“刺激反应理论”。即把学习的过程看成是人对来自外部刺激被动反映的过程，这为灌输式的教学奠定了基础。好象人是工厂生产的产品，对它施加什么样的手段，它就会产生什么样的产品。输入越多，产出就越大。因此课堂教学的重点在教，教师要准备尽可能详尽的教学内容，学生仿佛是一个大的容器，只要不断的把它们灌进去，学生就可以学会解决任何问题了。随着教学理论以及心理学家对人类学习过程认知规律研究的深入，这种理论受到了人们的批评，因为它忽略了学生的主观能动性，不利于培养学生的创新能力，于是一种新的理论逐渐在西方流行，它就是建构主义理论。建构主义最初是源自儿童认知发展的理论。心理学家们发现，儿童在与环境相互作用
9、的过程中，逐步建构起对外部世界的知识，它涉及两个基本的过程：“同化”与“顺应”。同化是吸收外部的知识，结合到自身已有的知识结构之中；顺应是外部环境发生变化，自身的认知结构无法同化外部的知识，必须要改变自身的认知结构的过程。这两个过程不断交替循环，儿童的认知结构也就这样不断的发展起来。在此理论的基础上，经过几代心理学家的努力，建构主义已经形成为一个完整的理论体系，20世纪90年代以来，在课堂教学中不断得到应用，现如今国际上都认为建构主义是现时代的全新的学习理论，也是一种全新的教学理论。1、建构主义关于学习的含义建构主义认为学习的过程是获取知识的过程，但知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定
10、的情境作用下，借助教师或同学的帮助，利用必要的教学资料，主动建构的而成的。因此它认为“情境”、“协作”、“会话”、“意义建构”是学习环境中四大要素。获取知识的多少，取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力，而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。2、建构主义关于学习的方法学习是以学习者为中心的学习，教师是意义建构的帮助者和促进者，而不是知识的灌输者。学生要成为意义的主动建构者，要求学生要用探索的方法、发现的方法去建构知识的意义，主动搜集资料、分析有关信息，提出假设并加以验证。对于所学的知识，要与已经有的知识相联系，联系和思考是意义建构的关键。3、建构主义关于教师的作用教师的作用
11、主要是激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识的联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。同时，还应在尽可能的条件下，组织协作式的学习，并对学习的过程加以引导，使其向有益于建构知识的方向发展。建构主义理论限于本文的篇幅不能在此加以展开，但从以上所列的要点中可以看出，建构主义理论对我们课堂的教学有很强的指导意义，它对传统的课堂教学模式提出了挑战，它对于发挥学生主动学习的能动性，培养学生的创新能力有着很强的作用，因此，它是我们今后课堂教学重要的指导理论，并对学校教学计划的制定、人才培养的模式、教学效果的测定等教学其它方面的改革也有着很强的指导作用。三
12、、对工程图学课部分内容课堂教学的课例在每一门课的课堂教学中，如何体现出建构主义的教学理念，需要对每一门课的特点加以具体的分析，所采用的方法可能也不尽相同。下面，笔者结合所教的工程图学课，介绍二个课例，以期与同行交流。课例一：直线的投影特性的教学。直线的投影特性，分为三种垂直线、三种平行线和一般位置直线的投影特性。如果只是以PPT的方式，将这几种线的投影特性以立体图及投影图的形式直接放映出来，再加以一些讲解，是可以很快、很方便的完成任务的。但学生的学习效果恐怕并不理想。因为这个部分应要求做到学生能在以后的学习中，提到某种线即可作出它的投影，见到某种线的投影图，便可以确定它是哪一种线。做到这一点并
13、不是简单学习一下每种线那几条特性，或背诵这些特性所能做到的。教师在这部分教学中也会出现比较枯燥，没什么好讲的感觉，虽然反复强调学生应记住这几种线的投影图，可是最后能记住的没有几个。当在以后学习中出现某种线的投影图时，仍然不知道它是哪一种线的投影，因而影响了进一步的学习。笔者采用的方法是：1、在PPT上并不出现任何一种线的投影图或立体图，而是用一支教棍模拟一条直线如正平线，以教室的墙面作三个投影面，让学生通过观察画出它的投影。一般学生均可以顺利完成。2、让学生或教师徒手在黑板上画出投影图，通过此种方法，同时可以训练学生或教师演示徒手画图的方法。在这个阶段，由于与学生有很强的互动，学生不可能走神，
14、只能努力去做。3、改变一下正平线的倾斜的程度或位置，再让学生或教师在黑板上画出投影图，对比前后两个投影图的区别，找出它们共同的特征。4、通过对比，学生自己可以总结出正平线的投影特性，如水平投影平行X轴；正面投影反映实长，及与投影面的夹角反映在正面投影上。这三条特性是学生自然说出来的，并不是背出来的。5、再启发学生，反过来，看到直线的投影图，如何知道它是正平线呢？重要的是抓住哪个特征呢？重要的特征是：只要是正平线，它的水平投影一定是平行X轴的，它其实反映的是线上每一个点到V面的距离都相等，后面这句话把与点的投影的联系告诉了学生。6、再让PPT放映出正平线的投影图及立体图，这时有点印证刚才学生自行
15、得出的结论是正确的意味。然后，再继续放映其它二种平行线的投影图，让学生判断是何种线，只要将刚才的结论举一反三，大部分学生都会很快得出正确的结论，并同时自然分别说出它们的三条投影特性，此时学生必然十分的兴奋。以同样的方法再进行其它几种线的教学。此种方法的优点是：启发学生思考，让学生自行探索得出结论；与学生的互动比较好，互动时要观察学生的情况，对不同程度的学生可以采取灵活的引导方法；多媒体与板书的结合比较好，改变了学生只是一页页看画面，看过就忘的那种多媒体上课常有的弊病。这种教学的方法是笔者经过多年的教学实践摸索出来的，教学效果比较理想，这在后面的教学中得到了证实。课例二：画法几何解题的教学画法几
16、何的解题，特别是综合程度较高的解题，是画法几何学习的难点，也是画法几何之所以被称为“头疼几何”的原因。虽然现在画法几何解题的难度已经有所下降，但一定难度的题目，对于训练学生的思维有着与数学近乎相同的作用，可惜的是现如今被许多老师忽略了。学生在学习画法几何时，由于教师从一开始就强调空间想象能力的重要性，往往造成学生在解题时拼命去想题目中几何元素在空间的位置，而有时这是无法做到的。比如换面法，在经过三次换面之后，变换后的投影面与起始投影面的位置关系就已经不容易想象了，如果经过十次换面呢？谁还能想象出它们在空间的位置关系？可是十次换面的作图我们完全是可以作出的。在应用换面法解题的过程中，这种常常依靠
17、想象力去解题的习惯，往往给学生带来了极大的障碍。笔者认为，画法几何除了在学习一些特性或称规律时需要用想象力去理解以外，解题时基本是不用去想象它们在空间的位置的，或者说不用想象力的，而应用更多的倒是逻辑推理能力。画法几何的学习，可以归结为是对基本作图方法的学习，笔者将其归结为41个基本作图1，当然是在目前一般的教学内容所含盖的范围内。而解题，就是将其归结到已知的基本作图上。对某些基本作图，又可以将其归结到更前面的基本作图上。如一般位置平面上作投影面的平行线，就可以归结为二个基本作图：其一，如何作投影面的平行线，将投影面的平行线的特性在此再次联系起来；其二，如何在平面上取线，将面上线的特性联系起来
18、。学会了一般位置平面上作投影面的平行线，又可以作为新的基本作图，用在以后的解题中。虽然在学习一般位置平面上作投影面的平行线时可以用立体图加以参考，但更重要的是告诉学生，不用想象，只要会上面提到的那两个基本作图，直接作图就可以了。在此由于篇幅所限不能举一些题目来加以印证了。此种方法的优点是：将后面知识的学习与前面的知识联系了起来；用基本作图这样的概念来进行学习，抓住了画法几何是通过作图解决问题的要害，在分析解决问题时，不是胡乱想象，而是努力归结到基本作图上来，从而避免了某些学生在解题时，已经用道具摆出了几何元素在空间的位置，却仍然无法解决问题的现象。四、参考文献1、吴巨龙主编，现代工程图学，上海交大出版社，2008.82、(新加坡)Thomas S.C.Farrell著，反思课堂交流:亚洲案例，北京：中国轻工业出版社 2005.16