工程图学教师如何搞好教学 1

工程图学教师如何搞好教学,陆国栋浙江大学本科生院教学研究处2011.10.14，北京,提纲,1.质量工程与工程图学课程建设2.不同教育阶段对比分析3.教学改革几个基本关系4.大学课堂基本模式5.大学教学基本任务6.大学教学改革基本路径7.关于投影规律与表达规律研究型教学8.关于计算机图形学算法的研究型教学9.教学管理推进教学改革10.教学方法改革与师生互动,2,0.自我简介,陆国栋，1963年出生，1979年考入浙江大学，1983年留校任教，1999年晋升教授，2000年获理学博士学位，2001年批准为博士生导师。2001、2005、2009年分获国家教学成果二、一、二等奖。2003年获评首批国家级精品课程。2006年获国家级教学名师奖。2007年获评首批国家级教学团队。2007年承担国家级人才培养模式创新实验区项目。,3,0.自我简介,承担国家自然科学基金、863高技术计划、博士点基金等项目获得省部级科技进步一等奖多项现任浙江大学本科生院副院长、教研处处长、竺可桢学院副院长、机械系工程及计算机图学研究所副所长。1983年获得化工机械专业学士学位1990年获得机械学CAD方向工学硕士学位2000年获得应用数学CG方向理学博士学位,4,0背景,计划经济-市场经济中国特色高等教育学科专业调整学生扩招国际化战略,1。质量工程与工程图学课程建设,（1）国家精品课程建设（共24门，其中土建类2门，机械类共70门，图学类14/38,18/53，24/70,约1/3）2003年首届，上海交通大学，重庆大学，浙江大学2004年第2届，北京理工大学、西北工业大学、华中科技大学、西南交通大学2005年第3届，华南理工大学、西安交通大学、东北大学、南京航空航天大学、南京理工大学2006年第4届，清华大学、北京航空航天大学、山东理工大学2007年第5届，大连理工大学、中国矿业大学、广东工业大学、国防科大2008年第6届，深圳大学2009年第7届，浙江大学、华东理工大学2010年第8届，浙江大学、山西农业大学,1。质量工程与工程图学课程建设,（2）国家级教学名师奖2003年首届2006年第2届，重庆大学何玉林教授，浙江大学陆国栋教授2007年第3届，每年一届2008年第4届，北京理工大学焦永和教授2009年第5届，2011年第6届，,1。质量工程与工程图学课程建设,（3）国家级教学团队2007年首届浙江大学陆国栋教授，领衔工程图学重庆大学何玉林教授，领衔机械基础系列课程2008年第2届北京科技大学尹常治2009年第3届华南理工大学陈锦昌2010年第4届山东理工大学王兰美,1。质量工程与工程图学课程建设,（4）专业论证建筑、土建已经实施几轮，城规启动2006年完成机械、电子、化工、计算机北航，浙大；东南，上交大；天大，清华；山大，北航政府推动，学会主导2007年开始在更大范围内推出,1。质量工程与工程图学课程建设,（5）其它有关情况人才培养模式创新实验区双语教学示范课程一类、二类特色专业万种新教材建设实验教学示范中心建设工程教育改革项目2007年10所工科优势高校试点,每校1050万元将制订20082013教育振兴行动计划，工程教育是重要内容之一,1。质量工程与工程图学课程建设,大学生创新训练计划（大学生创新性实验计划）2006年10所高校试点,每校30万,学校配套30万每项资助800010000元2007年总额将达3000万元浙江省推出新苗计划,每项50008000元浙江省推出创新创业计划，1亿本金之利息2007年在110所211院校中评选60所2008年每省市报12所，再审60所,1。质量工程与工程图学课程建设,浙江大学五个发展阶段教学是立足之本，科研是发展之源19771985稳定提高本科教学19851990科研快速发展19901996科研支持教学19962007教学科研相互促进2007教学科研协调发展,2007年谭建荣教授被评为中国工程院院士2006年陆国栋教授获国家级教学名师奖1996年国家工科基础课程工程图学教学基地2007年工程图学获评首批国家级教学团队。2003年获评首批国家级精品课程。2009年、2010年再获国家精品课程20012005、20062010两届教育部教指委3人获宝钢优秀教师奖2001年获国家教学成果二等奖2005年获国家教学成果一等奖2009年获国家教学成果二等奖2项,1980年代本科教学占据绝对比重1990年本科占80以上2000年本科占50左右2006年本科教学、研究生教学、科研约各占1/32008年科研经费超过1000万2009年本科约只占202010年科研经费超过2000万,以我为例,CAD：机械服装鞋楦玩具国家基金863项目柔性复杂产品机械：注塑机数控车床打标机国家科技支撑省重大省经贸中小企业创新基金CG：裁剪、图形元素生成、元素间关系算法20多篇论文，SCI/EI/ISTP电子政务：民政救助帮扶系统、综合业务系统省重大系统应用,2.不同教育阶段对比分析,课堂学习研究应用参考学分学制高中*三年本科*160四年硕士*32二年半博士*16三年博士后*0两年,输入：学习被动学习、消极学习、应付性学习主动学习、积极学习、创造性学习、研究性学习（自主性、高效性、研究性、国际化）新生研讨课输出：应用竞赛，投入与回报科研训练,17,国内外对比分析,教育阶段小学学一点不会乱中学多学一点不能苦大学认真学不愿迷学科范畴理工农医、人文社科课程范畴师生互动、研讨、讨论、辩论教师灌输、3G,国内外对比分析,学生方面兴趣使然，主动学习分数使然，限于课内教师方面教学天职，尽心尽责心有旁骛，投入不足理想与目标效益与效率觉醒、觉悟、醒悟、感悟,教育阶段三个转变？,知识、素质、能力并重小学：“听话”课堂转变为素质课堂中学：“分数”课堂转变为知识课堂大学：“知识”课堂转变为能力课堂大学有向分数课堂嬗变的趋势？,3.教学改革几个基本关系,（1）教与学-教学观念改革上的基本关系教师与学生教书与学习学校组织教与学生选择学学分制：选专业、选课程、选进程,21,3.教学改革几个基本关系,（2）统一性与多样性-培养模式改革上的基本关系培养目标（教育目标的重要组成部分）课程设置和教学内容全面发展与个性发展的关系通识教育与专业教育,22,3.教学改革几个基本关系,（3）传授知识与培养能力-教学方法改革上的基本关系理论教学与实践训练课堂教学与环境营造开展教学改革就是要处理好方方面面的关系,23,新生研讨课,浙江大学2005年开始开设一个学分，6次课程，每次3课时小班开课考试模式灵活,24,基于图形媒介的学习互动,（1）关于学习角色与方法的转变（2）计算机图形学之裁剪算法（各1/4学生交流）（3）CAD&CG技术及其发展（各1/4学生交流）（4）尺寸标注技术研究（各1/4学生交流）（5）工程图样分析与论文写作（各1/4学生交流）（6）学生体会交流,25,强化通识核心课程,转变模式：大班上课，小班研讨，课外跟进表达能力（每人15分钟以上/20人，100），思考模式改变评价：教师：不参加传统学评教改变评分：正态分布，期末不超一半培养目标：单设模块，引导成人，培养人格，激发思维，提升素质,强化通识核心课程,不许弃考？改变计点？利用资源降低功利师生互动、课内外互通、过程结果互融打破系统，讨论为中心，教学相长，师生受益激励机制条件提供，博士生，津贴配备设备手段倒逼,强化通识核心课程,浙大特色，中国情结国际视野，历史眼光志存高远，脚踏实地敬畏之心，批判精神从“水”课到“金”课从“死”课到“活”课从“木”人到“思”人,（1）教师投入精力不足教室里、黑板边、实验室飞机上、餐桌边、会议室各方考核压力太大功利社会诱惑太大,（2）学生学习兴趣不高小学、中学学习太过辛苦大学学习与中学缺乏本质区别应试教育、唯课堂是从、唯分数是从、唯积点是从,（3）教育部政策引导不够对高校评价指标体系有待改变：农业？教学难以衡量：长期、隐性、无明确指向科研易于量化：直接名利，滚下山的石头,4.大学课堂基本模式,教学方法与教学手段一桶水？一碗水？一汪清泉更高的境界？（研究型）科研转化为教学,32,4.大学课堂基本模式,课堂授课的三种模式教材使用的三种境界教学是立足之本，科研是发展之源,33,4.大学课堂基本模式,读课照本宣科、照屏宣科讲课面向学生的一般形式说课面向教师的一种形式演课视频公开课模式,34,4.大学课堂基本模式,教材非常重要，不可或缺。用好教材基本共识用好教材问题关键，课程体系，教学内容跳出教材更高境界,35,5.大学课堂基本任务,引导学生思考问题引导学生分析问题引导学生主动学习,36,（1）引导学生思考问题,点Pixel，真实感图像，动画，虚拟现实线与矩形Clipping，SCI/EI面成型快速成型线成型织可穿点成型3D打印：革命性制造技术O维、一维、二维、三维、多维分数维连接C：？,（2）引导学生分析问题,分析问题解决问题是基本科学思维方法比分析问题解决问题更高的境界是什么？如何描述分析问题解决问题方法？,（2）引导学生分析问题,提出问题发现问题分而治之，各个击破分类方法将问题分成相互并行的几个方面纵向分层方法将问题分成上下层次的几个方面横向分解方法将问题分成相互关联的几个方面点状分步方法与分解类似，但更多地体现在时间过程中合成方法与分解相对应，分解的逆过程概括方法对一个问题的高度浓缩的描述，如摘要如对一篇论文外在之分析，题目/章/节/小节题目/摘要/关键词,分析解决问题基本方法分步,计算机应用经历了三个阶段（分步方式）：多人一机批处理阶段一人一机个人机阶段一人多机互联网阶段物联网阶段（新专业？）泛联网阶段无人N机？,分析归纳基本方法分步,输入方式见证了计算机应用的发展：维输入：纸带、卡片（离线输入）一维输入：键盘二维输入：鼠标、扫描仪三维输入：三维鼠标、数据手套、头盔多维输入：声音、图象（指纹、条码）,分析归纳基本方法分步,操作系统的发展极大地方便了应用：字符型DOS（DiskOperationSystem）图符型Windows计算机应用的三要素：硬件、软件、人才,分析归纳基本方法分析,分析方法，以装配为例装配或许可以看作是连接。连接可以分为哪两类？最常见的连接方式有哪些？举几个最简单的装配体（连接体）。,（3）引导学生主动学习,考试切入作业切入,教学方法改革与考试方法,改革思路规范面上考试模式深化点上考试模式变革时间2小时2天2周2个月直至整个学习过程,教学方法改革与考试方法,规范面上考试模式国家级试题库统一考试统一阅卷,教学方法改革与考试方法,#推进点上考试方式改革一定比例学生免期末笔试（20以下）免考不考，变被动考为主动学习、巩固、深化写一篇具有实质性内容的读书报告并口头答辩；“自主命题、自我测试、自行评价”三自模式自拟一份试卷，给出标准答案，说明出题依据，与体会并口述；给出一个部件的设计绘图过程并口头答辩；单个学生面试。,教学方法改革与考试方法,#关于“自主命题、自我测试、自行评价”的考核模式，学生反映很好。竺可桢学院郭青（3013001124）同学写道：“第一次，用出卷这样的形式来检验自己是否掌握了一门课程，很新鲜很特别。”,教学方法改革与考试方法,竺可桢学院罗海燕（3013001126）同学写道：“我觉得出了这份试卷学到了很多东西。首先，我觉得出试卷时的复习和平时的复习是不同的。出试卷的时候，我是带着目的性去看书的，是以一个老师的身份揣摩学生的心理，把一些学生平时容易错，应该掌握的内容加以整理。”,教学方法改革与考试方法,竺可桢学院秦迟（3013001127）同学写道：“刚听说出试题可以免试或者加分，我觉得出题可以参考很多的资料，应该会比复习方便。但是经过两天的出题，我发现这并不是一个简单的过程，甚至是比看书复习更花精力的事。同时这个过程也让我学到了很多东西。”,教学方法改革与考试方法,#中国青年报2004年1月14日作了报道浙大：学生自行命题，考试的脸在悄悄变#钱江晚报2004年1月18日作了报道考试变脸：别太在乎卷面#光明日报2005年5月11日作了报道首开“三自”考试新模式,教学方法改革与作业,#如何调动学习的主动性、积极性、创造性？#教学必须关注过程，设计作业新三自：“自主设计、自我命题，自我测试”#三个转变,6.大学教学改革基本路径,目标：意在实现3个转变以教为主（老师满堂灌）向以学为主转变以课堂为主（过分重课堂）向课内外结合转变以结果评价为主（过分重分数）向结果过程结合转变,53,朴素认识让大学课堂与中学真正不同！中学学习太过辛苦，大学是天堂？激发兴趣，启迪思维，积极互动参与教育部人才培养模式改革指导意见文件起草,6.大学教学改革基本路径,研讨引入模式考试切入模式硬件介入模式教室、互动平台,55,6.大学教学改革基本路径,引入信息工具改造课程组合式整合式融合式,56,7。关于投影规律与表达规律研究型教学,（1）投影规律（九字）（2）不符合投影规律的情况（3）总结若干表达规律（4）九字表达规律,（1）投影规律（九字）,长对正高平齐宽相等这个规律永远正确吗？,（2）不符合投影规律的情况,旋转剖视,位于剖切平面后且与所表达的结构关系不甚密切的结构，或一起旋转容易引起误解的结构，一般仍按原来的位置投射,位于剖切平面后，与被切结构有直接联系且密切相关的结构，或不一起旋转难以表达的结构，应“先旋转后投射”,（2）不符合投影规律的情况,旋转剖视斜剖视斜视图局部视图局部放大图断面图对称画法,对称图形的画法,在不致引起误解时，可只画一半或四分之一。并在对称中心线的两端画出两条与其垂直的平行细实线。,（3）总结若干表达规律,旋转剖视斜剖视斜视图局部视图局部放大图断面图对称画法一共有哪些表达方法？,（3）总结若干表达规律,点画线表达规律，表达什么？如何表达？剖面线表达规律粗实线细实线虚线波浪线双点画线,（3）总结若干表达规律,类似形线框更一般的规律，如何总结？,一个实例,（4）九字表达规律,实形性封闭性连续性,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,硕士生和本科生四年级课程“一个实验，一篇报告，一次演讲”基本图形元素生成算法基本图形元素处理算法裁剪算法,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,裁剪算法：最经典的编码算法,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,二次编码：裁剪窗口编码,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,多次编码矩形到圆形窗口：外切正方形编码，旋转外切正方形编码，广义距离编码窗口到被裁剪元素顶点编码：多边形窗口裁剪线段，以线段为基准对窗口顶点编码（计算机学报）-工作与文章的关系二维到三维：包围盒编码,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,1。程锦，陆国栋，谭建荣：基于直线特性的直线生成集成算法一级学报中国图象图形学报，2001，6A（4）：392-3952陆国栋，吴烜晖，彭群生：HigherEfficientAbandonmentLineClippingAlgorithmBasedonSelf-adaptingWindowTransformationCAD&Graphics2001论文集2001.8ISTP收录3陆国栋，吴烜晖：基于变窗口过滤技术的线段裁剪中点分割算法一级学报计算机辅助设计与图形学学报，2002，14（6）：513-517EI收录4陆国栋，吴烜晖，彭群生：Anefficientlineclippingalgorithmbasedonadaptivelinerejection，Computers&Graphics,2002,26(3):409-415SCI、EI收录,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,5李基拓，陆国栋，冯星：基于单调性与相关边的多边形内外点判断算法一级学报中国图象图形学报，2002，7A（6）：596-6006吴春福，陆国栋，张树有：基于拓扑映射的多边形顶点凸凹判别算法一级学报计算机辅助设计与图形学学报，2002，14（9）：810-814EI收录7陆国栋，邢世海，彭群生：基于顶点编码的多边形窗口线裁剪高效算法一级学报计算机学报，2002，25（9）：987-9938陆国栋，邢军伟，谭建荣：基于多重编码技术的圆形窗口线裁剪新算法一级学报计算机辅助设计与图形学学报，2002，14（12）：1133-1137EI收录,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,9程锦，陆国栋，谭建荣：一个新的快速圆弧绘制算法一级学报软件学报，2002，13（12）：2275-2280EI收录10温星，陆国栋，李基拓：基于拓扑映射的点集在凸多边形内外判断算法一级学报中国图象图形学报，2003，8A（4）：468-47111夏舒杰，陆国栋，谭建荣，基于夹角符号序列的凸多边形直径算法二级学报计算机工程与应用，2002，38（22）：12商明清，陆国栋，谭建荣，基于窗口与线段双重几何变换的线段裁剪新算法二级学报计算机工程与应用录用,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,13何陈棋，陆国栋，谭建荣，基于编码与分类技术的任意多边形裁剪新算法二级学报计算机工程与应用，2003，39（21）：56-58，8914邢军伟，陆国栋，谭建荣，基于继承性的圆形窗口多边形裁剪新算法一级学报中国图象图形学报，2003，8A(10)：1227-123215彭艳颖，陆国栋，李基拓，基于包围盒编码的三维线段裁剪新算法一级学报计算机辅助设计与图形学学报，2003，14（11）：1369-137416马辉，陆国栋，谭建荣，基于顶点与邻边相关性的多边形填充算法一级学报中国图象图形学报2004,9(11):1336-1341,8。关于计算机图形学算法的研究型教学,17温星，金逸峰，陆国栋：基于拓扑映射的背向面去除（判断）新算法一级学报计算机辅助设计与图形学学报，2005,17(7):1440-1445,EI收录18王进，陆国栋，彭群生，吴烜晖，LineclippingagainstpolygonalwindowalgorithmbasedonthemultiplevirtualboxesrejectingJZhejiangUnivSCI20056A(Suppl.I)：100107,EI收录19.朱亚臣，谭建荣，陆国栋，冯毅雄，基于连续分区与串联编码的线段裁剪新算法，一级学报中国图像图形学报，2007，No.4,9.教学管理推进教学改革,规范管理与引导创新有机协调改变传统质量观：从讲清讲透到互动思考改变教师打分方式：过分关注结果到更多地引入过程要素改变学评教方式：注重“教”的评价到关注“学”的评价,77,9.教学管理推进教学改革,通识核心课程、荣誉课程可以申请不参加传统的学评教举措：考虑新的学评教模式原有评价多集中在“教”上：教学是否认真教学准备是否充分教学内容是否充实表达是否清晰，等等,78,9.教学管理推进教学改革,考虑新的学评教模式在关注“教”的同时，侧重对“学”的评价：是否有师生、生生互动？能否让学生保持对这门课程的学习兴趣？能否激发学生的求知欲？能否提高学生分析问题解决问题能力？学生课外投入的学习时间大约多少？等等,79,10.教学方法改革与师生互动,尝试提出“互动式教学”,80,10.教学方法改革与师生互动,互联网技术有可能导致产生教学新模式多媒体手段在一定程度上推动教学进程师生互动平台体系有可能推动教学方法多媒体手段与师生互动平台体系比较单纯软件到软硬结合单向播放到信息反馈单一功能到集成互动,81,10.教学方法改革与师生互动,考虑以师生互动平台体系推进课程建设方法永远高于手段手段对方法的促进作用、倒逼机制或许有利于解决信息技术工具与教学“两张皮”,82,sunlight,师生互动系统的设计,1、教学流程强