基于翻轉課堂的機械類專業CAD/CAE軟件課程教學設計

田和強，蘇春建，李桂莉，張金峰，王海霞

摘要：目前，CAD/CAE軟件課程的傳統教學方法存在諸多問題，探索新的教學模式已經成為提高CAD/CAE軟件課程教學質量的重要工作。本文將“翻轉課堂”教學模式引入CAD/CAE軟件課程教學中，構建CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學模型，基于該模型進行教學設計。對于翻轉課堂的探究，還需要廣大教育工作者將技術的發展和新的教育理念進行有效融合，大力推進教學改革。

關鍵詞：翻轉課堂；CAD/CAE軟件課程；教學模型；教學設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）37-0158-02

伴隨著信息技術的突飛猛進，CAD/CAE已滲透到制造業的細枝末節，傳統的設計手段正逐漸被CAD/CAE技術代替，實現了由推廣普及到重要支撐的轉變。面向企業培養學生利用CAD/CAE進行工程實踐的能力，提升學生的專業應用技能，已是高校機械類專業面臨的重要課題。本文將“翻轉課堂”教學模式引入CAD/CAE軟件課程教學中，為機械類CAD/CAE計算機軟件課程教學提供一條新的教學途徑。

一、CAD/CAE軟件課程翻轉課堂模型構建

CAD/CAE軟件課程翻轉課堂要想取得好的教學效果，首先要構建一個具有實踐指導性的模型，基于該模型整合學習過程中的各種教學資源，為學生個性化協作式學習提供服務。本文在分析國內外各種翻轉課堂模型的基礎上，根據CAD/CAE軟件課程的特點，借鑒建構主義學習理論和系統化教學設計理論，構建出實用的CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學模型（見圖1）。該教學過程包括自主學習資源的設計與開發、自主學習、課堂知識內化、總結與反思幾個階段。模型中課前學習和課堂學習兩個過程，利用信息技術和活動學習為CAD/CAE軟件課程翻轉課堂學習環境的創設提供支撐，學生個性化協作式學習環境的構建與生成得益于信息技術的支持和學習活動的順利開展。

在CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教師課前準備階段，教師的一個主要任務是進行教學資源設計與開發；在CAD/CAE軟件課程翻轉課堂課前自主學習階段，教師提供教學視頻或者優秀教學資源幫助學生完成課前知識的傳授。之后，利用交流平臺對課前學習中的收獲和疑問進行記錄和整理。同時，教師為學生提供CAD/CAE軟件課程的針對性課前練習，以對學生課前學習內容進行強化和鞏固，并全面了解學生學習中遇到的疑難之處；在CAD/CAE軟件課程課堂知識內化階段，利用課堂平臺，教師應對學生的學習效果進行測評、交流、答疑和指導，完成課堂知識的進一步內化，提高學生的學習質量；課后進行教學總結和反思，根據反饋效果進一步改進教學資源設計和課堂內化效果。

二、CAD/CAE軟件課程教學設計

基于圖1所示的CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學模型，制定切實可行的CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學設計，如圖2所示。

1.教師課前準備：①制定教學目標。CAD/CAE軟件課程教學目標是否明確、具體和規范，直接影響到教學能否實現預期的效果，因此確定CAD/CAE軟件課程教學目標是教學設計的首要任務。CAD/CAE軟件課程，主要目的是培養學生的工程實踐能力和解決實際問題的能力。②分析學習對象特征。了解學生的原有知識水平、心理發展水平及學習風格是分析學習對象特征的主要內容，是開展教學的必要工作。在教學設計時必須考慮影響學生學習過程和結果的各種因素或特征，以設計出符合學習者自身特點的個性化、具有針對性和實用性的教學方案。CAD/CAE軟件課程，主要分析學生的先修課程體系，以及學生的基礎知識的掌握程度，為制訂合理的教學方案做準備。

2.課下知識獲取：①選定教學內容，整理教學資源。通過對教學目標的制定和學習對象特征的分析，就可以確定學生起始能力和終點能力之間的差距。為填補學生學習前后的差距，達到既定的教學目標，需要選定合理的教學內容，提供合適的教學資源供學生學習。針對CAD/CAE軟件課程，需要制作優秀的教學課件和視頻資料，搜索大量的學習資料，并推薦合適的教學參考書供學生使用。②設計學生課下自主學習環境。翻轉課堂中學生通過課下的自主學習獲取新知識，為此為學生設計個性化、協作式自主學習環境是非常必要的，利用該環節來支撐學生順利完成課下“知識獲取”。信息技術為學生自主學習環境的建立提供了條件，可以將優秀的教學資源傳到大容量的云盤中，利用互聯網技術和云服務技術，進行教學資源的傳播，便于學生課下自主學習。③設計課下自主學習效果評價。以CAD/CAE軟件課程教學目標為依據，設計一些針對性的練習題目，對學生的學習活動過程及知識掌握效果進行檢測，并對測評結果給予評價分析，查找知識漏洞，以了解學生知識掌握的程度，最后根據評價效果提供相應的幫助資源。

3.課堂知識內化：①課堂探究活動設計。根據學生課前對CAD/CAE軟件課程知識的獲取程度，基于課堂平臺，設計有探究意義的問題情境，供學生在課堂上探究學習。②學習成果交流展示設計。基于交流互動平臺，在教師的指導下開展CAD/CAE軟件課程學習成果交流展示活動，通過互動交流實現思想的碰撞升華。

4.課后總結反思：根據反饋效果進一步改進教學資源和課堂內化效果，實現CAD/CAE軟件課程教學的優化提升。

本文建立的CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學模型改變了傳統的課堂教學模式和結構，教師升格為學生學習的設計者、指導者、幫助者和學習伙伴，學生則是課堂教學的主體，在教師的指導下開發了學生自主學習、思維認知和解決問題的能力。在此基礎上的CAD/CAE軟件課程翻轉課堂教學設計系統性和可操作性較強，為今后CAD/CAE軟件課程教學實踐建立了理論和方案保障。

參考文獻：

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基金項目：山東科技大學機電學院特色名校建設項目《翻轉課堂在機械類專業CAD/CAE計算機軟件課程教學中的應用與實踐》。

作者簡介：田和強（1979-），男，博士，山東曹縣人，山東科技大學機電學院機制系講師，主要從事機械設計制造、有限元分析和機械工程測試技術方面的工作。