翻轉課堂在高職機械CAD／CAE軟件(Proe)課程中的實踐應用研究

王記彩，余 健

（嘉興南洋職業技術學院,浙江 嘉興 314003）

“中國制造2025”的出臺，說明我國制造業的發展趨勢是信息技術和先進制造業的結合，或者說以互聯網+先進制造業的結合。隨著信息技術的飛速發展，CAD／CAE技術正逐步取代傳統的設計手段，成為推動制造業發展的重要技術力量。面對制造業的轉型和升級，對高職院校來說，我們的迫切任務就是面向企業培養學生利用CAD/CAE進行工程實踐的能力。

CAD／CAE軟件(Proe)課程是高職機電類專業重要的專業基礎課，實踐性、操作性比較強，對學生專業技能和實踐能力的培養具有重要的作用。因此，對CAD／CAE軟件(Proe)課程教學模式和教學結構的改革，已經成為很多教育者的研究方向。本次將“翻轉課堂”教學模式引入課程教學中，是對CAD／CAE軟件(Proe)課程進行的一次新的嘗試和改革。

一、翻轉課堂教學模式

翻轉課堂又稱反轉課堂，教師在課前提供給學生以視頻為主的學習資源，學生利用自己的課余時間在課前完成這些知識的學習和練習，課堂上師生共同完成學習問題的交流、學習任務的分組協作學習、成果的交流等活動。翻轉課堂是一個全新的教學模式，它徹底打破了原有的“教師滿堂講、學生被動聽”課堂模式，真正實現了“以學生為中心”，在課堂上，學生是學習的主體，通過小組協作、討論等方式主動學習和完成任務，而教師則更多地是作為引導者、組織者的角色。這種模式的轉變，有助于提高學生的自主學習能力，同時也增強了學習中的互動。

二、高職機械CAD／CAE軟件(Proe)課程采用翻轉課堂教學模式的必要性

傳統的CAD／CAE軟件(Proe)課程教學，教師通過教學項目或教學案例講解特征命令的用途和操作方法，并進行操作演示，學生大多被動地接受知識，按照教師的指示完成課堂的練習實例。這種模式，使我們目前的教學遇到了以下瓶頸：

1.教師難以完成教學目標

CAD/CAE軟件類課程建模命令較多，建模過程比較繁瑣，而且難度較大。若仍沿用傳統的教學方法，教師很難完成教學目標，讓絕大多數學生在課堂上掌握軟件的應用。加上學生的接受能力不同，有的學習得快，有的學得慢，就會出現這種現象——學得快的學生要等學得慢的學生做好了才能學新知識，學得慢的同學由于經常跟不上慢慢地學習興趣降低。同時隨著時間的推移，前面所學知識容易遺忘，后面需要重新再教一遍，教學目標難以全面完成。

2.教師和學生的溝通不足

目前高職CAD／CAE軟件(Proe)課程教學中，很多學校仍然堅持傳統以教師為主導的教學模式，在有限的上課時間里教師灌輸式教學，課下因場地、時間等原因師生相互之間缺少討論與溝通，課后雖然可以通過QQ、電話等方式進行溝通，但溝通幾乎沒有。

3.學生自主學習能力缺失

我國的大多數高職院校仍是沿用傳統的教學模式，教師在課堂上忙于完成教學任務，往往是填鴨式的滿堂灌，學生更多是被動地聽和接受，對教師的依賴比較強，他們往往等著教師告訴他們學什么、怎么學、怎么做，缺乏學習的積極性和主動性，上課玩手機現象比較多，自主學習能力較差，不利于學生后續的學習和職業生涯。

三、翻轉課堂教學模式設計

（一)構建翻轉課堂教學模型

本文在學習國內外翻轉課堂模型的基礎上，結合課程特點，構建了CAD／CAE軟件(Proe)課程翻轉課堂教學模型，如圖1。在該模型中，課堂教學過程不只包括傳統的課中階段，更是延伸至課前階段和課后階段。

圖1 翻轉課堂教學模型

課前：在翻轉課堂上，知識的傳授移到課前，主要靠學生的自主學習來完成。因此，教師需要提前給學生提供各種學習資料，包括視頻、PPT、教學指導書、教材等，學生看完之后通過相應的練習實例來鞏固和加強。在學習期間遇到的各種問題可通過網絡查閱、多次觀看視頻、與老師QQ在線交流等方式初步解決，對于難理解的部分，可以上傳到學習平臺上留在課堂上解決。而教師則負責對學生提出的各種問題進行及時答疑、整理和歸納，以便于課堂上集中解決。

課中：課堂是翻轉課堂的核心部分，學生通過課堂學習將知識內化，因此課堂活動的設計至關重要。在課堂上，教師首先對學生課前學習時出現的問題進行解惑和答疑，共性問題集中講解，個別問題個別輔導。同時，針對課堂上的學習任務進行分組教學，學生通過組內和組間討論，相互幫助，解決問題，教師可以從中對其進行指導。

為了使知識內化實現最大化，既要注重教學方法的選擇，又要靈活多元化地組織課堂活動。在CAD／CAE軟件(Proe)課程的翻轉課堂上，項目化教學和任務驅動是最適合使用的方法，另外，也可以結合基于問題的教學、案例教學、合作學習等其他方法。對于課堂的組織形式，在對課程進度進行整體把握的基礎上，實現它的靈活多元化，如作品交流會、小型比賽、學生演示、企業參觀教學案例實物等，從而激發學生的學習興趣和熱情。

課后：課后的總結和反思，也是翻轉課堂的重要組成部分。教師需要對學生課前學習、練習、課中表現、課堂作品等作出評價，而學生也要完成自我評價、組內和組間的互評，通過多方面的評價對學生進行更為全面合理的考核。同時，教師通過對各小組成員的評價，及時了解每個學生的學習情況，從而實現分層次教學，并對個別學習有困難的學生采取相應的補救學習措施。另外，通過課后反思，可以進一步改進教學資源，調整教學方法，實現翻轉課堂的優化和完善。

（二）具體項目教學的翻轉課堂教學設計

在翻轉課堂中，我們選用的教學項目大多是與我院有校企合作關系的企業產品，以使學生的技能與企業需求相對應，實現學生與企業的零距離對接。本次教學設計選用電機作為教學項目載體，具體教學設計如下：

1.課前教學設計

教師活動：（1）制作視頻：制作如圖2所示的7個微視頻。（2）上傳資料：將制作的微視頻、PPT課件、實踐練習、知識學習卡片等上傳到學習平臺。（3）在線答疑、整理問題：針對學生在課前學習時出現的問題及時答疑，并對他們的問題進行歸納整理。

圖2 電機外殼視頻目錄

學生活動：（1）利用平臺獲取學習資源。（2）根據知識導航卡片完成課前的自主學習，并進行實踐練習。（3）學習中出現的問題通過查閱資料、上網查閱、與老師在線交流等方式初步解決。

2.課中教學設計

教師活動：（1）提出問題：①電機外殼的制作包括哪些步驟？②在創建電機外殼三維模型的過程中，需要用到哪些特征命令？（2）分組教學：①每組分發一套圖紙，圖紙略有不同。②電機外殼建模時，要求使用前面所學過的拉伸、旋轉、插入孔、陣列等命令。③查看各組的建模進度和情況，并適當給予指導。（3）分發任務：將學生進行分組，3-5人一組。（4）作品交流：最后環節組織學生對自己小組的作品進行匯報和展示，教師和其他小組針對性地提出意見，促進作品的完善和小組的提高。

學生活動：（1）按老師要求進行分組；（2）小組討論；（3）咨詢老師；（4）完成任務；（5）作品匯報與交流。

3.課后教學設計

教師活動：（1）評價：對學生的作品進行評價，完成學生的自評、互評和師評；（2）總結反思：總結教學中出現的問題和不足之處；（3）進一步完善：進一步完善教學資源，改進教學方法。

學生活動：（1）提交作品；（2）完成自評和互評；（3）課后知識的補救和完善。

四、翻轉課堂考核與保障機制的建立

針對高職院校學生的自制力和主動性不足的現狀，為了保證課下自主學習的順利開展，必須建立一定的考核與激勵機制，如圖3所示。

圖3 翻轉課堂教學模式的考核與激勵機制

1.效仿中國高校教師網絡培訓，學習內容設置必修和選修兩部分。必修內容要求每個學生必須完成，選修內容主要是針對一些學得比較好、比較快的學生設置的。必修內容要求學生必須要完成一定的學習時間、學習內容和在線測試練習，完成后該部分內容會由灰色變成亮色，顯示學生已經修完該部分內容，必修內容完成后，形成性考核成績才合格，在此基礎上才有資格參加期末考試。選修內容則視為激勵辦法，完成一定的選修內容和練習，則給予一定的加分。

2.改革完善考核機制，采用形成性考核+期末考試的綜合考核方法，并加大形成性考核所占比重。其中，形成性考核包括課下學習課時、在線測試練習、師生交流情況、小組評分四個模塊。

3.建立課下學習小組，相互督促與幫助，并形成小組評分機制，作為成績考核的一部分。

本文構建的CAD／CAE課程翻轉課堂教學模型打破了傳統的課堂教學模式，在此基礎上進行的翻轉課堂教學設計也具有較強的可操作性，通過翻轉課堂的實施，改善了教學效果，為CAD/CAE軟件課程的教學提供了一條新的途徑。但在實施過程中也遇到了一些問題，如學生自制力較差，教師隊伍的計算機應用能力與信息技術能力有待提高，大量資源的制作和課堂時間向課前課后的延伸，導致師資力量不足，等等，這些共性的問題還有待于在今后的教學實施中逐步完善。

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