應用型高校CAD“翻轉課堂”教改研究

孫明+胡妮妮

摘要：根據應用型高校CAD課程教學現狀與“翻轉課堂”特點，結合任務驅動教學法，從微課學習、課堂教學、課后反饋三個方面研究“翻轉課堂”在教學中的應用，以改革學生考核制度激發他們學習的主觀能動性，并完善激勵機制促使教師提升微課質量。通過 “翻轉課堂”模式培養學生理論聯系實際的工程思維，提高學習成效，為后續專業核心課程學習打下良好基礎，為土建類專業其余專業課程開展“翻轉課堂”提供借鑒參考。

關鍵詞：CAD；翻轉課堂；實踐；教學改革；任務驅動

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）06-0111-04

應用型地方本科和高職院校土建類專業主要特征是以服務行業或地區經濟社會發展為宗旨，以技術學科為支撐，以培養一線應用型人才為目標，培養面向行業，有可持續性發展的工程師[1]。在土建類專業的課程體系中，CAD（Computer Aided Design）課程作為理論聯系實踐的橋梁，讓學生在計算機上運用畫法幾何投影原理，通過繪制符合工程制圖標準的二維圖形，表達現實構筑的三維建筑形象，具有制圖基礎理論學習與計算機制圖實訓的雙重特點，是制圖理論的應用和延續，屬于應用型土建類專業工程師必須掌握的知識。CAD課堂上所學的繪圖技能與工程實踐息息相關，因此其教學質量直接影響應用型高校土建類學生的培養。“翻轉課堂”作為一種新興的教學模式，結合任務驅動式教學方法，為CAD課程教學改革提供新的方向。

一、教學現狀

（一）應用型高校CAD教學現狀

CAD課程是應用型高校土建類專業學生接觸的第一門使用計算機解決工程實踐問題的專業課程，在課程體系中的位置如圖1所示。CAD將畫法幾何、工程制圖課程所學理論，通過CAD軟件實現應用，為后續房屋建筑學、混凝土結構設計等專業核心課程繪制圖紙、建立分析模型奠定基礎，是學生必須掌握的專業基礎課程。

部分應用型本科院校對CAD課程依然采取傳統教學模式，學生先在課堂上聽講，再去機房實踐操作[2]，教學效率低。部分院校開始嘗試將CAD/CAM技術課程通過理論與實踐相結合的模式講解，將上課地點從教室搬至機房[3]。這種教學模式能更加形象地向學生展示課程內容，但如果學生注意力不集中，沒跟上教師講解的節奏，就難以理解后續學習內容。應用型地方本科院校學生在使用電腦的情況下往往難以專注聽講，一旦學習滯后就喪失學習積極性。翻轉課堂的出現，為解決這個問題提供了一條途徑。

（二） “翻轉課堂”發展歷程

“翻轉課堂”理論起源于美國，2000年邁阿密大學開始在經濟學導論這門課程中應用“翻轉課堂”教學[4]，2007年美國教師Jonathan Bergmann和Aaron Sams在高中采取“翻轉課堂”后獲得社會廣泛關注[5]， 2011年經過“可汗學院”的大力推廣[6]，“翻轉課堂”在全世界教育領域迅速發展。

“翻轉課堂”根據教學任務將課程學習分為課前和課中兩大部分，其中課前主要通過視頻學習完成知識的傳授，課中通過測評和師生交互等完成知識的內化[7]，達到培養學生自主學習能力和創新實踐能力的目標。但制作微課工作量大，而且學生學習微課的過程也缺乏有效監督，微課質量不高或學生課后學習敷衍了事，都會讓教學效果大打折扣[8]，因此，改革教學形式的同時也需要在教學方法上推陳出新。

（三）任務驅動式教學

“任務驅動”就是由教師在課程中設計、布置密切聯系學生已有技能和教學目標的任務，指導學生對教學內容進行自主探索和互動協作，激發他們的求知欲[9]。這種以教學任務為核心，以學生為參與主體，以自學、合作探究，注重實踐和應用為特征的教學模式與“翻轉課堂”的指導思想不謀而合，在以培養應用型人才為目標的高校課程中，將“任務驅動”與“翻轉課堂”結合在一起具備現實性和可行性。

二、翻轉課堂在CAD中的教學實踐

CAD傳統教學是教師通過例題講解軟件使用功能，學生隨后完成練習的模式，時間成為教學效果提升的一大瓶頸。當CAD課程采用“翻轉課堂”教學模式時，可以擺脫課時的桎梏。“翻轉課堂”在CAD中的教學流程如圖2所示。

（一）微課學習

微課學習與傳統預習的最大差別就是將學生獨立閱讀書本預習方式改成學生觀看任課教師制作的微課視頻再分組討論。微課質量直接決定了“翻轉課堂”成敗。由于學生注意力集中時間有限，必須考慮應用型高校學生心理特征和課程進展情況因材施教，制作合適的微課。

針對CAD課程知識點多而雜的特點，微課以解決實際問題為核心思路，采用任務驅動的方法，設計過程中特別要注意控制微課時長，采用與課堂講授不同的形式，不能簡單地將PPT和音頻結合。課前學習用的微課分為3節，時長設置為5～10分鐘，既保證學生在學習時注意力集中，也便于利用碎片時間復習。第1節5分鐘微課用于講解課程要用到的軟件功能，并以繪制簡單圖形展示功能應用。微課結束后學生可根據自己的掌握情況選擇復習前導知識，重學本節微課或繼續學習新內容。第2節微課時長為10分鐘，講授繪制實例，最后留下習題讓學生自行練習。應用型高校學生普遍心理是希望早日接觸實際工程，第2節微課可以采取圖3所示的教學過程，用案例展示如何使用軟件完成實踐應用。

在介紹工程實例時，除了展示實際存在的建筑圖片外，還可以通過Revit Architecture、CATIA、MIDAS等計算機輔助工程軟件制作的仿真模型，結合軟件的多角度視圖，讓學生理解如何使用CAD軟件將投影理論應用在三維形體上，繪制出可以指導工程實踐的二維圖形。在第2節微課根據講授的知識點，布置與案例類似的習題讓學生練習。學生繪制圖形后或遇到疑難問題無法解決時再觀看第3節微課，復習鞏固所學知識，查漏補缺。由于微課視頻可以隨時暫停，學生根據自己的接受能力循序漸進，掌握繪圖所需相關知識點。endprint

例如，在講解“圖案填充”這一知識點時，首先，在微課1中以繪制幾個簡單矩形為范例，通過在矩形中填充不同的圖例進行對比，讓學生了解如何使用CAD軟件的圖案填充功能。然后，在微課2中以建筑信息模型軟件Revit繪制的一棟磚混結構學生宿舍三維模型為例，展示不同材質構件在立面、剖面、平面的表現形式，分析同類材料在不同比例下的顯示差異，再提取宿舍墻身，布置課后練習，要求他們使用Auto CAD填充宿舍的墻身大樣圖。最后，在微課3中演示課后練習的解決過程，加深學生對軟件功能的印象。為保證學生學習的有效性，形成互相敦促共同提高的良好學習氛圍，在課程開始前需將學生分為4～5人的學習小組。學習微課后學生首先自行在組內進行討論，并提交簡短的學習心得和疑難問題到CAD教學網站。教師根據學生的問題設定課堂交流的側重點。

（二）課堂教學

微課授課時間有限，闡述的是CAD一個個功能，而實際工程中繪圖是CAD功能綜合運用的過程。因此需要教師在課堂上采用任務驅動式教學方法，以解決實際問題為任務，引導學生將微課所學知識點與整個知識體系聯系。每個任務目標都制作成三維計算機信息模型，布置后可多視角全方位展示。學生首先進行小組討論，分析完成任務需要具備的理論知識和軟件功能，再獨立運用微課所學知識執行任務，鞏固和掌握CAD軟件在工程中的應用。最后教師隨機選取學生代表使用教師電腦，向全班演示繪圖過程，以公開表現的壓力驅使學生認真對待課堂任務。學生繪圖完畢后，教師根據學生使用軟件過程中暴露的問題，串聯知識點進行解析，并安排下一次微課學習任務。

（三）課后回顧

課后教師應評估學生對課程的掌握程度，及時調整微課教學內容和形式，保證學習難度和進度在教學大綱框架下處于學生可以接受的范圍。學生課后自行選擇時間進行新的微課學習，準備下一堂課。

（四） 學生考核制度改革

CAD課程一般開設在大學一年級下期，此時學生課程多，課外活動多。而開展翻轉課堂必然要占用學生部分課余時間，為使學生重視微課學習，將課程總成績分為期末考試成績、課堂表現成績、作業評分三個組成部分。由于采用小組討論學習模式，學生基本都能上交正確的課后作業，所以作業評分主要用來考察學生的作業完成情況，只占5%的總成績。為防止學生在小組中渾水摸魚，每次課堂上均采取隨機方式抽取學生代表上臺演示如何完成任務，學生代表的表現直接決定全組成績，課堂表現占45%的總成績。CAD課程一學期有32課時的課堂教學，每個學生都有可能成為本組代表，促使小組成員重視學習，認真討論。

（五） 教師培養與激勵機制完善

由于房地產行業發展迅速，應用型高校土木工程專業招生火爆，一個教師一學期往往要教導90～180名學生，使用“翻轉課堂”模式教學后，上課課時不變，教師工作量成倍增加。應用型高校中CAD課程多由青年教師講授，他們理論基礎扎實，學習新事物速度快，但教學經驗與實踐經驗相對較少，職稱低，晉升壓力大。因此，學校在師資力量上的培養和激勵措施決定了“翻轉課堂”是否能順利開展。

例如，湖南科技學院作為應用型地方本科高校，通過組織教師參加集中培訓和網絡培訓，開展微課和“翻轉課堂”專題培訓等方式，提升教師教學能力。設置青年教師課程改革項目、考試改革項目、信息化教學應用項目、創新性實驗教學項目，提供專項經費，并在職稱評定時按項目加分，鼓勵教師在教學上開拓創新，驅使他們主動在CAD課程上積極開展“翻轉課堂”教學改革，提高教學質量，爭取更多經費支持。

三、教學效果

根據湖南科技學院2015級土木工程專業4個CAD課程班學生的反饋意見和期末考試成績，在此類應用型高校推行CAD課程“翻轉課堂”，以小組形式學習、討論，可鍛煉學生的自學能力、溝通能力、表達能力，培養理論聯系實際的工程思維和團隊協作能力，互相促進，達到提高學習效果的目的，學生優秀率比2014級上升10%，良好率上升25%，為后續專業課程學習打下良好基礎。

但小組學習依然存在一些問題，有的小組課前學習變成組長單獨學習微課，組員依賴組長指導或者直接抄襲，給組長帶來很大的指導壓力，甚至影響組長其他課程的學習。如何讓每個學生都投入到課前學習，積極主動參與小組活動始終是“翻轉課堂”教學中需要深入研討的問題。

四、 結語

針對應用型高校CAD課程開展“翻轉課堂”教學改革，順應土建類專業課程教學改革的發展趨勢，教師應根據課程性質和學生特點繼續探索和研究。考慮當前工程一線的需要，在講授傳統CAD軟件的前提下，如何結合“翻轉課堂”調整授課內容，加入BIM軟件教學，是CAD課程教學改革發展的趨勢。

參考文獻：

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