翻轉課堂教學模式在中職CAD機械制圖課教學中的探討

劉華偉 胡坤權

《CAD機械制圖》是中職機電專業必修的專業技術基礎課，是一門理論和實際緊密結合的課程。本課程教學任務要求學生掌握AutoCAD軟件的主要功能、特性、常用命令的操作步驟，掌握中等復雜程度以下的機械零件工程平面圖形的繪制，基本掌握三維模型圖的創建，培養學生解決工程實際問題的能力，提高CAD繪圖操作技巧水平。傳統的AutoCAD教學， 教師作為知識傳授者、課堂管理者，在課堂上講解某個CAD操作命令的功能和操作技巧，并通過項目教學、案例教學進行示范，學生作為一名被動接受者，在電腦上完成課堂操作練習，并完成課后作業。由于學生理解能力差別較大，對課堂內容接受程度存在差異，解決同一個問題不同學生所需的時間不一樣，影響了課堂進度，學生接受的知識囫圇吞棗，直接影響了課堂效果。為了彌補傳統教學的不足，提高教學的實效，筆者進行了CAD機械制圖課“翻轉課堂教學模式”的探索，取得了較好的成效。

本文介紹了翻轉課堂教學模式在我校CAD機械制圖課教學中的可行性、具體的實踐過程以及效果分析。實踐證明，翻轉課堂教學模式翻轉了傳統教學流程，實現了學生個性化學習和差異化學習，增強了學生學習的主動性，加強了師生及學生間的互動性，充分體現了學生在學習中的主體地位以及因材施教的教學特點。

一、翻轉課堂教學模式的內涵

翻轉課堂是由英語“Flipped Class Model”翻譯而來，也稱為“反轉課堂式教學模式”，或稱“顛倒課堂”。2007年，美國兩位化學教師喬納森·伯格曼和亞倫·薩姆斯首先在教學中使用了翻轉課堂，他們把在線教學講座視頻作為家庭作業，把本該是課外作業的練習題放在課堂上完成，在課堂上除了練習外，還加入了探究活動和實驗室任務，使得課堂教學效果得到大幅度提高，這種教學方法不僅受到學生的喜愛，也得到了眾多同行的認可。翻轉課堂在教學實施中可以幫助繁忙的學生，幫助學習有困難的學生，增加了課堂互動，讓教師更了解學生，實現了學生個性化學習及優化了課堂管理。

傳統的課堂教學過程通常包括知識傳遞和知識內化兩個階段，知識傳遞是通過教師在課堂中的講授來完成，知識內化則需要學生在課后通過作業、操作或者實踐來完成的，如圖1所示。

與傳統的課堂教學模式不同，在翻轉課堂教學模式下，學生在指定時間或業余時間利用教師提供的網上資料（教案、案例、錄像等）完成知識的學習，而課堂成為教師與學生交流互動的場地，教師和學生的角色發生了變化，教師成為了學習指導者、促進者，學生作為主動參與者，通過答疑，完成項目案例，使學生變被動到主動的自主學習、交流反思，團隊協作，從而熟練掌握課堂知識，達到更好的教學效果。

翻轉課堂教學模式中，平時課堂常規的聽知識講解、看操作步驟、整理疑惑問題，這些知識學習步驟被轉移到了在課前通過視頻輔助來完成，而提出問題、回答問題、完成作業，這些步驟被轉移到了課堂上，如圖2所示。

翻轉課堂教學模式不僅顛覆了傳統的CAD教學流程、教學理念，更重要的是教師和學生的角色發生了很大變化，學生變被動學習為主動學習，教師由知識傳授者變為學習的指導者，充分發揮了學生在學習中的主體地位，增加了學生和教師之間的互動和個性化的接觸時間，與傳統教學區別見表1。

二、翻轉課堂教學模式在中職學校CAD機械制圖課實施的可行性分析

1.信息技術軟硬件方面

翻轉課堂教學的實施需要信息技術的支持。從教師制作教學視頻、學生在家觀看教學視頻到個性化與協作化學習環境的構建都需要計算機硬件和軟件的支持。我校教師人手電腦一臺，信息化教學比率達100%，學校教學場室（計算機機房硬件及CAD軟件）的最新配置，表明我校具備進行翻轉課堂教學的信息技術支持。根據調查，大部分學生也具備在家自主學習的信息技術軟硬件支持，調查結果見表2。

2.學生的學習特點方面

中職學生的學習普遍存在著缺乏主動性和自律性的特點。筆者通過學習風格測試表進行調查，分析表明學生的學習風格偏重于視動綜合型，如圖3所示，對于軟件操作類課程的學習較感興趣，具有基本的計算機操作基礎，能使用常用的軟件工具和網絡交流工具。

從計算機和互聯網的普及以及學生的學習特點來看，CAD機械制圖課翻轉課堂教學模式在教學上的運用是可行的。

三、翻轉課堂教學模式在CAD機械制圖課教學中的實踐

（一）CAD機械制圖課翻轉課堂教學實踐的四個環節

如圖4所示，進行翻轉課堂教學實踐，包括如下四個環節：第一個環節是課程開發;第二個環節是學生自學;第三個環節是課堂活動;第四個環節是反饋總結。

其中，第一和第三環節是成功進行翻轉課堂教學的兩個關鍵環節。

（二）CAD機械制圖課翻轉課堂教學實踐的具體過程

我校在高一機電貫通班（直升大專班）第一學期、高二機電班（傳統班）第一學期開設了《CAD機械制圖》課，筆者在教學中的具體操作如下：

1.視頻創建發布

（1）視頻創建

課前錄制高質量教學視頻，是實現翻轉課堂教學的重要條件。筆者使用“屏幕錄像專家”軟件，主要根據以下三個原則進行視頻的創建：①充分考慮不同班級、不同層次學生的差異情況，確定學習目標以及教學視頻呈現的內容，收集素材，制作PPT課件，錄制視頻。②根據教學需要，至少提前一星期使用“屏幕錄像專家”軟件錄制視頻。錄制的每一個視頻針對一個特定的問題，時長控制在8～20分鐘，在學生注意力比較集中的時間范圍內，符合學生身心發展特征。③錄制的視頻中只有聲音和操作步驟，不出現教師的形象，學生觀看操作步驟的演示、聽教師對PPT的講解，這樣注意力會更集中。并且在錄制視頻時，筆者特別注意根據知識點的不同難度，分階段錄制完成，并和后面的教學內容和環節相配套。

【視頻創建案例】用布爾運算法、UCS法創建三維實體模型圖的視頻錄制要點：打開屏幕錄像專家V2014軟件，設置好存放目錄、格式及相關設置;先對作業任務要求進行簡要分析說明;對模型圖進行組合體構成分析，讓學生明白再復雜的圖形都是由基本幾何體疊加、切割而成;分別演示并講解長方體外形坯體及右端U形坯體的繪圖操作步驟;分別用UCS坐標法在不同方向的平面上建立要拉伸的平面圖形，用拉伸法畫出各部分需要切割的形體模型圖。將需要切割的形體模型圖移到到正確的位置點，利用布爾運算法的減法及加法，最終完成三維實體模型圖的建立。如圖5所示。

（2）視頻發布

視頻錄制完成后，經過剪輯處理，筆者主要通過以下兩種途徑進行發布：

①途徑一：通過網上云盤、QQ、微信平臺等網絡工具發布視頻，學生利用U盤、移動硬盤、智能手機等終端設備儲存和分享視頻等學習資源。

②途徑二：將視頻等學習資源上傳至學校資源庫建設網站——“CAD學習資料”目錄中，學生以自己的學號登陸系統下載或在線學習。通過這種途徑，可實時追蹤登錄系統的每位學生課下的自主學習情況，是否觀看了視頻，是否多次重復觀看，這樣很容易鎖定學習有困難的學生以及常見出錯點和學生掌握知識點的情況，以便有針對性地組織課堂教學活動。

對于那些少數家里沒有電腦和互聯網支持的學生，筆者為他們準備了DVD光盤，將教學內容刻錄在光盤里，讓他們帶回家在電視機上觀看學習內容。對那些沒有條件在家完成自主學習的學生，學校提供了支持，他們可在課余時間到學校機房進行自主學習。

2.課前自學

學生下載學習視頻資源后，根據自己的時間來安排和控制自己的學習，通過嘗試和模仿操作，從視頻中找到并掌握CAD繪圖操作步驟、流程和操作技巧方法。教師發布的教學視頻具有暫停、回放等多種功能，學生觀看視頻的節奏快慢可由自己掌握。

CAD操作繪圖過程，其實是一種人和電腦互動對話的過程。通過鍵盤或鼠標輸入一個命令或參數后，在繪圖區就會出現這個指令后的CAD程序運行的結果和效果，同時也會在信息欄提示區顯示當前操作狀態、提問操作者下一步要做什么。只要學生熟悉了CAD操作的通用流程和特性，觀看并模仿老師錄制的視頻操作，這樣就可以有效提高學生們自學能力和課堂教學的效果。

3.課堂活動

通過課前的視頻教程自主學習，學生對知識原理和操作步驟有了一定的理解，達到了課前的深度學習，實現了知識傳遞。要真正實現教學目標，課堂內還需要高質量的教學活動，讓學生有機會在具體環境中應用其所學，從而掌握教學內容。相比傳統教學學生主要在課后自己完成知識內化不同，翻轉課堂教學對學生學習的知識內化主要是在課堂上通過以下互動來完成：

（1）師生互動

①設置搶答題，針對搶答出現的問題進行解惑。筆者根據課前反饋，對大部分學生自主學習時出現問題的地方，進行搶答題目的設置，采用精神鼓勵和加學分、平時成績的制度措施，促進學生積極參與搶答，并對知識點作出相應的解釋。教師再對知識點稍加點評，幫助沒有掌握的學生理解和掌握知識點。

②巡視課堂，對發現的問題及時指導。筆者根據課代表收集記錄的課前學習出現的疑問，以及學習平臺中實時追蹤到的學生課下自主學習常見的出錯點和操作故障，安排本課教學內容，在課堂上實施小組合作，分配任務，發放有針對性的提高練習卷，讓學生按照課前自學與組員進行討論，操作練習。教師巡視各小組的學習進展，對提出問題的小組和學生，及時進行指導。

③組織有相同問題的學生成立“輔導小組”。在課堂的另一角落為他們舉行“小型講座”，及時地給予學習問題的指導。通過極域電子教室，教師對小型講座里面的學生的電腦進行單獨控制，演示CAD繪圖操作步驟。這種小型講座往往大部分時間圍繞著學習有困難的學生，能真正實現分層教學，使學生得到個性化的學習指導。

（2）生生互動

①采用“實訓指導師學習模式”。具體操作是：將那些基礎較好、學習進度較快、最先掌握操作步驟的學生集中起來，通過極域電子教室進行監控，對有疑問的地方稍作強調，使其成為“實訓指導師”，去輔導操作有困難的學生。通過這種“生幫生”的小組協作互助學習方式，使學習能力較弱的學生得到了及時的輔導和幫助，使“實訓指導師”們的知識點也得到了鞏固。

②針對重難點，請學生在教師機上進行演示、示范操作。具體是：為使學生能更好地掌握學習內容，突破重難知識點，在一節課的后半段，根據巡視了解的學生學習情況，請學習能力較強的學生在教師機上通過極域電子教室控制全班學生，演示重難知識點的操作步驟，教師進行言簡意賅的說明和強調。

③促進學生發展自己的合作小組。教師忙于解決部分學生的問題時，積極的學習氛圍促進學生們去發展合作小組，互相幫助學習。學生之間的互動多了很多，學習有問題不再單純地依賴教師去解決，他們可以向掌握較快的同學請教，提升了學生成為“小老師”的滿足感。無形中翻轉課堂幫助我們形成了一種學習文化，那就是學生不再將學習當做完成任務，而是一件自我需求且有意義的活動。

4.反饋總結

為加深和鞏固學生對知識點的掌握，根據教師為主導，學生為主體的教學原則，筆者在每堂課的最后幾分鐘根據學習內容截圖上傳情況，在線學習反饋及課堂互動情況，對本課知識的掌握情況以及全班學生的整體學習情況，對相關知識點再次進行總結，強調，優化教學方案，進而調整教學進度、難度，制定個別輔導計劃。在總結強調時，筆者根據學習反饋利用極域電子教室對全班學生進行集體輔導，抓住主要問題講深講透，理清操作步驟的順序，提示知識的內在關聯，分析問題的處理方法，挖掘不易被學生注意到的潛在問題等。

四、翻轉課堂教學模式翻轉的效果

筆者在近5年CAD制圖課教學中，分別在高一機電貫通班（平均52人）、高二機電班（平均48人）交替進行了翻轉課堂教學模式的嘗試和實踐，對比傳統的教學模式，取得了如下成效：

1.課堂學習效果、操作技能得到明顯提升（見表3）

2.學生溝通能力有了提高

經過翻轉課堂教學的實踐，筆者發現通過課堂互動，大部分學生的溝通能力有所提高。有的學生以前很少與同學溝通交流，通過這種教學模式的課堂互動，這種情況得到了改觀，能逐步與同學進行溝通，積極參與學習討論，提出自己的意見，在小組成員的幫助下完成學習任務，不僅發展、提高了溝通能力，更增加了同學之間的友誼。

3.課堂容量增大

在翻轉課堂教學中，由于課前已經進行了深度學習，課堂上就解放了教師的時間，使教師有更多的時間對學生進行個性化的指導，相比傳統教學模式學生能更多掌握學習內容，對知識的掌握和內化在課堂上更能得以鞏固和實現。

4.學習主動性大大提高

在翻轉課堂教學中，隨著該教學模式教學次數的增加，學生逐漸適應了這種教學方法后，慢慢養成了主動學習、自己學習的習慣。以前上課練習做得快，先做完的學生總是在“等”教師講新課、布置新任務，使用翻轉課堂教學法后，學生不會再“干等”教師，會主動按教學目標自主學習，形成了一股想學習、愛學習的風氣，調動了學生參與學習的積極性。同時，協作互助學習模式也培養了學生分析問題、解決問題的能力以及團隊合作的精神。

五、翻轉課堂教學模式的反思

通過翻轉課堂教學模式的開展、教學實踐，激發了學生對CAD學習的興趣，突出了個性化教育。讓不同層次的學生獲得了不同程度的收獲和發展。在教學過程中，翻轉課堂教學也遇到一些困難和挑戰，主要體現在以下方面：

1.教師需要掌握使用屏幕軟件錄制視頻的技術、剪輯視頻的技術以及刻錄光盤的技術，這對于非計算機專業的教師來說，需要深度掌握這些技術，有一定難度，這對教師的專業素質和綜合素質提出了更高的要求。

2.部分學生的思想意識不到位，不習慣聽視頻講課。對于翻轉課堂課外學習內容，自控力不強，不夠自覺的學生，如何監督其在課堂外自主完成學習內容，是一個需要解決的問題。

3.在翻轉課堂模式下，需要小班化教學。如果學生人數太多，在課堂中教師為每位學生提供個性化輔導會存在困難，同時如果學生課堂紀律差，存在課堂管理難以管控的問題，也會影響課堂教學的效果。

4.在課堂互動環節，教師組織為“輔導小組”舉行小型講座，會受教室空間范圍的限制，很難在有限的空間里劈出一塊安靜的角落進行單獨輔導，從而影響一定的課堂互動效果。

責任編輯何麗華