家具設計與工程專業核心課程混合式教學探索與實踐

■朱曉冬，施文超，趙俊學，牛曉霆，劉 玉

Zhu Xiaodong & Shi Wenchao & Zhao Junxue & Niu Xiaoting & Liu Yu

(東北林業大學，黑龍江哈爾濱 150040）

新一輪科技革命和產業升級促進了我國家具行業的快速變革，“自主學習力”將成為家具設計與工程專業學生應具備的關鍵能力和核心素養[1-2]。根據“新工科”建設項目的總體思路與學校人才培養定位，東北林業大學積極開展了家具設計與工程專業核心課程的教學改革。特別是在實踐教學改革過程中，以國家一流學科林業工程的前沿科研項目為引導，構建了以學生為中心的由基本知識、創新設計和綜合實踐三個層次組成的實踐教學新體系[3-6]。學過程全追蹤、考核方法多維度的評價體系，調動了學生自主學習的積極性，增強了學生的創新設計能力。通過家具設計與工程專業核心課程的學習，本專業學生畢業后可以以家具數字化設計、智能制造和家具工程管理等知識理論為核心，將材料科學、智能制造、科學管理、整體家居藝術和專業技能等緊密結合，能創造性解決家具設計與制造領域中復雜工程問題，成為“家具設計+智能制造+工程管理”融合的家具設計師和智能制造工程師。

1 專業核心課程混合式教學設計

1.1 家具設計與工程專業培養目標

家具設計與工程專業培養目標為：培養具有寬廣的自然科學知識、扎實的家具設計與工程專業基礎理論和專業技能，具備良好的分析、表達和解決工程問題的能力，較強的創新能力、團隊合作能力、溝通交流能力和自學能力，能運用家具設計與工程的專業知識和相關技術，在家具及相關領域從事家具制造、家具工程和整體家居設計研發等方面工作的科學研究與工程應用復合型人才。

1.2 混合式核心課程教學目標

家具設計與工程專業核心課程教學改革充分利用國家一流課程等線上線下優質教學資源，在課前、課中和課后三個階段實施混合式教學活動[7-8]。在教學改革過程中，積極開展專業基礎知識和實踐操作技能的吸收、消化和提升的三階段遞進式教學新方式[9]。通過構建教

2 線上線下混合式教學內容設計

在家具設計與工程專業核心課程教學內容制定過程中，根據國家“新工科”文件精神，秉持以學生為中心的理念，構建課前、課中和課后三維教學體系。

■圖1 典型課程單元實證

2.1 課前

課前充分挖掘國內外學習資源，打造線上精品教學平臺。線上課程以國家一流課程、虛擬仿真實驗平臺和網絡教學平臺為依托，擁有豐富的教學視頻，具備完整的課件、單元自測、作業和期末考試等內容。授課教師在課前通過在線課程平臺布置在線學習任務，要求學生觀看在線課程相關視頻及配套學習資源，完成課前測驗等學習任務[10]。學習期間隨時可以開展生生、師生之間的交流討論。教師及時了解學生的學習情況，收集、總結專業課程學習存在的共性問題，制定線下課堂的教學內容和進度安排。同時，通過線上虛擬仿真實驗項目教學模式的三維視頻展示，使學生在開課前可以先通過虛擬仿真軟件進行課前預習，快速了解家具設計與制作的虛擬化與可視化實踐流程。

2.2 課中

專業核心課程線下內容的導入部分是引起學生關注和學習興趣的關鍵操作步驟，授課教師需要提前設計一個熱點話題導入本節課的關鍵知識點[11]。通過關鍵知識點的展開，授課教師可以清晰了解學生課前在線自主學習的完成情況，并針對學生在前期任務完成過程中存在的重點和難點問題進行答疑解惑[12]。通過隨機組建3-4人討論小組，圍繞重點知識開展分組討論，進一步增強學生團隊協作和探究問題的能力。在這個過程中，學生可以通過家具創新設計作品展示、師生互評、生生互評等形式，展示小組學習成果，分享本節課和關鍵知識點的學習心得和體會。

2.3 課后

學生完成線上單元測驗和作業，展示課中小組優秀家具設計作品，特別是虛擬仿真平臺的課下測試模式促使學生自主、獨立完成實踐化操作步驟，授課教師通過測評系統，完成相應測試及打分。展示和交流完成后，學生可以根據教師和其他同學的建議進行家具產品的進一步修改和完善，突破傳統課堂理論教學與實踐結合的教學瓶頸[13]。

3 線上線下混合式教學方法設計

家具設計與工程專業核心課程的教學方法可以根據本專業學生的特點和掌握專業基礎知識情況，采用基于信息化技術的項目驅動教學方法，對不同知識模塊進行整合[14-15]。

3.1 模塊化教學方法

結合核心課程內容，家具設計與工程專業教學內容可以分成以下四大教學模塊：家具制品造型設計創新模塊、家具制品結構設計方法模塊、家具制品生產工藝模塊和家具制品綜合實訓模塊，通過四個模塊內容的混合式學習，進一步增強學生運用所學專業知識，進行創新設計并綜合解決實際問題的能力。

3.2 現代信息化教學方法

核心課程線上教學依托網絡教學平臺，授課教師按照以學生為中心的思路，將關鍵知識點進行碎片化，通過動畫、仿真模擬、圖片和視頻等方式生動呈現出來，使學生在線上使用時能夠實現在情境中吸收知識、在實踐中提升技能。在線上學習平臺實現課前與課后，師生、生生互動協作學習，讓學生實現在探究中學習，在團隊中成長。授課教師應根據不同的教學內容隨時調整教學手段，對于家具人體工程學和家具加工設備工作原理等理論性較強的知識點可以通過三維動畫等手段來進行展示，提高學生的感性認識；對于家具的結構設計和加工工藝等操作性較強的知識點則可以采用虛擬仿真軟件教學的方式來進行講解。

3.3 虛實結合教學方法

家具設計與工程專業核心課程教學可基于虛擬仿真技術平臺設置的示教型、設計型、綜合型 3 種仿真形式，引導學生掌握家具制造原理、工藝流程、零部件結構裝配關系，實現“虛實結合”的課程虛擬化教學。教師和學生通過互聯網可隨時登陸虛擬仿真平臺學習，通過課內教學、課外實踐、虛擬仿真和實體操作四位一體教學模式，能夠使學生在安全、環保、健康、高效的環境中進行學習，強化了學生自主學習能力及創新精神的培養。而且可以通過平臺促使學生通過多次反復練習，掌握家具的工藝控制過程，實現自主設計和操作，完成家具制品原材料制備、零部件加工、產品組裝和裝飾涂飾等工藝過程步驟。

4 翻轉課堂教學效果分析

4.1 典型課程單元實證

家具設計與工程專業核心課程選用了國家級規劃教材和虛擬仿真軟件，教學資源豐富多樣。結合項目式、案例式和小組討論等多種線下學習，達到了較好的學習效果。例如，課前教師布置一件典型家具的設計構思，學生會在好奇心的驅動下對這件家具的設計構思、設計修改和工藝實現等流程和方法產生興趣。隨后在實體課堂上，授課教師以這件家具為實際案例開展小組討論，了解學生在線學習情況和知識點掌握程度，并針對學生在線上學習存在的共性問題，進行答疑解惑。具體課堂設計如圖1所示。

4.1.1 課前線上學習內容

學生登錄在線學習平臺，查看教師發布的學習任務，觀看和學習在線資源中“實木家具方材零部件生產工藝”知識點單元的家具制品生產工藝概述、配料、實木零部件粗加工和實木零部件細加工等教學視頻和課件，完成章節測驗。同時，學生圍繞實木零件生產工藝方法，結合典型實木零件的加工工藝實例參與線上問題討論。另外，依托黑龍省虛擬仿真實驗項目“整木定制家具制造工藝”對加工工藝環節進行仿真和模擬學習。

4.1.2 課中線下教學內容

授課教師隨機將學生進行分組，每組3-4人，以本單元重點知識點“典型實木家具零部件加工工藝”為例進行線下分組討論。同時，采用思維導圖的方法，對實木家具產品的材料、結構、工藝及設備進行分析，探討不同結構采取的工藝加工形式和方法。通過此項改革，不僅可以鞏固學生對家具生產基本理論知識的理解，而且顯著提升學生科學探究和創新能力。

4.1.3 課后線上學習反思內容

在一流課程的線上平臺對課中關鍵內容“典型實木家具零部件加工工藝”進行小結，布置課后思考學習任務內容，如典型椅類家具零部件生產工藝設計難點，學生自主思考、開展小組討論，提出解決方案，并結合虛擬仿真實驗進行模擬實操。

4.2 課程考核方法實證

家具設計與工程專業核心課程改革目標是改變傳統灌輸式教學方式，進行線上線下課堂的重新設計。以往的教學效果評價更多是學生課程考試分數的高低，對學生實踐能力指標缺乏考核，往往出現“高分低能”現象。因此，家具設計與工程專業核心課程考核方法根據家具行業用人單位的人才需求導向，分為線上考核和線下考核兩部分?？己朔椒ㄔ黾恿司€上虛擬仿真項目考核和線下小組討論考核，利用虛擬仿真平臺的課下測試模式促使學生自主獨立地完成實踐化生產。通過測評系統完成相應知識點測試，可以更加全面考核學習效果。特別是線下教學環節采用具有挑戰性的筆試題目、小組討論和學生創新設計作品3 種方式，授課老師可以與班級同學共同參與成績評價。

5 結語

家具設計與工程專業核心課程根據家具行業人才需求分析和相關崗位需要的專業操作技能，進行混合式和模塊化的教學設計，充分利用線上線下優質教學資源，在課前、課中、課后實施“自學-互動-協作-探究”教學活動。采用知識吸收、消化、提升遞進式的教學方式，構建教學過程全追蹤、考核方法多維度的評價體系，調動學生學習主動性，培養學生創新設計能力。線上學習教學活動設計是混合式教學的前提，主要由教師完成，包括線上教學內容設計與課程學習效果考核兩個部分。線上學習課程內容主要由基礎知識、專業技能、綜合訓練三個模塊組成的線上學習課程體系，學生完全自主學習獲取新的專業基礎知識。專業核心知識的消化和吸收主要發生在實體課堂教學，分為理論課和實踐課。理論知識側重講解線上學習出現的重點和難點專業知識點，注重授課教師與學生間的互動交流。教師在課后設計拓展實踐課題，學生以小組為單位進行探究性活動，提高學生實踐創新核心能力。