基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計

王偉 李陽

摘? 要：本文旨在使翻轉課堂教學方法更好地適應設計實踐類課程教學，有效地增強工業設計專業學生的創新意識，提升其實踐能力。通過吸取已有設計類課程翻轉課堂改革優秀經驗，提出“基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計”，將設計實踐類課程的翻轉課堂教學分為“理論知識”“實踐能力”“教學支持”“課程評價”和“課程管理”5大模塊，并細化5個模塊的教學、功能設計，同時以模塊設計教學思想為基礎，進行產品設計課程改革，最終取得了良好的改革效果。因此基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計提升了設計實踐類課程的教學效果和設計類學生的專業能力。對于基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學改革，有較高的參考價值。

關鍵詞：工業設計;課程改革;翻轉課堂;能力培養

基金項目：河南科技大學2019年校級教改項目“基于產品設計在線開放課程建設的研究與實踐”。

工業設計專業是一門對“創新意識”和“實踐能力”要求較高的專業，很多學校把工業設計看成一門應用性學科，開始重視工業設計的實踐教學[1]。翻轉課堂已經成為教學改革的主流，超星學習通、雨課堂、慕課等基于翻轉課堂教育理念的網絡教學系統越來越多地進入日常教學。翻轉課堂非常適合于理論教學，在教學中可以按照“課前知識傳授——課中知識內化——課后檢驗評價”的翻轉課堂結構圖模型完成知識體系建構。但偏重理論研究，實踐性強的課程并不適合完全采用翻轉課堂的教學形式[2][3]。學校在國家政策鼓勵“大眾創業，萬眾創新”[4][5]的背景下，在培養工業設計專業學生時，不僅應注重知識的傳授，更應該重視能力的培養。

一、翻轉課堂在設計實踐類課程中的應用

（一）翻轉課堂的理論基礎

翻轉課堂（Flipped Classroom）通過現代教育技術手段錄制授課視頻取代傳統課堂知識講授，要求學生課前自主觀看學習視頻，在課堂集中解決學習中的問題[6]，再通過技術手段方便教學中的管理與統計，從而提升課程的教學效果。翻轉課堂通過改變課堂內外教學形式，激發學生學習的主動性[7]。在翻轉課堂中，教師從知識的傳授者變為學習資源的整合者和學生創新設計能力與設計實踐能力的促進者[8]。在翻轉課堂的應用下，同學們在統一的理論知識背景下展開某一領域知識的探討、分析。

翻轉課堂的教學效果與教師的職業素養、職業精神，學生的自主學習方法、習慣，以及學校提供的教學資源配置都有關系[9]。鄭瑞強等人通過對典型案例的分析詳細論述了近年來國內高校翻轉課堂教學改革的優勢和不足[10]。通過對應用“網絡教學系統”的同學自學情況的調研，以及對教學系統的訪問數據分析，課前課后有很多同學從不主動查閱課程資料。

（二）設計實踐類課程的翻轉課堂改革研究

工業設計專業的學生除了掌握工業設計專業的理論知識外，還應該具備自學能力、思辨能力、創新能力、實踐能力、表達能力、寫作能力等[2]，以適應中國經濟的高速發展。對于工業設計專業學生起著重要作用的設計實踐課程承擔著教授學科知識和培養實踐能力的雙重責任。設計實踐類課程中的理論知識較為清晰易懂，適合用翻轉課堂完成教學。但設計專業學生所需的能力需要在深入理解、綜合使用知識點的過程中逐漸培養起來。

馮亞娟、何燦群等老師將“創客教育”與“互聯網+課堂”融合在“產品模型”課程改革中，取得了良好的改革效果[11]。王華杰、程建新嘗試通過建構翻轉課堂項目體系、項目考核提升同學們的設計技能[12]。吳磊通過翻轉課堂提升學生參與產品設計的主動性[13]。陳黎等在產品系統設計課程中引入翻轉課堂，以提升學生的系統化思維[14]。以上幾位老師的教學實踐與研究，將“翻轉課堂”與設計實踐類課程相結合，為提升設計類專業學生的專業能力做出了很好的探索，但多是結合各自學校特點進行的課程改革實驗，并沒有形成適合設計實踐類課程翻轉課堂的通用教學模塊。設計實踐課程在結合翻轉課堂進行改革中應依托翻轉課堂完成理論教學，并設計多樣化、多層次的教學模塊，促進設計類學生能力的提高。

二、基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計

以翻轉課堂教學方法為基礎，結合教學經驗、學生的學習習慣和設計實踐類課程教學特點，將設計實踐類課程分為理論知識教學、實踐能力教學、教學支持、課程評價、課程管理5個模塊，共同促進設計類專業學生能力的培養，如圖1所示。

（一）理論知識教學模塊

1.理論知識預習

在網絡教學系統中，將設計實踐課程的教案、課件存放在網絡中，方便參與課程的學生了解課程內容、體系，并可以隨時隨地查閱。要求同學們課前預習理論知識，完成第一輪知識學習，為產品設計的實踐教學預留充分的時間。

2.線上單元知識測試

建立理論測試作業庫，將每一節課所講授的重點知識匯總起來，編輯為一套知識測驗題，在上課之前發給學生完成，以了解理論知識的掌握情況。

3.課堂知識體系梳理

在課程開始時，先由任課教師進行課堂知識體系的梳理，再通過有代表性的實物或產品圖片，讓同學們熟悉相關的知識點，打通知識點和產品設計之間的聯系。

4.小組自學、探討理論熱點

大多數學生熟悉理論知識的學習，但并不能夠主動探索新知識。因此任課教師需要依據課程的章節內容，設計兩到三個理論熱點內容，要求同學們以小組為單位進行自主的搜尋、探討，并在課堂上進行現場演示。

（二）實踐能力教學模塊

1.符合章節特點的快題設計題目

設計實踐類課程中的快題設計多是老師根據教學要求設計的假設性題目，然而這往往導致學生缺乏動力，無法全身心地投入設計，使得“實踐”訓練效果不扎實。老師在給出題目之后，一般沒有具體標準，使得學生在完成設計任務之后缺乏參照，造成了“出虛題、虛設計、無反饋”的“虛例”教學結果。

在課程改革中，任課教師將整理的真實項目資料作為設計實踐的題目，盡可能營造真實的項目體驗，增強設計實踐的帶入感。并依據每一個章節的特點將快題設計分解為多個知識點，要求同學們用章節中的知識點進行實踐設計，增加設計理論知識的運用能力。“課堂快題設計”通過短時間、多次數的強刺激，讓同學們加強“構思——設計”兩個過程的訓練，打通“理論知識”和“實踐能力”之間的壁壘，把學生應知、應會的設計能力加以強化，再通過老師的講解了解具體的設計和加工過程。

2.注重快題設計教學過程控制

PBL教學是Problem-Based Learning的簡稱，是“基于問題式學習”的自主學習模式[15]。PBL教學倡導讓學生通過自學、研究、討論和合作來解決問題，培養學生自主學習能力和綜合思考能力[16]。

在產品設計的課程改革中，每一個課堂的快題設計案例教學都應當參照PBL教學法將教學過程設計為“原產品展示——小組討論、設計、展示——教師設計過程展示”三個環節，給同學們在小組設計中鍛煉能力的機會。

3.區分課題的類型、難易程度

注意快題設計類型的篩選，可以根據產品的體量、加工方式、行業領域等進行分類，盡可能選擇多種類型的項目，以擴展同學們的見識。

快題設計的安排要注意難易程度，由于產品設計課程是同學們第一次接觸真正的產品設計，設計基礎比較薄弱。進行課堂快題設計訓練時，先安排比較簡單的案例，在課程的進行過程中不斷增加難度。

4.設計綜合大作業

大作業環節的時間較為充裕，課題設計應結合所在大學、地區、產業特點，推進跨學科協作教學與研究[17]，促進工業設計專業能力的綜合培養。

通過課堂快題設計、綜合大作業的訓練旨在解決三個方面的問題：1.讓同學們接觸、了解更多的設計領域和產品，增強對于產品設計的敏感性;2.培養同學們敢于創新的膽量，善于創新的能力;3.經過小組多次討論、分析、設計、講述，鍛煉同學們的溝通、交流、表達能力。

5.大作業的深化

同學們可以用課程中優秀的大作業申報專利，或參加大學生實踐訓練計劃、挑戰杯賽、校企合作等。在專利申報、參賽和轉化的過程中將設計不斷深化。

（三）教學支持模塊

1.建立課程擴展資料庫

產品設計的內容多、范圍廣，僅靠48學時的課堂教學，并不能夠予以充分地講解。網絡教學系統配有資料庫，給了課程內容無限擴充的機會。在完善課程課件資料的基礎上，把無法在課堂講授的圖像、視頻資料放在課程資料庫中，方便同學們課后自學，擴充知識面，加深對于產品設計的理解。

2.建立產品體驗、實踐中心

產品設計中的結構、材料、觸感、使用體驗等無法通過“翻轉課堂”讓同學們“云”感受。因此設計實踐類課程在建設“云”端課程的同時，還應該加強CMF體驗中心、產品操作體驗中心、模型制作中心等“地勤”支持建設。

課上講授理論知識和真實案例，課下讓同學們操作、使用產品，增強產品教學的真實性、體驗性，使產品設計課程從傳統的理論教學，變為“理論——實例——實物——真實體驗”的“全體驗產品教學”。實踐中心不再為某一門課程服務，而是為工業設計專業甚至校內其他在線課程服務。在有需要時，學生可以到其中體驗產品、動手實踐或尋求幫助。

3.組建多學科教師團隊

產品設計是一個綜合性的學科，涉及多學科的知識內容。尤其是在進行創新設計時，僅依靠工業設計專業教師的知識難以解決同學們的所有問題。

翻轉課堂教學系統中可以組建教學團隊，主講教師是工業設計專業教師，同時可以邀請機械、控制、電子、管理等專業的老師加入團隊，使同學們遇到問題時可以快速找到相關老師尋求建議。

（四）課程評價模塊

1.多樣化的評價體系

傳統的產品設計課程多以最終的大作業設計效果作為評價成績的依據。在基于翻轉課堂的產品設計教學改革中應完善課程的評價體系，加強對同學們的設計分析過程、師生互動、組內表現、組織能力、展示表達等表現的評價，促進學生綜合能力的培養。

2.重視小組評價

在以往的小組設計教學中，老師難以評價同學們在各自小組中的表現。有了網絡教學系統的輔助，可以讓小組成員對每個同學的組內表現進行打分，鼓勵同學們在小組內進行發揮，以提升在小組內的分數，促進協作能力的培養。

3.重視過程評價

產品設計不存在標準答案，它只是在現有技術條件下一個較為合理的解決方案。對于同學們，設計過程中得到的鍛煉比最終的設計結果更加重要。設計實踐類課程的教師在評價中應重點看學生如何一步一步完善設計，解決了哪些問題，提高設計過程在總成績的比重。

（五）課程管理模塊

1.挖掘教學系統功能

在翻轉課堂教學中，對于設計實踐課程的老師提出了更高的要求任課教師不僅要創建網課、設計測試題目、控制課堂、引導思考、培養能力、應對開放性的設計題目，還需要具備扎實的設計知識、開闊的設計視野和跨學科的知識儲備。在更高的課程要求下，僅依靠主講老師難以完成課程的管理，應靠教學系統輔助、教師團隊管理，提升課程的管理效率、水平。

網絡教學系統帶來了技術的革新，可充分挖掘系統功能，例如傳統課堂教學中的點名、分組、選人、統計參與情況、試卷評價（選擇、判斷、填空）等環節都可以依靠系統來完成，減輕教學團隊的負擔。

2.教師團隊參與課程管理

在教學過程中，由于學生評價指標變得更加全面，應讓教師團隊充分參與到課程的答疑、指導設計、評分等環節，減輕主講教師的教學壓力，也利于成績評價更加全面、公平。

三、基于翻轉課堂的產品設計課程改革實踐

河南科技大學工業設計專業在產品設計課程改革中，以“基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計”為理論支撐進行課程改革，取得了良好的教學改革效果。

（一）基于翻轉課堂的產品設計網絡課程建設

在產品設計課程改革中，充分利用網絡教學的優勢，依托超星學習通系統，建設了教案庫、單元知識測試庫、快題設計案例庫、課程擴展資料庫等，為同學們自學提供充分的條件。

（二）翻轉課堂支持模塊建設

近些年，工業設計系逐漸建設了產品體驗實驗室、CMF體驗中心、產品模型制作中心、人機工程測試實驗室等課程支持體系，為同學們的“云端”學習提供“地勤”保障。

（三）產品設計課堂教學改革

1.理論教學內容優化

結合工業設計的特點和發展趨勢，優化理論教學內容，將課程定為產品設計的理論基礎、產品基礎形態設計、產品形態創意設計、產品色彩設計、產品設計中常用分析方法、21世紀產品的設計方向、移動互聯網和物聯網時代的產品設計、面向老年人和殘疾人的產品設計8個主題，把4節連排的課程設計成專題講座的形式進行授課。

2.增加“學生課堂”和“課堂快題設計”環節

在教學改革中，通過采用翻轉課堂的形式將產品設計課堂理論教學學時由32學時壓縮為16學時，將節省出來的16學時改為8學時的“學生課堂”和8學時的“課堂快題設計”。原本四節連排的理論課程被分為了理論教學、學生課堂、快題實踐三個部分。前兩節課為理論教學，由老師講解重點知識、梳理理論框架。第三節課改為學生課堂，由老師根據每節課的內容設計三個不同的主題，指定學生小組在課前進行調研，課上進行講解，講解完成后由老師、同學一起進行討論。第四節課改為快題設計，讓學生在一節課中體驗一個完整的產品設計過程。

這樣的課程安排更符合學生目前的學習習慣，調動了學生學習的主動性、積極性，調節了上課的內容，讓同學們接觸了更多的實際案例，達成懂理論、敢表達、能實踐的綜合學習效果，如圖2所示。

（四）基于PBL教學的課堂快題設計改革

1.基于真實課題的快題設計

經過多年的設計項目積累，河南科技大學工業設計專業團隊從完成的20多個設計項目中篩選出了熱成像儀、背蓋印刷質量監測儀、液壓保障車、生化分析儀、經顱電磁治療儀、經顱電磁治療頭環、三輪電動快遞車、藥浴熏蒸治療機8個不同難度、類型的案例作為快題設計案例。

2.課堂快題設計的教學過程設計

在“原產品展示”過程中，由老師在5分鐘內介紹設計項目的相關內容，包括原產品的效果，產品的功能、結構，以及廠家的具體的設計要求等。在設計前讓同學們看到真產品、真結構、真要求，以構建完整的設計體驗。

后面25分鐘，讓同學們以座位前后的6個同學為一個小組展開討論，并完成設計方案。要求在前10分鐘相互討論，講出對設計項目的改進方法，后10分鐘以小組為單位，繪制出1到2個相對完善的設計方案。最后留5分鐘時間給同學進行講解。

最后15分鐘，由老師講解完成項目的過程。以背蓋監測儀為例，先由老師展示現有背蓋檢測儀的效果、廠家的設計要求，然后開始分組設計，最后由老師展示設計過程，如圖3所示。

在學生設計的過程中，老師環繞教室進行巡視，觀察學生的設計進度。如果同學們的設計方案中有一些方案和實際設計過程中的某些設計方案相似，這說明學生具有設計基礎和潛力，只是缺少深度打磨設計的經驗。在評價學生設計的過程中，重點看同學的對于產品的設計要點是否把握正確，不要過分看重手繪的效果，尊重學生的討論結果和個性化的設計[18]，增加同學們在設計表述方面的經驗。

（五）大作業精細化管理

1.具有跨學科研究基礎的大作業題目

結合河南科技大學的學科特點，工業設計專業和醫療器械工程學院有較強的相關性，且已經合作完成了多項縱、橫向課題，在醫療器械產品的設計上積累了較為豐富的設計和工程技術經驗。

醫療康復領域的產品有一定的復雜度，需要完善的人機工程設計，因此創新設計的空間較大。隨著人口老齡化的發展，醫療康復領域有廣闊的發展空間，因此將“老年人和殘疾人醫療康復產品設計”作為產品設計課程大作業的題目，并邀請醫工學院的老師共同指導大作業具有必要性。

2.大作業設計環節的精細化管理

要求同學們在傳統課程要求的市場調研、小組分析、手繪草圖設計、三維模型制作的基礎上，做好技術路線調研、機構部件匹配、商業模式設計、設計效果展示四個方面的內容，將學習到的理論知識應用到產品設計的每個過程中，促進工業設計專業能力的綜合培養。由藝術與設計學院和醫工學院的老師按照學生在8個環節的表現，對設計過程進行精細化管理和評分，如圖4所示。教學改革后，已經有一項大作業申請發明專利，一項大作業申報國家級大學生實踐訓練計劃，兩項作業申報校級大學生實踐訓練計劃。

在產品設計課程改革中，項目以翻轉課堂教學方法為基礎，以設計能力培養為目標，節省了理論教學時間，給課堂討論、快題實踐留出時間，在教學中培養學生主動學習習慣和設計能力，最后通過精細、完整的大作業環節使學生形成完整的設計體驗，取得了良好的教學改革效果，如圖5所示。

“實踐能力教學模塊”對于任課教師提出了更高的要求，但受學校條件所限，老師接觸的實踐項目種類和積累的實踐經驗依然不夠豐富。理論教學占用的學時比例依然較大，8學時的課堂快題設計用來完成8個實際設計項目依然顯得捉襟見肘。在未來的課程改革中，隨著學生自學能力的提高，教師需要進一步完善、豐富教學設計，逐步將理論學習的自主權交給學生，給“學生課堂”和“快題設計”留出更充分的時間。

四、結語

根據設計實踐類專業的教學特點，“基于翻轉課堂的設計實踐類課程教學模塊設計”將傳統的翻轉課堂教學體系進行了模塊化設計，完善了理論知識教學模塊，提出了多層次的實踐能力教學模塊和教學支持模塊，并根據設計實踐類課程的特點對教學評價和教學管理模塊進行改良，使翻轉課堂教學體系能夠更好地適應設計實踐類課程教學。該模塊化教學設計方法對于提高設計實踐類課程的教學效果，促進專業能力的培養有一定參考價值，設計實踐類課程的老師可參考模塊設計體系，完善設計實踐類課程的翻轉課堂教學設計。

參考文獻：

[1]王昀，林璐.工業設計產學研協同創新生態圈的構建[J].包裝工程，2017（24）：10-17.

[2]李昊宇.探索建構適合中國經濟發展模式的工業設計教學體系[J].南京藝術學院學報（美術與設計）， 2017（5）： 135-138.

[3]趙立新，等.基于微課的翻轉課堂在工業設計專業課程教育中的應用模式研究[J].中國校外教育，2016（15）：94

[4]李克強：在第八屆夏季達沃斯論壇上的致辭[EB/OL].[2014-09-11].http：//www.gov.cn/guowuyuan/2014-09/11/content_2748703.htm.

[5]國務院研究室編寫組.十二屆全國人大三次會議《政府工作報告》輔導讀本[M].北京：人民出版社，2015.

[6]齊軍.美國“翻轉課堂”的興起、發展、模塊設計及對我國的啟示[J].比較教育研究，2015（1）：21-27.

[7]Bishop J L，Verleger M A.The flipped classroom：A survey of the research[C].Atlanta：ASEE National Conference Proceedings，2013.

[8]光飛.基于翻轉課堂的設計專業課程教學改革研究[J].美術教育研究，2016（17）：124-125

[9]劉艷斐，乜勇.“翻轉課堂”教學設計研究[J].現代教育技術研究，2015（2）：61-66.

[10]鄭瑞強，盧宇.高校翻轉課堂教學模式優化設計與實踐反思[J].高校教育管理，2017（1）：97-103.

[11]馮亞娟，何燦群，等.“創客教育”與“互聯網+課堂”在高校實踐課程中的融合——以“產品設計模型”課程為例[J].實驗科學與技術，2020（3）：128-133.

[12]王華杰，程建新.基于翻轉課堂的工業設計技能課程教學探索[J].設計，2017（17）：32-34.

[13]吳磊.基于“翻轉課堂”的產品設計主動性教學方法研究[J].教育教學論壇，2017（20）：177-179.

[14]陳黎，周海海，等.通過翻轉課堂構建工業設計專業的系統化思維——以“產品系統設計”課程為例[J].工業和信息化教育， 2019（1）：61-64.

[15]楊海蓮.以學生為中心進行基礎生物化學研究性教學[J].中國大學教學，2006（2）：35-36.

[16]崔炳權，何震宇.PBL教學法的研究綜述和評價[J].中國高等醫學教育，2009（7）：105.

[17]Our leaders，past and present[EB/OL].[2017-05-14].http：//www.vcu.edu/about/history.html.

[18]劉萍.產品設計教學中的翻轉課堂教學研究[J].湖南稅務高等專科學校學報，2015（6）：86-88.

作者簡介：

王偉，碩士，河南科技大學藝術與設計學院講師。

李陽，碩士，河南科技大學藝術與設計學院講師。