翻轉課堂在三維CAD設計教學中的實踐研究

劉恩濤

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在傳統三維CAD設計課程教學過程中，由于畫圖軟件的操作命令很多，學生不容易全部記住，下課之后很容易忘記，教學效果不是很理想。翻轉課堂借助教學視頻提供給學生課下自主學習的機會，課上教師對學生進行指導，和學生共同探討并解決問題，改變了傳統教學課堂上以教師為主導講授知識、學生被動接受知識的狀況，樹立了學生在學習過程中的主體地位，強化了教師的指導作用，對于提高學生的自主學習能力和創新能力，提高課堂教學效率具有積極的作用。

[關? ? 鍵? ?詞]? 翻轉課堂;教與學;教學改革;三維CAD設計

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）33-0044-02

翻轉課堂（The Flipped Classroom）理念來源于美國科羅拉多州落基山的“林地公園”高中。2007年春，該校的兩位化學老師喬納森·伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）在考慮如何給因病無法出席課堂學習的學生補課時，利用錄屏軟件錄制PowerPoint演示文稿及教師講課音頻，并將制作好的視頻放置到網站上以供缺課的學生使用。未缺席的學生也使用在線材料，主要用于復習和強化課堂教學內容。不久，兩位老師開始重新思考如何展開課堂教學實踐以取得更好的教學效果，由此提出了翻轉課堂的理念。

從2011年開始，翻轉課堂理念逐漸受到全球教育界的關注，不少教育機構紛紛效仿，通過錄制教學視頻，讓學生在家里在線學習，代替傳統的課堂教學，上學時學生通過做練習對所學的知識進行鞏固，期間教師對學生進行個別指導。國內一些教育機構也開展了相關的教學實踐，但是由于種種因素的制約，該教學模式在我國還沒有得到大面積的推廣[1]。

本文通過分析教與學的關系，明確了翻轉課堂的意義和價值。結合本校三維CAD設計課程的實際情況開展了翻轉課堂的教學實踐，為深化高校教育改革、培養創新型人才提供一些參考。

一、教與學的關系

教學是教師的教和學生的學所組成的一種人類特有的人才培養活動。通過這種活動，教師有目的、有計劃、有組織地引導學生學習和掌握文化科學知識和技能，提高學生素質，使他們成為社會所需要的人[2]。從教學的定義可以看出，教學的目的是幫助學生獲取知識和技能。歸根結底，在學習的過程中學生才是主體，起決定性作用。為了更好地掌握知識和技能，需要最大限度地發揮學生的主觀能動性。除此之外，高等教育的一個重要目標是培養創新型人才，這就要求學生在學習過程中不只是吸收知識，還需要培養實踐能力以及發現問題、探尋問題答案的能力。這就更需要發揮學生的主觀能動性，樹立學生在教學過程中的主體地位。

但是長期以來，我國教育的現實情況是，基礎知識教育扎實，創新思維培養不足。從小學到中學，再到大學階段，國內課堂教學過程中都自覺或不自覺地形成了教師的權威地位，教師說什么，學生就學習什么、相信什么。這樣其實客觀上剝奪了學生在教學過程中的主體地位，也否定了教學在于溝通和合作的本質，削弱了教師在教學過程中應該發揮的指導作用。

那么，如何深化教育改革、培養創新型人才？樹立學生在學習過程中的主體地位，強化教師的指導作用非常重要。本文結合本校三維CAD設計課程的實際情況，開展了翻轉課堂的教學實踐。

二、三維CAD設計課程特點

三維CAD設計是機械相關專業的專業基礎課，同時也是一門選修課。本課程的任務是讓學生在理解幾何畫法和機械制圖的基礎上，掌握各類典型機械零件的造型、各種典型機械結構的裝配以及根據三維造型生成零件圖和裝配圖的方法和技巧。由上面的課程介紹可知，三維CAD設計是機械設計領域一種重要的工具，是一門實踐性很強的課程。

在我校，該課程主要是借助德國Siemens公司的UG NX軟件對機械設計過程中的三維建模的方法、工程圖和裝配圖的生成進行授課。UG NX軟件屬于中大型的三維建模軟件，具有全參數化、單一數據庫的特點，因此操作命令很多，建模過程相對比較復雜。

本課程不包含復雜的理論推導，但是使用三維畫圖軟件畫圖過程中包含很多具體的操作命令，需要大量的練習和實踐，并要在實踐的過程中不斷積累經驗。

三、現有教學方法存在的問題

在傳統的三維CAD設計課程教學過程中，教師先通過多媒體課件講解每章節的知識點，然后打開UG NX軟件進行各種操作命令的演示，并結合具體的零件演示建模和出工程圖的方法。在這個過程中很大一部分時間學生處于被動接受知識的狀態，不容易調動學生學習的積極性。同時，由于教師課上花了不少時間講解，留給學生練習的時間有限，學生課上只能練習一些基本操作，不容易發現軟件使用過程中的深層次問題，跟教師交流的機會比較少，老師不能很好地發揮應有的指導作用。此外，由于UG NX軟件的操作命令很多，學生不容易全部記住，下課之后不少學生可能很快就忘記了課上學到的內容，所以實際上教學效果有時不是很理想，確實需要對現有教學方法進行一定程度的改革。

因此，在學院機械設計制造及其自動化專業三維CAD設計課堂教學中，嘗試應用了翻轉課堂教學方法。

四、翻轉課堂教學模式實施

翻轉課堂是以課下學生提前自主學習課程教學視頻獲取知識，課上教師對學生進行指導，和學生共同探討并解決問題，并將知識內化作為基本方法的新型教學模式[3];將傳統的“以教師為主”轉變為“以學生為主體”的教學模式，突出了“以學生為主體，先學后教”的教學理念[3]，體現了學生在學習過程的主體地位，也強化了教師的指導作用。根據機制專業學生實際教學過程中的特點，將翻轉課堂教學模式分為課前準備、課堂實施、課后鞏固三個階段，旨在培養學生的自主學習能力，培養學生的創新精神和實踐能力。