基于翻转课堂模式的模型与塑造实验教学探索

吴 慧 兰

(华东理工大学 艺术设计与传媒学院， 上海 200237)

0 引 言

模型与塑造课程是高等院校设计类专业的一门必修课程，也是我院工业设计、产品设计、数字媒体艺术设计、环境艺术设计4个专业的必修实践课程，该课程在本科4年的学习过程中具有举足轻重的地位，它贯穿于整个专业学习的始终[1]。模型是表达设计理念和设计思维的一种重要方式，是进行产品设计与开发的必要手段，是整个设计过程的关键环节。该课程的教学目的就是让学生了解模型的用途和功能，熟悉各种模型塑造的常用材料、性能及加工工艺，掌握模型塑造的原则，能根据设计图纸的要求，合理地选用材料，选择恰当的工艺，能准确地表达设计产品的形态、色彩和机能关系。通过该课程的学习，还可开发学生动手实践技能、培养学生的空间想象力、设计创新能力及创造力，使设计效果更趋完美。

为了提高该课程的教学效率，面对有限的课内学时，如何让学生更加充分、自由地安排实验时间，笔者对原有的教学模式进行了深层次改革，实施将翻转课堂理念引入该课程教学中[2]。在模型与塑造实验教学的实践中，应用“翻转课堂”教学模式，旨在提高模型与塑造实验教学的质量，加强师生、学生之间的交流，充分利用相对有限的实验课时，提高学生主动学习兴趣，培养学生的自主学习能力、协作能力以及解决问题的能力[3-4]。

1 实验内容安排及目的

依据设计类专业培养计划，模型与塑造课程安排在二年级第一学期开设，总学时80学时。模型的种类有很多种，其实验教学项目主要是按照材料来分类，共有9种实验项目(见表1)。

表1 实验项目和实验内容

模型与塑造实验教学主要分为基础实验教学和拓展实验教学两部分。基础实验教学的目的是让学生了解并自主完成表1中的实验项目，认识工具和仪器，了解各类材料的特性，熟悉掌握各种材料的加工工艺和加工过程，解决理论知识与实际应用的脱节、教学实验与现代工业脱节的问题，让学生掌握对产品进行二维的视觉化设计表现(图纸)，同时综合运用产品造型材料与工艺、色彩构成、立体构成、雕塑、工程制图、表现技法等先行课中的知识点，合理使用多种技术手段完成工业产品模型制作。在该环节中，教师是引导者，学生是实践者[5]。

拓展实验是在学生掌握了基础实验的基础上充分发挥学生的创新能力，让学生自主选择实验主题，自主设计实验项目并完成不同用途的模型，重点是完成功能性和表现性模型。自主设计实验项目选择可以是毕业设计模型制作、设计竞赛项目、大学生创新项目等。在拓展实验中，学生是主导者，教师是引导者，学生自主完成资料收集、项目设计、任务分配及校验等环节[6]。

2 传统实验教学存在的问题

近年来，国内不少学者针对模型与塑造实验教学课程体系等方面进行了有益的探索和实践，提高了学生的创新能力，但调查研究发现模型与塑造实验教学仍然存在一些问题和不足，主要表现在：

(1) 实验课时有限，导致问题意识淡薄，束缚创造性思维。① 尽管该课程总课时多，但实验项目也多，每个实验项目的实验教学时间只有几学时。② 由于学生素质、专业侧重各不相同，实验室硬件条件所限，该课程基本采取教师讲授为主的授课方式。为了保证实验顺利开展，实验教师在课上详细讲解实验设备的使用、实验操作步骤、材料的性能以及实验注意事项等，留给学生课堂操作时间严重不足，造成塑造出来的模型不准确或质量不精细，有时因为材料的选择不正确而造成模型塑造失败[7]。

(2) 教学过程中学生之间、师生之间缺乏交流，难以兼顾学生个性化、差异化。虽然每次实验可以保证每个学生独立实验，但实验辅导中1个教师要照顾30个学生，很难及时处理每位学生的问题，更无法兼顾到每个学生的个性化、差异化。实验时间较紧，实验时学生之间也没有太多机会交流，会做的一直忙于实验，不会做的很无助，导致能力不同的学生对本实验课程多有怨言、褒贬不一，降低了学生学习的主动性和创造性[8]。

(3) 实验教学考核方式单一、片面。模型与塑造实验课考核提交的是模型作品，而学生的成绩应该不仅仅包含作品，还要看其学习过程，看学生的学习态度和积极性并考察学生的学习能力是否真正得到提高，但是由于缺少必要课程管理系统，学生的学习过程无法保存，用来评价学生学习效果的只有每个实验项目的作品，这样的评价方式过于单一，评价主体也比较单一，无法充分组织自评和组内互评等多元化评价主体参与评价过程，最终都由实验教师决定学生的最后成绩[9]。

显然，传统的模型与塑造实验教学模式已到了非改不可的时候了，需要采用新的教学模式和方式取而代之。

3 基于翻转课堂理念的实验教学模式

翻转课堂是借助计算机和网络技术，利用教学资源把知识的传授过程放在课外，给予学生更多的自由，允许学生选择最适合自己的学习方式接受新知识，把知识的内化过程放在课堂内，确保课堂上真正引发观点的相互碰撞，使问题引向更深层次。模型与塑造实验教学面临的问题正是翻转课堂教学模式的优势所在。构建基于翻转课堂的模型与塑造实验教学模式，无疑可以改善教学效果[10]。

我院工业设计、产品设计、数字媒体艺术设计、环境艺术设计4个专业(每班人数约30人)均开设了这门课，每年大约有130名本科学生学习这门课程。实验时，每班通过随机或学生自主选择的方式分为10组，每组约为3人。应用翻转课堂教学模式进行实验教学活动的流程如图1所示，大致分为课前、课中和课后3个阶段。因为课程涉及内容较多，仅以木模型塑造实验为例说明。

图1 翻转课堂教学流程

3.1 课前阶段打好理论基础

3.1.1 教师精心设计准备课件

教师是整个翻转课堂的设计者、组织者、监督者和评价者，教师还必须是教学资源的创建者，教师要完成对木模型塑造实验的整体设计工作。要精新制作实验教学视屏或PPT资料、要编辑思考题、教学资料。

(1) 制作木材特性、种类与加工工具的PPT。主要介绍木材的特性、种类和工具，常用的手工工具有刀具、刨锯、钻、锉刀、凿子等，对应的电动工具有德国迷你魔PROXXON模型制作工具、奥地利UNIMAT优耐美安全多功能组合机床，大型加工设备如德国FESTOOL木工模型加工设备(见图2)、美国SHERLINE谢兰精密微型系列机床、激光雕刻机、线切割机以及3D打印机等设备，介绍这些设备的原理和加工方法。特别要强调木材的质地不同，所用的加工设备也有所不同。

图2 FESTOOL木工模型加工设备

(2) 木模型的制作技法。例如，人造板、胶合板、刨花板、纤维板、细木工板等的加工技法，还有这些板的弯曲方法。掌握常用材料的表现技法，能够应用材料制作出合乎比例、形态优美的模型(见图3)。

图3 木模型制作教学视频截图

(3) 木模型制作二维平面图。主要介绍AutoCAD、coreldran等常用绘图软件可进行木模型平面图(见图4)的绘制以及文件保存的格式等。

图4 二维平面图教学资料截图

(4) 实验过程中的注意事项。重点强调一下德国FESTOOL木工模型加工设备操作过程中的安全问题，如不允许擅自通电、必须在老师的指导下进行等。

完成教学资料的制作后，教师要做好实验仪器和实验工具的准备工作。课前教师需要安排学生的预习或学习任务，要求学生了解每种材料的特性，熟练掌握每一台设备的操作方法和适合的加工工艺，清楚实验过程中的安全注意事项。

3.1.2 学生自主学习，完成预习

学生首先通过教师提供的教学资料了解学习内容，根据学习任务及个人兴趣选择合适的学习内容和顺序。对学习过程中遇到的问题进行记录，并及时与教师进行问题交流。比如学生在课前学习阶段会反映一个问题，他们通过实验设备的介绍视频能够详细地了解设备的结构、可加工的材料、操作步骤等，但是还是缺乏实物的直观体验认识，考虑到这个问题，教师在课前阶段安排一次带学生进实验室，介绍一下实验工作场所和实验设备，并对实验设备进行操作，最后学生要完成教师安排的预习实验报告。

学生课前通过微课自主学习方式，主动思考、讨论、记录、实操，使模型与塑造实验教学的学习过程更具针对性、趣味性、主动性和创造性。另外学生可选择最适合自己学习的时间观看教学视频，或用手机APP利用空闲时间学习。不同基础层级的学生还可以根据自身的理解，选择教学视频重复播放的次数，对难点的知识提出疑惑等待教师课上解答或者在课前与同学进行讨论，还可形成协作式互助学习[11]。

3.2 课中阶段夯实理论，练就技艺

3.2.1 教师引导、答疑

有了较深入的课前学习，使得课堂内教师与学生能够开展面对面的交流，这个阶段教师主要是引导学生把课前所学知识运用到实践中，教师需要根据课前学生提出的问题进行有针对性的回答，即检查教学、提问思考、个性教学[12-13]。

(1) 检查教学。主要是课程知识点的回顾，教师为主导。

(2) 提问思考。主要是围绕课程知识进行讨论、答疑、提问等，可以分为教师提问、学生之间相互讨论、学生自由提问与教师答疑。这个过程可培养学生模型塑造的各项技能与模型的设计能力和创新精神。

(3) 个性教学。主要教学活动为模型的设计理论、各种材料模型的塑造及学生设计的模型是否有创新等方面进行一步的拓展训练，师生互动，学生展示作业、学生之间相互讨论，教师做点评。在学生独立实践制作模型期间，教师要巡回检查每组的实践情况。学生在实践中遇到自己无法解决的新问题时教师要及时给予帮助。要与学生讨论塑造模型的工艺，塑造的技巧，避免因材料的选错而造成模型的塑造失败。教师还要仔细检查设备是否正常，以免出现安全问题。

(4) 考核机制。与传统教学模式的考评方式不同，翻转课堂教学模式必须把考核贯彻在整个课程教学的全过程中，构成多元化的考评体系。如在学习效果方面，强调学生的知识、技能掌握程度；在学习过程方面，强调学生在独立自主学习、参与讨论、团队协作、创新意识等内容中的表现。模型与塑造实验教学考核的内容包括知识点测试、个人作品、期末测试、学习参与、团队协作等。教师还要利用课程平台强大的数据挖掘和分析功能，把学习者参与的发帖、回帖、博客、WiFi编辑等网上学习历程跟踪记录，纳入到课程成绩评定中[14]。如表2所示。

表2 课程学习考核要点

3.2.2 学生团队协作，自主实验

这个阶段中，学生需要独立自主地完成相关实验任务，明确组内成员各自的任务。例如，一部分人负责设计、选材和模型加工工艺，另一部分人负责设备的操作、模型的表面处理等。在实验过程中，避免出现因为任务分配不合理而导致实验任务分配不均的情况。在实践操作过程当中遇到问题，首先要自己独立思考或者与组内其他组员讨论解决，组内成员需要通过协作学习来共同完成整个模型实验，在协作学习过程中要创新思维，提高交流沟通能力。学生在完成实验之后，要在课堂上展示自己小组的成果(见图5)并进行案例剖析，从设计、制作的角度交流学习实践体验。最后填写实验报告交给教师，实验报告包括实验步骤及实验过程当中的学习心得和遇到的问题，并对自己的整个实践过程进行自评。

图5 学生制做的实物图

3.3 课后阶段拓展、提高

课后阶段即拓展实验部分，教师给出3种拓展实验方案供学生选择，① 主题自主设计项目;② 学生结合自已参加的各类设计竞赛项目;③ 大学生创新项目。教师根据学生提交的方案，与学生一起讨论交流，评估其可行性，最后学生要上交完成的作品以及实验报告，教师根据学生作品完成的具体情况给出相应的成绩。

教师还可利用拓展实验提高学生的创新创业能力，可以模拟企业的工作情景对学生分组进行合作实践，内化拓展本节课的知识要点。即学生可分组定岗或轮岗为客户、设计、销售等角色，讨论如何按照客户要求进行设计；如何按照模型的用途制作产品、研究市场、如何定价等，小组成员各司其职完成本产品的设计和制作等实践全过程。在这个实践过程中，学生是中心，教师要及时进行点评，强调知识的重难点。通过模拟工作实际，可为学生以后的就业打下了基础[15-16]。

4 实验效果分析

翻转课堂上教师讲授的过程被放在了课外，课堂上宝贵的时间和教师资源被充分利用起来释疑、交流深化理论知识，教师不必再重复死板的教材讲授，学生也不用再担心因为注意力不集中而导致遗漏了讲课的内容。教师有更多的时间与学生交流，了解班上不同学生对同一知识的理解和掌握程度，从而更好地做到有针对性地辅导。传统课堂和翻转课堂实验教学比较如表3所示。

表3 两种课堂对比

通过对学生的调查统计，采用传统教学模式时，学生实验积极性不高，塑造的模型水平较差。采用翻转课堂教学模式，95%的学生感觉有较大收获，学生的实验参与热情明显提高，在规定时间内学生实验的完成率增加了，塑造的模型质量提高了，教师的教学效率满意度增加了，学生的动手能力增强了，为参加各类大赛积累了实战经验，教师和学生之间的关系更加融洽实验教学水平提高了。

5 结 语

通过采用翻转课堂的教学模式，使学生可有更充分自由的时间进行课前学习，增加了学生的实验兴趣，有效改善了传统课堂效率低、学生与教师交流不足、学生动手操作能力差、实验失败率高的不足，还将学生原有被动接受知识的局面转变为课堂的参与者，促进了学生个体差异性的发展，让学生在自由的教学空间中挖掘自身的潜力，学生的创新创业的意识增加。同时也将教师从繁琐重复的教学任务中解放出来，使其能有更多的时间与学生进行深入的交流，拓展了学生的实验创新思维，提高了实验教学的效率和效果。