翻转课堂在三维CAD设计教学中的实践研究

刘恩涛

[摘           要]  在传统三维CAD设计课程教学过程中，由于画图软件的操作命令很多，学生不容易全部记住，下课之后很容易忘记，教学效果不是很理想。翻转课堂借助教学视频提供给学生课下自主学习的机会，课上教师对学生进行指导，和学生共同探讨并解决问题，改变了传统教学课堂上以教师为主导讲授知识、学生被动接受知识的状况，树立了学生在学习过程中的主体地位，强化了教师的指导作用，对于提高学生的自主学习能力和创新能力，提高课堂教学效率具有积极的作用。

[关    键   词]  翻转课堂;教与学;教学改革;三维CAD设计

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）33-0044-02

翻转课堂（The Flipped Classroom）理念来源于美国科罗拉多州落基山的“林地公园”高中。2007年春，该校的两位化学老师乔纳森·伯尔曼（Jon Bergmann）和亚伦·萨姆斯（Aaron Sams）在考虑如何给因病无法出席课堂学习的学生补课时，利用录屏软件录制PowerPoint演示文稿及教师讲课音频，并将制作好的视频放置到网站上以供缺课的学生使用。未缺席的学生也使用在线材料，主要用于复习和强化课堂教学内容。不久，两位老师开始重新思考如何展开课堂教学实践以取得更好的教学效果，由此提出了翻转课堂的理念。

从2011年开始，翻转课堂理念逐渐受到全球教育界的关注，不少教育机构纷纷效仿，通过录制教学视频，让学生在家里在线学习，代替传统的课堂教学，上学时学生通过做练习对所学的知识进行巩固，期间教师对学生进行个别指导。国内一些教育机构也开展了相关的教学实践，但是由于种种因素的制约，该教学模式在我国还没有得到大面积的推广[1]。

本文通过分析教与学的关系，明确了翻转课堂的意义和价值。结合本校三维CAD设计课程的实际情况开展了翻转课堂的教学实践，为深化高校教育改革、培养创新型人才提供一些参考。

一、教与学的关系

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。通过这种活动，教师有目的、有计划、有组织地引导学生学习和掌握文化科学知识和技能，提高学生素质，使他们成为社会所需要的人[2]。从教学的定义可以看出，教学的目的是帮助学生获取知识和技能。归根结底，在学习的过程中学生才是主体，起决定性作用。为了更好地掌握知识和技能，需要最大限度地发挥学生的主观能动性。除此之外，高等教育的一个重要目标是培养创新型人才，这就要求学生在学习过程中不只是吸收知识，还需要培养实践能力以及发现问题、探寻问题答案的能力。这就更需要发挥学生的主观能动性，树立学生在教学过程中的主体地位。

但是长期以来，我国教育的现实情况是，基础知识教育扎实，创新思维培养不足。从小学到中学，再到大学阶段，国内课堂教学过程中都自觉或不自觉地形成了教师的权威地位，教师说什么，学生就学习什么、相信什么。这样其实客观上剥夺了学生在教学过程中的主体地位，也否定了教学在于沟通和合作的本质，削弱了教师在教学过程中应该发挥的指导作用。

那么，如何深化教育改革、培养创新型人才？树立学生在学习过程中的主体地位，强化教师的指导作用非常重要。本文结合本校三维CAD设计课程的实际情况，开展了翻转课堂的教学实践。

二、三维CAD设计课程特点

三维CAD設计是机械相关专业的专业基础课，同时也是一门选修课。本课程的任务是让学生在理解几何画法和机械制图的基础上，掌握各类典型机械零件的造型、各种典型机械结构的装配以及根据三维造型生成零件图和装配图的方法和技巧。由上面的课程介绍可知，三维CAD设计是机械设计领域一种重要的工具，是一门实践性很强的课程。

在我校，该课程主要是借助德国Siemens公司的UG NX软件对机械设计过程中的三维建模的方法、工程图和装配图的生成进行授课。UG NX软件属于中大型的三维建模软件，具有全参数化、单一数据库的特点，因此操作命令很多，建模过程相对比较复杂。

本课程不包含复杂的理论推导，但是使用三维画图软件画图过程中包含很多具体的操作命令，需要大量的练习和实践，并要在实践的过程中不断积累经验。

三、现有教学方法存在的问题

在传统的三维CAD设计课程教学过程中，教师先通过多媒体课件讲解每章节的知识点，然后打开UG NX软件进行各种操作命令的演示，并结合具体的零件演示建模和出工程图的方法。在这个过程中很大一部分时间学生处于被动接受知识的状态，不容易调动学生学习的积极性。同时，由于教师课上花了不少时间讲解，留给学生练习的时间有限，学生课上只能练习一些基本操作，不容易发现软件使用过程中的深层次问题，跟教师交流的机会比较少，老师不能很好地发挥应有的指导作用。此外，由于UG NX软件的操作命令很多，学生不容易全部记住，下课之后不少学生可能很快就忘记了课上学到的内容，所以实际上教学效果有时不是很理想，确实需要对现有教学方法进行一定程度的改革。

因此，在学院机械设计制造及其自动化专业三维CAD设计课堂教学中，尝试应用了翻转课堂教学方法。

四、翻转课堂教学模式实施

翻转课堂是以课下学生提前自主学习课程教学视频获取知识，课上教师对学生进行指导，和学生共同探讨并解决问题，并将知识内化作为基本方法的新型教学模式[3];将传统的“以教师为主”转变为“以学生为主体”的教学模式，突出了“以学生为主体，先学后教”的教学理念[3]，体现了学生在学习过程的主体地位，也强化了教师的指导作用。根据机制专业学生实际教学过程中的特点，将翻转课堂教学模式分为课前准备、课堂实施、课后巩固三个阶段，旨在培养学生的自主学习能力，培养学生的创新精神和实践能力。