进水闸建模实训“翻转课堂”教学研究

张亚坤 ，张圣敏

（1.黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004；2.小流域水利河南省高校工程研究中心，河南 开封 475004）

0 引言

在传统的课堂教学模式中，教师充当的是知识灌输者的角色，当教师只讲不练时，一堂课下来，教师常常累得有气无力，学生被“灌”得晕头转向，而教学效果也不理想。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》提出：教育要以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，把促进学生健康成长作为学校一切工作的出发点和落脚点。这不应当只是口号，而是在教学中必须实实在在地去做，真正把国家对教育工作者提出的要求落在实处。在新的教学情况下，黄河水利职业技术学院（以下简称黄河水院）水利水电建筑工程及其相关专业教学团队在进水闸实训教学中学习运用新技术、新方法、新手段，发挥教师的主导作用，做好课堂的设计与组织，真正以学生为主体，充分调动学生主动学习的积极性，启发和引导学生学习知识、训练技能，学会如何解决问题。

本文以进水闸建模实训中的 “闸室段建模”为例，介绍了“翻转课堂”教学模式在进水闸建模实训中的实施步骤，以期为同行构建翻转课堂教学模式提供参考。

1 翻转课堂与传统课堂

2000年，美国Maureen Lage等介绍了在美国迈阿密大学教授《经济学入门》时采用的“翻转教学”模式以及取得的成绩，但是他们并没有提出 “翻转课堂”或“翻转教学”的概念。2007年，美国科罗拉多州的化学老师 Jonathan Bergmann and Aaron Sams使用视频软件录制幻灯片，并附上讲解声音，然后上传到网络上，以此为缺席的学生补课。不久他们进行了更具开创性的尝试，逐渐以学生在家看视频、听讲解为基础，在课堂上教师主要进行问题辅导，或者对在做实验过程中有困难的学生提供帮助，并推动这个模式在美国中小学教育中的使用，这种教学模式就是“翻转课堂”的雏形。随着互联网的发展和普及，“翻转课堂”的方法逐渐在美国流行起来，并引起争论。

在“翻转课堂”的教学模式下，利用课堂内的宝贵时间，学生能够更主动地专注于基于项目的学习，共同研究解决富有挑战性的问题，从而获得更深层次的理解［1~2］。教师不再占用课堂的时间来讲授相关信息，这些信息需要学生在课后通过自主学习来掌握，他们可以看教学视频、聆听专家讲座、观看播客、阅读电子书，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅他们需要的或感兴趣的材料。教师也能有更多的时间与每个学生交流。在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏等，教师则采用讲授法和协作教学的方法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习［3］。

在传统的课堂教学中，教师是主动的支配者，学生是被动者的服从者。教师、学生、家长乃至全社会都有一种潜意识：学生应该听从教师，听话的学生才是好学生；教师应该管住学生，不能管住学生的教师不是好教师。师生之间不能在平等的层次上交流意见，甚至不能在平等的层次上探讨科学知识。传统课堂主要是以教师主动讲授知识和学生被动接受知识为主要特征，教师往往注重通过语言的讲述和行为的灌输来实现知识的传授，在教学过程中教师的主导地位过去突出，而学生的主体地位却被习惯性地忽视。在这种教学模式下的课堂教学往往过于死板，教师搞“一言堂”，学生的主体学习地位得不到应有的体现和尊重，即使他们在学习过程中有自己的看法，也往往不敢也没有机会表达。因此，传统的教学模式严重忽视了教学中的情感因素，无视青少年学生心理发展的正常需求，严重束缚了学生学习的积极性、主动性和创造性的发挥。

2 进水闸实训教学课程内容

《水利工程制图》课程主要是培养学生绘制和识读水利工程图的能力，培养学生识读水利工程图和计算机绘制工程图的技能，该技能是水利工程领域工程技术人员必须具备的职业技能。通过本课程学习，为《重力坝设计与施工》《土石坝设计与施工》《水闸设计与施工》《隧洞设计与施工》《中小型水电站建筑物设计与施工》等专业课程的学习奠定基础，为学生顶岗实习、毕业后能胜任岗位工作起到必要的支撑作用。为此，在课程教学的最后一个阶段，安排了进水闸综合实训，其目的是让学生在读懂进水闸结构图的基础上，借助计算机创建其AutoCAD三维动态仿真模型，并举一反三、融会贯通，从而更清楚地掌握水工建筑物（如溢流坝、土石坝、桥梁涵洞等）的识读及绘图技巧［4］。

进水闸实训的基本要求是让学生读懂闸室段结构图，并在此基础上创建出其三维模型，如图1中所示。利用CAD创建出实际建筑物的三维模型是对学生动手能力更高的要求，不仅要求学生具备计算机绘图软件的使用技能，而且还要具备透彻读懂工程图的能力。在读图及建模过程中加深了学生对水利工程专业知识的领悟，为后续课程乃至将来就业打下了坚实的读识图基础。

3 “翻转课堂”模式下进水闸建模实训课堂教学实施步骤

根据进水闸的组成部分，进水闸建模实训在教学内容上分成了上游连接段建模实训、闸室段建模实训、下游连接段建模实训3大部分。课前，学生根据教师的布置，已经利用课外时间借助教师提供的教学资源（如水利工程制图国家级精品资源共享课、微课、教师的教学空间、公共邮箱等）进行了不同程度的自主学习。课堂上，教师主要是组织好实训课堂，对学生的课外学习情况进行检查考核。对学生自主学习中遇到的问题，应发挥学生的主动性，让学生通过分组讨论、演示讲解等互动方式解决。教师的任务主要是合理控制实训节奏及过程。针对课程难点，教师进行答疑，并适当地进行知识拓展。把课堂从教师的课堂变成学生的课堂。课堂上，鼓励学生多思考、勤思考，重视学生创新思维和创新意识的培养，发挥学生的团队协作精神，强调学生职业素质的提高，凝练学生的职业精神。下面以闸室段的建模为例来介绍这种崭新模式下的实训课堂教学实施步骤。

3.1 实训导入

第1步是实训的导入。其目的是让学生明确本次实训的教学目标。用简明扼要的语言描述本次实训的任务，即要求学生利用AutoCAD软件的三维建模功能创建出进水闸闸室段的三维模型［5］。教学中利用多媒体课件显示闸室段模型，也就是本次实训课学生提交的成果，如图1中闸室段三维模型所示。

3.2 过程考核

第2步是过程考核。开课就考核，在传统的课堂教学模式下是很罕见的事情。由于在翻转课堂模式下，实训前已经预先给学生布置了课外学习任务，开课就考核是顺理成章的事情，不但要检查学生课外学习情况及课外自学中存在的问题，而且要体现过程考核的方式，使考核变得更有实际意义。运用过程考核的方式，能够考核学生学习态度、学习能力，是传统考试所达不到的。在闸室段建模课堂考核中，要求各个实训小组的每1名同学应独立地创建出教师指定的模型。把闸室段的模型按照结构要求拆分成折线形底板、中墩、边墩、边墩上的闸门槽等4部分，如图2所示。要求不同的小组在规定的时间内创建其中的一个部分作为考核内容。在这一步骤中，教师计时，安排各组组长进行交叉考核，如第一组组长检查第二组的完成情况，第二组组长检查第三组的完成情况，依次循环检查……教师抽查汇总后的各组长的检查结果，并进行通报。考核结束后，要求各小组在规定的时间内完成除本小组考核内容之外的其他内容，综合起来就是进水闸闸室段模型的各组成部分。在学生操作过程中，教师巡视检查。

3.3 小组讨论与成果展示

第3步是小组讨论与成果展示。当各小组成员独立完成闸室段各组成部分模型创建任务后，会存在各种各样的情况，如有的学生因课外学习不够充分没能做出模型，有的学生建模方法独到，有的学生建模中遇到了一定问题，走了不少弯路等等。在这个实训环节中安排各个小组成员在组长的带领下进行小组讨论学习，每个学生都有机会发表自己的见解，并通过这种方式向小组成员分享了学习感悟。采用这种小组讨论的学习方式，不仅展示了学生们的才华，也锻炼了他们的语言表达能力，加强了同学间的交流，体现了团队合作精神，更重要的是活跃了课堂学习的气氛，通过自我展示能够调动学生学习的积极性主动性。为了进一步调动各小组学习的趣味性，可以在小组的讨论过程中增加展示环节。让每个小组派代表针对本小组讨论中的亮点进行展示，这里派出的代表就像教师一样向大家进行汇报，从更大范围分享小组讨论的成果。在这一过程中，教师起到主持人的作用即可。

图1 进水闸闸室段结构图及其三维模型（单位：cm）Fig.1 Sluice chamber structure and its 3D model of intake gate(Unit:cm)

3.4 教师演示与知识拓展

图2 进水闸结构分解图Fig.2 Sluice structure decomposition

第4步是教师演示与知识拓展。教师针对各个小组的展示情况或在巡视中发现的问题进行点评和补充。教师还可以对与进水闸建模相关的内容进行知识拓展，或根据情况对进水闸建模的方法或重点难点进行讲解，这是在传统课堂上无法实现的。也可以根据学生提出的疑问进行讲解。知识拓展能够更大限度地扩展学生的视野，有利于锻炼学生的思维能力，培养学生的创新意识。当然，这一环节对教师备课提出了更高更深的要求。

3.5 微课辅助教学

第5步是微课辅助教学。信息时代的教学要想取得更好的教学效果，就应该考虑信息技术手段的运用。在闸室段实训备课中，教师制作了精美的微课，如闸室段各组成部分建模实训微课、知识拓展相关微课等。这些微课不仅有助于学生课外学习，而且能够作为学生在课堂上的辅助学习素材。微课短小精悍、趣味十足，吸引了学生自主学习的自觉性，能够收到很好的教学效果［6］。

3.6 课堂考核与小结

第6步是课堂考核与小结。最后，进行课堂考核，检查各个小组乃至各个成员的完成情况，检查是否达到本次实训课的实训目标。考核仍然采用交叉检查的方式，教师对结果进行抽查，以确保考核的真实性。教师汇总各组长的检查结果后，综合各组实训中的表现，如课外学习的态度、小组讨论的气氛、小组汇报展示情况、小组协作情况、实训目标的完成情况等，量化出各个小组的成绩并向全体学生进行通报。鼓励和表扬表现积极的小组及表现突出的小组成员。布置下次实训内容的课外学习任务，并要求学生整理实训场馆，宣布实训结束。

4 结语

提高“翻转课堂”教学模式下的教学质量，关键在于课下学生的自主学习，培养学生自主学习能力，是实施翻转课堂的核心，学校还应该从全方位培养学生的自学兴趣，从氛围、环境、学生管理等方面不断完善学生自主学习能力的环境建设。所以需要教师建立丰富多样的教学资源，以供学生学习之用。黄河水院已经建成丰富的国家级、省级精品课程、国家精品教学资源库，以及正在建设的教师教学空间、水工国家教学资源库等，将为相关专业师生开展“翻转课堂”教学提供便利的条件。

［1］焦建利.翻转课堂教学改革的五个关键［J］.中国信息技术教育，2015（7）：67－70.

［2］焦建利.微课与翻转课堂中的学习活动设计［J］.中国信息化，2014（24）：23－25.

［3］陈晓斐.翻转课堂教学模式的研究［D］.武汉：华中科技大学，2014：6－17.

［4］ 曾令宜.AutoCAD2012工程绘图技能训练教程 ［M］.北京：高等教育出版社，2014：126－139.

［5］张亚坤.CAD三维建模技术绘制水利工程复杂形体视图的应用［J］.河南建材，2013（2）：163－164.

［6］刘万辉.项目教学法在软件综合化实训中的运用［J］.中国信息技术教育，2015（7）：92－95.