翻转课堂在“工程制图”教学中的应用

杨秀娟+裴金萍+吴明玉

摘 要：“翻转课堂”的出现导致了一场传统教学模式的变革。文章从工程制图课程的特点出发，分析了目前“翻转课堂”的发展趋势以及在工程制图课程中的应用现状。通过分析认为“翻转课堂”这种新的教学方式在“工程制图”课程中刚刚兴起，其以“微视频”为基础，以互联网为载体，突出了学生的主动性，对传统课堂教学起到了有效的补充作用。

关键词：翻转课堂；工程制图；工学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）06-0010-03

“微课”、“慕课”、“MOOC”、“可汗学院”、“翻转课堂”等授课形式的出现发端于2007年[1]，是一种利用流媒体微视频以及相应的一整套新型组织与管理的教学方式。2011年，萨尔曼·可汗在TED大会上为教育界带来了颠覆性的“Flipped Classroom”，从而引发了一场关于教育教学的变革[2]。2012年，“慕课”等教学形式在全球迅速兴起，各种课程平台的应用为更多学生提供了系统学习的可能性。国内高校也逐渐地开展了翻转课堂等课程教学改革，纷纷推出了本校的各种“慕课”课程。

“工程制图”课程是一门工学专业的必修课，也是工学的基础课，课程内容与工程实际紧密结合，是工程界交流的“语言”。本课程具有清晰的结构，各个知识点之间密切联系，同时又相互独立，具有一定的逻辑性，因此非常有利于以知识点为单位构建“微知识”形成“微视频”而应用于翻转课堂教学中。

一、翻转课堂在“工程制图”课程中的应用现状

为了更好地了解目前翻转课堂在“工程制图”课程中的应用现状，笔者以中国知网（CNKI）为主要数据来源，以“微课”、“慕课”、“翻转课堂”、“MOOC”、“反转课堂”、“颠倒课堂”、“可汗学院”为关键词进行检索，统计了2010年1月1日至2015年12月31日中国知网收录的相关文献，共10400篇相关文献，同时以“工程制图”为关键词进行检索，统计得到1396篇相关文献，如图1所示。数据表明，“工程制图”课程研究呈现平稳态势，年均发表相关文献约280篇，相比之下，翻转课堂的研究得到了国内教育界的高度重视，整体呈现指数增长态势。

图1 2010—2015年相关发文量统计

虽然翻转课堂建设引起了教育界的高度重视，但是在“工程制图”课程当中开展的翻转课堂建设较少。以“工程制图”和翻转课堂双关键词搜索相关文献发现，2010—2013年均未有文章刊出，2014年仅有1篇文献，2015年有4篇文献，这说明在“工程制图”课程中，利用“翻转课堂”等形式开展教学探讨才刚刚起步。

二、翻转课堂在“工程制图”中的应用

（一）翻轉课堂的优势

翻转课堂也称“颠倒课堂”，通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变了传统教学中师生角色并对课堂时间的使用进行了重新规划，实现了对传统教学模式的革新[3]。“翻转课堂”通过教师事先录制微视频然后通过一定的教学平台将微视频提供给学生，在课前让学生自主观看教学视频，主动完成知识的传授，然后在课堂上组织学生参与小组讨论等以此达到知识内化的结果。

1.“翻转课堂”以“微视频”为基础，强调了知识的灵活性。“翻转课堂”的基础资源是教师录制的“微视频”。这些“微视频”，长度5—10分钟，大小几十兆，是非常方便下载和学习的视频文件。在这些文件当中，每个知识点都由教师精心制作，通过PPT、三维动画、三维建模、现场录像等形式将课程中的知识点多样化地表达出来，既活泼生动，又简明扼要，而且简短的故事性说明，更能抓住学生的注意力，既保证了知识点的清晰表达又能保证学生的有效学习。

2.“翻转课堂”以“互联网”为载体，强调了大数据的开放性。在“翻转课堂”中，教师要完成视频制作，势必要了解和掌握视频制作的原理、方法、设备，同时要掌握视频制作工具的使用方法，完成视频资源的搜集与处理，并且要对录制完成的视频进行剪辑、分割、合成制作等，在这个过程当中，需要大量地应用到“互联网”。同时，在“翻转课堂”的教学过程中，课堂活动中的小组讨论、案例分析等形式均需要查找大量的资料，这些单靠课本和参考书是无法满足需求的，因此“翻转课堂”必须是以“互联网”的“大数据”为载体，才能保证资源的丰富性和课程教学的可行性。

3.“翻转课堂”以学生的自制力为前提，强调了学生的自觉性。柏拉图曾说：“我们要借助于教育帮助学生从他们必须学习的知识中寻找乐趣。”[4]“翻转课堂”中教师传授知识是通过学生课外独立学习的方式来进行的，这一学习过程，对学生的学习能力、自我控制能力提出了更高的要求。在没有教师的监督下，要克服网上的诱惑因素、排除干扰信息，集中注意力学习，需要学生有良好的自控力，并能养成自主学习的习惯。

（二）“工程制图”课程传统教学模式与翻转课堂的比较分析

“工程制图”起源于几何学，以画法几何的基本投影理论为基础，以直尺、圆规、图板为工具，以黑板、木模、挂图为媒介，已有200多年的历史[5]。一直以来，“工程制图”课程采用的都是传统的教学方式，即上课教师讲，下课学生练，教师是主导，学生被动地学习，加上课程内容多课时少，满堂灌的教学方式导致学生无法快速理解和接受知识，久而久之形成了“闻之色变”的畏惧心理，同时动手能力和空间想象能力得不到提升，无法充分地调动学生的积极性。

从表1对传统课堂与翻转课堂中教学过程的分析来看，传统课堂以教师为主导，强调的是教师的言传身教，充分地展示了教师的人格魅力，但是忽略了学生的主动性和自觉性，同时学习方式、考评方式单一，不能对学生的综合能力进行全面的评判。相比之下，翻转课堂则恰好弥补了传统课堂的缺点，它可以充分地利用学生的课余时间，让学生能随时随地学习，这样就能节省课堂时间，以便于在课堂上能突出教学重点讲授教学难点，方便教师的全程跟踪，同时教师对学生的学习能力、自我控制能力、思维能力、动手能力、科研能力等均可以进行全面的判定。

表1 传统课堂与翻转课堂教学过程分析

（三）翻转课堂在工程制图教学中的应用设计

“工程制图”这门课的内容比较多，知识点密集。从投影的基本知识，直线和平面，基本形体的特征，到立体截交相贯，整个课程内容结构严谨，整体性强，这样在“微视频”的制作过程中就要对内容进行细化分解，既要保证每个“微视频”知识点的系统性，同时要兼顾课程知识的全面性。

例如，“基本形体的截交线”这部分内容，包含了平面立体和曲面立体的截交线两大部分，分成两个“微视频”是涵盖不了全部内容的，但是通过将平面立体分解成棱柱和棱锥，曲面立体分解成圆柱、圆锥、圆球、圆环就可以将内容分解成六大部分，继而根据形成的截交线的不同将其细化成十一个“微视频”，见图2。这种方式，可以有效地细化知识点，在上课时，可以将两个或三个微视频合为一组，共同讲解，分析其共同点并区分其差异性，最后进行抽象概括总结，将整个内容连贯起来。

（四）翻转课堂在“工程制图”教学中的实施

结合“翻转课堂”教学的灵活性，以及“工程制图”课程的逻辑性，将该课程中的翻转课堂实施过程设计为“课前自学、课上训练讨论、课后升华”的三段式过程，见图3。

1.课前自学。“翻转课堂”的翻转，就是把课堂讲授的大部分内容都提前到课程开始之前，知识的传授过程通过教师提前录制好的视频，利用网络媒介提供给学生，供学生自主学习来完成。在这一阶段，主要的任务是向学生传达课程设计、课程内容，构建起整体的知识框架，同时对某一小节内容进行详细、精确的讲解，同时预留相关练习和测试内容，使学生在学习结束后能自我检测学习效果。

2.课上讨论。课上阶段是课前阶段的延续和深化，在这一阶段，课堂就要变身为质疑和讨论的场所，通过汇总归纳学生在自学过程中面临的问题，并且教师合理有效地在讲解过程中抛出新的问题引导学生进行深入的讨论，此外，在难点问题上开展绘图练习，对具体的步骤、要点、难点、细节、规范等内容进行演示操作，并对学生的学习效果进行实际检测，对部分学生开展个别辅导，组织学生开展小组合作，使得学生在愉悦、激辩的氛围中学习并深化对知识的理解和掌握。

3.课后升华。前两个阶段，学生对某些知识点、某些操作步骤已经有了初步的了解，但这些知识点是孤立存在的，因此在第三阶段就需要通过某些确切的形式将这些零散的知识点连接起来，将其串成一条线，使学生能将知识内化为自身的能力，并锻炼他们的动手能力、空间思维能力等。那么怎么样才能做到呢？针对这个问题，我们设计了课后的实训环节，由导师给出具体的模型或物体，在规定的时间内完成模型的绘制，可以分组进行也可以单独进行，这样就可以进一步促使学生运用所学知识提升自身技能，并拓展和升华知识体系。在完成以上工作后，能合理地发现问题，找到相关信息，并开始通过微视频学习后续知识，开始下一知识点的课前学习阶段。这样就形成了一个首尾相连、相辅相成的教学环节，能有效地提升学生的学习兴趣和促进知识的掌握。

“翻转课堂”基于互联网时代信息技术在教育领域的应用，以其灵活多样的特色，逐渐引领了传统教学方式的时代变革。在“工程制图”这门传统的基础课程中，“翻转课堂”的应用和实践已经逐渐成为课程建设的热潮，怎样合理地应用这种教学手段而达到事半功倍的效果，对于我们任课教师来讲将是一项长期的任重而道远的工作。

参考文献：

[1]张跃国，張渝江.透视“翻转课堂”[J].中小学信息技术教育，2012，（3）.

[2]杨刚，杨文正，陈立.十大“翻转课堂”精彩案例[J].中小学信息技术教育，2012，（3）.

[3]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，（4）.

[4][美]霍华德·加德纳；胡雍丰，杨娟译.奔向未来的人——五种心智助你自如应对未来社会[M].北京：商务印书馆，2010，35-36.

[5]石红梅.《电子工程制图》一体化课程改革的尝试[J].教育教学论坛，2012，（S2）.

[6]陈立群.“翻转课堂”与传统教学方式的差异[J].学子：理论版，2015，（14）.