基于目标导向的翻转课堂教学模式探索——以环境设计专业“计算机辅助设计”课程为例

杨亚林，姜程，汤小舟

（北京理工大学 珠海学院 设计与艺术学院，广东 珠海 519085）

2018年《设计学类教学国家质量标准》在对设计专业人才能力要求中指出，环境设计专业需掌握环境设计方法，具有手绘、计算机多媒体的综合设计表达能力。计算机多媒体综合设计表达是环境设计专业的基础课程，环境设计专业基础课程教育是学生进入专业学习的基本能力教育，其中设计技术（含计算机辅助设计）是专业基础课程教育中不可或缺的重要组成部分。由上可知，计算机辅助设计表达能力是培养环境设计专业人才必备的专业基础能力，是后续专业课程学习的基础，更是设计学类国家质量标准的硬性条件。

目前，本科高校环境设计专业主要开设的“计算机辅助设计”课程软件包括AutoCAD、Photoshop、Sketchup、3Dmax等。然而，伴随着信息科技的发展，新的教学方法和教学手段不断出现，传统的教学课堂已经不能满足学生对个性化教育的需求，课堂教学改革势在必行。在信息科技时代下，顺应时代发展的“计算机辅助设计”课程的教学方法值得探索。翻转课堂作为现代课堂教学的一种新模式，为教学不断深化改革提供一种全新的思路。本文提出一种以目标导向为基础的翻转课堂教学模式，以目前国内广泛使用的Sketchup软件为例分析“计算机辅助设计”在环境设计领域中的运用，利用翻转课堂的教学模式，使学生通过Sketchup课程的学习掌握室内外环境设计效果图的表达，培养学生三维空间推演和三维空间表达的能力，以及培养学生的空间思维和空间想象力，从而提高学生的计算机综合设计表达能力。

一、传统“计算机辅助设计”课程教学中的问题

1.目前，“计算机辅助设计”课程教学主要还是采取传统的教学模式，即由教师在课堂上主讲和演示，学生跟着操作的教学方式。在传统的教学模式中，教师作为教学的主体在课堂中占据绝对的主导地位，学生被动参与和学习。这种教学模式一方面不能满足学生对个性化教育的要求，另一方面不利于激发学生的主观能动性，不能促进学生主动思考和主动学习，教学效果也相对较差。

2.“计算机辅助设计”课程与相关专业课程缺乏紧密联系，存在相互割裂的情况。“计算机辅助设计”课程作为环境设计专业的基础课程，是为进一步的专业课程学习打下设计技术表现的基础，为后续专业课程的学习奠定基石。但由于该课程与其他专业课程之间缺乏紧密的联系，致使学生在低年级学习的“计算机辅助设计”课程的内容到高年级专业课程不能有效运用，其主要问题在于学生没有对相关专业知识形成真正的理解，致使在具体运用软件表达设计项目时不知如何灵活运用。

3.学生存在个体差异，教师应因材施教。而传统的教学课堂以教师为主导的教学模式，课堂内容和课程进度只能针对大部分同学的学习进度展开，很难兼顾学生的个体差异，但是学生的接受和理解能力存在差异，部分学生一旦课堂上跟不上课，就会形成负面情绪，导致厌学甚至放弃课程学习的后果，教学效果难以保障。

4.“计算机辅助设计”模块的选择也应该随着时代和科技的发展做出相应的调整。目前本科高校环境设计专业中主要开设的计算机辅助设计课程有AutoCAD、Photoshop、Sketchup、3Dmax等，这些软件课程主要是用来表达施工图和效果图。但是随着虚拟技术的发展，静态的效果图已经很难满足市场的需求。三维动态、虚拟现实等空间情景表达已经成为时代所需、市场所求。为了顺应时代的发展，提高学生的就业竞争力，对“计算机辅助设计”的课程模块也应做出相应的调整，如引入Lumion等，以适应社会发展需要。

图1 课程内容框架图

图2 在Sketchup中绘制的建筑模型

5.“计算机辅助设计”课程教学目标过于强调软件本身的学习，而忽略软件的运用，忽视通过“计算机辅助设计”来培养学生的空间思维和空间想象力，使得教学局限于软件本身，并不能够真正转化为学生自己的专业能力。如何重新设计“计算机辅助设计”课堂的教学目标和内容值得我们思考。

二、翻转课堂教学模式思路分析

鉴于目前传统教学模式存在的弊端，如何重新理解“计算机辅助设计”教学过程中的“教与学”的关系，改善学生被动学习的问题变得至关重要。在当今信息化的时代下，信息、知识变得随处可得，这与传统教学模式中教师作为知识主要传播者的时代大相径庭。在信息化时代，在线的优质教学资源数不胜数，学生可以随时浏览到世界一流大学的在线课程。在这样的环境下，教师已经没有必要像过去一样在课堂上讲授学生在课外就可获得的知识，而是应该把有限时间的课堂教学变得更有意义，让学生更加积极主动地参与到学习中来，以提升教学效果，提高教学质量。因此，探索新的教学模式和教学方法尤为重要。

美国学者Lage、Platt和Treglia于2000年首先提出了翻转课堂的教学理念。翻转课堂是指把传统的课堂讲课内容和家庭作业内容进行翻转，教师把主动权交给学生，让学生参与教学，使其成为课堂内容的共建者，而不是被动接受者。教师负责启发和引导，学生与教师共建课堂。这种先进的教学理念，能够调动学生的主观能动性，提高学生的学习兴趣和自学能力。翻转课堂作为现代课堂教学的一种新模式，已经被证明能够有效地提高学生的学习主动性，提高课堂教学质量。例如Gilboy、Heinerichs和Pazzaglia于2015年比较了翻转课堂和传统课堂的教学效果，发现参与翻转课堂的学生明显比传统课堂的学生学习积极性更高，也具有更好的学习成绩。

根据翻转课堂的教学理念，环境设计专业的“计算机辅助设计”课程教学可以采用线上教学与线下教学相结合的教学方式，教师可录制视频、制作动画等，并结合线上资源，借助视频、音频、多媒体等媒介完成传统课堂上关于软件工具基础知识的讲授，由学生在课前完成学习。课堂上教师通过案例教学的方式，理论联系实践，引导学生对计算机综合设计表达方式进行思考和讨论，从而使学生能够构建知识之间联系，加深对专业知识的理解，提高对问题的解决能力，建构自己的知识体系。在翻转课堂教学模式下，“计算机辅助设计”课程必须在教学内容和教学设计两个方面进行重新构建。

（一）以目标为导向的教学内容设计

“计算机辅助设计”课程中Sketchup软件的教学目标是通过学习绘制室内外环境效果图来培养学生三维空间推演和三维空间表达力，以提高学生的空间思维、空间想象及空间表达能力。在传统的教学模式下，该课程主要以掌握Sketchup软件基本工具的使用为主要目标。然而，设计者的空间尺度感以及设计者对建筑结构的理解对于方案的设计与表达技巧更为重要。因此，在安排“计算机辅助设计”的课程内容时必须以提高学生计算机软件的表达能力这一根本目标为导向，除了培养学生熟练掌握Sketchup软件基本工具外，更需要培养学生的空间尺度感和对建筑结构的理解。与传统的授课模式不同，在翻转课堂的教学模式中，学生主要通过自学和预习的方式掌握软件工具的基本操作，老师将有限的课堂时间集中于培养学生的空间尺度感和对建筑结构的理解，以实现提高学生计算机软件表达能力的最终目标。

环境设计专业“计算机辅助设计”课程的内容具体可以分为四个模块，如图1所示。

1.模块一是掌握软件基本工具的使用，包括基础和进阶工具的操作，文件的导入与输出，各类插件的使用与安装等。软件基本工具的使用是“计算机辅助设计”教学的基础内容。在传统教学模式中，这部分内容主要由教师在课堂上主讲和演示，学生跟着操作。然而，从教学效果来看这种教学方式并不理想，学生在课堂上的时间主要用于基础知识的学习，而在实践项目表现方面的能力远远不够。翻转课堂则把传统课堂上讲的软件基本工具的操作内容放到课前预习，让学生通过自学和预习来掌握软件工具的基本操作。为了保障课前预习效果，学生需在正式上课前完成预习测试，并把预习测试纳入过程性考核里面。而课堂上，教师仅根据测试情况补充知识重点和难点。这样，学生在课堂上就有更多的时间用来讨论和分析具体项目案例的制作和表现方式。

2.模块二是通过软件的数字建模培养学生的尺度感，具体内容包括家具与设施的尺度感、家具与空间的尺度感以及空间本身的尺度感等。环境设计专业的初学者往往对室内空间的家具尺度及空间尺度缺乏基本的认知，更不用说室外环境的大尺度空间了。因此，在“计算机辅助设计”教学中，在学生掌握了Sketchup软件基本的工具操作的基础上，可通过绘制具体的家具设施模型以培养学生空间尺度感。对家具设施模型的绘制建立在充分了解家具尺度的基础之上，可以让学生通过测量具体家具设施尺寸来获得第一手家具尺度资料，并将所搜集的尺度数据通过Sketchup软件绘制出来，并保存成为以后设计的素材资料。通过这种方式的练习，一方面有助于学生熟练软件的基本操作，另一方面有助于培养学生的空间尺度意识。学生所收集一手家具设施尺寸数据，还可以为后续的专业课程（如“室内设计”课程等）提供素材。

图3 翻转课堂教学模式各环节示意图

3.模块三是对建筑结构进行推演，即通过训练学生还原名作建筑效果图以及把二维建筑施工图通过Sketchup转换成三维的建筑模型，提高学生的空间思维和空间想象力。如图2就是根据二维建筑施工图纸在Sketchup绘制出来的三维建筑模型，在课堂上通过二维施工图转换成三维建筑模型的训练有助于学生对建筑结构的认知和理解。此外，还可在Sketchup中把建筑结构的各个细节放大呈现，不断推敲其结构的可行性，也有利于提高学生方案设计的深度。

4.模块四是方案设计与表达，即通过数字化建模来表达和优化设计理念，达到设计意图表现的目标。在环境设计专业中，要达到三维或动态效果表现的目标，需要多个软件交叉兼容在一起相互配合运用。因此，在课程设置时应当把二维和三维软件结合起来教学。例如在上二维软件课时，以二维软件（如AutoCAD文件）为主体，附带载入三维软件（如Sketchup）让学生了解软件与软件之间的相互联系。此外，在教授二维软件时也应该把二维文件导入三维软件中，并进行基本的推拉操作，让学生感受二维空间到三维空间的演变，以激发学生对三维软件的兴趣。总之，通过培养学生熟练掌握二维、三维及动画软件，其最终目的是能够表达和优化设计理念，达到设计意图表现的目的。

（二）翻转课堂的教学设计

翻转课堂教学模式不仅在于教学理念的转变，更重要的是教学过程的具体实施过程。在“计算机辅助设计”课程的翻转课堂教学模式中，教师在课前建立完善的线上学习资源并促使学生利用线上资源完成软件操作等基础知识的学习，课堂上教师理论联系实践对课程中的重点难点进行讲解和分析，学生则着重于基础知识点的实际运用，最后在课后通过相应的考核来评估学生的学习效果，同时对学生的考核情况进行及时反馈。翻转课堂教学模式的各个具体环节如图3。

1.课前预习导学

预习导学环节的学习方式为学生自主学习，教师在此环节需给学生提供和筛选课前学习资料，把课前学习资料上传到线上公共平台供学生在线自主学习，学生主要通过观看视频及相关资料完成课前预习，以掌握“计算机辅助设计”基本软件工具的操作。为了确保学生完成课前预习，在预习完之后需要完成预习测试。

2.预习效果测试

为了确保学生完成课前学习，课前学习效果测试尤为重要。课前预习测试可为选择题或者具体小实例操作等基础知识的考核，同时为了确保课前预习效果，教师应该把预习测试纳入平时的过程性考核当中，成为期末成绩的一部分，从而调动学生的学习积极性，提高学生的自主学习能力。

3.课中重点难点讲解

当学生们掌握了“计算机辅助设计”的基本软件工具操作之后，教师可以在有限的课堂时间内就学生在预习中遇到的难点问题进行集中讲解和分析。节约出来的时间可以讲解基本工具在具体实例当中的运用和思路，并给出图例让学生们绘制，或者让学生绘制平时生活中搜集到的家具设施素材。在具体的学习过程中，学生可以分组讨论，探讨绘制思路，然后再抽一两组学生到台上分享绘制思路和技巧，从而提高学生们的团队合作、解决问题和软件实际运用的能力。教师在课中引导学生讨论，解答学生疑难问题，对需要辅导的学生一对一辅导，课堂最后教师总结课堂学习情况，布置下一节的学习任务，明确下一次课的学习目标。

4.课后评估与反馈

翻转课堂课后活动目标为评估和反馈。根据“计算机辅助设计”的教学目标，把每一个目标进行一次测试，以确保每个阶段的教学效果，且把每个阶段的测试纳入过程性考核当中，加大过程性考核的比例。此外，教师要对学生的学习情况及时提出反馈意见，让学生能及时纠正错误，促进学生不断反思和进步。

三、结语

文章以环境设计专业“计算机辅助设计”课程为例探索以目标为导向的翻转课堂教学模式。传统的“计算机辅助设计”课程教学模式仅强调教师在课堂上对知识的传递，忽视了学生学习的主动性，也忽略了该课程与其他专业课程之间的关系。针对“计算机辅助设计”课程教学现状和问题，文章提出翻转课堂教学模式思路，着重从教学内容和教学方式的角度探讨“计算机辅助设计”课程教学的新思路和新模式，使学生掌握“计算机辅助设计”的运用，培养学生三维空间推演及三维空间表达的能力，同时培养学生的空间思维和空间想象力。通过对翻转课堂教学模式的探索，以提高教学质量，改善课程学习效果，为人才培养模式的探索改革提供有价值的参考。