翻转课堂教学模式在中职CAD机械制图课教学中的探讨
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作者:刘华伟 胡坤权
《CAD机械制图》是中职机电专业必修的专业技术基础课，是一门理论和实际紧密结合的课程。本课程教学任务要求学生掌握AutoCAD软件的主要功能、特性、常用命令的操作步骤，掌握中等复杂程度以下的机械零件工程平面图形的绘制，基本掌握三维模型图的创建，培养学生解决工程实际问题的能力，提高CAD绘图操作技巧水平。传统的AutoCAD教学， 教师作为知识传授者、课堂管理者，在课堂上讲解某个CAD操作命令的功能和操作技巧，并通过项目教学、案例教学进行示范，学生作为一名被动接受者，在电脑上完成课堂操作练习，并完成课后作业。由于学生理解能力差别较大，对课堂内容接受程度存在差异，解决同一个问题不同学生所需的时间不一样，影响了课堂进度，学生接受的知识囫囵吞枣，直接影响了课堂效果。为了弥补传统教学的不足，提高教学的实效，笔者进行了CAD机械制图课“翻转课堂教学模式”的探索，取得了较好的成效。
本文介绍了翻转课堂教学模式在我校CAD机械制图课教学中的可行性、具体的实践过程以及效果分析。实践证明，翻转课堂教学模式翻转了传统教学流程，实现了学生个性化学习和差异化学习，增强了学生学习的主动性，加强了师生及学生间的互动性，充分体现了学生在学习中的主体地位以及因材施教的教学特点。
一、翻转课堂教学模式的内涵
翻转课堂是由英语“Flipped Class Model”翻译而来，也称为“反转课堂式教学模式”，或称“颠倒课堂”。2007年，美国两位化学教师乔纳森·伯格曼和亚伦·萨姆斯首先在教学中使用了翻转课堂，他们把在线教学讲座视频作为家庭作业，把本该是课外作业的练习题放在课堂上完成，在课堂上除了练习外，还加入了探究活动和实验室任务，使得课堂教学效果得到大幅度提高，这种教学方法不仅受到学生的喜爱，也得到了众多同行的认可。翻转课堂在教学实施中可以帮助繁忙的学生，帮助学习有困难的学生，增加了课堂互动，让教师更了解学生，实现了学生个性化学习及优化了课堂管理。
传统的课堂教学过程通常包括知识传递和知识内化两个阶段，知识传递是通过教师在课堂中的讲授来完成，知识内化则需要学生在课后通过作业、操作或者实践来完成的，如图1所示。
与传统的课堂教学模式不同，在翻转课堂教学模式下，学生在指定时间或业余时间利用教师提供的网上资料（教案、案例、录像等）完成知识的学习，而课堂成为教师与学生交流互动的场地，教师和学生的角色发生了变化，教师成为了学习指导者、促进者，学生作为主动参与者，通过答疑，完成项目案例，使学生变被动到主动的自主学习、交流反思，团队协作，从而熟练掌握课堂知识，达到更好的教学效果。
翻转课堂教学模式中，平时课堂常规的听知识讲解、看操作步骤、整理疑惑问题，这些知识学习步骤被转移到了在课前通过视频辅助来完成，而提出问题、回答问题、完成作业，这些步骤被转移到了课堂上，如图2所示。
翻转课堂教学模式不仅颠覆了传统的CAD教學流程、教学理念，更重要的是教师和学生的角色发生了很大变化，学生变被动学习为主动学习，教师由知识传授者变为学习的指导者，充分发挥了学生在学习中的主体地位，增加了学生和教师之间的互动和个性化的接触时间，与传统教学区别见表1。
二、翻转课堂教学模式在中职学校CAD机械制图课实施的可行性分析
1.信息技术软硬件方面
翻转课堂教学的实施需要信息技术的支持。从教师制作教学视频、学生在家观看教学视频到个性化与协作化学习环境的构建都需要计算机硬件和软件的支持。我校教师人手电脑一台，信息化教学比率达100%，学校教学场室（计算机机房硬件及CAD软件）的最新配置，表明我校具备进行翻转课堂教学的信息技术支持。根据调查，大部分学生也具备在家自主学习的信息技术软硬件支持，调查结果见表2。
2.学生的学习特点方面
中职学生的学习普遍存在着缺乏主动性和自律性的特点。笔者通过学习风格测试表进行调查，分析表明学生的学习风格偏重于视动综合型，如图3所示，对于软件操作类课程的学习较感兴趣，具有基本的计算机操作基础，能使用常用的软件工具和网络交流工具。
从计算机和互联网的普及以及学生的学习特点来看，CAD机械制图课翻转课堂教学模式在教学上的运用是可行的。
三、翻转课堂教学模式在CAD机械制图课教学中的实践
（一）CAD机械制图课翻转课堂教学实践的四个环节
如图4所示，进行翻转课堂教学实践，包括如下四个环节：第一个环节是课程开发;第二个环节是学生自学;第三个环节是课堂活动;第四个环节是反馈总结。
其中，第一和第三环节是成功进行翻转课堂教学的两个关键环节。
（二）CAD机械制图课翻转课堂教学实践的具体过程
我校在高一机电贯通班（直升大专班）第一学期、高二机电班（传统班）第一学期开设了《CAD机械制图》课，笔者在教学中的具体操作如下：
1.视频创建发布
（1）视频创建
课前录制高质量教学视频，是实现翻转课堂教学的重要条件。笔者使用“屏幕录像专家”软件，主要根据以下三个原则进行视频的创建：①充分考虑不同班级、不同层次学生的差异情况，确定学习目标以及教学视频呈现的内容，收集素材，制作PPT课件，录制视频。②根据教学需要，至少提前一星期使用“屏幕录像专家”软件录制视频。录制的每一个视频针对一个特定的问题，时长控制在8～20分钟，在学生注意力比较集中的时间范围内，符合学生身心发展特征。③录制的视频中只有声音和操作步骤，不出现教师的形象，学生观看操作步骤的演示、听教师对PPT的讲解，这样注意力会更集中。并且在录制视频时，笔者特别注意根据知识点的不同难度，分阶段录制完成，并和后面的教学内容和环节相配套。 【视频创建案例】用布尔运算法、UCS法创建三维实体模型图的视频录制要点：打开屏幕录像专家V2014软件，设置好存放目录、格式及相关设置;先对作业任务要求进行简要分析说明;对模型图进行组合体构成分析，让学生明白再复杂的图形都是由基本几何体叠加、切割而成;分别演示并讲解长方体外形坯体及右端U形坯体的绘图操作步骤;分别用UCS坐标法在不同方向的平面上建立要拉伸的平面图形，用拉伸法画出各部分需要切割的形体模型图。将需要切割的形体模型图移到到正确的位置点，利用布尔运算法的减法及加法，最终完成三维实体模型图的建立。如图5所示。
（2）视频发布
视频录制完成后，经过剪辑处理，笔者主要通过以下两种途径进行发布：
①途径一：通过网上云盘、QQ、微信平台等网络工具发布视频，学生利用U盘、移动硬盘、智能手机等终端设备储存和分享视频等学习资源。
②途径二：将视频等学习资源上传至学校资源库建设网站——“CAD学习资料”目录中，学生以自己的学号登陆系统下载或在线学习。通过这种途径，可实时追踪登录系统的每位学生课下的自主学习情况，是否观看了视频，是否多次重复观看，这样很容易锁定学习有困难的学生以及常见出错点和学生掌握知识点的情况，以便有针对性地组织课堂教学活动。
对于那些少数家里没有电脑和互联网支持的学生，笔者为他们准备了DVD光盘，将教学内容刻录在光盘里，让他们带回家在电视机上观看学习内容。对那些没有条件在家完成自主学习的学生，学校提供了支持，他们可在课余时间到学校机房进行自主学习。
2.课前自学
学生下载学习视频资源后，根据自己的时间来安排和控制自己的学习，通过尝试和模仿操作，从视频中找到并掌握CAD绘图操作步骤、流程和操作技巧方法。教师发布的教学视频具有暂停、回放等多种功能，学生观看视频的节奏快慢可由自己掌握。
CAD操作绘图过程，其实是一种人和电脑互动对话的过程。通过键盘或鼠标输入一个命令或参数后，在绘图区就会出现这个指令后的CAD程序运行的结果和效果，同时也会在信息栏提示区显示当前操作状态、提问操作者下一步要做什么。只要学生熟悉了CAD操作的通用流程和特性，观看并模仿老师录制的视频操作，这样就可以有效提高学生们自学能力和课堂教学的效果。
3.课堂活动
通过课前的视频教程自主学习，学生对知识原理和操作步骤有了一定的理解，达到了课前的深度学习，实现了知识传递。要真正实现教学目标，课堂内还需要高质量的教学活动，让学生有机会在具体环境中应用其所学，从而掌握教学内容。相比传统教学学生主要在课后自己完成知识内化不同，翻转课堂教学对学生学习的知识内化主要是在课堂上通过以下互动来完成：
（1）师生互动
①设置抢答题，针对抢答出现的问题进行解惑。笔者根据课前反馈，对大部分学生自主学习时出現问题的地方，进行抢答题目的设置，采用精神鼓励和加学分、平时成绩的制度措施，促进学生积极参与抢答，并对知识点作出相应的解释。教师再对知识点稍加点评，帮助没有掌握的学生理解和掌握知识点。
②巡视课堂，对发现的问题及时指导。笔者根据课代表收集记录的课前学习出现的疑问，以及学习平台中实时追踪到的学生课下自主学习常见的出错点和操作故障，安排本课教学内容，在课堂上实施小组合作，分配任务，发放有针对性的提高练习卷，让学生按照课前自学与组员进行讨论，操作练习。教师巡视各小组的学习进展，对提出问题的小组和学生，及时进行指导。
③组织有相同问题的学生成立“辅导小组”。在课堂的另一角落为他们举行“小型讲座”，及时地给予学习问题的指导。通过极域电子教室，教师对小型讲座里面的学生的电脑进行单独控制，演示CAD绘图操作步骤。这种小型讲座往往大部分时间围绕着学习有困难的学生，能真正实现分层教学，使学生得到个性化的学习指导。
（2）生生互动
①采用“实训指导师学习模式”。具体操作是：将那些基础较好、学习进度较快、最先掌握操作步骤的学生集中起来，通过极域电子教室进行监控，对有疑问的地方稍作强调，使其成为“实训指导师”，去辅导操作有困难的学生。通过这种“生帮生”的小组协作互助学习方式，使学习能力较弱的学生得到了及时的辅导和帮助，使“实训指导师”们的知识点也得到了巩固。
②针对重难点，请学生在教师机上进行演示、示范操作。具体是：为使学生能更好地掌握学习内容，突破重难知识点，在一节课的后半段，根据巡视了解的学生学习情况，请学习能力较强的学生在教师机上通过极域电子教室控制全班学生，演示重难知识点的操作步骤，教师进行言简意赅的说明和强调。
③促进学生发展自己的合作小组。教师忙于解决部分学生的问题时，积极的学习氛围促进学生们去发展合作小组，互相帮助学习。学生之间的互动多了很多，学习有问题不再单纯地依赖教师去解决，他们可以向掌握较快的同学请教，提升了学生成为“小老师”的满足感。无形中翻转课堂帮助我们形成了一种学习文化，那就是学生不再将学习当做完成任务，而是一件自我需求且有意义的活动。
4.反馈总结
为加深和巩固学生对知识点的掌握，根据教师为主导，学生为主体的教学原则，笔者在每堂课的最后几分钟根据学习内容截图上传情况，在线学习反馈及课堂互动情况，对本课知识的掌握情况以及全班学生的整体学习情况，对相关知识点再次进行总结，强调，优化教学方案，进而调整教学进度、难度，制定个别辅导计划。在总结强调时，笔者根据学习反馈利用极域电子教室对全班学生进行集体辅导，抓住主要问题讲深讲透，理清操作步骤的顺序，提示知识的内在关联，分析问题的处理方法，挖掘不易被学生注意到的潜在问题等。
四、翻转课堂教学模式翻转的效果 笔者在近5年CAD制图课教学中，分别在高一机电贯通班（平均52人）、高二机电班（平均48人）交替进行了翻转课堂教学模式的尝试和实践，对比传统的教学模式，取得了如下成效：
1.课堂学习效果、操作技能得到明显提升（见表3）
2.学生沟通能力有了提高
经过翻转课堂教学的实践，笔者发现通过课堂互动，大部分学生的沟通能力有所提高。有的学生以前很少与同学沟通交流，通过这种教学模式的课堂互动，这种情况得到了改观，能逐步与同学进行沟通，积极参与学习讨论，提出自己的意见，在小组成员的帮助下完成学习任务，不仅发展、提高了沟通能力，更增加了同学之间的友谊。
3.课堂容量增大
在翻转课堂教学中，由于课前已经进行了深度学习，课堂上就解放了教师的时间，使教师有更多的时间对学生进行个性化的指导，相比传统教学模式学生能更多掌握学习内容，对知识的掌握和内化在课堂上更能得以巩固和实现。
4.学习主动性大大提高
在翻转课堂教学中，随着该教学模式教学次数的增加，学生逐渐适应了这种教学方法后，慢慢养成了主动学习、自己学习的习惯。以前上课练习做得快，先做完的学生总是在“等”教师讲新课、布置新任务，使用翻转课堂教学法后，学生不会再“干等”教师，会主动按教学目标自主学习，形成了一股想学习、爱学习的风气，调动了学生参与学习的积极性。同时，协作互助学习模式也培养了学生分析问题、解决问题的能力以及团队合作的精神。
五、翻转课堂教学模式的反思
通过翻转课堂教学模式的开展、教学实践，激发了学生对CAD学习的兴趣，突出了个性化教育。让不同层次的学生获得了不同程度的收获和发展。在教学过程中，翻转课堂教学也遇到一些困难和挑战，主要体现在以下方面：
1.教師需要掌握使用屏幕软件录制视频的技术、剪辑视频的技术以及刻录光盘的技术，这对于非计算机专业的教师来说，需要深度掌握这些技术，有一定难度，这对教师的专业素质和综合素质提出了更高的要求。
2.部分学生的思想意识不到位，不习惯听视频讲课。对于翻转课堂课外学习内容，自控力不强，不够自觉的学生，如何监督其在课堂外自主完成学习内容，是一个需要解决的问题。
3.在翻转课堂模式下，需要小班化教学。如果学生人数太多，在课堂中教师为每位学生提供个性化辅导会存在困难，同时如果学生课堂纪律差，存在课堂管理难以管控的问题，也会影响课堂教学的效果。
4.在课堂互动环节，教师组织为“辅导小组”举行小型讲座，会受教室空间范围的限制，很难在有限的空间里劈出一块安静的角落进行单独辅导，从而影响一定的课堂互动效果。
责任编辑何丽华
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