工業(yè)設(shè)計3D打印課中翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用范文
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【摘要】翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是當(dāng)前教學(xué)方法與理論研究的熱點之一。作者結(jié)合多年的高職工業(yè)設(shè)計實訓(xùn)課程教學(xué)實踐，研究高職工業(yè)設(shè)計專業(yè)3d打印模型設(shè)計與制作教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計策略、開展方法和實施手段，構(gòu)建“雙主三段七環(huán)節(jié)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，打造符合實際需要的工業(yè)設(shè)計專業(yè)實踐教學(xué)新模式。文章旨在解決模型設(shè)計與制作教學(xué)中存在的設(shè)備不足、實踐操作時間短、設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理復(fù)雜難懂等問題，為教學(xué)提供新的思路。
【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂；3D打印技術(shù)；教學(xué)模式；學(xué)習(xí)資源設(shè)計
3D打印技術(shù)借助三維數(shù)字技術(shù)構(gòu)造物理對象，以金屬粉末或聚乳酸塑料等材料逐層打印構(gòu)造目標(biāo)物體，這一技術(shù)是當(dāng)前增材制造技術(shù)的主要存在形態(tài)[1]。隨著教育課程改革的推進，我國的工業(yè)設(shè)計專業(yè)3D打印技術(shù)教學(xué)資源開發(fā)與應(yīng)用已在高等教育和職業(yè)教育等各類院校中逐步開展。
一、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基本概念
翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型教學(xué)模式，具體是指學(xué)生通過訪問教師精心設(shè)計的在線課程進行知識的學(xué)習(xí)，在教師的線上引導(dǎo)下進行知識的擴充和總結(jié)，并根據(jù)事先分組，在一定范圍內(nèi)開展在線討論。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式包括線上視頻教學(xué)、線下課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)交互平臺。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂促使學(xué)生成為教學(xué)的主體，而不再是被動的信息接收者，旨在打造以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)氛圍。翻轉(zhuǎn)課堂在我國高等教育領(lǐng)域的研究方興未艾，存在一系列亟待解決的問題。就當(dāng)前教學(xué)環(huán)境而言，探索一種獨具設(shè)計學(xué)特色，符合高職工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)實踐的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，可以為高職工業(yè)設(shè)計專業(yè)相關(guān)教師開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。
二、基于3D打印實訓(xùn)室系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計
“雙主三段七環(huán)節(jié)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是在羅伯特•塔爾伯特（RobertTalbert）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型、鐘曉流的太極環(huán)式翻轉(zhuǎn)課堂模型以及王長江的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式等基本模型基礎(chǔ)之上，優(yōu)化發(fā)展出的一種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[2]。它以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，分別從課前、課上和課后三個階段設(shè)計教學(xué)情境，開展教學(xué)活動，呈現(xiàn)教與學(xué)七個不同環(huán)節(jié)。這七個環(huán)節(jié)包括教師四個（教學(xué)準(zhǔn)備、知識傳遞、指導(dǎo)內(nèi)化和教學(xué)反思）和學(xué)生三個（知識獲取、知識內(nèi)化和學(xué)結(jié)）。
（一）學(xué)習(xí)者分析分析對象主要是南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的大二學(xué)生。從學(xué)生的3D打印基本知識、基礎(chǔ)理論和設(shè)備操作基本技能等方面進行綜合評價，作為后續(xù)課程設(shè)計的依據(jù)。
（二）學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計對翻轉(zhuǎn)課堂在產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計3D打印實訓(xùn)課中的應(yīng)用進行教學(xué)模式設(shè)計。在此系統(tǒng)中，包括工業(yè)級3D打印機Z500D、準(zhǔn)工業(yè)級3D打印機Z300、桌面級3D打印機H1、小型CNC打印機、激光雕刻機、蘋果27寸一體機，22寸、10寸數(shù)位屏等常見的大型模型設(shè)計與制作儀器。綜合分析往屆學(xué)生在模型設(shè)計與制作中反映出的問題，以及今后學(xué)生走上工作崗位將面臨的實際需要，選擇既是教學(xué)難點又是教學(xué)重點，同時是實際工業(yè)設(shè)計相關(guān)工作中常用的儀器設(shè)備。
（三）學(xué)習(xí)策略設(shè)計1.小組合作學(xué)習(xí)策略基于學(xué)生的個體情況進行分組，學(xué)生對企業(yè)真實產(chǎn)品項目以Rhino等軟件進行模型設(shè)計，通過小組成員之間對問題的討論和探究，不斷優(yōu)化設(shè)計參數(shù)、完善設(shè)計，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。2.問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)策略在“雙主三段七環(huán)節(jié)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師要設(shè)計形式多樣的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)任務(wù)單，如模型構(gòu)建、外觀渲染、打印條件優(yōu)化等，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)其自身知識體系的建構(gòu)。3.競爭策略通過良性競爭、互助合作的形式促進學(xué)習(xí)，學(xué)生以小組團隊的形式完成項目課題，每個項目推選兩組最優(yōu)作業(yè)，填報專利申報書并選送參加國內(nèi)外設(shè)計大賽。
（四）學(xué)習(xí)資源設(shè)計1.MOOC視頻針對3D打印實訓(xùn)課程的不同教學(xué)單元制作操作演示視頻，將其作為學(xué)生學(xué)習(xí)和使用3D打印設(shè)備的指導(dǎo)。視頻的錄制遵循內(nèi)容簡明扼要、語言清晰易懂、畫面簡潔清晰的原則，使用攝像機錄像和錄屏軟件CamtasiaStudio6.0進行制作。制作完成后，將MOOC視頻資源上傳到藍墨云班課平臺，以供學(xué)生在線觀看、自主學(xué)習(xí)。2.學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)單通常以表單的形式呈現(xiàn)（表1）。學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)計遵循清晰、明確、以問題設(shè)計為核心、任務(wù)難度適中的原則。具體要求學(xué)生以高級別競賽或企業(yè)真實項目為設(shè)計選題，在之前技術(shù)平臺課和專業(yè)方向課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，針對項目主題開展創(chuàng)新設(shè)計。項目任務(wù)以團隊分工的形式分階段完成，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中需要完成三維模型原文檔、渲染圖、六視圖、手繪方案的電子稿、A3規(guī)格展板等作業(yè)。
（五）學(xué)習(xí)活動設(shè)計學(xué)習(xí)活動主要是以任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)、以問題導(dǎo)向教學(xué)。通過設(shè)計合理的教學(xué)任務(wù)和生動有趣的探索性問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、廣泛討論，進而掌握相關(guān)理論和技能。在上述學(xué)習(xí)小組基礎(chǔ)之上，可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、性格特征等因素，盡可能均衡地將教學(xué)班級分為若干大組，以問題為引導(dǎo)，將知識體系劃分為不同模塊，設(shè)置探究課題，讓各組分工合作，共同解決問題，從而完善知識體系。
（六）學(xué)習(xí)評價設(shè)計評價內(nèi)容包括認(rèn)知、過程和情感態(tài)度三個方面，對學(xué)生參與互動和項目展示、答辯等情況做出評價，涵蓋認(rèn)知（30%）+過程（40%）+情感態(tài)度（30%）三部分（表2）。
三、3D打印實訓(xùn)室系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐分析
南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院工業(yè)設(shè)計教學(xué)部3D打印實訓(xùn)教學(xué)中心于2016年9月成立，管理并指導(dǎo)學(xué)生開展3D打印模型制作以及科技創(chuàng)新實踐活動。在2017級產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的模型設(shè)計與制作實訓(xùn)課程教學(xué)中，應(yīng)用上述研究結(jié)果以及制作、編寫的視頻和文字資料，嘗試基于翻轉(zhuǎn)課堂的高職工業(yè)設(shè)計3D打印模型設(shè)計與制作實訓(xùn)課程教學(xué)實踐應(yīng)用，并對教學(xué)效果進行綜合評估，根據(jù)反饋情況調(diào)整和優(yōu)化翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方案，最終形成完善的教學(xué)方案，并加以推廣。同時，以2017級展示設(shè)計專業(yè)學(xué)生作為對照組進行考查。
（一）作業(yè)效果分析3D打印模型設(shè)計與制作實訓(xùn)課程以競賽或企業(yè)項目為設(shè)計主題開展項目設(shè)計，考查學(xué)生綜合運用理論知識和設(shè)計技能的能力，包括設(shè)計調(diào)研和分析的能力、徒手繪制創(chuàng)意方案的能力，學(xué)生利用計算機制作三維模型和效果圖，并通過小組合作形式完成3D打印模型作業(yè)。筆者以產(chǎn)品專業(yè)和展示專業(yè)的學(xué)生為研究對象進行了對比試驗。前者采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，后者作為空白對照組未采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。試驗過程中，以總體設(shè)計方案、工藝流程、效果圖、模型制作四大模塊設(shè)計基本評價指標(biāo)。經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)之后，對兩個專業(yè)學(xué)生的成績加以分析，結(jié)果表明：產(chǎn)品班得分在80分以上的人數(shù)占班級總?cè)藬?shù)的64%，展示班得分在80分以上的人數(shù)占班級總?cè)藬?shù)不到42%。同時，產(chǎn)品班的平均成績明顯高于展示班。上述結(jié)果初步表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法對于學(xué)生實踐操作技能的培養(yǎng)及提高具有一定作用。
（二）自主學(xué)習(xí)能力分析翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)重在對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生通過課前訪問教學(xué)網(wǎng)站對知識體系有初步的了解，并梳理重點和難點，通過教師引導(dǎo)，開展在線討論，然后經(jīng)過課上討論及在線小組討論等環(huán)節(jié)，對知識進一步擴充、歸納和總結(jié)。整個過程對提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力具有重要意義。筆者在學(xué)期結(jié)束階段對學(xué)生進行問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，24%的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對提高自主學(xué)習(xí)能力非常有幫助，57%的學(xué)生認(rèn)為對培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力比較有幫助。大部分學(xué)生認(rèn)為，“雙主三段七環(huán)節(jié)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)有效激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，并使自主學(xué)習(xí)能力得到顯著提高。
結(jié)語
翻轉(zhuǎn)課堂為高職院校工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)實踐提供了一種全新的教學(xué)模式。在南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的3D打印實訓(xùn)教學(xué)中，通過嘗試開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索意識，幫助學(xué)生深刻理解3D打印的基本理論、掌握3D打印的基本技術(shù)。值得注意的是，翻轉(zhuǎn)課堂要求教師從傳統(tǒng)意義上知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷膶W(xué)習(xí)促進者[3]，如何把握這種角色轉(zhuǎn)換存在一定難度，需要教師充分理解翻轉(zhuǎn)課堂的精神實質(zhì)，以新觀念和新思維面對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的挑戰(zhàn)。
參考文獻：
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[3]吳迪，徐建山.翻轉(zhuǎn)課堂模式下教師角色的轉(zhuǎn)變[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2017（11）.
作者：何悅菡 單位：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院講師
