基于微課的CAD/CAM課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究

李云松+任艷君

摘 要：翻轉(zhuǎn)課堂作為一種全新的教學(xué)模式正逐步應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，微課以其短小精悍、易于傳播的特點(diǎn)被老師及同學(xué)所關(guān)注和接受。文章基于CAD/CAM課程分析了教學(xué)中的現(xiàn)存問題，闡述了微課的概念和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的基本模式，提出了基于微課的CAD/CAM課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。通過翻轉(zhuǎn)模式教學(xué)環(huán)節(jié)流程的設(shè)計(jì)和以應(yīng)用為導(dǎo)向、自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的微課資源開發(fā)，使得微課在翻轉(zhuǎn)課堂模式下得以較好地實(shí)施。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM；微課；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）02-0038-04

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）是20世紀(jì)50年代伴隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)而提出和發(fā)展起來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法與技術(shù)。機(jī)械CAD/CAM課程是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。[1]

一、 現(xiàn)存問題

目前，CAD/CAM課程的教學(xué)主要以傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)為主，為的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）的基本理論和相關(guān)軟件操作的基本方法，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，各院校也在不斷探索CAD/CAM課程的改進(jìn)措施，采用案例[2]、項(xiàng)目驅(qū)動[3]等方式進(jìn)行了改革，使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容切實(shí)與企業(yè)產(chǎn)品聯(lián)系在一起。但無論是課堂理論教學(xué)還是結(jié)合了案例、項(xiàng)目的機(jī)房演示實(shí)踐教學(xué)，內(nèi)容都是一次性不可重復(fù)的，學(xué)生在上課過程中需要專注地聽講才能理解其內(nèi)容，若有一個環(huán)節(jié)疏漏了會對后續(xù)內(nèi)容產(chǎn)生較大的影響，同時45分鐘的填鴨式教學(xué)對于一些專注力和自我約束力較弱的同學(xué)，很難達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生之間差異的存在，使傳統(tǒng)教學(xué)中統(tǒng)一的“課堂知識傳授”不能實(shí)現(xiàn)分層教學(xué)，更無法讓每個學(xué)生對知識點(diǎn)達(dá)到完全理解的程度。因此，還需不斷進(jìn)行改革，探索新的、更適用CAD/CAM課程的教學(xué)方法。

二、 微課教學(xué)

微課是以視頻為主要載體記錄教師在課堂教育教學(xué)過程中圍繞某個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的精彩教與學(xué)活動全過程。它包含與教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評等輔助性教學(xué)資源，這種“微課”既有別于傳統(tǒng)單一資源類型的教學(xué)課例、教學(xué)課件、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)反思等教學(xué)資源，又是在其基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的一種新型教學(xué)資源。[4]微課的作用在現(xiàn)代教育教學(xué)中是十分重要的，它的靈活性與針對性不但可以滿足個性化學(xué)習(xí)和不同學(xué)習(xí)者的需求，而且對社會服務(wù)及全民教育也有積極意義，可用于企業(yè)培訓(xùn)、成人教育或遠(yuǎn)程教育的需要。[5]

微課一般為5-10分鐘，相比傳統(tǒng)課堂45分鐘，教學(xué)時間短，教學(xué)內(nèi)容也相對較少，每段微課視頻僅涵蓋一個知識點(diǎn)、解決一個問題，重點(diǎn)突出，針對性更強(qiáng)，查找也比較方便。視頻的長度控制在學(xué)生注意力能比較集中的時間范圍內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的視頻可實(shí)現(xiàn)移動學(xué)習(xí)，不受時間、地點(diǎn)限制，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。微課資源，以其短小精悍、開發(fā)技術(shù)門檻低等特點(diǎn)成為教改的重點(diǎn)關(guān)注資源。[6]所以微課與傳統(tǒng)課程模式相比具有教學(xué)效率高、能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性、提高了教學(xué)活動信息化、課程內(nèi)容易于整合分離以及有助于激發(fā)教學(xué)活動的創(chuàng)新性等優(yōu)點(diǎn)。[7]

三、 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是一種基于引導(dǎo)式的教學(xué)方法，作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識的一種新型課堂模式，重新構(gòu)建了教學(xué)課程視頻資源，幫助學(xué)生進(jìn)行翻轉(zhuǎn)式的課前學(xué)習(xí)，而后教師與學(xué)生再通過課堂達(dá)到知識應(yīng)用的目的。這種新型的教學(xué)手段具有教學(xué)視頻資源精悍、信息清楚明確、學(xué)習(xí)過程重構(gòu)以及復(fù)習(xí)檢驗(yàn)高效的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式相比具有提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，幫助教師進(jìn)行個性化教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)互動性，提高學(xué)生拓展實(shí)踐能力等優(yōu)勢。[8]

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式如圖1所示，通常由三個階段組成：第一是課前的“信息傳遞”，學(xué)生在課前進(jìn)行的，教師不僅提供了視頻，還可以提供在線的輔導(dǎo)；第二是課堂的“吸收內(nèi)化”，教師和學(xué)生通過互動來完成，學(xué)生練習(xí)運(yùn)用知識進(jìn)行問題研究學(xué)習(xí)，教師通過提前了解到學(xué)生提出的困難和問題，給予有效指導(dǎo)，學(xué)生之間的討論協(xié)作更有助于促進(jìn)學(xué)生知識的吸收內(nèi)化過程；第三是課后的固化知識，學(xué)生通過對成果作品的整理可以深化對知識的應(yīng)用，教師提供深化指導(dǎo)、資源和必要的點(diǎn)評，以滿足學(xué)生將固化的知識得以個性化拓展。

基于微課的特點(diǎn)，它是翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)的重要前提，翻轉(zhuǎn)課堂是學(xué)生線上學(xué)習(xí)之后的必然形態(tài)。[9]翻轉(zhuǎn)課堂與微課程完美結(jié)合，為我們現(xiàn)在的課堂教學(xué)帶來了新的思路。[10]

四、基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂在CAD/CAM課程的實(shí)施

翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是“先學(xué)后教”，它顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)方式， 把知識的傳授過程以微課的形式在課前完成，把知識的內(nèi)化過程轉(zhuǎn)移到課堂中由教師和學(xué)生合力完成，因此，微課是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)。[11]基于CAD/CAM課程的特點(diǎn)，采用基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法對其進(jìn)行改革，一定要以學(xué)生為中心來設(shè)計(jì)完整的教學(xué)過程，以授課內(nèi)容為主線采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式，以應(yīng)用為目的穿插必要的教學(xué)互動環(huán)節(jié)，這樣的課程改革設(shè)計(jì)才有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

1.課程分析

本課程是一門機(jī)械基礎(chǔ)知識與現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造軟件相結(jié)合的專業(yè)課，通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)械CAD/CAM的基本知識，在計(jì)算機(jī)繪圖的基礎(chǔ)上，了解一種常用CAD/CAM應(yīng)用軟件的功能，掌握其基本操作方法，為以后的專門化訓(xùn)練打好基礎(chǔ)；通過課堂教學(xué)、上機(jī)實(shí)訓(xùn)、工廠參觀等環(huán)節(jié)，認(rèn)識現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的概貌，了解其發(fā)展方向與總的技術(shù)特征；通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)建立有關(guān)CAD/CAM的工程概念，培養(yǎng)分析、解決實(shí)際問題和綜合運(yùn)用知識的能力及技術(shù)創(chuàng)新意識；具備機(jī)械CAD/CAM的一般工程素質(zhì)。[12]

2.教學(xué)模式

結(jié)合CAD/CAM課程的教學(xué)特點(diǎn)，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式完成課前計(jì)劃知識的傳遞，課堂學(xué)生對知識吸收內(nèi)化，課后督促學(xué)生對知識固化提升。每次課前教師將微課中學(xué)習(xí)任務(wù)、課件及視頻通過校園網(wǎng)絡(luò)推送到學(xué)生的手機(jī)端，學(xué)生通過登錄簽到的方式觀看視頻學(xué)習(xí)和課前的演練，并且要求學(xué)生在本項(xiàng)目的課前學(xué)習(xí)后提出該項(xiàng)目中的關(guān)鍵問題并通過網(wǎng)絡(luò)反饋給教師，教師把整合后的問題納入課堂給予討論和解決。

基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂重視學(xué)生的參與主動性，集中表現(xiàn)為師生互動。教師根據(jù)學(xué)生課前前置微課資源的學(xué)習(xí)反饋中整合的有價值問題，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)提煉出課堂需要討論的問題，學(xué)生根據(jù)興趣選擇參與分組討論并協(xié)同學(xué)習(xí)。教師集中進(jìn)行講解探討中學(xué)生難以掌握的共性問題，同時對于個別學(xué)生的學(xué)習(xí)給予個別的針對性輔導(dǎo)，以滿足學(xué)生多層次學(xué)習(xí)均衡達(dá)標(biāo)要求。針對創(chuàng)新學(xué)習(xí)的同學(xué)提供拓展指導(dǎo)，以滿足知識鞏固和創(chuàng)新需求。其課堂教學(xué)模式簡化為圖2所示的示意圖。

為了進(jìn)一步鞏固課堂知識，課后的知識整理和作品作業(yè)的完成十分重要，教師除了檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果外，引導(dǎo)他們?nèi)?chuàng)作和交流共享也是必要的工作。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)

基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)按照課前、課堂和課后的時間順序來設(shè)計(jì)教學(xué)基本流程。其流程圖如圖3所示。

課前先根據(jù)CAD/CAM課程標(biāo)準(zhǔn)分析教學(xué)目標(biāo)來確立學(xué)生對各個知識點(diǎn)的掌握程度，從而幫助教師進(jìn)一步分析各個知識點(diǎn)的屬性、大小及相互關(guān)系，以便提煉出實(shí)施微課的教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)提煉教學(xué)內(nèi)容結(jié)果和知識點(diǎn)間的邏輯關(guān)系來制作微課的視頻資源；同時以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為導(dǎo)向通過表單的形式設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)單；通過網(wǎng)絡(luò)平臺按教學(xué)計(jì)劃把學(xué)習(xí)任務(wù)單和微課資源推送到學(xué)生移動終端設(shè)備并安排他們自主課前學(xué)習(xí)；收集并分析學(xué)生微課學(xué)習(xí)情況，統(tǒng)計(jì)出課前學(xué)習(xí)概況，同時將數(shù)據(jù)用以修正制作的微課資源和學(xué)習(xí)任務(wù)單，并調(diào)整課堂教學(xué)計(jì)劃以促使學(xué)生學(xué)習(xí)效果最優(yōu)化。

課堂教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排讓學(xué)生實(shí)施分組學(xué)習(xí)，對不同學(xué)習(xí)要求的同學(xué)實(shí)施分層個性化輔導(dǎo)，同時對學(xué)生課外學(xué)習(xí)中的疑點(diǎn)進(jìn)行針對性答疑解惑，對練習(xí)中遇到的實(shí)際問題給予現(xiàn)場解決；結(jié)合課前學(xué)生學(xué)習(xí)的“診斷”情況，完成整體學(xué)習(xí)效果的現(xiàn)場檢驗(yàn)；發(fā)布拓展微課資源以滿足知識鞏固和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的需求。

課后教師積極收集學(xué)生學(xué)習(xí)問題的反饋，以改進(jìn)微課資源并在平臺給予更新，方便學(xué)生再次固化學(xué)習(xí)，最后教師完成本次教學(xué)效果的科學(xué)評價，以評估課程改革的效果。

4.微課資源開發(fā)

微課資源的來源可以通過選取網(wǎng)絡(luò)優(yōu)秀的開放教育資源和教師自行制作兩種方式來獲取。前者可以提高教學(xué)效率，但不能滿足實(shí)際的教學(xué)目標(biāo)需求，教師自己制作微課可以較好地契合教學(xué)實(shí)際情況。對于CAD/CAM課程而言，主要分為理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

（1）理論教學(xué)環(huán)節(jié)

CAD/CAM課程的理論部分主要為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及各種建模方法的原理，內(nèi)容相對枯燥，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高效率，微課教學(xué)內(nèi)容要求短小精悍，因此要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分割，采用小模塊，把每個章節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容做成一節(jié)微課，逐一講解。教師在制作微課前，就需要明確教學(xué)目標(biāo)、進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并將微課上傳。學(xué)生可通過電腦、手機(jī)等將視頻下載下來進(jìn)行保存，通過自主學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，變被動為主動，同時也有利于學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。課堂上的時間主要用于答疑和討論，學(xué)生就學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和存在的疑問進(jìn)行提問。課后階段，除了教學(xué)反思外，可以安排適當(dāng)、與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的知識拓展和延伸作為課后內(nèi)容提供給學(xué)生。

（2）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

CAD/CAM課程實(shí)踐性很強(qiáng)，要求學(xué)生掌握相關(guān)軟件的操作方法。如果在軟件的學(xué)習(xí)上，只是課堂上看教師進(jìn)行演示，當(dāng)時能夠?qū)W會記住，但當(dāng)教師講完后學(xué)生自己操作的時候，容易忘記一些操作過程和方法，而一堂課只有45分鐘，教師用于指導(dǎo)學(xué)生的時間有限。因此更適宜于采用微課進(jìn)行教學(xué)。為提高學(xué)生的實(shí)踐能力，目前多采用案例法、項(xiàng)目驅(qū)動法。因此，可將微課與案例法、項(xiàng)目驅(qū)動法相結(jié)合，互為補(bǔ)充以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。首先，教師以案例為線索，引入軟件的操作過程，并錄制下來，制作成微課并上傳，可隨時隨地通過微課進(jìn)行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)和鞏固，從而達(dá)到事半功倍的效果。

微課的引入使學(xué)生在進(jìn)行CAD/CAM課程學(xué)習(xí)的時候，不再受時間、地點(diǎn)的限制，并可以將一些零散的時間利用起來，同時對于不同能力的學(xué)生，也可根據(jù)自身的情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)和范圍也就不同。

5.課程的實(shí)施

基于傳統(tǒng)的CAD/CAM課程教學(xué)的影響，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)中，微課的學(xué)習(xí)學(xué)生一開始很容易理解為課前的預(yù)習(xí)，所以教師要積極地引導(dǎo)學(xué)生利用微課資源做好有效地課前自主學(xué)習(xí)。學(xué)生課前的業(yè)余時間通過手機(jī)、平板或電腦利用校園內(nèi)網(wǎng)訪問老師推送的微課資源，把平時在手機(jī)上玩游戲的時間轉(zhuǎn)化為微視頻的觀看和學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生把通過手機(jī)等移動設(shè)備進(jìn)行微課學(xué)習(xí)的方式逐漸變成一種自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。同時拓展微課的發(fā)布途徑與課程管理方式的網(wǎng)絡(luò)化尤為重要，通過好的發(fā)布平臺和可視化課程管理可以實(shí)時查看學(xué)生的點(diǎn)擊率、下載數(shù)據(jù)和留言反饋。同時師生之間通過微信、教學(xué)答疑系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)及時的溝通與交流。[9]

五、 結(jié)論

本文分析了CAD/CAM課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，闡述了微課教學(xué)的概念和翻轉(zhuǎn)課堂模式的特點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上提出了基于微課的CAD/CAM課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。通過教學(xué)實(shí)際證明在強(qiáng)調(diào)應(yīng)用為主的這類課程中實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂是可行的，微課的前置方式讓學(xué)生能自主掌控，增強(qiáng)了課堂學(xué)習(xí)中的互動性，提升了實(shí)踐操作能力。

需注意的是，基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)理清教師、學(xué)生以及微課的角色，否則就會適得其反。針對CAD/CAM課程的特點(diǎn)，教師應(yīng)制作出以學(xué)生應(yīng)用為導(dǎo)向，自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的微課視頻，使學(xué)生樂意接受網(wǎng)絡(luò)信息時代下翻轉(zhuǎn)課堂這種新型教學(xué)模式。

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（編輯：李曉萍）