董 赟,何天經(jīng),李海燕,朱宗孝,吳 卓
(蘭州理工大學(xué)機電工程學(xué)院 甘肅蘭州730050)
近年來,隨著現(xiàn)代教學(xué)手段的逐步更新和教學(xué)改革的不斷深入,我國高校教育教學(xué)改革取得了重要成果,尤其是以結(jié)合生產(chǎn)實踐為特色的理工科院校的教學(xué)質(zhì)量得到了全面提升,傳統(tǒng)的按部就班式教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)理念的需要。因此,尋求先進的教學(xué)模式進行創(chuàng)新性教學(xué),已成為高等教育乃至于整個教育界改革中面臨的重大挑戰(zhàn)。新的教學(xué)理念應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo),以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為導(dǎo)向,從而滿足社會對學(xué)生能力的全面要求。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式順應(yīng)新時代的教學(xué)改革潮流,并結(jié)合先進的科學(xué)技術(shù),逐漸發(fā)展成具有創(chuàng)新性、針對性以及實效性的全面教學(xué)模式。其內(nèi)涵是利用翻轉(zhuǎn)課堂對教學(xué)活動進行“二次開發(fā)”,因材施教。這不僅可以提高教學(xué)效率,還可以有效培養(yǎng)學(xué)生的自主思考與創(chuàng)新能力。我校自 2014年以來,以機械制圖能力的培養(yǎng)為導(dǎo)向,用翻轉(zhuǎn)課堂和三維CAD軟件相結(jié)合的方式進行教學(xué)改革探索,逐步形成了自己的特色并取得了一些教學(xué)成果。
翻轉(zhuǎn)課堂這一“影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革”[1]最早于 2007年由美國教師喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯共同提出[2],在國外翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,但在我國直到近幾年才進行大規(guī)模的推廣。應(yīng)用實踐表明,翻轉(zhuǎn)課堂對于教學(xué)具有積極的影響,可以有效提高教學(xué)效率和質(zhì)量[3]。翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是利用計算機軟件技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教學(xué)活動相結(jié)合,打破傳統(tǒng)教學(xué)中時間與空間的限制,改變先教后練的教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂主要是將教學(xué)知識通過視頻或文件包的方式在課前發(fā)送給學(xué)生,學(xué)生根據(jù)教師給予的資料進行自主學(xué)習(xí)研究,然后在正式的教學(xué)課堂中對自身在課前學(xué)習(xí)過程中遇到的問題向老師求教,進而提高教學(xué)課堂的時間利用效率,有效提高教學(xué)質(zhì)量。
翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)活動改變了以往以教師為教學(xué)主體,學(xué)生在課堂中只能被動接受的現(xiàn)狀,將教師變?yōu)檎n堂活動的組織者與引導(dǎo)者,而學(xué)生成為課堂教學(xué)中的主導(dǎo)者。學(xué)生在課前通過自主觀看、學(xué)習(xí)相關(guān)課件與視頻,將傳統(tǒng)教學(xué)中外化的知識、教學(xué)活動轉(zhuǎn)變?yōu)橹R進行內(nèi)化。因此,在翻轉(zhuǎn)課堂的使用過程中要將側(cè)重點集中在課堂知識內(nèi)化上,進而提高學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解。
教學(xué)改革的提出已有一段時間,許多教師在教學(xué)過程中,積極針對自身在教學(xué)中存在的問題嘗試進行教學(xué)改革,但是由于缺乏實踐經(jīng)驗,因此在實際的教學(xué)活動中,仍舊無法完全改變傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式[4]。在運用 CAD軟件進行機械制圖的教學(xué)過程中,傳統(tǒng)的方式都是教師首先演示繪制圖表的注意事項,然后再要求學(xué)生繪制不同的機械零件及設(shè)備圖表,通過大量的練習(xí)提高學(xué)生的繪圖能力。但是這樣的教學(xué)方式,不利于學(xué)生增進對于圖表繪制的理解,因為學(xué)生僅能死板地按照老師教導(dǎo)的方式繪制圖形,缺乏靈活性和辨別性。
利用三維 CAD軟件進行機械制圖教學(xué),對于課堂實踐操作具有較高的要求,傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式的確可以通過模型展示等更加直觀的形式,加深學(xué)生對機械圖樣的認(rèn)知。但是在實際教學(xué)中,許多教師過于重視多媒體教學(xué)方式,無視實際情況,導(dǎo)致過于依賴多媒體手段。例如,進行繪圖演示時可以運用多媒體課件的視頻播放功能,提高教學(xué)的直觀性和多樣性,但是在理論知識教學(xué)階段,教師應(yīng)該減少對多媒體的使用,著重鍛煉學(xué)生的知識總結(jié)能力和課堂實踐能力,進行互動性教學(xué),達(dá)到因材施教的目的。此外,一些教師對課件的制作技能不夠熟練,在課程演示中無法對教學(xué)內(nèi)容的重點和難點進行有效突出,導(dǎo)致在教學(xué)活動中,學(xué)生無法根據(jù)課件抓住知識的要點,反而降低了實際的教學(xué)質(zhì)量[5]。
教學(xué)改革的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,而在教學(xué)活動中,教師的創(chuàng)新能力將直接影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。許多教師雖然響應(yīng)教學(xué)改革的號召,但是在具體的實際教學(xué)設(shè)計中,要么沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,或直接使用他人的改革措施,而忽視自身教學(xué)的特點以及學(xué)生主體之間的差異性,導(dǎo)致課堂教學(xué)缺乏創(chuàng)新性,無法吸引學(xué)生的注意力,進而使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)欲望。在教學(xué)中大部分教師沿用“教師示范——學(xué)生照抄”的教學(xué)模式,不利于創(chuàng)新能力的提升[6]。教師可以適當(dāng)開展“制圖競賽”的課堂活動,給學(xué)生統(tǒng)一的題目,在規(guī)定的時間內(nèi)完成效果好的學(xué)生獲得相應(yīng)的獎勵,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
目前,盡管翻轉(zhuǎn)課堂在我國仍處于初步推廣階段,在教學(xué)中關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的引用還存在諸多問題。根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂在機械類課程中的教學(xué)結(jié)果可以看出,翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比具有巨大的優(yōu)勢,能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力[7]。
在傳統(tǒng)的教學(xué)活動中,教師多通過對理論知識的講解,要求學(xué)生對所講知識死記硬背,或是利用計算機給學(xué)生進行操作演示。這些方法由于受到課堂教學(xué)時間的限制,在教學(xué)中僅能進行一遍或是兩遍,完全忽視了學(xué)生的主觀能動性,不僅無法有效提高教學(xué)質(zhì)量,還影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。翻轉(zhuǎn)課堂的運用,則有效避免了傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)時間不夠用、教學(xué)死板等問題。利用翻轉(zhuǎn)課堂進行教學(xué),教師首先將三維CAD軟件繪制的圖樣中的重點和難點通過視頻發(fā)送給學(xué)生,學(xué)生在課前進行自主學(xué)習(xí),對于學(xué)習(xí)過程中的疑問與重點進行記錄。然后在課堂中將其歸納的問題進行展示,通過學(xué)生之間的討論或者教師講解的方式對疑難問題進行解答。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式存在一個疑問發(fā)現(xiàn)、積累、展示、分析以及解決的階段,從疑問產(chǎn)生到解決的過程中,學(xué)生對問題不斷進行分析,因此在教學(xué)解答時,很容易產(chǎn)生一點即通的效果,提高學(xué)生對問題深入認(rèn)知的效率,進而提高教學(xué)質(zhì)量。
翻轉(zhuǎn)課堂的運用對于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與自我約束能力具有較高的要求,多數(shù)大學(xué)生能夠滿足這兩項要求,并且通過翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí),不斷提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與自主思考能力,有助于學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。綜上,運用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式并結(jié)合三維 CAD軟件進行機械制圖教學(xué)改革的方案具有較高的可行性。
微課主要是運用短視頻的形式,根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo),制定相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計,從而將知識有效的傳遞給學(xué)生的一種教學(xué)方式。微課作為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)視頻制作的主要方式,在使用翻轉(zhuǎn)課堂進行教學(xué)的活動中,教師要重視對于微課的使用與設(shè)計。在微課的制作過程中,首先要明確視頻的時間限制,將教學(xué)知識點劃分為重點和難點,進行層次性的講解[8]。比如,在利用三維 CAD軟件繪制機械制圖《直線、平面的投影》等知識點的教學(xué)中,教師通過制作微課進行課前教學(xué),在微課設(shè)計中首先對直線的特點與直線投影的特點進行歸納,然后對平面的特點以及平面投影的規(guī)律進行總結(jié),教師可以利用空間動畫技術(shù)直觀展示直線與平面投影的特點,加深學(xué)生的認(rèn)知,使學(xué)生能夠更加形象地培養(yǎng)繪制投影視圖的能力。
在學(xué)習(xí)過程中,通常分為兩個階段:其一是知識傳遞,也就是對內(nèi)容的講解學(xué)習(xí)階段;其二是知識內(nèi)化,即學(xué)生在教師講解之后對知識進行的實踐運用階段[9]。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教師在課堂中進行知識的講解學(xué)習(xí),在課后由學(xué)生自己進行知識內(nèi)化,導(dǎo)致內(nèi)化過程中學(xué)生缺乏指導(dǎo),知識的內(nèi)化效果并不理想。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的使用,則是在課前進行講解學(xué)習(xí),在課堂上進行知識內(nèi)化。學(xué)習(xí)流程的改變,使得學(xué)生在知識內(nèi)化的過程中,能夠及時獲取教師和其他同學(xué)的幫助,從而提高知識內(nèi)化的效率。具體體現(xiàn)為,教師在課前將利用 CAD軟件制作的機械制圖的視頻講解發(fā)送給學(xué)生,要求學(xué)生在課前進行預(yù)習(xí),然后在課堂教學(xué)中,為學(xué)生布置練習(xí)作業(yè),使學(xué)生在實踐中對理論知識進行鞏固。采用課前學(xué)習(xí)、課堂練習(xí)的方式,可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中及時解決存在的問題,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,加深學(xué)生對機械制圖中繪圖步驟的理解。
問題清單主要指兩方面的問題:一方面是教師利用問題清單,明確學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)等信息,并通過這些要求為學(xué)生提供相應(yīng)的教學(xué)資源包,從而有效引導(dǎo)學(xué)生對知識進行學(xué)習(xí);另一方面是指在學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中,針對自身存在的疑問歸納問題清單,便于在課堂中進行提問,問題的列舉不僅可以清晰學(xué)生的學(xué)習(xí)思路,還可以加深學(xué)生對于知識的理解[10]。以在機械制圖教學(xué)中如何利用三維 CAD軟件建立三維模型為例,首先,教師要求學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)制定清單,并根據(jù)清單要求提供諸如三維模型建立的講解視頻等教學(xué)資源;其次,學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐一完成教師制定的任務(wù)清單,并制作自身在自主學(xué)習(xí)過程中遇到的問題清單,比如三維模型建立的要素等;最后,在課堂教學(xué)中通過同學(xué)討論或請教老師的方式,對清單中的問題逐一進行解決。
隨著現(xiàn)代教學(xué)手段的更新和教學(xué)改革的不斷深入,傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不適用于現(xiàn)代教學(xué)理念?;诜D(zhuǎn)課堂等先進教學(xué)理念和前沿技術(shù)手段,結(jié)合我校機械制圖教學(xué)改革探索的經(jīng)驗表明:在翻轉(zhuǎn)課堂模式下利用三維CAD軟件對機械制圖教學(xué)的改進是提高教學(xué)質(zhì)量的一種有效途徑。本文對如何有效結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和三維CAD軟件的優(yōu)勢提高機械制圖課程的教學(xué)效率和質(zhì)量提供了借鑒。