楊亞林，姜程，湯小舟

（北京理工大學 珠海學院 設計與藝術學院，廣東 珠海 519085）

2018年《設計學類教學國家質量標準》在對設計專業(yè)人才能力要求中指出，環(huán)境設計專業(yè)需掌握環(huán)境設計方法，具有手繪、計算機多媒體的綜合設計表達能力。計算機多媒體綜合設計表達是環(huán)境設計專業(yè)的基礎課程，環(huán)境設計專業(yè)基礎課程教育是學生進入專業(yè)學習的基本能力教育，其中設計技術（含計算機輔助設計）是專業(yè)基礎課程教育中不可或缺的重要組成部分。由上可知，計算機輔助設計表達能力是培養(yǎng)環(huán)境設計專業(yè)人才必備的專業(yè)基礎能力，是后續(xù)專業(yè)課程學習的基礎，更是設計學類國家質量標準的硬性條件。

目前，本科高校環(huán)境設計專業(yè)主要開設的“計算機輔助設計”課程軟件包括AutoCAD、Photoshop、Sketchup、3Dmax等。然而，伴隨著信息科技的發(fā)展，新的教學方法和教學手段不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學課堂已經不能滿足學生對個性化教育的需求，課堂教學改革勢在必行。在信息科技時代下，順應時代發(fā)展的“計算機輔助設計”課程的教學方法值得探索。翻轉課堂作為現(xiàn)代課堂教學的一種新模式，為教學不斷深化改革提供一種全新的思路。本文提出一種以目標導向為基礎的翻轉課堂教學模式，以目前國內廣泛使用的Sketchup軟件為例分析“計算機輔助設計”在環(huán)境設計領域中的運用，利用翻轉課堂的教學模式，使學生通過Sketchup課程的學習掌握室內外環(huán)境設計效果圖的表達，培養(yǎng)學生三維空間推演和三維空間表達的能力，以及培養(yǎng)學生的空間思維和空間想象力，從而提高學生的計算機綜合設計表達能力。

一、傳統(tǒng)“計算機輔助設計”課程教學中的問題

1.目前，“計算機輔助設計”課程教學主要還是采取傳統(tǒng)的教學模式，即由教師在課堂上主講和演示，學生跟著操作的教學方式。在傳統(tǒng)的教學模式中，教師作為教學的主體在課堂中占據(jù)絕對的主導地位，學生被動參與和學習。這種教學模式一方面不能滿足學生對個性化教育的要求，另一方面不利于激發(fā)學生的主觀能動性，不能促進學生主動思考和主動學習，教學效果也相對較差。

2.“計算機輔助設計”課程與相關專業(yè)課程缺乏緊密聯(lián)系，存在相互割裂的情況?！坝嬎銠C輔助設計”課程作為環(huán)境設計專業(yè)的基礎課程，是為進一步的專業(yè)課程學習打下設計技術表現(xiàn)的基礎，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定基石。但由于該課程與其他專業(yè)課程之間缺乏緊密的聯(lián)系，致使學生在低年級學習的“計算機輔助設計”課程的內容到高年級專業(yè)課程不能有效運用，其主要問題在于學生沒有對相關專業(yè)知識形成真正的理解，致使在具體運用軟件表達設計項目時不知如何靈活運用。

3.學生存在個體差異，教師應因材施教。而傳統(tǒng)的教學課堂以教師為主導的教學模式，課堂內容和課程進度只能針對大部分同學的學習進度展開，很難兼顧學生的個體差異，但是學生的接受和理解能力存在差異，部分學生一旦課堂上跟不上課，就會形成負面情緒，導致厭學甚至放棄課程學習的后果，教學效果難以保障。

4.“計算機輔助設計”模塊的選擇也應該隨著時代和科技的發(fā)展做出相應的調整。目前本科高校環(huán)境設計專業(yè)中主要開設的計算機輔助設計課程有AutoCAD、Photoshop、Sketchup、3Dmax等，這些軟件課程主要是用來表達施工圖和效果圖。但是隨著虛擬技術的發(fā)展，靜態(tài)的效果圖已經很難滿足市場的需求。三維動態(tài)、虛擬現(xiàn)實等空間情景表達已經成為時代所需、市場所求。為了順應時代的發(fā)展，提高學生的就業(yè)競爭力，對“計算機輔助設計”的課程模塊也應做出相應的調整，如引入Lumion等，以適應社會發(fā)展需要。

圖1 課程內容框架圖

圖2 在Sketchup中繪制的建筑模型

5.“計算機輔助設計”課程教學目標過于強調軟件本身的學習，而忽略軟件的運用，忽視通過“計算機輔助設計”來培養(yǎng)學生的空間思維和空間想象力，使得教學局限于軟件本身，并不能夠真正轉化為學生自己的專業(yè)能力。如何重新設計“計算機輔助設計”課堂的教學目標和內容值得我們思考。

二、翻轉課堂教學模式思路分析

鑒于目前傳統(tǒng)教學模式存在的弊端，如何重新理解“計算機輔助設計”教學過程中的“教與學”的關系，改善學生被動學習的問題變得至關重要。在當今信息化的時代下，信息、知識變得隨處可得，這與傳統(tǒng)教學模式中教師作為知識主要傳播者的時代大相徑庭。在信息化時代，在線的優(yōu)質教學資源數(shù)不勝數(shù)，學生可以隨時瀏覽到世界一流大學的在線課程。在這樣的環(huán)境下，教師已經沒有必要像過去一樣在課堂上講授學生在課外就可獲得的知識，而是應該把有限時間的課堂教學變得更有意義，讓學生更加積極主動地參與到學習中來，以提升教學效果，提高教學質量。因此，探索新的教學模式和教學方法尤為重要。

美國學者Lage、Platt和Treglia于2000年首先提出了翻轉課堂的教學理念。翻轉課堂是指把傳統(tǒng)的課堂講課內容和家庭作業(yè)內容進行翻轉，教師把主動權交給學生，讓學生參與教學，使其成為課堂內容的共建者，而不是被動接受者。教師負責啟發(fā)和引導，學生與教師共建課堂。這種先進的教學理念，能夠調動學生的主觀能動性，提高學生的學習興趣和自學能力。翻轉課堂作為現(xiàn)代課堂教學的一種新模式，已經被證明能夠有效地提高學生的學習主動性，提高課堂教學質量。例如Gilboy、Heinerichs和Pazzaglia于2015年比較了翻轉課堂和傳統(tǒng)課堂的教學效果，發(fā)現(xiàn)參與翻轉課堂的學生明顯比傳統(tǒng)課堂的學生學習積極性更高，也具有更好的學習成績。

根據(jù)翻轉課堂的教學理念，環(huán)境設計專業(yè)的“計算機輔助設計”課程教學可以采用線上教學與線下教學相結合的教學方式，教師可錄制視頻、制作動畫等，并結合線上資源，借助視頻、音頻、多媒體等媒介完成傳統(tǒng)課堂上關于軟件工具基礎知識的講授，由學生在課前完成學習。課堂上教師通過案例教學的方式，理論聯(lián)系實踐，引導學生對計算機綜合設計表達方式進行思考和討論，從而使學生能夠構建知識之間聯(lián)系，加深對專業(yè)知識的理解，提高對問題的解決能力，建構自己的知識體系。在翻轉課堂教學模式下，“計算機輔助設計”課程必須在教學內容和教學設計兩個方面進行重新構建。

（一）以目標為導向的教學內容設計

“計算機輔助設計”課程中Sketchup軟件的教學目標是通過學習繪制室內外環(huán)境效果圖來培養(yǎng)學生三維空間推演和三維空間表達力，以提高學生的空間思維、空間想象及空間表達能力。在傳統(tǒng)的教學模式下，該課程主要以掌握Sketchup軟件基本工具的使用為主要目標。然而，設計者的空間尺度感以及設計者對建筑結構的理解對于方案的設計與表達技巧更為重要。因此，在安排“計算機輔助設計”的課程內容時必須以提高學生計算機軟件的表達能力這一根本目標為導向，除了培養(yǎng)學生熟練掌握Sketchup軟件基本工具外，更需要培養(yǎng)學生的空間尺度感和對建筑結構的理解。與傳統(tǒng)的授課模式不同，在翻轉課堂的教學模式中，學生主要通過自學和預習的方式掌握軟件工具的基本操作，老師將有限的課堂時間集中于培養(yǎng)學生的空間尺度感和對建筑結構的理解，以實現(xiàn)提高學生計算機軟件表達能力的最終目標。

環(huán)境設計專業(yè)“計算機輔助設計”課程的內容具體可以分為四個模塊，如圖1所示。

1.模塊一是掌握軟件基本工具的使用，包括基礎和進階工具的操作，文件的導入與輸出，各類插件的使用與安裝等。軟件基本工具的使用是“計算機輔助設計”教學的基礎內容。在傳統(tǒng)教學模式中，這部分內容主要由教師在課堂上主講和演示，學生跟著操作。然而，從教學效果來看這種教學方式并不理想，學生在課堂上的時間主要用于基礎知識的學習，而在實踐項目表現(xiàn)方面的能力遠遠不夠。翻轉課堂則把傳統(tǒng)課堂上講的軟件基本工具的操作內容放到課前預習，讓學生通過自學和預習來掌握軟件工具的基本操作。為了保障課前預習效果，學生需在正式上課前完成預習測試，并把預習測試納入過程性考核里面。而課堂上，教師僅根據(jù)測試情況補充知識重點和難點。這樣，學生在課堂上就有更多的時間用來討論和分析具體項目案例的制作和表現(xiàn)方式。

2.模塊二是通過軟件的數(shù)字建模培養(yǎng)學生的尺度感，具體內容包括家具與設施的尺度感、家具與空間的尺度感以及空間本身的尺度感等。環(huán)境設計專業(yè)的初學者往往對室內空間的家具尺度及空間尺度缺乏基本的認知，更不用說室外環(huán)境的大尺度空間了。因此，在“計算機輔助設計”教學中，在學生掌握了Sketchup軟件基本的工具操作的基礎上，可通過繪制具體的家具設施模型以培養(yǎng)學生空間尺度感。對家具設施模型的繪制建立在充分了解家具尺度的基礎之上，可以讓學生通過測量具體家具設施尺寸來獲得第一手家具尺度資料，并將所搜集的尺度數(shù)據(jù)通過Sketchup軟件繪制出來，并保存成為以后設計的素材資料。通過這種方式的練習，一方面有助于學生熟練軟件的基本操作，另一方面有助于培養(yǎng)學生的空間尺度意識。學生所收集一手家具設施尺寸數(shù)據(jù)，還可以為后續(xù)的專業(yè)課程（如“室內設計”課程等）提供素材。

圖3 翻轉課堂教學模式各環(huán)節(jié)示意圖

3.模塊三是對建筑結構進行推演，即通過訓練學生還原名作建筑效果圖以及把二維建筑施工圖通過Sketchup轉換成三維的建筑模型，提高學生的空間思維和空間想象力。如圖2就是根據(jù)二維建筑施工圖紙在Sketchup繪制出來的三維建筑模型，在課堂上通過二維施工圖轉換成三維建筑模型的訓練有助于學生對建筑結構的認知和理解。此外，還可在Sketchup中把建筑結構的各個細節(jié)放大呈現(xiàn)，不斷推敲其結構的可行性，也有利于提高學生方案設計的深度。

4.模塊四是方案設計與表達，即通過數(shù)字化建模來表達和優(yōu)化設計理念，達到設計意圖表現(xiàn)的目標。在環(huán)境設計專業(yè)中，要達到三維或動態(tài)效果表現(xiàn)的目標，需要多個軟件交叉兼容在一起相互配合運用。因此，在課程設置時應當把二維和三維軟件結合起來教學。例如在上二維軟件課時，以二維軟件（如AutoCAD文件）為主體，附帶載入三維軟件（如Sketchup）讓學生了解軟件與軟件之間的相互聯(lián)系。此外，在教授二維軟件時也應該把二維文件導入三維軟件中，并進行基本的推拉操作，讓學生感受二維空間到三維空間的演變，以激發(fā)學生對三維軟件的興趣。總之，通過培養(yǎng)學生熟練掌握二維、三維及動畫軟件，其最終目的是能夠表達和優(yōu)化設計理念，達到設計意圖表現(xiàn)的目的。

（二）翻轉課堂的教學設計

翻轉課堂教學模式不僅在于教學理念的轉變，更重要的是教學過程的具體實施過程。在“計算機輔助設計”課程的翻轉課堂教學模式中，教師在課前建立完善的線上學習資源并促使學生利用線上資源完成軟件操作等基礎知識的學習，課堂上教師理論聯(lián)系實踐對課程中的重點難點進行講解和分析，學生則著重于基礎知識點的實際運用，最后在課后通過相應的考核來評估學生的學習效果，同時對學生的考核情況進行及時反饋。翻轉課堂教學模式的各個具體環(huán)節(jié)如圖3。

1.課前預習導學

預習導學環(huán)節(jié)的學習方式為學生自主學習，教師在此環(huán)節(jié)需給學生提供和篩選課前學習資料，把課前學習資料上傳到線上公共平臺供學生在線自主學習，學生主要通過觀看視頻及相關資料完成課前預習，以掌握“計算機輔助設計”基本軟件工具的操作。為了確保學生完成課前預習，在預習完之后需要完成預習測試。

2.預習效果測試

為了確保學生完成課前學習，課前學習效果測試尤為重要。課前預習測試可為選擇題或者具體小實例操作等基礎知識的考核，同時為了確保課前預習效果，教師應該把預習測試納入平時的過程性考核當中，成為期末成績的一部分，從而調動學生的學習積極性，提高學生的自主學習能力。

3.課中重點難點講解

當學生們掌握了“計算機輔助設計”的基本軟件工具操作之后，教師可以在有限的課堂時間內就學生在預習中遇到的難點問題進行集中講解和分析。節(jié)約出來的時間可以講解基本工具在具體實例當中的運用和思路，并給出圖例讓學生們繪制，或者讓學生繪制平時生活中搜集到的家具設施素材。在具體的學習過程中，學生可以分組討論，探討繪制思路，然后再抽一兩組學生到臺上分享繪制思路和技巧，從而提高學生們的團隊合作、解決問題和軟件實際運用的能力。教師在課中引導學生討論，解答學生疑難問題，對需要輔導的學生一對一輔導，課堂最后教師總結課堂學習情況，布置下一節(jié)的學習任務，明確下一次課的學習目標。

4.課后評估與反饋

翻轉課堂課后活動目標為評估和反饋。根據(jù)“計算機輔助設計”的教學目標，把每一個目標進行一次測試，以確保每個階段的教學效果，且把每個階段的測試納入過程性考核當中，加大過程性考核的比例。此外，教師要對學生的學習情況及時提出反饋意見，讓學生能及時糾正錯誤，促進學生不斷反思和進步。

三、結語

文章以環(huán)境設計專業(yè)“計算機輔助設計”課程為例探索以目標為導向的翻轉課堂教學模式。傳統(tǒng)的“計算機輔助設計”課程教學模式僅強調教師在課堂上對知識的傳遞，忽視了學生學習的主動性，也忽略了該課程與其他專業(yè)課程之間的關系。針對“計算機輔助設計”課程教學現(xiàn)狀和問題，文章提出翻轉課堂教學模式思路，著重從教學內容和教學方式的角度探討“計算機輔助設計”課程教學的新思路和新模式，使學生掌握“計算機輔助設計”的運用，培養(yǎng)學生三維空間推演及三維空間表達的能力，同時培養(yǎng)學生的空間思維和空間想象力。通過對翻轉課堂教學模式的探索，以提高教學質量，改善課程學習效果，為人才培養(yǎng)模式的探索改革提供有價值的參考。