基于目標(biāo)導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索
——以環(huán)境設(shè)計專業(yè)“計算機輔助設(shè)計”課程為例

楊亞林，姜程，湯小舟

（北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院 設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院，廣東 珠海 519085）

2018年《設(shè)計學(xué)類教學(xué)國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》在對設(shè)計專業(yè)人才能力要求中指出，環(huán)境設(shè)計專業(yè)需掌握環(huán)境設(shè)計方法，具有手繪、計算機多媒體的綜合設(shè)計表達(dá)能力。計算機多媒體綜合設(shè)計表達(dá)是環(huán)境設(shè)計專業(yè)的基礎(chǔ)課程，環(huán)境設(shè)計專業(yè)基礎(chǔ)課程教育是學(xué)生進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)的基本能力教育，其中設(shè)計技術(shù)（含計算機輔助設(shè)計）是專業(yè)基礎(chǔ)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(shè)計表達(dá)能力是培養(yǎng)環(huán)境設(shè)計專業(yè)人才必備的專業(yè)基礎(chǔ)能力，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，更是設(shè)計學(xué)類國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的硬性條件。

目前，本科高校環(huán)境設(shè)計專業(yè)主要開設(shè)的“計算機輔助設(shè)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(xué)方法和教學(xué)手段不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)課堂已經(jīng)不能滿足學(xué)生對個性化教育的需求，課堂教學(xué)改革勢在必行。在信息科技時代下，順應(yīng)時代發(fā)展的“計算機輔助設(shè)計”課程的教學(xué)方法值得探索。翻轉(zhuǎn)課堂作為現(xiàn)代課堂教學(xué)的一種新模式，為教學(xué)不斷深化改革提供一種全新的思路。本文提出一種以目標(biāo)導(dǎo)向為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以目前國內(nèi)廣泛使用的Sketchup軟件為例分析“計算機輔助設(shè)計”在環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域中的運用，利用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，使學(xué)生通過Sketchup課程的學(xué)習(xí)掌握室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計效果圖的表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生三維空間推演和三維空間表達(dá)的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和空間想象力，從而提高學(xué)生的計算機綜合設(shè)計表達(dá)能力。

一、傳統(tǒng)“計算機輔助設(shè)計”課程教學(xué)中的問題

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

2.“計算機輔助設(shè)計”課程與相關(guān)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(shè)計”課程作為環(huán)境設(shè)計專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是為進(jìn)一步的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下設(shè)計技術(shù)表現(xiàn)的基礎(chǔ)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)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(xué)生在低年級學(xué)習(xí)的“計算機輔助設(shè)計”課程的內(nèi)容到高年級專業(yè)課程不能有效運用，其主要問題在于學(xué)生沒有對相關(guān)專業(yè)知識形成真正的理解，致使在具體運用軟件表達(dá)設(shè)計項目時不知如何靈活運用。

3.學(xué)生存在個體差異，教師應(yīng)因材施教。而傳統(tǒng)的教學(xué)課堂以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，課堂內(nèi)容和課程進(jìn)度只能針對大部分同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度展開，很難兼顧學(xué)生的個體差異，但是學(xué)生的接受和理解能力存在差異，部分學(xué)生一旦課堂上跟不上課，就會形成負(fù)面情緒，導(dǎo)致厭學(xué)甚至放棄課程學(xué)習(xí)的后果，教學(xué)效果難以保障。

4.“計算機輔助設(shè)計”模塊的選擇也應(yīng)該隨著時代和科技的發(fā)展做出相應(yīng)的調(diào)整。目前本科高校環(huán)境設(shè)計專業(yè)中主要開設(shè)的計算機輔助設(shè)計課程有AutoCAD、Photoshop、Sketchup、3Dmax等，這些軟件課程主要是用來表達(dá)施工圖和效果圖。但是隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展，靜態(tài)的效果圖已經(jīng)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(dá)已經(jīng)成為時代所需、市場所求。為了順應(yīng)時代的發(fā)展，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力，對“計算機輔助設(shè)計”的課程模塊也應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整，如引入Lumion等，以適應(yīng)社會發(fā)展需要。

圖1 課程內(nèi)容框架圖

圖2 在Sketchup中繪制的建筑模型

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

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式思路分析

鑒于目前傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端，如何重新理解“計算機輔助設(shè)計”教學(xué)過程中的“教與學(xué)”的關(guān)系，改善學(xué)生被動學(xué)習(xí)的問題變得至關(guān)重要。在當(dāng)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(xué)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(zhì)教學(xué)資源數(shù)不勝數(shù)，學(xué)生可以隨時瀏覽到世界一流大學(xué)的在線課程。在這樣的環(huán)境下，教師已經(jīng)沒有必要像過去一樣在課堂上講授學(xué)生在課外就可獲得的知識，而是應(yīng)該把有限時間的課堂教學(xué)變得更有意義，讓學(xué)生更加積極主動地參與到學(xué)習(xí)中來，以提升教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法尤為重要。

美國學(xué)者Lage、Platt和Treglia于2000年首先提出了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念。翻轉(zhuǎn)課堂是指把傳統(tǒng)的課堂講課內(nèi)容和家庭作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，教師把主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生參與教學(xué)，使其成為課堂內(nèi)容的共建者，而不是被動接受者。教師負(fù)責(zé)啟發(fā)和引導(dǎo)，學(xué)生與教師共建課堂。這種先進(jìn)的教學(xué)理念，能夠調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力。翻轉(zhuǎn)課堂作為現(xiàn)代課堂教學(xué)的一種新模式，已經(jīng)被證明能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。例如Gilboy、Heinerichs和Pazzaglia于2015年比較了翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)參與翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)生明顯比傳統(tǒng)課堂的學(xué)生學(xué)習(xí)積極性更高，也具有更好的學(xué)習(xí)成績。

根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念，環(huán)境設(shè)計專業(yè)的“計算機輔助設(shè)計”課程教學(xué)可以采用線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，教師可錄制視頻、制作動畫等，并結(jié)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(guān)于軟件工具基礎(chǔ)知識的講授，由學(xué)生在課前完成學(xué)習(xí)。課堂上教師通過案例教學(xué)的方式，理論聯(lián)系實踐，引導(dǎo)學(xué)生對計算機綜合設(shè)計表達(dá)方式進(jìn)行思考和討論，從而使學(xué)生能夠構(gòu)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(gòu)自己的知識體系。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，“計算機輔助設(shè)計”課程必須在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計兩個方面進(jìn)行重新構(gòu)建。

（一）以目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

“計算機輔助設(shè)計”課程中Sketchup軟件的教學(xué)目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)繪制室內(nèi)外環(huán)境效果圖來培養(yǎng)學(xué)生三維空間推演和三維空間表達(dá)力，以提高學(xué)生的空間思維、空間想象及空間表達(dá)能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)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(biāo)。然而，設(shè)計者的空間尺度感以及設(shè)計者對建筑結(jié)構(gòu)的理解對于方案的設(shè)計與表達(dá)技巧更為重要。因此，在安排“計算機輔助設(shè)計”的課程內(nèi)容時必須以提高學(xué)生計算機軟件的表達(dá)能力這一根本目標(biāo)為導(dǎo)向，除了培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握Sketchup軟件基本工具外，更需要培養(yǎng)學(xué)生的空間尺度感和對建筑結(jié)構(gòu)的理解。與傳統(tǒng)的授課模式不同，在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式中，學(xué)生主要通過自學(xué)和預(yù)習(xí)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(xué)生的空間尺度感和對建筑結(jié)構(gòu)的理解，以實現(xiàn)提高學(xué)生計算機軟件表達(dá)能力的最終目標(biāo)。

環(huán)境設(shè)計專業(yè)“計算機輔助設(shè)計”課程的內(nèi)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(chǔ)和進(jìn)階工具的操作，文件的導(dǎo)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(shè)計”教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，這部分內(nèi)容主要由教師在課堂上主講和演示，學(xué)生跟著操作。然而，從教學(xué)效果來看這種教學(xué)方式并不理想，學(xué)生在課堂上的時間主要用于基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，而在實踐項目表現(xiàn)方面的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。翻轉(zhuǎn)課堂則把傳統(tǒng)課堂上講的軟件基本工具的操作內(nèi)容放到課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生通過自學(xué)和預(yù)習(xí)來掌握軟件工具的基本操作。為了保障課前預(yù)習(xí)效果，學(xué)生需在正式上課前完成預(yù)習(xí)測試，并把預(yù)習(xí)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(xué)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(xué)生的尺度感，具體內(nèi)容包括家具與設(shè)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(shè)計專業(yè)的初學(xué)者往往對室內(nèi)空間的家具尺度及空間尺度缺乏基本的認(rèn)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(shè)計”教學(xué)中，在學(xué)生掌握了Sketchup軟件基本的工具操作的基礎(chǔ)上，可通過繪制具體的家具設(shè)施模型以培養(yǎng)學(xué)生空間尺度感。對家具設(shè)施模型的繪制建立在充分了解家具尺度的基礎(chǔ)之上，可以讓學(xué)生通過測量具體家具設(shè)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(shè)計的素材資料。通過這種方式的練習(xí)，一方面有助于學(xué)生熟練軟件的基本操作，另一方面有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間尺度意識。學(xué)生所收集一手家具設(shè)施尺寸數(shù)據(jù)，還可以為后續(xù)的專業(yè)課程（如“室內(nèi)設(shè)計”課程等）提供素材。

圖3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式各環(huán)節(jié)示意圖

3.模塊三是對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行推演，即通過訓(xùn)練學(xué)生還原名作建筑效果圖以及把二維建筑施工圖通過Sketchup轉(zhuǎn)換成三維的建筑模型，提高學(xué)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(zhuǎn)換成三維建筑模型的訓(xùn)練有助于學(xué)生對建筑結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和理解。此外，還可在Sketchup中把建筑結(jié)構(gòu)的各個細(xì)節(jié)放大呈現(xiàn)，不斷推敲其結(jié)構(gòu)的可行性，也有利于提高學(xué)生方案設(shè)計的深度。

4.模塊四是方案設(shè)計與表達(dá)，即通過數(shù)字化建模來表達(dá)和優(yōu)化設(shè)計理念，達(dá)到設(shè)計意圖表現(xiàn)的目標(biāo)。在環(huán)境設(shè)計專業(yè)中，要達(dá)到三維或動態(tài)效果表現(xiàn)的目標(biāo)，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(shè)置時應(yīng)當(dāng)把二維和三維軟件結(jié)合起來教學(xué)。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(xué)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(yīng)該把二維文件導(dǎo)入三維軟件中，并進(jìn)行基本的推拉操作，讓學(xué)生感受二維空間到三維空間的演變，以激發(fā)學(xué)生對三維軟件的興趣?？傊ㄟ^培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握二維、三維及動畫軟件，其最終目的是能夠表達(dá)和優(yōu)化設(shè)計理念，達(dá)到設(shè)計意圖表現(xiàn)的目的。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計

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

1.課前預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)方式為學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師在此環(huán)節(jié)需給學(xué)生提供和篩選課前學(xué)習(xí)資料，把課前學(xué)習(xí)資料上傳到線上公共平臺供學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)，學(xué)生主要通過觀看視頻及相關(guān)資料完成課前預(yù)習(xí)，以掌握“計算機輔助設(shè)計”基本軟件工具的操作。為了確保學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)，在預(yù)習(xí)完之后需要完成預(yù)習(xí)測試。

2.預(yù)習(xí)效果測試

為了確保學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)，課前學(xué)習(xí)效果測試尤為重要。課前預(yù)習(xí)測試可為選擇題或者具體小實例操作等基礎(chǔ)知識的考核，同時為了確保課前預(yù)習(xí)效果，教師應(yīng)該把預(yù)習(xí)測試納入平時的過程性考核當(dāng)中，成為期末成績的一部分，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3.課中重點難點講解

當(dāng)學(xué)生們掌握了“計算機輔助設(shè)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(nèi)就學(xué)生在預(yù)習(xí)中遇到的難點問題進(jìn)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(dāng)中的運用和思路，并給出圖例讓學(xué)生們繪制，或者讓學(xué)生繪制平時生活中搜集到的家具設(shè)施素材。在具體的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以分組討論，探討繪制思路，然后再抽一兩組學(xué)生到臺上分享繪制思路和技巧，從而提高學(xué)生們的團(tuán)隊合作、解決問題和軟件實際運用的能力。教師在課中引導(dǎo)學(xué)生討論，解答學(xué)生疑難問題，對需要輔導(dǎo)的學(xué)生一對一輔導(dǎo)，課堂最后教師總結(jié)課堂學(xué)習(xí)情況，布置下一節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，明確下一次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4.課后評估與反饋

翻轉(zhuǎn)課堂課后活動目標(biāo)為評估和反饋。根據(jù)“計算機輔助設(shè)計”的教學(xué)目標(biāo)，把每一個目標(biāo)進(jìn)行一次測試，以確保每個階段的教學(xué)效果，且把每個階段的測試納入過程性考核當(dāng)中，加大過程性考核的比例。此外，教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時提出反饋意見，讓學(xué)生能及時糾正錯誤，促進(jìn)學(xué)生不斷反思和進(jìn)步。

三、結(jié)語

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