基于翻轉(zhuǎn)課堂的快速成型課程教學(xué)改革探索

岳桂林 丁 寅

（江蘇海洋大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院 江蘇·連云港 222005）

1 當(dāng)前快速成型課程存在的問題

快速成型技術(shù)起源于二十世紀(jì)末，是一種利用專業(yè)設(shè)備將可黏合材料通過逐層打印的方式來實現(xiàn)數(shù)字模型實體化的新型技術(shù)。[1]作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，該技術(shù)對于企業(yè)縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，提高市場競爭力具有重要意義。作為江蘇海洋大學(xué)各專業(yè)的必修實訓(xùn)課程之一，快速成型課程的目的在于通過學(xué)生自己設(shè)計創(chuàng)意模型，結(jié)合桌面式3D 打印機(jī)完成個人創(chuàng)作，從而真正實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的雙重提高，為培養(yǎng)綜合型工程技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。

目前該課程主要包含理論知識介紹，建模軟件學(xué)習(xí)，模型打印三個模塊，由于本課程完全依靠三維建模軟件來獲取數(shù)字模型，故上機(jī)學(xué)習(xí)建模軟件在整個課程設(shè)計中所占比重較大，占總學(xué)時的75%，基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)與打印機(jī)操作占比25%，但理論教學(xué)與實踐教學(xué)課時分配差別過大導(dǎo)致學(xué)生實踐能力提高受限。同時該課程存在學(xué)生專業(yè)跨度大導(dǎo)致的課堂效率不高，建模軟件枯燥晦澀導(dǎo)致學(xué)生積極性不高等問題，這些都成為了限制教學(xué)質(zhì)量提升的瓶頸，故對該課程進(jìn)行改革迫在眉睫。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的必要性

通過查閱文獻(xiàn)以及對其他院校快速成型課程改革的借鑒，發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂作為新的教學(xué)模式受到關(guān)注。[2]該模式將學(xué)生的主要理論學(xué)習(xí)活動放在課前，學(xué)習(xí)不受內(nèi)容、時間和空間的限制，實現(xiàn)個性化教學(xué)，對于本課程這種需要在規(guī)定的時間內(nèi)理論與實踐兼顧，同時需要體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和個性化的課程而言是一個很好的選擇。[3]

（1）學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富。在目前的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計里，為了兼顧不同專業(yè)對軟件的接受程度，建模軟件主要進(jìn)行基礎(chǔ)模塊的學(xué)習(xí)，未涉獵其復(fù)雜功能，內(nèi)容淺顯單一。無法滿足進(jìn)度較快或有一定軟件操作基礎(chǔ)同學(xué)的需求。在翻轉(zhuǎn)課堂的過程中，上課前期老師會制作相應(yīng)的教學(xué)視頻以及提供對應(yīng)的教學(xué)資源平臺，方便學(xué)生在課程前期對知識進(jìn)行預(yù)習(xí)，以及后期對知識進(jìn)行鞏固。教師可以通過教學(xué)視頻和網(wǎng)站提供更為豐富的教學(xué)內(nèi)容，針對不同專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生提供的教學(xué)資源更具有針對性，同時學(xué)生獲取知識的渠道更為多樣化，提高了教學(xué)網(wǎng)站的利用率，對于進(jìn)展較快且有一定探索精神的同學(xué)，其創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)積極性將會大大提高。

（2）學(xué)習(xí)時間靈活。目前本課程為照顧零基礎(chǔ)同學(xué)的學(xué)習(xí)需求，在建模軟件的學(xué)習(xí)上投入時間長，以實訓(xùn)時間為四天的課程安排為例，其學(xué)習(xí)建模軟件的時間安排為3天，以學(xué)習(xí)Proe各項繪圖功能，從而建立屬于自己的創(chuàng)新模型，用于第四天的打印工作。Proe 學(xué)習(xí)對于學(xué)生的部分空間想象能力具有一定要求，部分同學(xué)學(xué)習(xí)起來進(jìn)展較慢，因此安排課程時間較長。但是長時間的軟件學(xué)習(xí)會讓學(xué)生覺得枯燥無味，對有一定繪圖基礎(chǔ)的同學(xué)造成時間上的浪費，無法更好的激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。在翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計中，以任務(wù)為驅(qū)動，建模軟件的學(xué)習(xí)安排在學(xué)生課前學(xué)習(xí)，學(xué)生可根據(jù)實際情況合理安排時間完成學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自動掌握學(xué)習(xí)節(jié)奏，率先完成任務(wù)的同學(xué)可進(jìn)行更深入的軟件學(xué)習(xí)或?qū)嵺`訓(xùn)練，課堂效率得到提高。

（3）學(xué)習(xí)地點多樣。目前的快速成型課程在學(xué)習(xí)建模軟件時需長時間占用工程訓(xùn)練中心機(jī)房，卻對3D 打印機(jī)室的利用率不高，既影響其他工訓(xùn)課程對計算機(jī)資源的共享，也對快速成型設(shè)備造成一定浪費。通過翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計，學(xué)生的上機(jī)學(xué)習(xí)不再局限于學(xué)校機(jī)房，個人手機(jī)、電腦隨時隨地均可學(xué)習(xí)。上課時間主要依賴3D 打印機(jī)，減少了對機(jī)房的占用率，對工程訓(xùn)練中心資源的利用更加科學(xué)合理。同時由于實際操作增加，學(xué)生的動手實踐能力和解決綜合問題的能力得到快速提高。

圖1 課堂教學(xué)模式示意圖

3 快速成型課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式構(gòu)建

本課程的核心內(nèi)容是將個人創(chuàng)意通過快速成型的方式展示出來，從而提高學(xué)生的空間想象能力、創(chuàng)新能力以及解決實際問題的能力，個人創(chuàng)意的實現(xiàn)既需要學(xué)習(xí)建模軟件來繪制實現(xiàn)可視化，又需要操作3D 打印機(jī)來完成具體創(chuàng)作。為了讓學(xué)生課前積極閱讀相關(guān)資料，豐富知識儲備，提高課堂上學(xué)生動手實踐參與程度和效率，本課程翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計時老師需要以學(xué)生為中心，實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；以打印操作為重點，有效完善課堂組織過程；以任務(wù)為導(dǎo)向，切實提高學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力，故該快速成型課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式構(gòu)建如圖1 所示。[4]

結(jié)合江蘇海洋大學(xué)快速成型課程的開設(shè)對象、教學(xué)目標(biāo)、課時安排等實際情況，該設(shè)計過程中需注意問題如下：

（1）教學(xué)內(nèi)容深淺得當(dāng)。在本課程中，翻轉(zhuǎn)的內(nèi)容主要為快速成型的基礎(chǔ)知識以及建模軟件的操作，尤其是建模軟件操作過程，內(nèi)容要深淺得當(dāng)，避免過于簡單，學(xué)生無法設(shè)計更能體現(xiàn)其創(chuàng)意的模型。教學(xué)內(nèi)容過于深入，建模學(xué)習(xí)時間過久，則后期學(xué)生打印時間不充足，學(xué)生無法更好地掌握該操作技能。根據(jù)學(xué)生具體情況設(shè)定一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)自身能力掌握學(xué)習(xí)節(jié)奏，在滿足基本任務(wù)的基礎(chǔ)上對有額外探索需求的同學(xué)提供更進(jìn)一步的操作講解；

（2）考核評價客觀公正。新課程體系中學(xué)生需要課前設(shè)計模型和課上實踐操作，需建立多維度的考核評價體系，更客觀的評價學(xué)生對軟件和設(shè)備的操作能力，創(chuàng)新能力以及實際處理問題的能力?；诖耍谥仃P(guān)注最終打印模型的質(zhì)量以及創(chuàng)新性（最終實物效果）的同時，亦應(yīng)關(guān)注學(xué)生在課前學(xué)習(xí)過程中的深入情況（課上交流互動質(zhì)量），評判標(biāo)準(zhǔn)更具體、詳實、科學(xué)。

（3）實踐反饋渠道多樣。融合新教學(xué)模式的快速成型課程能否達(dá)到既定教學(xué)目標(biāo)，需要不斷地進(jìn)行探索、反饋和總結(jié)。轉(zhuǎn)變教學(xué)模式容易給課堂帶來新鮮與活力，短時間內(nèi)易產(chǎn)生立竿見影的效果，但教學(xué)內(nèi)容是否真的滿足學(xué)生需求，教學(xué)模式是否具有可持續(xù)性、考核評價是否客觀等新的問題卻不可知，因此推行過程中需不斷反饋總結(jié)經(jīng)驗。針對該課程實踐效果的反饋主要是通過學(xué)生作品與原課程成型作品縱向?qū)Ρ取⒄n后學(xué)生訪談以及對學(xué)生開展問卷調(diào)查來進(jìn)行。

4 結(jié)語

依據(jù)上文提到的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式構(gòu)建內(nèi)容，本中心針對非理工類專業(yè)的快速成型課程進(jìn)行了一定程度的教學(xué)改革。通過一個學(xué)期的不斷探索與改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于快速成型課程對于激發(fā)學(xué)生積極性，提高課堂教學(xué)效率以及學(xué)生創(chuàng)新意識的激發(fā)方面取得較大突破，總結(jié)如下：

（1）提高課堂效率。通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于實踐為主兼顧體現(xiàn)個人創(chuàng)新能力的快速成型課程具有較大優(yōu)勢，翻轉(zhuǎn)課堂與快速成型課程相結(jié)合，將知識的傳遞做到了課前，課前自主學(xué)習(xí)使學(xué)生充分完成知識的內(nèi)化，課堂中學(xué)生有更多的時間進(jìn)行實踐操作，提高了課堂的教學(xué)效率，保障了學(xué)生綜合能力的提高。

（2）激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新。教學(xué)視頻里豐富的教學(xué)內(nèi)容激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，師生之間的互動交流、項目式實踐為學(xué)生創(chuàng)意的實現(xiàn)提供了平臺，可視化的成果激起學(xué)生的成就感，這均對學(xué)生興趣的提高大有裨益，教學(xué)成果顯著。

（3）優(yōu)化資源配置。翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式將原來的上機(jī)學(xué)習(xí)軟件課程翻轉(zhuǎn)為學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，將快速成型課程回歸到快速成型設(shè)備的操作上來，提高了快速成型專用設(shè)備的利用率，大大緩解了中心機(jī)房資源緊張的現(xiàn)狀。