家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程混合式教學(xué)探索與實踐

■朱曉冬，施文超，趙俊學(xué)，牛曉霆，劉 玉

Zhu Xiaodong & Shi Wenchao & Zhao Junxue & Niu Xiaoting & Liu Yu

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150040）

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)升級促進了我國家具行業(yè)的快速變革，“自主學(xué)習力”將成為家具設(shè)計與工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)[1-2]。根據(jù)“新工科”建設(shè)項目的總體思路與學(xué)校人才培養(yǎng)定位，東北林業(yè)大學(xué)積極開展了家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程的教學(xué)改革。特別是在實踐教學(xué)改革過程中，以國家一流學(xué)科林業(yè)工程的前沿科研項目為引導(dǎo)，構(gòu)建了以學(xué)生為中心的由基本知識、創(chuàng)新設(shè)計和綜合實踐三個層次組成的實踐教學(xué)新體系[3-6]。學(xué)過程全追蹤、考核方法多維度的評價體系，調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習的積極性，增強了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。通過家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程的學(xué)習，本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可以以家具數(shù)字化設(shè)計、智能制造和家具工程管理等知識理論為核心，將材料科學(xué)、智能制造、科學(xué)管理、整體家居藝術(shù)和專業(yè)技能等緊密結(jié)合，能創(chuàng)造性解決家具設(shè)計與制造領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題，成為“家具設(shè)計+智能制造+工程管理”融合的家具設(shè)計師和智能制造工程師。

1 專業(yè)核心課程混合式教學(xué)設(shè)計

1.1 家具設(shè)計與工程專業(yè)培養(yǎng)目標

家具設(shè)計與工程專業(yè)培養(yǎng)目標為：培養(yǎng)具有寬廣的自然科學(xué)知識、扎實的家具設(shè)計與工程專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，具備良好的分析、表達和解決工程問題的能力，較強的創(chuàng)新能力、團隊合作能力、溝通交流能力和自學(xué)能力，能運用家具設(shè)計與工程的專業(yè)知識和相關(guān)技術(shù)，在家具及相關(guān)領(lǐng)域從事家具制造、家具工程和整體家居設(shè)計研發(fā)等方面工作的科學(xué)研究與工程應(yīng)用復(fù)合型人才。

1.2 混合式核心課程教學(xué)目標

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程教學(xué)改革充分利用國家一流課程等線上線下優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，在課前、課中和課后三個階段實施混合式教學(xué)活動[7-8]。在教學(xué)改革過程中，積極開展專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐操作技能的吸收、消化和提升的三階段遞進式教學(xué)新方式[9]。通過構(gòu)建教

2 線上線下混合式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程教學(xué)內(nèi)容制定過程中，根據(jù)國家“新工科”文件精神，秉持以學(xué)生為中心的理念，構(gòu)建課前、課中和課后三維教學(xué)體系。

■圖1 典型課程單元實證

2.1 課前

課前充分挖掘國內(nèi)外學(xué)習資源，打造線上精品教學(xué)平臺。線上課程以國家一流課程、虛擬仿真實驗平臺和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為依托，擁有豐富的教學(xué)視頻，具備完整的課件、單元自測、作業(yè)和期末考試等內(nèi)容。授課教師在課前通過在線課程平臺布置在線學(xué)習任務(wù)，要求學(xué)生觀看在線課程相關(guān)視頻及配套學(xué)習資源，完成課前測驗等學(xué)習任務(wù)[10]。學(xué)習期間隨時可以開展生生、師生之間的交流討論。教師及時了解學(xué)生的學(xué)習情況，收集、總結(jié)專業(yè)課程學(xué)習存在的共性問題，制定線下課堂的教學(xué)內(nèi)容和進度安排。同時，通過線上虛擬仿真實驗項目教學(xué)模式的三維視頻展示，使學(xué)生在開課前可以先通過虛擬仿真軟件進行課前預(yù)習，快速了解家具設(shè)計與制作的虛擬化與可視化實踐流程。

2.2 課中

專業(yè)核心課程線下內(nèi)容的導(dǎo)入部分是引起學(xué)生關(guān)注和學(xué)習興趣的關(guān)鍵操作步驟，授課教師需要提前設(shè)計一個熱點話題導(dǎo)入本節(jié)課的關(guān)鍵知識點[11]。通過關(guān)鍵知識點的展開，授課教師可以清晰了解學(xué)生課前在線自主學(xué)習的完成情況，并針對學(xué)生在前期任務(wù)完成過程中存在的重點和難點問題進行答疑解惑[12]。通過隨機組建3-4人討論小組，圍繞重點知識開展分組討論，進一步增強學(xué)生團隊協(xié)作和探究問題的能力。在這個過程中，學(xué)生可以通過家具創(chuàng)新設(shè)計作品展示、師生互評、生生互評等形式，展示小組學(xué)習成果，分享本節(jié)課和關(guān)鍵知識點的學(xué)習心得和體會。

2.3 課后

學(xué)生完成線上單元測驗和作業(yè)，展示課中小組優(yōu)秀家具設(shè)計作品，特別是虛擬仿真平臺的課下測試模式促使學(xué)生自主、獨立完成實踐化操作步驟，授課教師通過測評系統(tǒng)，完成相應(yīng)測試及打分。展示和交流完成后，學(xué)生可以根據(jù)教師和其他同學(xué)的建議進行家具產(chǎn)品的進一步修改和完善，突破傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)與實踐結(jié)合的教學(xué)瓶頸[13]。

3 線上線下混合式教學(xué)方法設(shè)計

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程的教學(xué)方法可以根據(jù)本專業(yè)學(xué)生的特點和掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識情況，采用基于信息化技術(shù)的項目驅(qū)動教學(xué)方法，對不同知識模塊進行整合[14-15]。

3.1 模塊化教學(xué)方法

結(jié)合核心課程內(nèi)容，家具設(shè)計與工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容可以分成以下四大教學(xué)模塊：家具制品造型設(shè)計創(chuàng)新模塊、家具制品結(jié)構(gòu)設(shè)計方法模塊、家具制品生產(chǎn)工藝模塊和家具制品綜合實訓(xùn)模塊，通過四個模塊內(nèi)容的混合式學(xué)習，進一步增強學(xué)生運用所學(xué)專業(yè)知識，進行創(chuàng)新設(shè)計并綜合解決實際問題的能力。

3.2 現(xiàn)代信息化教學(xué)方法

核心課程線上教學(xué)依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，授課教師按照以學(xué)生為中心的思路，將關(guān)鍵知識點進行碎片化，通過動畫、仿真模擬、圖片和視頻等方式生動呈現(xiàn)出來，使學(xué)生在線上使用時能夠?qū)崿F(xiàn)在情境中吸收知識、在實踐中提升技能。在線上學(xué)習平臺實現(xiàn)課前與課后，師生、生生互動協(xié)作學(xué)習，讓學(xué)生實現(xiàn)在探究中學(xué)習，在團隊中成長。授課教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容隨時調(diào)整教學(xué)手段，對于家具人體工程學(xué)和家具加工設(shè)備工作原理等理論性較強的知識點可以通過三維動畫等手段來進行展示，提高學(xué)生的感性認識；對于家具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝等操作性較強的知識點則可以采用虛擬仿真軟件教學(xué)的方式來進行講解。

3.3 虛實結(jié)合教學(xué)方法

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程教學(xué)可基于虛擬仿真技術(shù)平臺設(shè)置的示教型、設(shè)計型、綜合型 3 種仿真形式，引導(dǎo)學(xué)生掌握家具制造原理、工藝流程、零部件結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系，實現(xiàn)“虛實結(jié)合”的課程虛擬化教學(xué)。教師和學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)可隨時登陸虛擬仿真平臺學(xué)習，通過課內(nèi)教學(xué)、課外實踐、虛擬仿真和實體操作四位一體教學(xué)模式，能夠使學(xué)生在安全、環(huán)保、健康、高效的環(huán)境中進行學(xué)習，強化了學(xué)生自主學(xué)習能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。而且可以通過平臺促使學(xué)生通過多次反復(fù)練習，掌握家具的工藝控制過程，實現(xiàn)自主設(shè)計和操作，完成家具制品原材料制備、零部件加工、產(chǎn)品組裝和裝飾涂飾等工藝過程步驟。

4 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果分析

4.1 典型課程單元實證

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程選用了國家級規(guī)劃教材和虛擬仿真軟件，教學(xué)資源豐富多樣。結(jié)合項目式、案例式和小組討論等多種線下學(xué)習，達到了較好的學(xué)習效果。例如，課前教師布置一件典型家具的設(shè)計構(gòu)思，學(xué)生會在好奇心的驅(qū)動下對這件家具的設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計修改和工藝實現(xiàn)等流程和方法產(chǎn)生興趣。隨后在實體課堂上，授課教師以這件家具為實際案例開展小組討論，了解學(xué)生在線學(xué)習情況和知識點掌握程度，并針對學(xué)生在線上學(xué)習存在的共性問題，進行答疑解惑。具體課堂設(shè)計如圖1所示。

4.1.1 課前線上學(xué)習內(nèi)容

學(xué)生登錄在線學(xué)習平臺，查看教師發(fā)布的學(xué)習任務(wù)，觀看和學(xué)習在線資源中“實木家具方材零部件生產(chǎn)工藝”知識點單元的家具制品生產(chǎn)工藝概述、配料、實木零部件粗加工和實木零部件細加工等教學(xué)視頻和課件，完成章節(jié)測驗。同時，學(xué)生圍繞實木零件生產(chǎn)工藝方法，結(jié)合典型實木零件的加工工藝實例參與線上問題討論。另外，依托黑龍省虛擬仿真實驗項目“整木定制家具制造工藝”對加工工藝環(huán)節(jié)進行仿真和模擬學(xué)習。

4.1.2 課中線下教學(xué)內(nèi)容

授課教師隨機將學(xué)生進行分組，每組3-4人，以本單元重點知識點“典型實木家具零部件加工工藝”為例進行線下分組討論。同時，采用思維導(dǎo)圖的方法，對實木家具產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)、工藝及設(shè)備進行分析，探討不同結(jié)構(gòu)采取的工藝加工形式和方法。通過此項改革，不僅可以鞏固學(xué)生對家具生產(chǎn)基本理論知識的理解，而且顯著提升學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。

4.1.3 課后線上學(xué)習反思內(nèi)容

在一流課程的線上平臺對課中關(guān)鍵內(nèi)容“典型實木家具零部件加工工藝”進行小結(jié)，布置課后思考學(xué)習任務(wù)內(nèi)容，如典型椅類家具零部件生產(chǎn)工藝設(shè)計難點，學(xué)生自主思考、開展小組討論，提出解決方案，并結(jié)合虛擬仿真實驗進行模擬實操。

4.2 課程考核方法實證

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程改革目標是改變傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式，進行線上線下課堂的重新設(shè)計。以往的教學(xué)效果評價更多是學(xué)生課程考試分數(shù)的高低，對學(xué)生實踐能力指標缺乏考核，往往出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。因此，家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程考核方法根據(jù)家具行業(yè)用人單位的人才需求導(dǎo)向，分為線上考核和線下考核兩部分?？己朔椒ㄔ黾恿司€上虛擬仿真項目考核和線下小組討論考核，利用虛擬仿真平臺的課下測試模式促使學(xué)生自主獨立地完成實踐化生產(chǎn)。通過測評系統(tǒng)完成相應(yīng)知識點測試，可以更加全面考核學(xué)習效果。特別是線下教學(xué)環(huán)節(jié)采用具有挑戰(zhàn)性的筆試題目、小組討論和學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計作品3 種方式，授課老師可以與班級同學(xué)共同參與成績評價。

5 結(jié)語

家具設(shè)計與工程專業(yè)核心課程根據(jù)家具行業(yè)人才需求分析和相關(guān)崗位需要的專業(yè)操作技能，進行混合式和模塊化的教學(xué)設(shè)計，充分利用線上線下優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，在課前、課中、課后實施“自學(xué)-互動-協(xié)作-探究”教學(xué)活動。采用知識吸收、消化、提升遞進式的教學(xué)方式，構(gòu)建教學(xué)過程全追蹤、考核方法多維度的評價體系，調(diào)動學(xué)生學(xué)習主動性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力。線上學(xué)習教學(xué)活動設(shè)計是混合式教學(xué)的前提，主要由教師完成，包括線上教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與課程學(xué)習效果考核兩個部分。線上學(xué)習課程內(nèi)容主要由基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能、綜合訓(xùn)練三個模塊組成的線上學(xué)習課程體系，學(xué)生完全自主學(xué)習獲取新的專業(yè)基礎(chǔ)知識。專業(yè)核心知識的消化和吸收主要發(fā)生在實體課堂教學(xué)，分為理論課和實踐課。理論知識側(cè)重講解線上學(xué)習出現(xiàn)的重點和難點專業(yè)知識點，注重授課教師與學(xué)生間的互動交流。教師在課后設(shè)計拓展實踐課題，學(xué)生以小組為單位進行探究性活動，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新核心能力。