“逆向＋先導”理念下的《計算機輔助設計Ⅰ》課程教學改革研究

燕山大學 王媚雪 王麗琳

隨著信息時代的高速發(fā)展，多學科交叉融合的復合型人才已經成為新時代企業(yè)經濟發(fā)展的頂梁柱[1]。而工業(yè)設計專業(yè)恰恰要求學生對工學、美學、經濟學和管理學等學科有相應的知識背景，它是一門交叉性較強的傳統(tǒng)工科專業(yè)，并廣泛應用于機械、醫(yī)療、交通及日常生活中。當然新科技的發(fā)展也必然離不開工業(yè)設計的推動，這就將培養(yǎng)新工科背景下工業(yè)設計專業(yè)的人才問題推向了新高度[2]。從“多學科融合教學”到“跨領域人才培養(yǎng)”的過程中，如何以企業(yè)人才需求類型培養(yǎng)為重點，探索工科背景下以《計算機輔助設計Ⅰ》為例的設計類基礎課程教學改革策略，為高質量人才輸出打下穩(wěn)定的基礎。如何以設計處理能力掌握為核心，打造理論基礎扎實、設計思維活躍、專業(yè)素養(yǎng)高超的畢業(yè)生隊伍，實現(xiàn)理論與實踐、規(guī)范與創(chuàng)新、課堂與項目的多重融合，提高此類課程的教學質量，有效應對傳統(tǒng)課堂面臨的重重問題，已成為相關專業(yè)教學改革需要迫切思考的問題。因此，文章提出了“逆向＋先導”的教學理念，并針對教學形式及課程內容進行研究，同時以工業(yè)設計專業(yè)《計算機輔助設計Ⅰ》基礎課程為研究對象，挖掘該教學理念在實踐教學中的實施要點。

1 “逆向＋先導”理念概述

“逆向＋先導”理念把以用戶為中心的設計方法與一流課程建設中“以學生為中心”的教育理念高度契合[3]。它與OBE（Outcome Based Education）教育理念的共同點在于都講求以學生為中心，確保學生在未來的學習和工作中獲得實質性收獲，不同之處在于OBE 教學以學習產出為核心[4]，進一步實現(xiàn)教學的持續(xù)改進，而“逆向＋先導”在以學習產出為導向的基礎上強調學生在課程設計過程中的參與度。其中，“逆向”是指由后續(xù)專業(yè)課程體系和職場所需技能、素質要求、人才類型、研究領域等方面共同向前推導出基礎課程的教學構架；“先導”是指在實施過程中會根據學生的特點和教學目標導入具有專業(yè)特色與行業(yè)發(fā)展的前瞻性內容，運用“逆向”和“先導”共同指導教學的實施過程，進而突出課程的專業(yè)特色和前沿性，教學模型構成，如圖1 所示。

圖1 “逆向+先導”基礎課教學模型

2 《計算機輔助設計Ⅰ》課程教學的存在問題

2.1 工科思維與藝術思維共享困難

早在“新工科”首次提出時，就有學者呼吁學科融合應重視工科學生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)，要將藝術思維作為工科背景下工業(yè)設計學科的審美支持和倫理制衡[5]。但是目前在面向工科學生開設的此類設計基礎課程教學中，教師常常把注意力放在固定知識的輸出中，如強調掌握手繪技巧、訓練軟件技能，甚至排版設計也會有系列模板套用等等，而缺乏審美和視覺感受等一系列側重藝術設計的教學過程。因此，忽視了設計中工科思維與藝術思維共享的重要性，這導致了學生在參加創(chuàng)造性較強的學科類競賽或項目實施時能夠表現(xiàn)出良好的邏輯性，使設計作品的執(zhí)行力大于感染力。

2.2 課堂學習氛圍沉悶

傳統(tǒng)課堂采用結果性學習方式將知識傳授作為最終目的，雖然輸出內容多、速度快，短時間內學習成效顯著，但是弱化了學習的過程，容易形成沉默式課堂。僅有的互動環(huán)節(jié)以教師提問學生回答為主，此類課程模式中有相當一部分學生的參與度幾乎為零，多數(shù)同學在期末考試臨近時死記硬背，最終通過了期末考試完成課程學習，而結課后便將課上所講內容拋擲腦后。此種授課方式對于《計算機輔助設計Ⅰ》基礎課程十分不友好。首先，課堂氛圍活躍度會影響到教師即興發(fā)揮延展知識擴充課堂的意愿；其次，沉默式課堂會抑制學生思維的發(fā)散，不能激發(fā)學生的設計靈感，影響最終設計作品的產出。

2.3 實踐與教學環(huán)節(jié)脫節(jié)

《計算機輔助設計Ⅰ》是大多數(shù)工業(yè)設計專業(yè)的核心基礎課，課程內容主要包括理論教學、實踐教學及創(chuàng)意表達三部分。其中實踐教學環(huán)節(jié)貫穿于工業(yè)設計的整個教學歷程，創(chuàng)意表達往往是學習成果的一種檢驗方式。然而，教師對于實踐環(huán)節(jié)的講解多數(shù)停留在課堂本身，實踐環(huán)境的缺失使學生對于實踐項目仍停留在最初設想中，通常以草圖、概念稿的形式進行匯報結束整個設計流程，致使由學生主導的大多數(shù)產品開發(fā)與實際生產存在應用范圍、量產工藝、成本控制，以及安全適用等問題而未能落地。由此可知，大多數(shù)學生遇到復雜的結構設計時不能獨立思考或運用過往所學進行綜合求解，往往缺乏觀察問題的角度、練習技能的方式、產出設計的思維、統(tǒng)籌設計實施的環(huán)境等。問題的根源在于目前的工業(yè)設計課堂教學環(huán)節(jié)中存在多說少練，甚至單說不練的現(xiàn)象，而此類問題往往在參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，甚至在工作中才會逐漸顯現(xiàn)出來。

3 “逆向＋先導”理念下的《計算機輔助設計Ⅰ》課程教學改革思路

“逆向＋先導”強調學生為教學全流程的主角，因此在課程教學之前，要根據后續(xù)專業(yè)課程所需技能及學生特質分析學情，明確課程目標?！队嬎銠C輔助設計Ⅰ》的授課對象為非藝術類工業(yè)設計專業(yè)的一年級學生，課前通過匿名問卷調查發(fā)現(xiàn)，此類學生除上述普遍存在的三大問題外，還有對具有藝術設計性質的專業(yè)課信心不足、對創(chuàng)作設計過程缺乏自信的現(xiàn)象發(fā)生。而在“逆向＋先導”理念下結合學校培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力強、復合型設計人才的目標，《計算機輔助設計Ⅰ》需要讓學生在掌握相關軟件知識的基礎上，具備運用軟件完成圖形圖像的創(chuàng)新設計能力，同時要樹立正確的設計價值觀，建立設計自信，培養(yǎng)專業(yè)熱情，進而培養(yǎng)他們的設計使命感與社會責任感[6]。因此，下文分別從教學流程設計、知識內容重構，以及互動環(huán)節(jié)的融入來具體闡述教學思路。

3.1 設計沉浸式教學流程

在以Photoshop 軟件為載體的基礎上，為了更好地將學生自身的創(chuàng)意想法以設計作品的形式呈現(xiàn)出來，在教學設計上可以運用心流理論與體驗式設計的方法，輸出“三步法”混合教學設計流程，以此打造沉浸式學習氛圍，并提升學習成效。

心流狀態(tài)是一種將個人精力完全投注在某種活動上的感覺，人們處在心流狀態(tài)時，做事會更專注、高效、充滿創(chuàng)造力，并且心情愉悅[7]。形成心流的三要素包括目標、即時反饋、技能匹配[8]。在“逆向＋先導”教學理念的基礎上，經過反復推演與實驗得出了具有心流體驗的混合教學流程四要素：動機激勵、適時反饋、游戲化行為驅動、價值塑造。進而細化成教學環(huán)節(jié)設計“三步法”：第一步，設置動機，明確任務目標，根據游戲化行為的八大核心驅動力進行挖掘，并設計行為動機；第二步，設計行為，對具體任務進行拆分，實現(xiàn)行為與能力匹配。通過步驟拆解、引導、討論等多種方式將挑戰(zhàn)度控制在5%～10%之間；第三步，及時反饋，反饋緊隨行為之后，反饋環(huán)節(jié)的設計遵循了適時適度、明確直觀、心理激勵的原則。教學流程示意圖，如圖2、圖3 所示。

圖2 三步法教學構建

圖3 三步法教學流程

在反饋環(huán)節(jié)中建構了學生能力成長進階評價系統(tǒng)，通過指標數(shù)值標準化處理，課程團隊為學生設計了該門課程專屬的能力成長畫像，命名為“課程勛章”，畫像能夠為學生提供直觀、多維的課程學習效果分布情況。該系統(tǒng)使學生既能及時地得到能力增長的成就感，也能看到學習過程中的不足，加深學生的沉浸式感官體驗。同時，運用行為強化理論與成長獎勵機制的“三步法”設計每個教學環(huán)節(jié)，保持各個環(huán)節(jié)動機設置的整體性和連貫性，在當前反饋環(huán)節(jié)中引入下個環(huán)節(jié)的動機要素，形成持續(xù)心流體驗的“心流螺旋曲線”，如圖4 所示。最終形成線上線下、課前課后的心流閉環(huán)，從而提高學生主動學習的內驅力，逐漸產生自我效能。

圖4 心流螺旋曲線圖

3.2 融入遞進式教學內容

在明確課程目標的基礎上，教學團隊將教育部“新工科”建設精神與設計學科特色相結合，經過一系列討論分析后把參與式設計方法與設計學科課程教學相融合，從課程架構到課堂教學讓學生全程參與，最終推導出“三階跨越”式能力攀升教學法，把《計算機輔助設計Ⅰ》按照學生完成任務的難度梯度依次拆解成“吸納、創(chuàng)新、項目”三大遞進式教學階段，并匹配相應難度的遞進式授課內容[9]，如圖5 所示。具體將每階段的教學內容劃分為3 或4 個銜接緊密的實操案例，對于案例內容的遴選經由教學團隊借助自身經驗、相關資料查找，以及學生調研等方式，將切身體會、技能熱度、痛點問題等方面作為評價要素進行排序打分，選取最優(yōu)內容拿到課堂上進行演示與分享，如“明信片制作”“人像精修”等設計實操案例與“漢口二廠”老汽水新國潮、品牌海報抄襲等設計應用案例，如圖6 所示。每個案例都以微型企業(yè)課堂形式模擬輸出，對應實際項目中專項技能訓練和產品模塊分析、設計價值評估等環(huán)節(jié)，逐步強化學生在教學任務設定中的參與度，提升學生的主人翁意識，最終達成知識學習、能力提高、素質養(yǎng)成的閉環(huán)。

圖5 “三階跨越”教學模式階梯圖

圖6 課程內容設計階梯圖

3.3 打造互動式教學環(huán)節(jié)

有研究表明，教師的授課方式及師生關系會密切影響到學生的學習效果[10]，而學生的學習態(tài)度和課堂反饋會關系到教師的授課質量[11]。因此，教學團隊在“逆向＋先導”理念下，結合了“三階跨越”教學模式與“三步法”教學設計，將線上線下互動環(huán)節(jié)比重上調，主要包括觀點分享與游戲互動。并且教學團隊針對互動環(huán)節(jié)設計了獎勵徽章，對于在以上環(huán)節(jié)中表現(xiàn)優(yōu)異的同學給予獎章獎勵。

第一，設置線上線下討論區(qū)。以吸引學生為核心，從多種形式參與及沉浸式體驗兩個方面創(chuàng)新課堂的教學環(huán)節(jié)，如運用智慧教學工具進行線上搶答，圍繞話題進行圓桌會談、雙方辯論、吐槽小會等線下交流形式。針對不善于現(xiàn)場表達的同學設置了課后討論區(qū)，通過線上平臺和大家分享自己的觀點。借此實現(xiàn)線上線下學情的數(shù)據同步，方便教師進行學習督導。

第二，設置線上線下游戲環(huán)節(jié)。通過設計改良不斷迭代軟件游戲，實現(xiàn)高效、高參與度的游戲互動，在玩中鞏固知識、加深理解。同時，開發(fā)了與課程重難點知識相配套的趣味性線上教學互動平臺（包括2 個線上游戲）和線下課堂互動游戲，如“蒙版大比拼”“誰是臥底”“你說我猜”“傳聲筒”等，如圖7 所示。

圖7 游戲互動平臺設計

4 結語

將以用戶為中心的設計理念與設計類基礎課程建設相融合推導出適用于《計算機輔助設計Ⅰ》課程的“逆向＋先導”教學理念，并提出了“三階跨越”教學模式與“三步法”教學流程，建立了線上線下互動課堂教學素材庫，在課程教學中深入研究，并實施應用該教學理念。在當下教學成果的基礎上，該教學理念仍需進一步推進教學隊伍建設，針對零零后授課對象持續(xù)注入新鮮活力的師資；需要在師生及校企合作項目的共同努力下擴充教學素材并完善教學案例，建設更完備的教學智庫；還需要在實踐教學中充分整合利用校內校外相關線上資源，進一步完善線上教學平臺的建設。