吳 靜，蔡 彪

（成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610059）

基于學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

吳 靜，蔡 彪

（成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610059）

分析學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)理念，利用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)序列模型，在三維建模課程的翻轉(zhuǎn)課堂中提出一種可移植的、操作性強(qiáng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)方案，并提供詳細(xì)的教學(xué)活動(dòng)案例。

學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)；教學(xué)案例；翻轉(zhuǎn)課堂；三維建模

0 引 言

高校軟件類課程中，實(shí)踐環(huán)節(jié)有相當(dāng)重要的地位，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該打破傳統(tǒng)的理論課和實(shí)驗(yàn)課的界限，以課程內(nèi)容為主線，課堂以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，融合理論與實(shí)踐教學(xué)。

我們?cè)谌S建模課程中開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和思考，不斷修正教學(xué)中的問(wèn)題，最終在教學(xué)中使用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)能夠很好地描述課程實(shí)施過(guò)程。學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)描述了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)順序、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，其操作性強(qiáng)，能有效結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢(shì)，是一種具有實(shí)踐指導(dǎo)性的教學(xué)設(shè)計(jì)模型。

1 翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)屬于建構(gòu)主義的教學(xué)設(shè)計(jì)，主要從學(xué)習(xí)者的角度來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)[1]，其本質(zhì)是在教學(xué)過(guò)程中關(guān)注學(xué)習(xí)者的主體性，關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者通過(guò)創(chuàng)造、規(guī)劃以及其他形式的學(xué)習(xí)活動(dòng)和任務(wù)來(lái)進(jìn)行自主建構(gòu)、自主探究、自主發(fā)現(xiàn)知識(shí)及其意義[2]。與“以教為主”和“以學(xué)為主”的教學(xué)設(shè)計(jì)不同的是，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)重視學(xué)習(xí)的結(jié)果的同時(shí)還關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程[3]。

瑞典學(xué)者 Selander 在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上結(jié)合其對(duì)學(xué)習(xí)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)提出了雙循環(huán)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)序列（Learning Design Sequence）模型[3]，如圖1所示。在其序列中有兩個(gè)轉(zhuǎn)換，第一轉(zhuǎn)換基于自身理解的符號(hào)轉(zhuǎn)換，第二轉(zhuǎn)換形成認(rèn)知結(jié)果。

圖1 Selander學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)序列模型

澳大利亞著名教育專家、墨爾本皇家理工大學(xué)教育主席 Mary Kalantzis 教授和Bill Cope博士帶領(lǐng)項(xiàng)目組對(duì)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，并構(gòu)建了學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架[5]。該框架從學(xué)習(xí)焦點(diǎn)、知識(shí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)途徑等方面關(guān)注教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程，見(jiàn)表1。

杰姬·格斯丁構(gòu)建的一個(gè)環(huán)形的翻轉(zhuǎn)課堂4階段模型[6]，該模型把翻轉(zhuǎn)課堂分為體驗(yàn)參與、概念探索、分析與構(gòu)建、展示應(yīng)用4個(gè)階段。這與學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架中學(xué)習(xí)過(guò)程的劃分不謀而合，因此運(yùn)用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)劃翻轉(zhuǎn)課堂正符合翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施目標(biāo)。

表1 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架

2 課程具體實(shí)施

三維建模課程主要學(xué)習(xí)3ds max軟件，學(xué)習(xí)內(nèi)容分為4大部分：建模、燈光、材質(zhì)和渲染。我們選用建模部分的教學(xué)設(shè)計(jì)為例。

2.1 課程整體知識(shí)目標(biāo)

建模部分總目標(biāo)為掌握各種建模思路，著重掌握多邊形建模方法，能夠在場(chǎng)景創(chuàng)建中靈活運(yùn)用多種建模方法。

經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)：通過(guò)創(chuàng)建基本幾何體，掌握軟件界面基礎(chǔ)操作，熟悉軟件環(huán)境；概念性知識(shí)：學(xué)習(xí)二維樣條線的操作，熟知修改器子級(jí)別的概念，以及二維和三維對(duì)象的差別，培養(yǎng)三維空間的概念；分析性目標(biāo)：通過(guò)多邊形建模學(xué)習(xí)，掌握對(duì)物體結(jié)構(gòu)的分析方式，靈活運(yùn)用多邊形的幾個(gè)編輯子級(jí)別，引入面片建模，體會(huì)糊燈籠式的思維，更進(jìn)一步地學(xué)習(xí)分析對(duì)象形狀結(jié)構(gòu)；應(yīng)用性知識(shí)：創(chuàng)建綜合場(chǎng)景，將所有建模思路調(diào)動(dòng)起來(lái)，靈活運(yùn)用。

2.2 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

在教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中，針對(duì)建模過(guò)程每一步的知識(shí)點(diǎn)，利用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架進(jìn)行細(xì)化，以下是多邊形建模教學(xué)的具體實(shí)施：

（1） 知識(shí)范圍：多邊形建模。

（2） 學(xué)習(xí)范圍：場(chǎng)景模型。

（3） 學(xué)習(xí)層次：大學(xué)二年級(jí)。

（4） 先決知識(shí)：學(xué)生掌握使用3dxmax的基本操作方法，掌握復(fù)制建模、二維樣條線建模，修改器命令建模方法，具備了基本的觀察能力，動(dòng)手的積極性高于聽(tīng)講。

（5） 學(xué)習(xí)目標(biāo)：①學(xué)習(xí)者準(zhǔn)確掌握常用多邊形命令；②能夠根據(jù)實(shí)際環(huán)境或原畫獨(dú)立制作三維場(chǎng)景模型；③通過(guò)PPT介紹作品創(chuàng)作經(jīng)驗(yàn)，和同學(xué)交流制作心得，提高表達(dá)能力和作品分析能力。

（6）學(xué)習(xí)過(guò)程。第一階段學(xué)習(xí)（見(jiàn)表2）：翻轉(zhuǎn)課堂2學(xué)時(shí)。

表2 第一階段學(xué)習(xí)過(guò)程

這一階段以符號(hào)轉(zhuǎn)化為主要目標(biāo)。比起看老師演示，學(xué)習(xí)者更喜歡動(dòng)手操作，課前視頻的基礎(chǔ)操作和課中案例深化能夠讓學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)符號(hào)轉(zhuǎn)化，不斷用已知經(jīng)驗(yàn)形成新的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?，更能保持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。由于課前學(xué)生自學(xué)能力有差異，課中再次強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)參與和概念化可以讓學(xué)習(xí)者更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)與傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢(shì)結(jié)合。

第二階段學(xué)習(xí)（見(jiàn)表3）：翻轉(zhuǎn)課堂4學(xué)時(shí)。

分析是第二階段學(xué)習(xí)的重要部分，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者不僅要思考，還要和同伴討論，既要敢表達(dá)又要會(huì)傾聽(tīng)。教師在這個(gè)過(guò)程中需要加入到學(xué)習(xí)者的分析過(guò)程中進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)習(xí)者制作PPT演示，向同伴展示學(xué)習(xí)成果，還可以建立游戲沖關(guān)式的課堂模式[7]，激發(fā)學(xué)生的參與積極性，提高分析和應(yīng)用能力，既培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和建模思路，又進(jìn)行了知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建模部分知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)化。

表3 第二階段學(xué)習(xí)過(guò)程

（7）學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。第一階段的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)：①教師選用的資料是否適合學(xué)習(xí)者水平；②課堂陳述清晰易懂；③教師對(duì)碎片化的知識(shí)點(diǎn)糅合程度，學(xué)生是否能創(chuàng)建U盤等簡(jiǎn)單模型；④教師運(yùn)用的進(jìn)階實(shí)例是否能激發(fā)獨(dú)立思考。

教師的評(píng)價(jià)：①學(xué)習(xí)者筆記是否記錄關(guān)鍵點(diǎn)并加入個(gè)人理解；②學(xué)生運(yùn)用多邊形建模方法創(chuàng)建實(shí)物模型的操作熟練程度。

第二階段的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)：①討論過(guò)程中是否有足夠的提問(wèn)機(jī)會(huì)；②選用的案例是否能促使學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和思考；③教師對(duì)學(xué)生的問(wèn)題是否提供有益幫助；④在協(xié)作過(guò)程中，自己扮演的角色，對(duì)同伴的評(píng)價(jià)。

教師的評(píng)價(jià)：①學(xué)習(xí)者參與討論的積極性；②學(xué)生對(duì)物體結(jié)構(gòu)分析是否得當(dāng)，是否了解點(diǎn)線面的分布原因；③在進(jìn)行場(chǎng)景模型創(chuàng)造的過(guò)程中，有多少新意；④PPT演示的準(zhǔn)備情況。

總體評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)：①在課內(nèi)外獲得教師的指導(dǎo)足夠嗎；②是否通過(guò)本課掌握了多種建模思路；③課程活動(dòng)中哪些是有益的，哪些你覺(jué)得無(wú)效？

教師的評(píng)價(jià)：①學(xué)生的作品完成度；②實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況。軟件類課程應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求，實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以幫助實(shí)驗(yàn)者反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)步驟，促進(jìn)理論與實(shí)踐的融合。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)效果

在該教學(xué)設(shè)計(jì)案例中，融合理論和實(shí)踐內(nèi)容，以知識(shí)進(jìn)階為主線，關(guān)注的是學(xué)習(xí)過(guò)程的兩個(gè)階段。以實(shí)現(xiàn)階段目標(biāo)為目的設(shè)計(jì)課前課中課后的學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)習(xí)者先親自體驗(yàn)，再逐步應(yīng)用和分析思考。分階段來(lái)設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)教學(xué)，能讓學(xué)生達(dá)到基礎(chǔ)概念的內(nèi)化，再進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)思考分析，目的性更強(qiáng)。使用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架教師能夠更加明確自己的教學(xué)實(shí)施階段，易于根據(jù)學(xué)習(xí)者情況調(diào)整各階段的案例，也有利于教師間的交流和課程移植。

課程實(shí)施過(guò)程中，學(xué)習(xí)者對(duì)課程的評(píng)價(jià)能夠幫助教師更好地了解學(xué)習(xí)者接受程度以調(diào)整教學(xué)案例。教師的評(píng)價(jià)反映為學(xué)習(xí)者的最終成績(jī)，最終成績(jī)還應(yīng)包含學(xué)生互評(píng)和自評(píng)結(jié)果，但得到的自評(píng)互評(píng)反饋不夠具體，無(wú)法進(jìn)行評(píng)價(jià)量化，評(píng)價(jià)效果不佳，因此最終主要是以教師評(píng)價(jià)為主。

三維建模課程從簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)操作到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模型案例，再到獨(dú)立完成場(chǎng)景模型，由淺入深，學(xué)習(xí)者熟悉多邊形建模的操作方法，并熟知點(diǎn)線面對(duì)模型結(jié)構(gòu)的影響，收獲了多邊形建模思路。學(xué)習(xí)者從參賽獲獎(jiǎng)情況、考試成績(jī)以及后續(xù)課程中表現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)牢固程度都有很大提升。

3.1 作品創(chuàng)作情況

往年我系學(xué)生在三維作品的數(shù)量和質(zhì)量上都較缺乏，在課程開(kāi)展后，學(xué)生的動(dòng)手能力明顯提升，這屆59個(gè)學(xué)生里已經(jīng)有大量的三維作品呈現(xiàn)，其中有兩個(gè)作品參加了當(dāng)年的“全國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽”并獲獎(jiǎng)；有4位同學(xué)在教師的指導(dǎo)下，完成了“廉政建設(shè)”三維短片的創(chuàng)作；還有一些學(xué)生參與到教師的創(chuàng)作項(xiàng)目中。

3.2 考試情況

在此對(duì)開(kāi)設(shè)三維建模課程的2013級(jí)和2014級(jí)的筆試結(jié)果進(jìn)行比較，其中2014級(jí)進(jìn)行了基于學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。兩年的筆試測(cè)試對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 兩年筆試結(jié)果對(duì)比 /分

從考題上來(lái)看，逐年做了一定的調(diào)整，降低較容易得分的判斷題的分值，填空題分值保持不變，提高考查學(xué)生學(xué)習(xí)能力和知識(shí)內(nèi)化程度的簡(jiǎn)答題分值，考查難度有所增加?？碱}分布對(duì)比見(jiàn)表5。

各個(gè)題型的得分率對(duì)比見(jiàn)表6。

表5 兩年考題分布對(duì)比 /分

表6 兩年各題得分率對(duì)比 /%

4 結(jié) 語(yǔ)

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)該有豐富多樣的反饋，本課程在開(kāi)展學(xué)生互評(píng)和自評(píng)的過(guò)程中，效果未達(dá)到預(yù)期。在今后的實(shí)踐中，需要在學(xué)生互評(píng)和自評(píng)中設(shè)計(jì)具體的詳細(xì)的評(píng)價(jià)點(diǎn)，以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有益的反饋，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)者對(duì)自身的認(rèn)識(shí)，全方位實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，提高教學(xué)質(zhì)量。

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G642

四川省2014-2016年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目“翻轉(zhuǎn)課堂在《三維建?！氛n程中的應(yīng)用研究與實(shí)踐”（13JGZ22）。

吳靜，講師，研究方向?yàn)樾畔⒒逃?、虛擬現(xiàn)實(shí)，wuj@cdut.edu.cn。

（編輯：郭田珍）