盧繼霞，張運(yùn)九，遲金玲

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）機(jī)電與信息工程學(xué)院，北京 100083）

0 引 言

自從2011年斯坦福大學(xué)的Sebastian Thrun教授及其同事聯(lián)合開出免費(fèi)課程“人工智能導(dǎo)論”后，慕課（massive open online courses，MOOC）風(fēng)暴席卷全球，在國內(nèi)外陸續(xù)涌現(xiàn)了很多優(yōu)秀的MOOC平臺(tái)［1-2］，借助這些平臺(tái)，教育工作者們開始了基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)改革研究和實(shí)踐.2017年1月19日，國務(wù)院印發(fā)了《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》［3］，明確指出要積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，全力推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，鼓勵(lì)教師利用信息技術(shù)提升教學(xué)水平、創(chuàng)新教學(xué)模式，利用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等多種方式，用好優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源.2019年10月30日，教育部發(fā)布了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》［4］，強(qiáng)化現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，強(qiáng)化課堂設(shè)計(jì)，強(qiáng)化師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，倡導(dǎo)以提升教學(xué)效果為目的的創(chuàng)新教學(xué)方法.

工程圖學(xué)是一門用圖形研究工程與產(chǎn)品圖形信息表達(dá)、圖形理解和圖樣繪制的技術(shù)基礎(chǔ)課程［5］，主要內(nèi)容包括：工程制圖規(guī)范、投影基本理論、組合體、圖樣表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)件及常用件、零件圖和裝配圖等，以培養(yǎng)學(xué)生繪圖、讀圖和圖解幾何問題的能力為主要目的.隨著新的培養(yǎng)方案對(duì)工程圖學(xué)課堂教學(xué)學(xué)時(shí)的大幅精簡，教學(xué)內(nèi)容多而學(xué)時(shí)數(shù)少成為制圖教學(xué)面臨的一對(duì)主要矛盾.為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)將知識(shí)傳授給學(xué)生，現(xiàn)有課堂存在講授多以“灌輸”為主，缺少課堂討論，無課堂“留白”時(shí)間，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高且對(duì)知識(shí)理解不到位等問題，影響了后序課程的學(xué)習(xí).為了解決這一矛盾，提升教學(xué)效果，越來越多的工程圖學(xué)教育工作者將目光投向了基于互聯(lián)網(wǎng)的線上線下混合式學(xué)習(xí)方式.

1 線上線下混合式學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀

混合式學(xué)習(xí)就是把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢相結(jié)合，更深層次地融合了建構(gòu)主義、行為主義和認(rèn)知主義等不同教學(xué)理念［1］.“翻轉(zhuǎn)課堂”是混合學(xué)習(xí)的有效實(shí)現(xiàn)途徑.單彥霞［6］將MOOC與課堂研討相結(jié)合的混合式教學(xué)模式應(yīng)用于燕山大學(xué)工程圖學(xué)教學(xué)中，不但提高了工程圖學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，還培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣；蔡群等［7］利用清華大學(xué)出版社的小規(guī)模專有在線課程（small private online course，SPOC）平臺(tái)“智學(xué)苑”，對(duì)貴州理工學(xué)院的機(jī)械制圖課程進(jìn)行了SPOC教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為SPOC是一種切合實(shí)際又符合高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的現(xiàn)代教學(xué)方法，值得廣大教師們?nèi)L試和實(shí)踐；劉志紅和涂曉斌［8］對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代華東交通大學(xué)的機(jī)械制圖創(chuàng)新教學(xué)模式進(jìn)行了研究，對(duì)基于MOOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了實(shí)踐，認(rèn)為這種新的教學(xué)模式可以極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，使得學(xué)習(xí)過程更加有趣，學(xué)習(xí)效率更加明顯；張宗波等［9］對(duì)中國石油大學(xué)（華東）工程圖學(xué)課程的“線上+線下融合式”教學(xué)模式進(jìn)行了實(shí)踐，結(jié)果表明這種混合教學(xué)模式能夠有效促進(jìn)學(xué)生整體知識(shí)水平的提高；阮春紅等［10］根據(jù)華中科技大學(xué)的工程圖學(xué)知識(shí)點(diǎn)的類型及特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了混合式學(xué)習(xí)模式，不僅可以完成教學(xué)計(jì)劃，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力；彭周皖［11］以南昌大學(xué)工程制圖課程為例，結(jié)合課程特點(diǎn)和MOOC特點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)建了MOOC環(huán)境下的工科課程混合式教學(xué)模式，并對(duì)該模式進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐；張京英等［12］在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代圖學(xué)教育現(xiàn)狀調(diào)查與研究中指出，教師作為引導(dǎo)者，將線上、線下的資源有機(jī)地結(jié)合，使用線上、線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；楊秀娟等［13］認(rèn)為“翻轉(zhuǎn)課堂”這種新的教學(xué)方式在“工程制圖”課程中剛剛興起，可以對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)起到有效的補(bǔ)充作用.近年來，還有不少學(xué)者也將混合式教學(xué)模式應(yīng)用于工程制圖課程的教學(xué)實(shí)踐中［14-18］，均取得了很好的教學(xué)效果.

翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是課前讓學(xué)生自主觀看教學(xué)視頻和教學(xué)參考資料等實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞，課上通過組織學(xué)生參與小組討論等完成知識(shí)內(nèi)化，與傳統(tǒng)課堂教學(xué)課下課上的環(huán)節(jié)和內(nèi)容相反.在翻轉(zhuǎn)課堂所包括的課前、課堂和課后3個(gè)環(huán)節(jié)中，課堂環(huán)節(jié)毫無疑問對(duì)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化吸收及知識(shí)體系的建構(gòu)起著關(guān)鍵的作用，而如何組織翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，在相關(guān)文獻(xiàn)中詳細(xì)涉及的并不多.本文將側(cè)重從翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，關(guān)于中國礦業(yè)大學(xué)（北京）的課堂教學(xué)活動(dòng)組織這一環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，以作為對(duì)混合式教學(xué)方式研究的一個(gè)補(bǔ)充.

2 課程介紹

2.1 課程情況

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）工程圖學(xué)課程分3個(gè)層級(jí)，分別針對(duì)機(jī)類、近機(jī)類和非機(jī)類專業(yè).與我校2012版培養(yǎng)方案相比，2016版的培養(yǎng)方案對(duì)工程圖學(xué)課程的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)進(jìn)行了大幅精簡，這3個(gè)層級(jí)工程圖學(xué)課程的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)由原先的96、68和56學(xué)時(shí)分別縮減為80、56和40學(xué)時(shí).盡管學(xué)時(shí)壓縮了，但需要讓學(xué)生掌握的教學(xué)內(nèi)容卻沒變，這就導(dǎo)致了教學(xué)內(nèi)容多，但課堂學(xué)時(shí)數(shù)少這一矛盾突出.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的出現(xiàn)，為這一矛盾的解決提供了可行方案.

2.2 翻轉(zhuǎn)實(shí)踐班級(jí)介紹

本校制圖教師除了承擔(dān)全校工科學(xué)生圖學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)外，還承擔(dān)著本院專業(yè)課程的教學(xué)任務(wù)，教師人數(shù)少，授課班級(jí)多.目前都是大班教學(xué)，每個(gè)教師每次授課3～4個(gè)自然班，90～120人次.此次翻轉(zhuǎn)實(shí)踐的學(xué)生為本校2018級(jí)安全工程專業(yè)（3個(gè)班）和消防專業(yè)（1個(gè)班），共120人.為提高學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐中的參與度，將每班學(xué)生分為5個(gè)小組，每組6人.

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程

為使每個(gè)班的5個(gè)小組都有在翻轉(zhuǎn)課堂上講解的機(jī)會(huì)，在整個(gè)學(xué)期的授課內(nèi)容中選取了5部分教學(xué)內(nèi)容，分別是基本體的投影、平面截切曲面體、組合體的畫圖方法、組合體尺寸標(biāo)注和軸測圖繪制，每部分內(nèi)容布置4個(gè)任務(wù)習(xí)題，每次進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐時(shí)，每班都會(huì)有1個(gè)小組參與其中1個(gè)任務(wù)習(xí)題的講解.布置4個(gè)任務(wù)習(xí)題的原因：一方面是讓每個(gè)班級(jí)都有1個(gè)小組能參與進(jìn)來；另一方面也是考慮通過不同的任務(wù)習(xí)題，可以將每部分內(nèi)容涉及的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)包含齊全.

教師提前1周將翻轉(zhuǎn)教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的教學(xué)資料及微視頻等通過微信群及拷貝等多種方式發(fā)給班級(jí)所有學(xué)生，同時(shí)也推薦一些MOOC平臺(tái)給學(xué)生，要求學(xué)生課下自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，4個(gè)任務(wù)習(xí)題隨同教學(xué)資源一齊下發(fā)，每班各派1個(gè)小組領(lǐng)取其中1個(gè)任務(wù)習(xí)題.各小組需將習(xí)題的詳細(xì)解答過程做成PPT，并進(jìn)行課堂講解，之后教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂討論，并歸納總結(jié).學(xué)生課后需更正任務(wù)習(xí)題、完成課后作業(yè)、觀看作業(yè)解答微視頻及參與班級(jí)微信群答疑等，以進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)效果.

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐：以“組合體畫圖方法”為例

3.1 課前資源及任務(wù)習(xí)題下發(fā)

“組合體畫圖”方法的課前資源包括組合體繪圖部分的基本要求、教學(xué)目標(biāo)、參考教材、相應(yīng)部分的PPT（教師制作）、微視頻（剪輯本校教師上課視頻）、教師推薦的MOOC平臺(tái)（學(xué)堂在線和中國大學(xué)MOOC）等，要求學(xué)生利用課下時(shí)間自主學(xué)習(xí).

4個(gè)任務(wù)習(xí)題隨教學(xué)資源一齊下發(fā)給學(xué)生.“組合體畫圖”教學(xué)的任務(wù)習(xí)題主要是要求學(xué)生繪制疊加、切割或復(fù)合式組合體的三視圖，選擇的任務(wù)習(xí)題應(yīng)盡量多地涉及組合體的各種疊加、切割方式和表面過渡關(guān)系等知識(shí)點(diǎn).4個(gè)任務(wù)習(xí)題及所包含的知識(shí)點(diǎn)見表1.

表1 “組合體畫圖”任務(wù)習(xí)題及知識(shí)點(diǎn)

由于篇幅所限，本文僅選擇其中1項(xiàng)任務(wù)習(xí)題，詳細(xì)如圖1所示，即復(fù)合式組合體的畫圖.

3.2 課堂活動(dòng)

3.2.1 課堂講解

以安全工程專業(yè)2班的任務(wù)習(xí)題為例，進(jìn)行課堂講解環(huán)節(jié)說明.針對(duì)如何繪制圖1所示較復(fù)雜形體的三視圖，安全工程專業(yè)2班由領(lǐng)取該任務(wù)習(xí)題小組的1位學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)講解，并給出了主要繪圖過程如圖2所示.圖2（a）是學(xué)生繪制的基準(zhǔn)線.圖2（b）是學(xué)生首先繪制完成的底座的三視圖.圖2（c）是學(xué)生繪制底座上疊加圓筒及兩側(cè)平曲組合體的作圖過程展示，紅色線條是求取外形交線的作圖線，a、b、c等字母是交線上的點(diǎn)的投影；圖 2（d）為學(xué)生最終完成的三視圖.

圖1 繪制復(fù)合式組合體的任務(wù)習(xí)題

圖2 任務(wù)習(xí)題的主要解答過程

3.2.2 課堂討論

通常情況下，學(xué)生的提問主要針對(duì)答案中明顯的錯(cuò)誤，通過學(xué)生的問題肯定不能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)化理解，因此需要在教師的引導(dǎo)下，圍繞教學(xué)基本要求和教學(xué)目標(biāo)（即要求學(xué)生掌握的所有知識(shí)點(diǎn)）進(jìn)行討論，通過討論內(nèi)化知識(shí)，并使前后所學(xué)知識(shí)能夠融會(huì)貫通.針對(duì)該任務(wù)習(xí)題，課堂討論的要點(diǎn)包括：（1）該組合體可以分解為幾個(gè)簡單形體？各形體之間的相互位置關(guān)系如何？形體之間的表面過渡關(guān)系有哪些？（2）為什么要先畫基準(zhǔn)線？通常情況下如何確定基準(zhǔn)？（3）逐塊畫圖時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？（4）形體之間的相互位置關(guān)系是否表達(dá)正確？哪些地方形體之間會(huì)產(chǎn)生交線？哪些地方形體之間沒有交線？原因是什么？（5）分析圖中有哪些錯(cuò)誤？

在學(xué)生講解過程中，根據(jù)學(xué)生對(duì)該組合體的形體分解情況及時(shí)補(bǔ)充討論問題（1），目的是引導(dǎo)學(xué)生掌握“形體分析法”概念，同時(shí)要強(qiáng)調(diào)形體分析法在畫圖、看圖及尺寸標(biāo)注中的重要性；在學(xué)生介紹完圖2（a）時(shí)可以補(bǔ)充問題（2），目的是強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)的作用及在畫圖、讀圖及尺寸標(biāo)注中的重要性；在學(xué)生介紹完圖2（b）時(shí)補(bǔ)充討論問題（3），目的是要引導(dǎo)學(xué)生形成逐塊畫圖、3個(gè)視圖配合繪制、先整體后局部、先實(shí)后虛、遵循“三等”關(guān)系及方位對(duì)應(yīng)關(guān)系等繪圖意識(shí)，并養(yǎng)成從反映每一形體形狀特征的視圖開始繪制三視圖的習(xí)慣；學(xué)生介紹完圖2（c）后補(bǔ)充討論問題（4），目的是引導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)形體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析，對(duì)“形體分析法”這一概念進(jìn)行應(yīng)用，加深對(duì)平齊和相交等表面過渡關(guān)系的進(jìn)一步理解，同時(shí)對(duì)截交線和相貫線的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，使學(xué)生在問答交流中不僅掌握了知識(shí)，還培養(yǎng)了空間思維能力；學(xué)生介紹完圖2（d）后補(bǔ)充問題（5），學(xué)生和教師一齊參與，該環(huán)節(jié)除了檢查學(xué)生對(duì)組合體形體分析法、表面過渡關(guān)系、“三等”關(guān)系以及截交線和相貫線等知識(shí)的掌握外，還培養(yǎng)學(xué)生注重細(xì)節(jié)的工程人員素質(zhì)，如形體的對(duì)稱中心線、回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的軸線等是否繪制？看不見的外形輪廓線或內(nèi)形交線等是否已用虛線表達(dá)？對(duì)相交形體的輪廓線是否進(jìn)行了完整性檢查？隨著討論的進(jìn)行，師生一起將圖2（d）中的錯(cuò)誤標(biāo)出并修改，討論及點(diǎn)評(píng)后的任務(wù)習(xí)題見圖3.

圖3 討論與點(diǎn)評(píng)后的任務(wù)習(xí)題

3.2.3 歸納總結(jié)

在所有小組的任務(wù)習(xí)題（本文僅選擇了1個(gè)小組的任務(wù)習(xí)題）都討論完成后，教師針對(duì)組合體的畫法要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，具體見表2，包括形體的組合方式分析、畫圖方法選擇、組合體的畫圖步驟以及面形分析法的作用等.

表2 “組合體畫圖”知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)

3.3 課后環(huán)節(jié)

課后環(huán)節(jié)主要是為了讓學(xué)生對(duì)課前自學(xué)的知識(shí)及課堂討論所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步內(nèi)化吸收.首先要求學(xué)生根據(jù)課堂上的點(diǎn)評(píng)，將每個(gè)任務(wù)習(xí)題進(jìn)行訂正，訂正的過程就是對(duì)知識(shí)的再復(fù)習(xí)和再吸收的過程.另外，針對(duì)每種組合方式的形體，布置2道課外習(xí)題，學(xué)生通過做題進(jìn)一步掌握繪制組合體的2種方法（形體分析法和面形分析法）并熟悉繪圖的步驟.習(xí)題的解答過程都做成了微課，隨批改的習(xí)題一起發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)微課對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行訂正.如果學(xué)生對(duì)課堂上的討論或習(xí)題微課的解答等有不理解之處，可以通過班級(jí)的微信群進(jìn)行答疑解惑，通過互動(dòng)解決疑惑，同時(shí)教師的及時(shí)反饋可以增加學(xué)生提問及討論的積極性.

4 翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐成效

為了了解翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐的成效，將這4個(gè)班級(jí)（改革后）的期末考試成績與上一年未實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐的相同專業(yè)的4個(gè)班級(jí)（改革前）的期末考試成績進(jìn)行了對(duì)比，其中，2個(gè)年度的任課教師相同，且考試題型一致、難易度相當(dāng).改革前后教學(xué)實(shí)踐的班級(jí)各分?jǐn)?shù)段人數(shù)及占比結(jié)果列于表3.由表3可知，改革前班級(jí)人數(shù)中成績優(yōu)秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）和及格（60～69分）的比例分別為15.6%、30.6%、29.9%和16.4%，不及格人數(shù)占比7.5%，在進(jìn)行了部分知識(shí)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革后，班級(jí)人數(shù)中成績優(yōu)秀、良好、中等和及格的比例分別為15.1%、39.5%、37.8%和6.7%，而不及格人數(shù)占比僅為0.9%.由此可知，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的采用，可以大大提高班級(jí)中成績良好和中等同學(xué)的占比，使不及格人數(shù)占比明顯降低.不過，對(duì)于成績優(yōu)秀的同學(xué)，由于他們具有較好的學(xué)習(xí)能力，所以無論是采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，還是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，對(duì)他們的影響不是特別明顯.這也說明，傳統(tǒng)的課堂講授方式以教師“灌輸”知識(shí)點(diǎn)為主，由于沒有討論交流時(shí)間，學(xué)習(xí)能力稍弱的學(xué)生對(duì)于這些知識(shí)點(diǎn)往往一知半解，知識(shí)并沒有真正內(nèi)化吸收.

表3 改革前后教學(xué)實(shí)踐的班級(jí)各分?jǐn)?shù)段人數(shù)及所占百分比

此外，采用翻轉(zhuǎn)課堂可以節(jié)省教學(xué)學(xué)時(shí)，以組合體畫圖為例，該部分知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)為2學(xué)時(shí)，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，知識(shí)的學(xué)習(xí)在課前完成，在課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)，每個(gè)小組講解5 min、討論10 min、教師歸納總結(jié)5～10 min，在不到2學(xué)時(shí)的課堂時(shí)間里，通過教師引導(dǎo)下的師生和生生間的有效交流，真正做到了對(duì)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)化吸收.

5 結(jié)束語

在翻轉(zhuǎn)課堂的課前、課堂和課后3個(gè)環(huán)節(jié)中，課堂環(huán)節(jié)的活動(dòng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵.以“組合體的畫圖方法”為例，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)活動(dòng)組織環(huán)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹.課前隨教學(xué)資源下發(fā)的任務(wù)習(xí)題是翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)，任務(wù)習(xí)題應(yīng)覆蓋教學(xué)內(nèi)容的所有知識(shí)點(diǎn).學(xué)生在課堂活動(dòng)中，將任務(wù)習(xí)題的完成過程講解給班級(jí)其他學(xué)生，教師圍繞任務(wù)習(xí)題涉及的所有知識(shí)點(diǎn)來引導(dǎo)生生和師生之間的討論，并在課堂最后對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié).根據(jù)美國學(xué)者埃德加·戴爾提出的表征學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的“學(xué)習(xí)金字塔”理論［19］，這種教學(xué)模式學(xué)生的學(xué)習(xí)成效遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)教學(xué)模式.我校工程制圖課程的教學(xué)實(shí)踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂這一混合學(xué)習(xí)教學(xué)模式不僅可以解決工程制圖課程教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)時(shí)數(shù)少而教學(xué)內(nèi)容多這一矛盾，而且可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)化吸收及對(duì)知識(shí)體系的建構(gòu)，大大提高成績良好和中等學(xué)生的所占比例.