基于微课的CAD/CAM课程翻转课堂教学研究

李云松+任艳君

摘 要：翻转课堂作为一种全新的教学模式正逐步应用于教学实践，微课以其短小精悍、易于传播的特点被老师及同学所关注和接受。文章基于CAD/CAM课程分析了教学中的现存问题，阐述了微课的概念和翻转课堂教学的基本模式，提出了基于微课的CAD/CAM课程翻转课堂教学模式。通过翻转模式教学环节流程的设计和以应用为导向、自主学习为目标的微课资源开发，使得微课在翻转课堂模式下得以较好地实施。

关键词：CAD/CAM；微课；翻转课堂；教学设计

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2017）02-0038-04

计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）是20世纪50年代伴随着计算机的出现而提出和发展起来的机械设计制造方法与技术。机械CAD/CAM课程是理论性和实践性都很强的专业课程，已成为现代制造技术的核心和重要的发展方向。[1]

一、 现存问题

目前，CAD/CAM课程的教学主要以传统的课堂讲授式教学为主，为的是使学生掌握计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的基本理论和相关软件操作的基本方法，并培养学生的实践能力，为今后的工作打下基础。为了提高学生的学习兴趣和实践能力，各院校也在不断探索CAD/CAM课程的改进措施，采用案例[2]、项目驱动[3]等方式进行了改革，使学生的学习内容切实与企业产品联系在一起。但无论是课堂理论教学还是结合了案例、项目的机房演示实践教学，内容都是一次性不可重复的，学生在上课过程中需要专注地听讲才能理解其内容，若有一个环节疏漏了会对后续内容产生较大的影响，同时45分钟的填鸭式教学对于一些专注力和自我约束力较弱的同学，很难达到良好的学习效果。学生之间差异的存在，使传统教学中统一的“课堂知识传授”不能实现分层教学，更无法让每个学生对知识点达到完全理解的程度。因此，还需不断进行改革，探索新的、更适用CAD/CAM课程的教学方法。

二、 微课教学

微课是以视频为主要载体记录教师在课堂教育教学过程中围绕某个知识点或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。它包含与教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，这种“微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。[4]微课的作用在现代教育教学中是十分重要的，它的灵活性与针对性不但可以满足个性化学习和不同学习者的需求，而且对社会服务及全民教育也有积极意义，可用于企业培训、成人教育或远程教育的需要。[5]

微课一般为5-10分钟，相比传统课堂45分钟，教学时间短，教学内容也相对较少，每段微课视频仅涵盖一个知识点、解决一个问题，重点突出，针对性更强，查找也比较方便。视频的长度控制在学生注意力能比较集中的时间范围内，通过网络发布的视频可实现移动学习，不受时间、地点限制，有利于学生的自主学习，具有十分广阔的应用前景。微课资源，以其短小精悍、开发技术门槛低等特点成为教改的重点关注资源。[6]所以微课与传统课程模式相比具有教学效率高、能充分调动学生学习主观能动性、提高了教学活动信息化、课程内容易于整合分离以及有助于激发教学活动的创新性等优点。[7]

三、 翻转课堂教学模式

翻转课堂是一种基于引导式的教学方法，作为学生学习知识的一种新型课堂模式，重新构建了教学课程视频资源，帮助学生进行翻轉式的课前学习，而后教师与学生再通过课堂达到知识应用的目的。这种新型的教学手段具有教学视频资源精悍、信息清楚明确、学习过程重构以及复习检验高效的特点。与传统课堂教学模式相比具有提高学生自主学习能力，帮助教师进行个性化教学，增强学习互动性，提高学生拓展实践能力等优势。[8]

翻转课堂的教学模式如图1所示，通常由三个阶段组成：第一是课前的“信息传递”，学生在课前进行的，教师不仅提供了视频，还可以提供在线的辅导；第二是课堂的“吸收内化”，教师和学生通过互动来完成，学生练习运用知识进行问题研究学习，教师通过提前了解到学生提出的困难和问题，给予有效指导，学生之间的讨论协作更有助于促进学生知识的吸收内化过程；第三是课后的固化知识，学生通过对成果作品的整理可以深化对知识的应用，教师提供深化指导、资源和必要的点评，以满足学生将固化的知识得以个性化拓展。

基于微课的特点，它是翻转课堂实现的重要前提，翻转课堂是学生线上学习之后的必然形态。[9]翻转课堂与微课程完美结合，为我们现在的课堂教学带来了新的思路。[10]

四、基于微课的翻转课堂在CAD/CAM课程的实施

翻转课堂的本质是“先学后教”，它颠覆了传统教学方式， 把知识的传授过程以微课的形式在课前完成，把知识的内化过程转移到课堂中由教师和学生合力完成，因此，微课是实施翻转课堂的基础。[11]基于CAD/CAM课程的特点，采用基于微课的翻转课堂教学方法对其进行改革，一定要以学生为中心来设计完整的教学过程，以授课内容为主线采用恰当的教学形式，以应用为目的穿插必要的教学互动环节，这样的课程改革设计才有利于培养学生的工程实践能力。

1.课程分析

本课程是一门机械基础知识与现代设计制造软件相结合的专业课，通过课程的学习，使学生掌握机械CAD/CAM的基本知识，在计算机绘图的基础上，了解一种常用CAD/CAM应用软件的功能，掌握其基本操作方法，为以后的专门化训练打好基础；通过课堂教学、上机实训、工厂参观等环节，认识现代设计与制造技术的概貌，了解其发展方向与总的技术特征；通过各个教学环节建立有关CAD/CAM的工程概念，培养分析、解决实际问题和综合运用知识的能力及技术创新意识；具备机械CAD/CAM的一般工程素质。[12]

2.教学模式

结合CAD/CAM课程的教学特点，利用翻转课堂教学模式完成课前计划知识的传递，课堂学生对知识吸收内化，课后督促学生对知识固化提升。每次课前教师将微课中学习任务、课件及视频通过校园网络推送到学生的手机端，学生通过登录签到的方式观看视频学习和课前的演练，并且要求学生在本项目的课前学习后提出该项目中的关键问题并通过网络反馈给教师，教师把整合后的问题纳入课堂给予讨论和解决。

基于微课的翻转课堂重视学生的参与主动性，集中表现为师生互动。教师根据学生课前前置微课资源的学习反馈中整合的有价值问题，依据教学目标提炼出课堂需要讨论的问题，学生根据兴趣选择参与分组讨论并协同学习。教师集中进行讲解探讨中学生难以掌握的共性问题，同时对于个别学生的学习给予个别的针对性辅导，以满足学生多层次学习均衡达标要求。针对创新学习的同学提供拓展指导，以满足知识巩固和创新需求。其课堂教学模式简化为图2所示的示意图。

为了进一步巩固课堂知识，课后的知识整理和作品作业的完成十分重要，教师除了检验学生的学习效果外，引导他们去创作和交流共享也是必要的工作。

3.教学设计

基于微课的翻转课堂教学设计按照课前、课堂和课后的时间顺序来设计教学基本流程。其流程图如图3所示。

课前先根据CAD/CAM课程标准分析教学目标来确立学生对各个知识点的掌握程度，从而帮助教师进一步分析各个知识点的属性、大小及相互关系，以便提炼出实施微课的教学内容；根据提炼教学内容结果和知识点间的逻辑关系来制作微课的视频资源；同时以学生自主学习为导向通过表单的形式设计学习任务单；通过网络平台按教学计划把学习任务单和微课资源推送到学生移动终端设备并安排他们自主课前学习；收集并分析学生微课学习情况，统计出课前学习概况，同时将数据用以修正制作的微课资源和学习任务单，并调整课堂教学计划以促使学生学习效果最优化。

课堂教师根据教学内容安排让学生实施分组学习，对不同学习要求的同学实施分层个性化辅导，同时对学生课外学习中的疑点进行针对性答疑解惑，对练习中遇到的实际问题给予现场解决；结合课前学生学习的“诊断”情况，完成整体学习效果的现场检验；发布拓展微课资源以满足知识巩固和创新学习的需求。

课后教师积极收集学生学习问题的反馈，以改进微课资源并在平台给予更新，方便学生再次固化学习，最后教师完成本次教学效果的科学评价，以评估课程改革的效果。

4.微课资源开发

微课资源的来源可以通过选取网络优秀的开放教育资源和教师自行制作两种方式来获取。前者可以提高教学效率，但不能满足实际的教学目标需求，教师自己制作微课可以较好地契合教学实际情况。对于CAD/CAM课程而言，主要分为理论教学环节和实践教学环节。

（1）理论教学环节

CAD/CAM课程的理论部分主要为计算机数据处理技术、计算机图形学及各种建模方法的原理，内容相对枯燥，为了激发学生的学习积极性，提高效率，微课教学内容要求短小精悍，因此要对教学内容进行分割，采用小模块，把每个章节的重点内容做成一节微课，逐一讲解。教师在制作微课前，就需要明确教学目标、进行教学设计，并将微课上传。学生可通过电脑、手机等将视频下载下来进行保存，通过自主学习的方法进行学习，变被动为主动，同时也有利于学生自学能力的培养。课堂上的时间主要用于答疑和讨论，学生就学习过程中遇到的问题和存在的疑问进行提问。课后阶段，除了教学反思外，可以安排适当、与教学内容相关的知识拓展和延伸作为课后内容提供给学生。

（2）实践教学环节

CAD/CAM课程实践性很强，要求学生掌握相关软件的操作方法。如果在软件的学习上，只是课堂上看教师进行演示，当时能够学会记住，但当教师讲完后学生自己操作的时候，容易忘记一些操作过程和方法，而一堂课只有45分钟，教师用于指导学生的时间有限。因此更适宜于采用微课进行教学。为提高学生的实践能力，目前多采用案例法、项目驱动法。因此，可将微课与案例法、项目驱动法相结合，互为补充以达到更好的学习效果。首先，教师以案例为线索，引入软件的操作过程，并录制下来，制作成微课并上传，可随时随地通过微课进行学习、复习和巩固，从而达到事半功倍的效果。

微课的引入使学生在进行CAD/CAM课程学习的时候，不再受时间、地点的限制，并可以将一些零散的时间利用起来，同时对于不同能力的学生，也可根据自身的情况进行学习，学习的侧重点和范围也就不同。

5.课程的实施

基于传统的CAD/CAM课程教学的影响，翻转课堂的教学中，微課的学习学生一开始很容易理解为课前的预习，所以教师要积极地引导学生利用微课资源做好有效地课前自主学习。学生课前的业余时间通过手机、平板或电脑利用校园内网访问老师推送的微课资源，把平时在手机上玩游戏的时间转化为微视频的观看和学习，帮助学生把通过手机等移动设备进行微课学习的方式逐渐变成一种自主学习的习惯。同时拓展微课的发布途径与课程管理方式的网络化尤为重要，通过好的发布平台和可视化课程管理可以实时查看学生的点击率、下载数据和留言反馈。同时师生之间通过微信、教学答疑系统等实现及时的沟通与交流。[9]

五、 结论

本文分析了CAD/CAM课程教学现状和存在的问题，阐述了微课教学的概念和翻转课堂模式的特点；在此基础上提出了基于微课的CAD/CAM课程翻转课堂教学模式。通过教学实际证明在强调应用为主的这类课程中实施翻转课堂是可行的，微课的前置方式让学生能自主掌控，增强了课堂学习中的互动性，提升了实践操作能力。

需注意的是，基于微课的翻转课堂教学模式应理清教师、学生以及微课的角色，否则就会适得其反。针对CAD/CAM课程的特点，教师应制作出以学生应用为导向，自主学习为目标的微课视频，使学生乐意接受网络信息时代下翻转课堂这种新型教学模式。

参考文献：

[1]孟杰，何高法，吴睿.基于CDIO模式的机械CAD/CAM课程教学改革[J].兰州教育学院学报， 2014（7）：94-95.

[2]周丽萍，朱和军，陈俊等.基于项目化教学法CAD/CAM/CNC一体化案例开发和运用[J].实验科学与技术，2013（4）：92-95.

[3]陈玉瑜.行动导向项目教学法在高职CAD/CAM课程中的应用[J].科技视界，2015（32）：21，156.

[4]程潇，官翠玲.“微课”（micro-lecture）在《现代物流学》精品课程建设中的融合[J].经营管理者，2013（31）：360.

[5]杨明.高职教育微课开发综合讨论[J].职教论坛，2014（6）：65-70.

[6]张文，马秀芳.基于微课的翻转课堂教学设计研究[J].教育信息技术，2015（3）：3-9.

[7]辛颖，郭兴凤，陈复生.基于微课的翻转课堂在高校专业教学中的应用初探[J].河南工业大学学报（社会科学版），2015，11（4）：122-125.

[8]金燕.基于微课的翻转课堂教学模式实践研究——以《计算机应用基础》课程为例[J].职教论坛，2014（23）：55-58.

[9]骆蓉.基于微课程的高校“翻转课堂”教学模式应用研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015（22）：222-223.

[10]陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术，2014，24（2）：49-54.

[11]张旭.高职院校微课开发与应用研究——基于翻转课堂教学模式微课的分析[J].天津商务职业学院学报，2015（4）：61-63.

[12]明兴祖.高职机械CAD/CAM课程开发与教学改革的探讨[J].湖南冶金职业技术学院学报，2003（3）：269-271.

（编辑：李晓萍）