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【摘要】翻轉課堂教學模式是當前教學方法與理論研究的熱點之一。作者結合多年的高職工業設計實訓課程教學實踐，研究高職工業設計專業3d打印模型設計與制作教學翻轉課堂的設計策略、開展方法和實施手段，構建“雙主三段七環節”翻轉課堂教學模式，打造符合實際需要的工業設計專業實踐教學新模式。文章旨在解決模型設計與制作教學中存在的設備不足、實踐操作時間短、設備結構及工作原理復雜難懂等問題，為教學提供新的思路。

【關鍵詞】翻轉課堂；3D打印技術；教學模式；學習資源設計

3D打印技術借助三維數字技術構造物理對象，以金屬粉末或聚乳酸塑料等材料逐層打印構造目標物體，這一技術是當前增材制造技術的主要存在形態[1]。隨著教育課程改革的推進，我國的工業設計專業3D打印技術教學資源開發與應用已在高等教育和職業教育等各類院校中逐步開展。

一、翻轉課堂教學模式的基本概念

翻轉課堂是一種新型教學模式，具體是指學生通過訪問教師精心設計的在線課程進行知識的學習，在教師的線上引導下進行知識的擴充和總結，并根據事先分組，在一定范圍內開展在線討論。翻轉課堂的教學模式包括線上視頻教學、線下課堂教學和網絡交互平臺。與傳統教學模式相比，翻轉課堂促使學生成為教學的主體，而不再是被動的信息接收者，旨在打造以學生為中心的學習氛圍。翻轉課堂在我國高等教育領域的研究方興未艾，存在一系列亟待解決的問題。就當前教學環境而言，探索一種獨具設計學特色，符合高職工業設計專業教學實踐的翻轉課堂教學模式，可以為高職工業設計專業相關教師開展翻轉課堂教學提供理論基礎和實踐經驗。

二、基于3D打印實訓室系統的翻轉課堂教學設計

“雙主三段七環節”翻轉課堂教學模式是在羅伯特•塔爾伯特（RobertTalbert）的系統結構模型、鐘曉流的太極環式翻轉課堂模型以及王長江的翻轉課堂教學模式等基本模型基礎之上，優化發展出的一種翻轉課堂教學模式[2]。它以教師為主導、學生為主體，分別從課前、課上和課后三個階段設計教學情境，開展教學活動，呈現教與學七個不同環節。這七個環節包括教師四個（教學準備、知識傳遞、指導內化和教學反思）和學生三個（知識獲取、知識內化和學結）。

（一）學習者分析分析對象主要是南京工業職業技術學院產品藝術設計專業的大二學生。從學生的3D打印基本知識、基礎理論和設備操作基本技能等方面進行綜合評價，作為后續課程設計的依據。

（二）學習內容設計對翻轉課堂在產品藝術設計3D打印實訓課中的應用進行教學模式設計。在此系統中，包括工業級3D打印機Z500D、準工業級3D打印機Z300、桌面級3D打印機H1、小型CNC打印機、激光雕刻機、蘋果27寸一體機，22寸、10寸數位屏等常見的大型模型設計與制作儀器。綜合分析往屆學生在模型設計與制作中反映出的問題，以及今后學生走上工作崗位將面臨的實際需要，選擇既是教學難點又是教學重點，同時是實際工業設計相關工作中常用的儀器設備。

（三）學習策略設計1.小組合作學習策略基于學生的個體情況進行分組，學生對企業真實產品項目以Rhino等軟件進行模型設計，通過小組成員之間對問題的討論和探究，不斷優化設計參數、完善設計，從而激發學生的創新意識。2.問題導向學習策略在“雙主三段七環節”翻轉課堂教學模式中，教師要設計形式多樣的教學內容和學習任務單，如模型構建、外觀渲染、打印條件優化等，引導學生自主學習，實現其自身知識體系的建構。3.競爭策略通過良性競爭、互助合作的形式促進學習，學生以小組團隊的形式完成項目課題，每個項目推選兩組最優作業，填報專利申報書并選送參加國內外設計大賽。

（四）學習資源設計1.MOOC視頻針對3D打印實訓課程的不同教學單元制作操作演示視頻，將其作為學生學習和使用3D打印設備的指導。視頻的錄制遵循內容簡明扼要、語言清晰易懂、畫面簡潔清晰的原則，使用攝像機錄像和錄屏軟件CamtasiaStudio6.0進行制作。制作完成后，將MOOC視頻資源上傳到藍墨云班課平臺，以供學生在線觀看、自主學習。2.學習任務單設計學習任務單通常以表單的形式呈現（表1）。學習任務單的設計遵循清晰、明確、以問題設計為核心、任務難度適中的原則。具體要求學生以高級別競賽或企業真實項目為設計選題，在之前技術平臺課和專業方向課學習的基礎上，針對項目主題開展創新設計。項目任務以團隊分工的形式分階段完成，學生在課程學習中需要完成三維模型原文檔、渲染圖、六視圖、手繪方案的電子稿、A3規格展板等作業。

（五）學習活動設計學習活動主要是以任務驅動學習、以問題導向教學。通過設計合理的教學任務和生動有趣的探索性問題，引導學生積極思考、廣泛討論，進而掌握相關理論和技能。在上述學習小組基礎之上，可根據學生的學習能力、性格特征等因素，盡可能均衡地將教學班級分為若干大組，以問題為引導，將知識體系劃分為不同模塊，設置探究課題，讓各組分工合作，共同解決問題，從而完善知識體系。

（六）學習評價設計評價內容包括認知、過程和情感態度三個方面，對學生參與互動和項目展示、答辯等情況做出評價，涵蓋認知（30%）+過程（40%）+情感態度（30%）三部分（表2）。

三、3D打印實訓室系統的翻轉課堂教學實踐分析

南京工業職業技術學院藝術設計學院工業設計教學部3D打印實訓教學中心于2016年9月成立，管理并指導學生開展3D打印模型制作以及科技創新實踐活動。在2017級產品藝術設計專業的模型設計與制作實訓課程教學中，應用上述研究結果以及制作、編寫的視頻和文字資料，嘗試基于翻轉課堂的高職工業設計3D打印模型設計與制作實訓課程教學實踐應用，并對教學效果進行綜合評估，根據反饋情況調整和優化翻轉課堂教學方案，最終形成完善的教學方案，并加以推廣。同時，以2017級展示設計專業學生作為對照組進行考查。

（一）作業效果分析3D打印模型設計與制作實訓課程以競賽或企業項目為設計主題開展項目設計，考查學生綜合運用理論知識和設計技能的能力，包括設計調研和分析的能力、徒手繪制創意方案的能力，學生利用計算機制作三維模型和效果圖，并通過小組合作形式完成3D打印模型作業。筆者以產品專業和展示專業的學生為研究對象進行了對比試驗。前者采用翻轉課堂教學法，后者作為空白對照組未采用翻轉課堂教學法。試驗過程中，以總體設計方案、工藝流程、效果圖、模型制作四大模塊設計基本評價指標。經過一學期的教學之后，對兩個專業學生的成績加以分析，結果表明：產品班得分在80分以上的人數占班級總人數的64%，展示班得分在80分以上的人數占班級總人數不到42%。同時，產品班的平均成績明顯高于展示班。上述結果初步表明，翻轉課堂教學法對于學生實踐操作技能的培養及提高具有一定作用。

（二）自主學習能力分析翻轉課堂教學重在對學生自主學習能力的培養，要求學生通過課前訪問教學網站對知識體系有初步的了解，并梳理重點和難點，通過教師引導，開展在線討論，然后經過課上討論及在線小組討論等環節，對知識進一步擴充、歸納和總結。整個過程對提高學生的自主學習能力具有重要意義。筆者在學期結束階段對學生進行問卷調查，結果顯示，24%的學生認為翻轉課堂教學對提高自主學習能力非常有幫助，57%的學生認為對培養分析問題、解決問題的能力比較有幫助。大部分學生認為，“雙主三段七環節”翻轉課堂教學有效激發了學習熱情，并使自主學習能力得到顯著提高。

結語

翻轉課堂為高職院校工業設計專業教學實踐提供了一種全新的教學模式。在南京工業職業技術學院的3D打印實訓教學中，通過嘗試開展翻轉課堂教學，充分發揮了學生的主觀能動性，激發了學生的創新精神和探索意識，幫助學生深刻理解3D打印的基本理論、掌握3D打印的基本技術。值得注意的是，翻轉課堂要求教師從傳統意義上知識的傳授者轉變為新型的學習促進者[3]，如何把握這種角色轉換存在一定難度，需要教師充分理解翻轉課堂的精神實質，以新觀念和新思維面對翻轉課堂教學的挑戰。

參考文獻：

[1]孫江山.3D打印教育創新：創客空間、創新實驗室和STEAM[J].現代遠程教育研究，2015（4）.

[2]曹曉粉.翻轉課堂教學模式的設計與應用研究[D].山東師范大學，2015.

[3]吳迪，徐建山.翻轉課堂模式下教師角色的轉變[J].吉林工程技術師范學院學報，2017（11）.

作者：何悅菡 單位：南京工業職業技術學院藝術設計學院講師