基于翻轉課堂模式的《產品逆向設計》課程設計方案研究

肖陽　錢萍　李青云　梁旭坤

【摘 要】本文以翻轉課堂教學理念為基礎，對高校《產品逆向設計》課程進行教學設計，選取“車載多用途物品架”作為大案例，將大案例分解后以子項目為任務驅動教學，并進行了實踐應用，并構建了應用慕課網絡平臺進行課程實施與教學組織模式，提出了開展翻轉課堂式教學的教學設計策略以及構建了翻轉課堂式教學設計的一般模式。

【關鍵詞】翻轉課堂；慕課；課程設計；案例分解

翻轉課堂，就是在信息化環境中，教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型的教學模式[1]。翻轉課堂模式對傳統的課程設計產生巨大的沖擊，本文嘗試借鑒翻轉課堂理念在課程設計理念、內容、實踐方式上進行了創新性設計模式，并將該模式用于《產品逆向設計》課程設計中[2]。

1 課程案例（項目）描述

1.1 案例（項目）內容簡介

根據車載多用途物品架前期采集的激光點云數據，完成物品架各零件的逆向造型設計及物品架的裝配、效果圖與零件數據格式的轉換。以“車載多用途物品架” 為載體，經整合教學內容等教學化提煉與處理后，設計工作任務。以實現產品逆向設計技能掌握，同時融入工業產品設計理念，逆向造型與圖形處理技術。

1.2 案例（項目）選擇理由

該案例具有典型的代表意義，案例是由多個零件組合而成，其零件結構典型、能較全面地覆蓋產品造型設計知識的應用；案例工作量適當，可操作性強，易于學生掌握。通過本案例的學習可以使學生掌握逆向設計軟件的操作，以及提升產品造型設計的能力。能使學生更加直觀地掌握UG軟件界面和操作步驟，使學生生動、形象地掌握逆向反求工程技術的精髓與實際操作技能。

2 課程設計案例結構

課程設計案例包含以下三個子項目，每個子項目對應相應的任務，將案例分解后以子項目為任務驅動教學。

2.1 子項目一

車載多用途物品架模型測量數據導入。對應任務的內容有：車載多用途物品架產品拓樸結構及功能分析；車載多用途物品架測量數據的導入。

2.2 子項目二

車載多用途物品架零件實體模型創建。對應任務的內容有：飲料鎖扣模型創建；支撐架實體模型創建；鎖扣實體模型創建；煙灰盒實體模型創建；活動殼實體模型創建；底座實體模型創建；外殼實體模型創建；活動盒實體模型創建；煙灰架實體模型創建。

2.3 子項目三

車載多用途物品架實體模型裝配與格式轉換。對應任務的內容有：車載多用途物品架實體模型裝配；車載多用途物品架實體模型的格式轉換與導出。

3 課程組織與實施

課程以大案例貫穿整門課程，將案例分解后以子項目為任務驅動教學，讓學生實現自主學習，體驗學做一體的新教學模式。

課程的教學方法主要采用大案例的分解，把“車載多功能物品架”分解為9個零件，即飲料鎖扣、支撐架、鎖扣、煙灰盒、活動殼、底座、外殼、活動盒、煙灰架，完成以上9個零件的逆向設計，并制定相應的教學任務，讓學生在完成任務中掌握逆向設計技術中需要掌握的曲線造型、曲面造型與實體造型相關技能。在學生學習的過程還將融入先進的工業設計理念與圖形處理技術等。

4 教學活動設計

本課程的慕課網絡課程已發布在超星慕課網站上，本慕課課程只需連接上校園網就可以打開，在教學過程中，學生通過使用個人學號進行注冊，選擇相應的班級，選擇相應課程，就可以開始使用網絡課程中的教學資源進行相關學習活動[3]。

4.1 課前準備活動

4.1.1 教師活動

（1）分析教學目標，制作學習任務單。教師設計的學習任務單有效地組織起“翻轉課堂”，幫助學生在課前明確自主學習的內容、目標和方法，以表單為呈現方式的學習路徑文件包，學生根據個人需要有一個自定進度的學習，即讓每個學生按照自己的步驟學習，取得自主學習實效。

（2）制作教學視頻和課件并發布。視頻和課件是教師通過對教學目標的分析，通過視頻和課件的形式把知識傳遞給學生。教師通過網絡教學平臺組織和呈現教學視頻和課件教學資源。

（3）布置針對性課堂練習。課堂練習是教師針對教學視頻和課件中所講的知識，為了加強學生對學習內容的鞏固并發現學生的疑難之處所設置的，教師可以通過學生所做的練習的反饋情況時刻了解學生實際的學習情況[4-5]。

4.1.2 學生活動

（1）根據教師給出的學習任務單，進行相應的學習活動。如觀看視頻及學習課件等，在觀看教學視頻和課件的過程中，學生遇到不懂的地方可以做筆記，把自己不懂的問題帶到課堂，這樣學生可以完全掌控自己學習的步調。

（2）做針對性課堂練習。學生通過做適量的課堂練習，發現自己的疑難之處，在學習過程中記錄自己遇到的難題，可以通過教學平臺發布自己的難題，或者等上課時在課堂中提出問題，同學之間也可以進行互動，彼此交流收獲，進行互動解答[6]。

4.2 課中教學活動

在課中教學環節中，教師不僅提供教學視頻以及其他資源，檢查學生學習視頻和課件情況，還提供在線輔導。學生提出疑難問題，教師答疑解惑，師生之間充分互動交流。在對課前視頻中知識點再度梳理的基礎上，補充板書和電子文檔等的學習資源，滿足學生多方面的學習需要，并根據網絡中學生集中反饋的問題進行集體講解，排除大部分學生的疑點和難點。學生可以通過報告會、展示會、辯論賽或者小型的比賽等形式交流學習心得、體會，經過獨立探索和合作交流后，完成個人或者小組的成果，在此過程中享受學習所帶來的樂趣，并發現自己的不足，吸取他人的優點[7]。

4.3 課后學習反思

課后教師和學生通過慕課網站及其他方式留言互動，共同討論本次課的相關主題內容，進一步學習反思。教師根據反饋的效果對課程進行進一步的優化設計，如課前學習資源的增減，課堂教學活動的順序的安排，教學活動時間的長短等，以提高本課程教學（下轉第64頁）（上接第47頁）效果[8]。

5 結語

本研究以《產品逆向設計》課程為例，開發了“車載多用途物品架”的課程案例，構建了大案例一案到底的課程案例結構，研究了慕課網絡平臺的課程實施與教學組織，構建了基于翻轉課堂理念的教學活動設計。

【參考文獻】

[1]鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境中基于翻轉深覺理念的教學設計研究[J]. 開放教育研究，2013（2）：58-64.

[2]房毅，張先梅，鐘菊花，等.基于“慕課”的物理類微課程設計探索[J].物理與工程，2014，24（3）：60-63.

[3]楊小龍，何美麗.基于“MOOCs”（慕課）的機械原理課程教學改革[J].現代企業教育，2015（2）：440.

[4]陳曉菲.翻轉課堂教學模式的研究[D].華中師范大學，2014，5.

[5]侍松門.基于MOOC的大學英語微課教學系統研究[J].江蘇開放大學學報，2014（3）：37-41.

[6]翻轉課堂理念的課程設計與開發[D].廣西師范學院，2016，6.

[7]李中文，吳濤，湯必奎.“慕課”應用于醫學細胞生物學教學改革探討[J].繼續教育，2015（2）：43-44.

[8]王欣，馬東輝.面向慕課的計算機游戲設計課程建設[J].計算機教育，2014，15：17-19.

[責任編輯：楊玉潔]