基于學習設計的翻轉課堂教學設計

吳 靜，蔡 彪

（成都理工大學 信息科學與技術學院，四川成都 610059）

基于學習設計的翻轉課堂教學設計

吳 靜，蔡 彪

（成都理工大學 信息科學與技術學院，四川成都 610059）

分析學習設計理念，利用學習設計框架和學習設計序列模型，在三維建模課程的翻轉課堂中提出一種可移植的、操作性強的翻轉課堂教學設計方案，并提供詳細的教學活動案例。

學習設計；教學案例；翻轉課堂；三維建模

0 引 言

高校軟件類課程中，實踐環(huán)節(jié)有相當重要的地位，在進行教學設計的時候應該打破傳統(tǒng)的理論課和實驗課的界限，以課程內容為主線，課堂以學生學習為主，融合理論與實踐教學。

我們在三維建模課程中開展翻轉課堂，進行經(jīng)驗總結和思考，不斷修正教學中的問題，最終在教學中使用學習設計能夠很好地描述課程實施過程。學習設計描述了學習者的學習順序、學習環(huán)境、學習活動和學習目標，其操作性強，能有效結合翻轉課堂和傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢，是一種具有實踐指導性的教學設計模型。

1 翻轉課堂的學習設計

學習設計屬于建構主義的教學設計，主要從學習者的角度來設計教學[1]，其本質是在教學過程中關注學習者的主體性，關注學習過程，強調學習者通過創(chuàng)造、規(guī)劃以及其他形式的學習活動和任務來進行自主建構、自主探究、自主發(fā)現(xiàn)知識及其意義[2]。與“以教為主”和“以學為主”的教學設計不同的是，學習設計重視學習的結果的同時還關注學習過程[3]。

瑞典學者 Selander 在學習設計的基礎上結合其對學習本質的認識提出了雙循環(huán)學習設計序列（Learning Design Sequence）模型[3]，如圖1所示。在其序列中有兩個轉換，第一轉換基于自身理解的符號轉換，第二轉換形成認知結果。

圖1 Selander學習設計序列模型

澳大利亞著名教育專家、墨爾本皇家理工大學教育主席 Mary Kalantzis 教授和Bill Cope博士帶領項目組對學習設計進行深入研究，并構建了學習設計框架[5]。該框架從學習焦點、知識目標、學習過程、學習評價和學習途徑等方面關注教學設計過程，見表1。

杰姬·格斯丁構建的一個環(huán)形的翻轉課堂4階段模型[6]，該模型把翻轉課堂分為體驗參與、概念探索、分析與構建、展示應用4個階段。這與學習設計框架中學習過程的劃分不謀而合，因此運用學習設計來規(guī)劃翻轉課堂正符合翻轉課堂的實施目標。

表1 學習設計框架

2 課程具體實施

三維建模課程主要學習3ds max軟件，學習內容分為4大部分：建模、燈光、材質和渲染。我們選用建模部分的教學設計為例。

2.1 課程整體知識目標

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

經(jīng)驗性的知識：通過創(chuàng)建基本幾何體，掌握軟件界面基礎操作，熟悉軟件環(huán)境；概念性知識：學習二維樣條線的操作，熟知修改器子級別的概念，以及二維和三維對象的差別，培養(yǎng)三維空間的概念；分析性目標：通過多邊形建模學習，掌握對物體結構的分析方式，靈活運用多邊形的幾個編輯子級別，引入面片建模，體會糊燈籠式的思維，更進一步地學習分析對象形狀結構；應用性知識：創(chuàng)建綜合場景，將所有建模思路調動起來，靈活運用。

2.2 教學案例設計

在教學開展過程中，針對建模過程每一步的知識點，利用學習設計框架進行細化，以下是多邊形建模教學的具體實施：

（1） 知識范圍：多邊形建模。

（2） 學習范圍：場景模型。

（3） 學習層次：大學二年級。

（4） 先決知識：學生掌握使用3dxmax的基本操作方法，掌握復制建模、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，動手的積極性高于聽講。

（5） 學習目標：①學習者準確掌握常用多邊形命令；②能夠根據(jù)實際環(huán)境或原畫獨立制作三維場景模型；③通過PPT介紹作品創(chuàng)作經(jīng)驗，和同學交流制作心得，提高表達能力和作品分析能力。

（6）學習過程。第一階段學習（見表2）：翻轉課堂2學時。

表2 第一階段學習過程

這一階段以符號轉化為主要目標。比起看老師演示，學習者更喜歡動手操作，課前視頻的基礎操作和課中案例深化能夠讓學習者實現(xiàn)符號轉化，不斷用已知經(jīng)驗形成新的經(jīng)驗能力，更能保持學習者的學習興趣。由于課前學生自學能力有差異，課中再次強調體驗參與和概念化可以讓學習者更準確地實現(xiàn)知識內化，實現(xiàn)翻轉與傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢結合。

第二階段學習（見表3）：翻轉課堂4學時。

分析是第二階段學習的重要部分，在這個過程中，學習者不僅要思考，還要和同伴討論，既要敢表達又要會傾聽。教師在這個過程中需要加入到學習者的分析過程中進行引導。學習者制作PPT演示，向同伴展示學習成果，還可以建立游戲沖關式的課堂模式[7]，激發(fā)學生的參與積極性，提高分析和應用能力，既培養(yǎng)學習方法和建模思路，又進行了知識點的綜合運用，實現(xiàn)對建模部分知識點的內化。

表3 第二階段學習過程

（7）學習評價。第一階段的學習評價。學習者的評價：①教師選用的資料是否適合學習者水平；②課堂陳述清晰易懂；③教師對碎片化的知識點糅合程度，學生是否能創(chuàng)建U盤等簡單模型；④教師運用的進階實例是否能激發(fā)獨立思考。

教師的評價：①學習者筆記是否記錄關鍵點并加入個人理解；②學生運用多邊形建模方法創(chuàng)建實物模型的操作熟練程度。

第二階段的學習評價：學習者的評價：①討論過程中是否有足夠的提問機會；②選用的案例是否能促使學生進行結構分析和思考；③教師對學生的問題是否提供有益幫助；④在協(xié)作過程中，自己扮演的角色，對同伴的評價。

教師的評價：①學習者參與討論的積極性；②學生對物體結構分析是否得當，是否了解點線面的分布原因；③在進行場景模型創(chuàng)造的過程中，有多少新意；④PPT演示的準備情況。

總體評價。學習者的評價：①在課內外獲得教師的指導足夠嗎；②是否通過本課掌握了多種建模思路；③課程活動中哪些是有益的，哪些你覺得無效？

教師的評價：①學生的作品完成度；②實驗報告的完成情況。軟件類課程應該加強對實驗報告的要求，實驗報告可以幫助實驗者反思實驗過程，強化實驗步驟，促進理論與實踐的融合。

3 教學設計效果

在該教學設計案例中，融合理論和實踐內容，以知識進階為主線，關注的是學習過程的兩個階段。以實現(xiàn)階段目標為目的設計課前課中課后的學習內容。教師發(fā)揮引導作用，讓學習者先親自體驗，再逐步應用和分析思考。分階段來設計翻轉教學，能讓學生達到基礎概念的內化，再進一步實現(xiàn)思考分析，目的性更強。使用學習設計框架教師能夠更加明確自己的教學實施階段，易于根據(jù)學習者情況調整各階段的案例，也有利于教師間的交流和課程移植。

課程實施過程中，學習者對課程的評價能夠幫助教師更好地了解學習者接受程度以調整教學案例。教師的評價反映為學習者的最終成績，最終成績還應包含學生互評和自評結果，但得到的自評互評反饋不夠具體，無法進行評價量化，評價效果不佳，因此最終主要是以教師評價為主。

三維建模課程從簡單的基礎操作到復雜結構的模型案例，再到獨立完成場景模型，由淺入深，學習者熟悉多邊形建模的操作方法，并熟知點線面對模型結構的影響，收獲了多邊形建模思路。學習者從參賽獲獎情況、考試成績以及后續(xù)課程中表現(xiàn)出來的知識牢固程度都有很大提升。

3.1 作品創(chuàng)作情況

往年我系學生在三維作品的數(shù)量和質量上都較缺乏，在課程開展后，學生的動手能力明顯提升，這屆59個學生里已經(jīng)有大量的三維作品呈現(xiàn)，其中有兩個作品參加了當年的“全國大學生計算機設計大賽”并獲獎；有4位同學在教師的指導下，完成了“廉政建設”三維短片的創(chuàng)作；還有一些學生參與到教師的創(chuàng)作項目中。

3.2 考試情況

在此對開設三維建模課程的2013級和2014級的筆試結果進行比較，其中2014級進行了基于學習設計的翻轉課堂教學設計。兩年的筆試測試對比見表4。

表4 兩年筆試結果對比 /分

從考題上來看，逐年做了一定的調整，降低較容易得分的判斷題的分值，填空題分值保持不變，提高考查學生學習能力和知識內化程度的簡答題分值，考查難度有所增加。考題分布對比見表5。

各個題型的得分率對比見表6。

表5 兩年考題分布對比 /分

表6 兩年各題得分率對比 /%

4 結 語

學習評價應該有豐富多樣的反饋，本課程在開展學生互評和自評的過程中，效果未達到預期。在今后的實踐中，需要在學生互評和自評中設計具體的詳細的評價點，以引導學生進行有益的反饋，進而提高學習者對自身的認識，全方位實現(xiàn)以學生為中心，提高教學質量。

[1] 吳軍其, 劉玉梅. 學習設計: 一種新型的教學設計理念[J]. 電化教育研究, 2009(12): 80-83.

[2] Lindberg J.O, Anders D O. Signs for learning to perform ina digital environment[J]. Australasian Journal of EducationalTechnology,2010(7): 996-1011.

[3] 丁霞, 方偉. 基于學習設計的學習活動管理系統(tǒng)的設計[J]. 中小學電教, 2009(5): 43-45.

[4] 王利, 周慶友, 李煥芹, 等.“學習設計序列”模型對網(wǎng)絡課程設計的啟示[J]. 中國電化教育. 2012(2): 82-86.

[5] 鐘曉流, 宋述強, 焦麗珍. 信息化環(huán)境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J]. 開放教育研究.2013(19): 1.

[6] 楊南昌, 劉曉艷. 具身學習設計: 教學設計研究新取向[J]. 電化教育研究, 2014(7): 25-29.

[7] 何文廣, 周珂, 熊剛強. 程序設計課程實驗教學改革與實踐[J]. 實驗室研究與探索, 2016(35): 6.

1672-5913(2017)11-0115-05

G642

四川省2014-2016年高等教育人才培養(yǎng)質量和教學改革項目“翻轉課堂在《三維建模》課程中的應用研究與實踐”（13JGZ22）。

吳靜，講師，研究方向為信息化教育、虛擬現(xiàn)實，wuj@cdut.edu.cn。

（編輯：郭田珍）