進水閘建模實訓“翻轉課堂”教學研究

張亞坤 ，張圣敏

（1.黃河水利職業技術學院，河南 開封 475004；2.小流域水利河南省高校工程研究中心，河南 開封 475004）

0 引言

在傳統的課堂教學模式中，教師充當的是知識灌輸者的角色，當教師只講不練時，一堂課下來，教師常常累得有氣無力，學生被“灌”得暈頭轉向，而教學效果也不理想?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020年）》提出：教育要以學生為主體，以教師為主導，充分發揮學生的主動性，把促進學生健康成長作為學校一切工作的出發點和落腳點。這不應當只是口號，而是在教學中必須實實在在地去做，真正把國家對教育工作者提出的要求落在實處。在新的教學情況下，黃河水利職業技術學院（以下簡稱黃河水院）水利水電建筑工程及其相關專業教學團隊在進水閘實訓教學中學習運用新技術、新方法、新手段，發揮教師的主導作用，做好課堂的設計與組織，真正以學生為主體，充分調動學生主動學習的積極性，啟發和引導學生學習知識、訓練技能，學會如何解決問題。

本文以進水閘建模實訓中的 “閘室段建?！睘槔?，介紹了“翻轉課堂”教學模式在進水閘建模實訓中的實施步驟，以期為同行構建翻轉課堂教學模式提供參考。

1 翻轉課堂與傳統課堂

2000年，美國Maureen Lage等介紹了在美國邁阿密大學教授《經濟學入門》時采用的“翻轉教學”模式以及取得的成績，但是他們并沒有提出 “翻轉課堂”或“翻轉教學”的概念。2007年，美國科羅拉多州的化學老師 Jonathan Bergmann and Aaron Sams使用視頻軟件錄制幻燈片，并附上講解聲音，然后上傳到網絡上，以此為缺席的學生補課。不久他們進行了更具開創性的嘗試，逐漸以學生在家看視頻、聽講解為基礎，在課堂上教師主要進行問題輔導，或者對在做實驗過程中有困難的學生提供幫助，并推動這個模式在美國中小學教育中的使用，這種教學模式就是“翻轉課堂”的雛形。隨著互聯網的發展和普及，“翻轉課堂”的方法逐漸在美國流行起來，并引起爭論。

在“翻轉課堂”的教學模式下，利用課堂內的寶貴時間，學生能夠更主動地專注于基于項目的學習，共同研究解決富有挑戰性的問題，從而獲得更深層次的理解［1~2］。教師不再占用課堂的時間來講授相關信息，這些信息需要學生在課后通過自主學習來掌握，他們可以看教學視頻、聆聽專家講座、觀看播客、閱讀電子書，還能在網絡上與別的同學討論，能在任何時候去查閱他們需要的或感興趣的材料。教師也能有更多的時間與每個學生交流。在課后，學生自主規劃學習內容、學習節奏等，教師則采用講授法和協作教學的方法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習［3］。

在傳統的課堂教學中，教師是主動的支配者，學生是被動者的服從者。教師、學生、家長乃至全社會都有一種潛意識：學生應該聽從教師，聽話的學生才是好學生；教師應該管住學生，不能管住學生的教師不是好教師。師生之間不能在平等的層次上交流意見，甚至不能在平等的層次上探討科學知識。傳統課堂主要是以教師主動講授知識和學生被動接受知識為主要特征，教師往往注重通過語言的講述和行為的灌輸來實現知識的傳授，在教學過程中教師的主導地位過去突出，而學生的主體地位卻被習慣性地忽視。在這種教學模式下的課堂教學往往過于死板，教師搞“一言堂”，學生的主體學習地位得不到應有的體現和尊重，即使他們在學習過程中有自己的看法，也往往不敢也沒有機會表達。因此，傳統的教學模式嚴重忽視了教學中的情感因素，無視青少年學生心理發展的正常需求，嚴重束縛了學生學習的積極性、主動性和創造性的發揮。

2 進水閘實訓教學課程內容

《水利工程制圖》課程主要是培養學生繪制和識讀水利工程圖的能力，培養學生識讀水利工程圖和計算機繪制工程圖的技能，該技能是水利工程領域工程技術人員必須具備的職業技能。通過本課程學習，為《重力壩設計與施工》《土石壩設計與施工》《水閘設計與施工》《隧洞設計與施工》《中小型水電站建筑物設計與施工》等專業課程的學習奠定基礎，為學生頂崗實習、畢業后能勝任崗位工作起到必要的支撐作用。為此，在課程教學的最后一個階段，安排了進水閘綜合實訓，其目的是讓學生在讀懂進水閘結構圖的基礎上，借助計算機創建其AutoCAD三維動態仿真模型，并舉一反三、融會貫通，從而更清楚地掌握水工建筑物（如溢流壩、土石壩、橋梁涵洞等）的識讀及繪圖技巧［4］。

進水閘實訓的基本要求是讓學生讀懂閘室段結構圖，并在此基礎上創建出其三維模型，如圖1中所示。利用CAD創建出實際建筑物的三維模型是對學生動手能力更高的要求，不僅要求學生具備計算機繪圖軟件的使用技能，而且還要具備透徹讀懂工程圖的能力。在讀圖及建模過程中加深了學生對水利工程專業知識的領悟，為后續課程乃至將來就業打下了堅實的讀識圖基礎。

3 “翻轉課堂”模式下進水閘建模實訓課堂教學實施步驟

根據進水閘的組成部分，進水閘建模實訓在教學內容上分成了上游連接段建模實訓、閘室段建模實訓、下游連接段建模實訓3大部分。課前，學生根據教師的布置，已經利用課外時間借助教師提供的教學資源（如水利工程制圖國家級精品資源共享課、微課、教師的教學空間、公共郵箱等）進行了不同程度的自主學習。課堂上，教師主要是組織好實訓課堂，對學生的課外學習情況進行檢查考核。對學生自主學習中遇到的問題，應發揮學生的主動性，讓學生通過分組討論、演示講解等互動方式解決。教師的任務主要是合理控制實訓節奏及過程。針對課程難點，教師進行答疑，并適當地進行知識拓展。把課堂從教師的課堂變成學生的課堂。課堂上，鼓勵學生多思考、勤思考，重視學生創新思維和創新意識的培養，發揮學生的團隊協作精神，強調學生職業素質的提高，凝練學生的職業精神。下面以閘室段的建模為例來介紹這種嶄新模式下的實訓課堂教學實施步驟。

3.1 實訓導入

第1步是實訓的導入。其目的是讓學生明確本次實訓的教學目標。用簡明扼要的語言描述本次實訓的任務，即要求學生利用AutoCAD軟件的三維建模功能創建出進水閘閘室段的三維模型［5］。教學中利用多媒體課件顯示閘室段模型，也就是本次實訓課學生提交的成果，如圖1中閘室段三維模型所示。

3.2 過程考核

第2步是過程考核。開課就考核，在傳統的課堂教學模式下是很罕見的事情。由于在翻轉課堂模式下，實訓前已經預先給學生布置了課外學習任務，開課就考核是順理成章的事情，不但要檢查學生課外學習情況及課外自學中存在的問題，而且要體現過程考核的方式，使考核變得更有實際意義。運用過程考核的方式，能夠考核學生學習態度、學習能力，是傳統考試所達不到的。在閘室段建模課堂考核中，要求各個實訓小組的每1名同學應獨立地創建出教師指定的模型。把閘室段的模型按照結構要求拆分成折線形底板、中墩、邊墩、邊墩上的閘門槽等4部分，如圖2所示。要求不同的小組在規定的時間內創建其中的一個部分作為考核內容。在這一步驟中，教師計時，安排各組組長進行交叉考核，如第一組組長檢查第二組的完成情況，第二組組長檢查第三組的完成情況，依次循環檢查……教師抽查匯總后的各組長的檢查結果，并進行通報?？己私Y束后，要求各小組在規定的時間內完成除本小組考核內容之外的其他內容，綜合起來就是進水閘閘室段模型的各組成部分。在學生操作過程中，教師巡視檢查。

3.3 小組討論與成果展示

第3步是小組討論與成果展示。當各小組成員獨立完成閘室段各組成部分模型創建任務后，會存在各種各樣的情況，如有的學生因課外學習不夠充分沒能做出模型，有的學生建模方法獨到，有的學生建模中遇到了一定問題，走了不少彎路等等。在這個實訓環節中安排各個小組成員在組長的帶領下進行小組討論學習，每個學生都有機會發表自己的見解，并通過這種方式向小組成員分享了學習感悟。采用這種小組討論的學習方式，不僅展示了學生們的才華，也鍛煉了他們的語言表達能力，加強了同學間的交流，體現了團隊合作精神，更重要的是活躍了課堂學習的氣氛，通過自我展示能夠調動學生學習的積極性主動性。為了進一步調動各小組學習的趣味性，可以在小組的討論過程中增加展示環節。讓每個小組派代表針對本小組討論中的亮點進行展示，這里派出的代表就像教師一樣向大家進行匯報，從更大范圍分享小組討論的成果。在這一過程中，教師起到主持人的作用即可。

圖1 進水閘閘室段結構圖及其三維模型（單位：cm）Fig.1 Sluice chamber structure and its 3D model of intake gate(Unit:cm)

3.4 教師演示與知識拓展

圖2 進水閘結構分解圖Fig.2 Sluice structure decomposition

第4步是教師演示與知識拓展。教師針對各個小組的展示情況或在巡視中發現的問題進行點評和補充。教師還可以對與進水閘建模相關的內容進行知識拓展，或根據情況對進水閘建模的方法或重點難點進行講解，這是在傳統課堂上無法實現的。也可以根據學生提出的疑問進行講解。知識拓展能夠更大限度地擴展學生的視野，有利于鍛煉學生的思維能力，培養學生的創新意識。當然，這一環節對教師備課提出了更高更深的要求。

3.5 微課輔助教學

第5步是微課輔助教學。信息時代的教學要想取得更好的教學效果，就應該考慮信息技術手段的運用。在閘室段實訓備課中，教師制作了精美的微課，如閘室段各組成部分建模實訓微課、知識拓展相關微課等。這些微課不僅有助于學生課外學習，而且能夠作為學生在課堂上的輔助學習素材。微課短小精悍、趣味十足，吸引了學生自主學習的自覺性，能夠收到很好的教學效果［6］。

3.6 課堂考核與小結

第6步是課堂考核與小結。最后，進行課堂考核，檢查各個小組乃至各個成員的完成情況，檢查是否達到本次實訓課的實訓目標?？己巳匀徊捎媒徊鏅z查的方式，教師對結果進行抽查，以確?？己说恼鎸嵭?。教師匯總各組長的檢查結果后，綜合各組實訓中的表現，如課外學習的態度、小組討論的氣氛、小組匯報展示情況、小組協作情況、實訓目標的完成情況等，量化出各個小組的成績并向全體學生進行通報。鼓勵和表揚表現積極的小組及表現突出的小組成員。布置下次實訓內容的課外學習任務，并要求學生整理實訓場館，宣布實訓結束。

4 結語

提高“翻轉課堂”教學模式下的教學質量，關鍵在于課下學生的自主學習，培養學生自主學習能力，是實施翻轉課堂的核心，學校還應該從全方位培養學生的自學興趣，從氛圍、環境、學生管理等方面不斷完善學生自主學習能力的環境建設。所以需要教師建立豐富多樣的教學資源，以供學生學習之用。黃河水院已經建成豐富的國家級、省級精品課程、國家精品教學資源庫，以及正在建設的教師教學空間、水工國家教學資源庫等，將為相關專業師生開展“翻轉課堂”教學提供便利的條件。

［1］焦建利.翻轉課堂教學改革的五個關鍵［J］.中國信息技術教育，2015（7）：67－70.

［2］焦建利.微課與翻轉課堂中的學習活動設計［J］.中國信息化，2014（24）：23－25.

［3］陳曉斐.翻轉課堂教學模式的研究［D］.武漢：華中科技大學，2014：6－17.

［4］ 曾令宜.AutoCAD2012工程繪圖技能訓練教程 ［M］.北京：高等教育出版社，2014：126－139.

［5］張亞坤.CAD三維建模技術繪制水利工程復雜形體視圖的應用［J］.河南建材，2013（2）：163－164.

［6］劉萬輝.項目教學法在軟件綜合化實訓中的運用［J］.中國信息技術教育，2015（7）：92－95.