基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计

2021-09-05王伟李阳

美与时代·上 2021年7期

王伟李阳

摘要：本文旨在使翻转课堂教学方法更好地适应设计实践类课程教学，有效地增强工业设计专业学生的创新意识，提升其实践能力。通过吸取已有设计类课程翻转课堂改革优秀经验，提出“基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计”，将设计实践类课程的翻转课堂教学分为“理论知识”“实践能力”“教学支持”“课程评价”和“课程管理”5大模块，并细化5个模块的教学、功能设计，同时以模块设计教学思想为基础，进行产品设计课程改革，最终取得了良好的改革效果。因此基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计提升了设计实践类课程的教学效果和设计类学生的专业能力。对于基于翻转课堂的设计实践类课程教学改革，有较高的参考价值。

关键词：工业设计;课程改革;翻转课堂;能力培养

基金项目：河南科技大学2019年校级教改项目“基于产品设计在线开放课程建设的研究与实践”。

工业设计专业是一门对“创新意识”和“实践能力”要求较高的专业，很多学校把工业设计看成一门应用性学科，开始重视工业设计的实践教学[1]。翻转课堂已经成为教学改革的主流，超星学习通、雨课堂、慕课等基于翻转课堂教育理念的网络教学系统越来越多地进入日常教学。翻转课堂非常适合于理论教学，在教学中可以按照“课前知识传授——课中知识内化——课后检验评价”的翻转课堂结构图模型完成知识体系建构。但偏重理论研究，实践性强的课程并不适合完全采用翻转课堂的教学形式[2][3]。学校在国家政策鼓励“大众创业，万众创新”[4][5]的背景下，在培养工业设计专业学生时，不仅应注重知识的传授，更应该重视能力的培养。

一、翻转课堂在设计实践类课程中的应用

（一）翻转课堂的理论基础

翻转课堂（Flipped Classroom）通过现代教育技术手段录制授课视频取代传统课堂知识讲授，要求学生课前自主观看学习视频，在课堂集中解决学习中的问题[6]，再通过技术手段方便教学中的管理与统计，从而提升课程的教学效果。翻转课堂通过改变课堂内外教学形式，激发学生学习的主动性[7]。在翻转课堂中，教师从知识的传授者变为学习资源的整合者和学生创新设计能力与设计实践能力的促进者[8]。在翻转课堂的应用下，同学们在统一的理论知识背景下展开某一领域知识的探讨、分析。

翻转课堂的教学效果与教师的职业素养、职业精神，学生的自主学习方法、习惯，以及学校提供的教学资源配置都有关系[9]。郑瑞强等人通过对典型案例的分析详细论述了近年来国内高校翻转课堂教学改革的优势和不足[10]。通过对应用“网络教学系统”的同学自学情况的调研，以及对教学系统的访问数据分析，课前课后有很多同学从不主动查阅课程资料。

（二）设计实践类课程的翻转课堂改革研究

工业设计专业的学生除了掌握工业设计专业的理论知识外，还应该具备自学能力、思辨能力、创新能力、实践能力、表达能力、写作能力等[2]，以适应中国经济的高速发展。对于工业设计专业学生起着重要作用的设计实践课程承担着教授学科知识和培养实践能力的双重责任。设计实践类课程中的理论知识较为清晰易懂，适合用翻转课堂完成教学。但设计专业学生所需的能力需要在深入理解、综合使用知识点的过程中逐渐培养起来。

冯亚娟、何灿群等老师将“创客教育”与“互联网+课堂”融合在“产品模型”课程改革中，取得了良好的改革效果[11]。王华杰、程建新尝试通过建构翻转课堂项目体系、项目考核提升同学们的设计技能[12]。吴磊通过翻转课堂提升学生参与产品设计的主动性[13]。陈黎等在产品系统设计课程中引入翻转课堂，以提升学生的系统化思维[14]。以上几位老师的教学实践与研究，将“翻转课堂”与设计实践类课程相结合，为提升设计类专业学生的专业能力做出了很好的探索，但多是结合各自学校特点进行的课程改革实验，并没有形成适合设计实践类课程翻转课堂的通用教学模块。设计实践课程在结合翻转课堂进行改革中应依托翻转课堂完成理论教学，并设计多样化、多层次的教学模块，促进设计类学生能力的提高。

二、基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计

以翻转课堂教学方法为基础，結合教学经验、学生的学习习惯和设计实践类课程教学特点，将设计实践类课程分为理论知识教学、实践能力教学、教学支持、课程评价、课程管理5个模块，共同促进设计类专业学生能力的培养，如图1所示。

（一）理论知识教学模块

1.理论知识预习

在网络教学系统中，将设计实践课程的教案、课件存放在网络中，方便参与课程的学生了解课程内容、体系，并可以随时随地查阅。要求同学们课前预习理论知识，完成第一轮知识学习，为产品设计的实践教学预留充分的时间。

2.线上单元知识测试

建立理论测试作业库，将每一节课所讲授的重点知识汇总起来，编辑为一套知识测验题，在上课之前发给学生完成，以了解理论知识的掌握情况。

3.课堂知识体系梳理

在课程开始时，先由任课教师进行课堂知识体系的梳理，再通过有代表性的实物或产品图片，让同学们熟悉相关的知识点，打通知识点和产品设计之间的联系。

4.小组自学、探讨理论热点

大多数学生熟悉理论知识的学习，但并不能够主动探索新知识。因此任课教师需要依据课程的章节内容，设计两到三个理论热点内容，要求同学们以小组为单位进行自主的搜寻、探讨，并在课堂上进行现场演示。

（二）实践能力教学模块

1.符合章节特点的快题设计题目

设计实践类课程中的快题设计多是老师根据教学要求设计的假设性题目，然而这往往导致学生缺乏动力，无法全身心地投入设计，使得“实践”训练效果不扎实。老师在给出题目之后，一般没有具体标准，使得学生在完成设计任务之后缺乏参照，造成了“出虚题、虚设计、无反馈”的“虚例”教学结果。

在课程改革中，任课教师将整理的真实项目资料作为设计实践的题目，尽可能营造真实的项目体验，增强设计实践的带入感。并依据每一个章节的特点将快题设计分解为多个知识点，要求同学们用章节中的知识点进行实践设计，增加设计理论知识的运用能力。“课堂快题设计”通过短时间、多次数的强刺激，让同学们加强“构思——设计”两个过程的训练，打通“理论知识”和“实践能力”之间的壁垒，把学生应知、应会的设计能力加以强化，再通过老师的讲解了解具体的设计和加工过程。

2.注重快题设计教学过程控制

PBL教学是Problem-Based Learning的简称，是“基于问题式学习”的自主学习模式[15]。PBL教学倡导让学生通过自学、研究、讨论和合作来解决问题，培养学生自主学习能力和综合思考能力[16]。

在产品设计的课程改革中，每一个课堂的快题设计案例教学都应当参照PBL教学法将教学过程设计为“原产品展示——小组讨论、设计、展示——教师设计过程展示”三个环节，给同学们在小组设计中锻炼能力的机会。

3.区分课题的类型、难易程度

注意快题设计类型的筛选，可以根据产品的体量、加工方式、行业领域等进行分类，尽可能选择多种类型的项目，以扩展同学们的见识。

快题设计的安排要注意难易程度，由于产品设计课程是同学们第一次接触真正的产品设计，设计基础比较薄弱。进行课堂快题设计训练时，先安排比较简单的案例，在课程的进行过程中不断增加难度。

4.设计综合大作业

大作业环节的时间较为充裕，课题设计应结合所在大学、地区、产业特点，推进跨学科协作教学与研究[17]，促进工业设计专业能力的综合培养。

通过课堂快题设计、综合大作业的训练旨在解决三个方面的问题：1.让同学们接触、了解更多的设计领域和产品，增强对于产品设计的敏感性;2.培养同学们敢于创新的胆量，善于创新的能力;3.经过小组多次讨论、分析、设计、讲述，锻煉同学们的沟通、交流、表达能力。

5.大作业的深化

同学们可以用课程中优秀的大作业申报专利，或参加大学生实践训练计划、挑战杯赛、校企合作等。在专利申报、参赛和转化的过程中将设计不断深化。

（三）教学支持模块

1.建立课程扩展资料库

产品设计的内容多、范围广，仅靠48学时的课堂教学，并不能够予以充分地讲解。网络教学系统配有资料库，给了课程内容无限扩充的机会。在完善课程课件资料的基础上，把无法在课堂讲授的图像、视频资料放在课程资料库中，方便同学们课后自学，扩充知识面，加深对于产品设计的理解。

2.建立产品体验、实践中心

产品设计中的结构、材料、触感、使用体验等无法通过“翻转课堂”让同学们“云”感受。因此设计实践类课程在建设“云”端课程的同时，还应该加强CMF体验中心、产品操作体验中心、模型制作中心等“地勤”支持建设。

课上讲授理论知识和真实案例，课下让同学们操作、使用产品，增强产品教学的真实性、体验性，使产品设计课程从传统的理论教学，变为“理论——实例——实物——真实体验”的“全体验产品教学”。实践中心不再为某一门课程服务，而是为工业设计专业甚至校内其他在线课程服务。在有需要时，学生可以到其中体验产品、动手实践或寻求帮助。

3.组建多学科教师团队

产品设计是一个综合性的学科，涉及多学科的知识内容。尤其是在进行创新设计时，仅依靠工业设计专业教师的知识难以解决同学们的所有问题。

翻转课堂教学系统中可以组建教学团队，主讲教师是工业设计专业教师，同时可以邀请机械、控制、电子、管理等专业的老师加入团队，使同学们遇到问题时可以快速找到相关老师寻求建议。

（四）课程评价模块

1.多样化的评价体系

传统的产品设计课程多以最终的大作业设计效果作为评价成绩的依据。在基于翻转课堂的产品设计教学改革中应完善课程的评价体系，加强对同学们的设计分析过程、师生互动、组内表现、组织能力、展示表达等表现的评价，促进学生综合能力的培养。

2.重视小组评价

在以往的小组设计教学中，老师难以评价同学们在各自小组中的表现。有了网络教学系统的辅助，可以让小组成员对每个同学的组内表现进行打分，鼓励同学们在小组内进行发挥，以提升在小组内的分数，促进协作能力的培养。

3.重视过程评价

产品设计不存在标准答案，它只是在现有技术条件下一个较为合理的解决方案。对于同学们，设计过程中得到的锻炼比最终的设计结果更加重要。设计实践类课程的教师在评价中应重点看学生如何一步一步完善设计，解决了哪些问题，提高设计过程在总成绩的比重。

（五）课程管理模块

1.挖掘教学系统功能

在翻转课堂教学中，对于设计实践课程的老师提出了更高的要求任课教师不仅要创建网课、设计测试题目、控制课堂、引导思考、培养能力、应对开放性的设计题目，还需要具备扎实的设计知识、开阔的设计视野和跨学科的知识储备。在更高的课程要求下，仅依靠主讲老师难以完成课程的管理，应靠教学系统辅助、教师团队管理，提升课程的管理效率、水平。

网络教学系统带来了技术的革新，可充分挖掘系统功能，例如传统课堂教学中的点名、分组、选人、统计参与情况、试卷评价（选择、判断、填空）等环节都可以依靠系统来完成，减轻教学团队的负担。

2.教师团队参与课程管理

在教学过程中，由于学生评价指标变得更加全面，应让教师团队充分参与到课程的答疑、指导设计、评分等环节，减轻主讲教师的教学压力，也利于成绩评价更加全面、公平。

三、基于翻转课堂的产品设计课程改革实践

河南科技大学工业设计专业在产品设计课程改革中，以“基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计”为理论支撑进行课程改革，取得了良好的教学改革效果。

（一）基于翻转课堂的产品设计网络课程建设

在产品设计课程改革中，充分利用网络教学的优势，依托超星学习通系统，建设了教案库、单元知识测试库、快题设计案例库、课程扩展资料库等，为同学们自学提供充分的条件。

（二）翻转课堂支持模块建设

近些年，工业设计系逐渐建设了产品体验实验室、CMF体验中心、产品模型制作中心、人机工程测试实验室等课程支持体系，为同学们的“云端”学习提供“地勤”保障。

（三）产品设计课堂教学改革

1.理论教学内容优化

结合工业设计的特点和发展趋势，优化理论教学内容，将课程定为产品设计的理论基础、产品基础形态设计、产品形态创意设计、产品色彩设计、产品设计中常用分析方法、21世纪产品的设计方向、移动互联网和物联网时代的产品设计、面向老年人和残疾人的产品设计8个主题，把4节连排的课程设计成专题讲座的形式进行授课。

2.增加“学生课堂”和“课堂快题设计”环节

在教学改革中，通过采用翻转课堂的形式将产品设计课堂理论教学学时由32学时压缩为16学时，将节省出来的16学时改为8学时的“学生课堂”和8学时的“课堂快题设计”。原本四节连排的理论课程被分为了理论教学、学生课堂、快题实践三个部分。前两节课为理论教学，由老师讲解重点知识、梳理理论框架。第三节课改为学生课堂，由老师根据每节课的内容设计三个不同的主题，指定学生小组在课前进行调研，课上进行讲解，讲解完成后由老师、同学一起进行讨论。第四节课改为快题设计，让学生在一节课中体验一个完整的产品设计过程。

这样的课程安排更符合学生目前的学习习惯，调动了学生学习的主动性、积极性，调节了上课的内容，让同学们接触了更多的实际案例，达成懂理论、敢表达、能实践的综合学习效果，如图2所示。

（四）基于PBL教学的课堂快题设计改革

1.基于真实课题的快题设计

经过多年的设计项目积累，河南科技大学工业设计专业团队从完成的20多个设计项目中筛选出了热成像仪、背盖印刷质量监测仪、液压保障车、生化分析仪、经颅电磁治疗仪、经颅电磁治疗头环、三轮电动快递车、药浴熏蒸治疗机8个不同难度、类型的案例作为快题设计案例。

2.课堂快题设计的教学过程设计

在“原产品展示”过程中，由老师在5分钟内介绍设计项目的相关内容，包括原产品的效果，产品的功能、结构，以及厂家的具体的设计要求等。在设计前让同学们看到真产品、真结构、真要求，以构建完整的设计体验。

后面25分钟，让同学们以座位前后的6个同学为一个小组展开讨论，并完成设计方案。要求在前10分钟相互讨论，讲出对设计项目的改进方法，后10分钟以小组为单位，绘制出1到2个相对完善的设计方案。最后留5分钟时间给同学进行讲解。

最后15分钟，由老师讲解完成项目的过程。以背盖监测仪为例，先由老师展示现有背盖检测仪的效果、厂家的设计要求，然后开始分组设计，最后由老师展示设计过程，如图3所示。

在学生设计的过程中，老师环绕教室进行巡视，观察学生的设计进度。如果同学们的设计方案中有一些方案和实际设计过程中的某些设计方案相似，这说明学生具有设计基础和潜力，只是缺少深度打磨设计的经验。在评价学生设计的过程中，重点看同学的对于产品的设计要点是否把握正确，不要过分看重手绘的效果，尊重学生的讨论结果和个性化的设计[18]，增加同学们在设计表述方面的经验。

（五）大作业精细化管理

1.具有跨学科研究基础的大作业题目

结合河南科技大学的学科特点，工业设计专业和医疗器械工程学院有较强的相关性，且已经合作完成了多项纵、横向课题，在医疗器械产品的设计上积累了较为丰富的设计和工程技术经验。

医疗康复领域的产品有一定的复杂度，需要完善的人机工程设计，因此创新设计的空间较大。随着人口老龄化的发展，医疗康复领域有广阔的发展空间，因此将“老年人和残疾人医疗康复产品设计”作为产品设计课程大作业的题目，并邀请医工学院的老师共同指导大作业具有必要性。

2.大作业设计环节的精细化管理

要求同学们在传统课程要求的市场调研、小组分析、手绘草图设计、三维模型制作的基础上，做好技术路线调研、机构部件匹配、商业模式设计、设计效果展示四个方面的内容，将学习到的理论知识应用到产品设计的每个过程中，促进工业设计专业能力的综合培养。由艺术与设计学院和医工学院的老师按照学生在8个环节的表现，对设计过程进行精细化管理和评分，如图4所示。教学改革后，已经有一项大作业申请发明专利，一项大作业申报国家级大学生实践训练计划，两项作业申报校级大学生实践训练计划。

在产品设计课程改革中，项目以翻转课堂教学方法为基础，以设计能力培养为目标，节省了理论教学时间，给课堂讨论、快题实践留出时间，在教学中培养学生主动学习习惯和设计能力，最后通过精细、完整的大作业环节使学生形成完整的设计体验，取得了良好的教学改革效果，如图5所示。

“实践能力教学模块”对于任课教师提出了更高的要求，但受学校条件所限，老师接触的实践项目种类和积累的实践经验依然不够丰富。理论教学占用的学时比例依然较大，8学时的课堂快题设计用来完成8个实际设计项目依然显得捉襟见肘。在未来的课程改革中，随着学生自学能力的提高，教师需要进一步完善、丰富教学设计，逐步将理论学习的自主权交给学生，给“学生课堂”和“快题设计”留出更充分的时间。

四、结语

根据设计实践类专业的教学特点，“基于翻转课堂的设计实践类课程教学模块设计”将传统的翻转课堂教学体系进行了模块化设计，完善了理论知识教学模块，提出了多层次的实践能力教学模块和教学支持模块，并根据设计实践类课程的特点对教学评价和教学管理模块进行改良，使翻转课堂教学体系能够更好地适应设计实践类课程教学。该模块化教学设计方法对于提高设计实践类课程的教学效果，促进专业能力的培养有一定参考价值，设计实践类课程的老師可参考模块设计体系，完善设计实践类课程的翻转课堂教学设计。

参考文献：

[1]王昀，林璐.工业设计产学研协同创新生态圈的构建[J].包装工程，2017（24）：10-17.

[2]李昊宇.探索建构适合中国经济发展模式的工业设计教学体系[J].南京艺术学院学报（美术与设计）， 2017（5）： 135-138.

[3]赵立新，等.基于微课的翻转课堂在工业设计专业课程教育中的应用模式研究[J].中国校外教育，2016（15）：94

[4]李克强：在第八届夏季达沃斯论坛上的致辞[EB/OL].[2014-09-11].http：//www.gov.cn/guowuyuan/2014-09/11/content_2748703.htm.

[5]国务院研究室编写组.十二届全国人大三次会议《政府工作报告》辅导读本[M].北京：人民出版社，2015.

[6]齐军.美国“翻转课堂”的兴起、发展、模块设计及对我国的启示[J].比较教育研究，2015（1）：21-27.

[7]Bishop J L，Verleger M A.The flipped classroom：A survey of the research[C].Atlanta：ASEE National Conference Proceedings，2013.

[8]光飞.基于翻转课堂的设计专业课程教学改革研究[J].美术教育研究，2016（17）：124-125

[9]刘艳斐，乜勇.“翻转课堂”教学设计研究[J].现代教育技术研究，2015（2）：61-66.

[10]郑瑞强，卢宇.高校翻转课堂教学模式优化设计与实践反思[J].高校教育管理，2017（1）：97-103.

[11]冯亚娟，何灿群，等.“创客教育”与“互联网+课堂”在高校实践课程中的融合——以“产品设计模型”课程为例[J].实验科学与技术，2020（3）：128-133.