摘要：

數(shù)字化經(jīng)濟時代，學生課余時通過互聯(lián)網(wǎng)海量的學習資源進行線上自主學習，課堂上通過討論進行線下學習，線上和線下學習相結(jié)合，構(gòu)成現(xiàn)階段最高效的學習方式。數(shù)字化建筑設計Ⅰ課程以一系列實驗項目案例的設計、討論和實踐為教學主線，利用手機APP、課程微信學習組群和“雨課堂”“企業(yè)微信”“騰訊課堂”“騰訊會議”等基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時在線交互技術，構(gòu)建線上線下深度融合的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。以學生為中心，構(gòu)建在學習中實踐思考并在實踐中提問學習的主動學習模式，以培養(yǎng)適合當下高等工程教育培養(yǎng)目標，擅長提問思考、擅長數(shù)字化設計構(gòu)思、了解工程實施步驟、熟悉工程運行過程，具備創(chuàng)新能力和動手實踐能力的技術人才。

關鍵詞：移動互聯(lián);數(shù)字化設計;翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G6423? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1005-2909（2021）04-0118-07

在移動互聯(lián)時代背景下，隨著筆記本電腦、智能化手機、平板電腦等學習設備的普及，人們可以隨時隨地查看信息、分享數(shù)據(jù)、查找位置、學習知識、交流體驗并異地協(xié)同工作[1]，移動互聯(lián)網(wǎng)成為當前推動教育教學方法、科學技術、產(chǎn)業(yè)乃至經(jīng)濟社會發(fā)展的最強有力技術力量。根據(jù)教育技術的發(fā)展脈絡，教學活動從傳統(tǒng)教學、多媒體教學發(fā)展到信息化教學

，當前又出現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+教學” 融合滲透發(fā)展的新趨勢[2]。教學熱點逐步轉(zhuǎn)移到基于移動終端的數(shù)字化學習研究與實踐，學生自帶可移動信息設備進課堂已成為教學新方式，是新興信息技術在實踐中應用的趨勢和潮流。

在移動互聯(lián)網(wǎng)背景下，教學形態(tài)也從線上線下深度融合并行展開的混合式向翻轉(zhuǎn)課堂的新形態(tài)升級。翻轉(zhuǎn)課堂是融合線上教學資源豐富、信息量大、學習時間靈活的優(yōu)勢和線下課堂實時互動的特色，充分滿足學生個性化需求的新型教學模式[3]。

一、當前高等工程教育面臨的問題和發(fā)展的機遇

從全球來看，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命正在興起，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術的發(fā)展不斷重塑教育形態(tài)，知識獲取方式和傳授方式、教和學關系正在發(fā)生深刻變革[4]。2018年6月21日，教育部部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上的講話中提出，真正把“水課”變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”。教育部隨后印發(fā)通知，要求各高校全面梳理各門課程的教學內(nèi)容，淘汰“水課”，打造“金課”，合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質(zhì)量，盡快培養(yǎng)適應信息數(shù)字化時代技術要求，與國際接軌的中國工程師和技術人員。

數(shù)字化設計是將信息化和工業(yè)化高度融合的一種設計方法，在當今世界最前沿的工程設計領域，如建筑、機械、汽車、電子產(chǎn)品設計中，數(shù)字化設計占據(jù)了相當重要的地位[5]。數(shù)字化設計技術給工程師在設計手段、設計媒介和設計方式上帶來了深刻的影響和改變， “實時動態(tài)展示和漫游體驗（VR虛擬現(xiàn)實體驗）”[6]的設計軟件和設計方法帶來的新設計手法促進了工程設計理念的更新，提高了工程設計的效率與質(zhì)量，成為工程設計領域的發(fā)展重點和研究方向[7]。數(shù)字化設計能力成為工程設計人員應具有的重要從業(yè)能力和基本從業(yè)素質(zhì)。

2000年，J.Wesley Baker在第11屆大學教學國際會議上發(fā)表了論文The classroom flip： using web course management tools to become the guide by theside[1]。2003年12月，北京師范大學何克抗教授最早在中國提出混合式學習，混合式學習將傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡學習的優(yōu)勢結(jié)合，使二者的優(yōu)勢互補，從而獲得最佳學習效果。2013年，清華大學推出MOOC，拉開由線上MOOC和線下傳統(tǒng)高等教育模式相結(jié)合的O2O 混合式教學模式研究的序幕[2]。

從“培養(yǎng)什么樣的人”和“怎樣培養(yǎng)人”這兩個問題來思考，數(shù)字化經(jīng)濟時代的人才應擅長構(gòu)思（conceive），能進行數(shù)字化設計（design），懂得實施（implement），熟悉運行（operate） [8]。為改變以往重視知識學習輕視創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)、重理論輕實踐、強調(diào)個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神等問題[6]，把“向資源學習”與“向人學習”相結(jié)合，利用手機APP、課程微信學習組群和“雨課堂”“企業(yè)微信”“騰訊課堂”“騰訊會議”等基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時在線交互技術，構(gòu)建數(shù)字化建筑設計Ⅰ課程線上線下深度融合的翻轉(zhuǎn)課堂，是對上述問題的思考探索和解決應對，是打造“金課”的一種嘗試。

二、數(shù)字化建筑設計Ⅰ翻轉(zhuǎn)課堂教學模式探索

（一）合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度——教學內(nèi)容的切分、整合與重組

數(shù)字化建筑設計I課程面向建筑設計、城鄉(xiāng)規(guī)劃、風景園林、環(huán)境藝術設計和地理資源等專業(yè)開設。根據(jù)2018年版廣州大學人才培養(yǎng)方案中教學大綱規(guī)定，要求學生除了掌握PPT制作和Excel統(tǒng)計分析，信息技術搜索途徑和方法技術等常規(guī)的軟件技術之外，還應熟練掌握SketchUp、AutoCAD（包含天正軟件）及Photoshop等軟件命令的使用，系統(tǒng)安裝和維護，利用上述軟件和工具作為數(shù)字化設計的基礎。課程的特點是實踐性強，通過實踐，了解數(shù)字圖形圖像的基本知識和基本原理，通過相關國家技術制圖標準規(guī)定的學習，理解數(shù)字設計生成、三維實體設計建模、圖形圖像采集編輯、繪制修整、數(shù)字圖像處理、不同場景應用等操作的全過程，為后續(xù)課程描述工程設計構(gòu)思、表達設計方案、模擬實施和運行工程設計項目，以及課程設計和畢業(yè)設計打下堅實的基礎。

數(shù)字化建筑設計I課程的教學按照學科知識的內(nèi)在邏輯和體系架構(gòu)展開講解，講解實現(xiàn)設計的命令和軟件操作步驟。然而工程實踐問題是綜合性的，相互割裂的單科課程學習不符合學生對工程問題的認知規(guī)律，易造成學生做設計或面對實際具體問題時不知從何下手的情況和困惑，學生對知識缺乏深層次理解，新知識的遷移和使用能力弱，工程實際問題思維能力欠缺。

為此，必須厘清數(shù)字化建筑設計Ⅰ課程翻轉(zhuǎn)課堂的核心價值，對學生的要求，這些問題是課程構(gòu)建要解決的問題。

為使學生具有項目開發(fā)、設計和建造的能力，數(shù)字化建筑設計I課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學不只是在線教育和面授學習的翻轉(zhuǎn)，而是正式學習和非正式學習在時間上的翻轉(zhuǎn)，自主學習和協(xié)作學習在學習形式上的翻轉(zhuǎn)，是理論學習和實踐學習在內(nèi)容交匯上的翻轉(zhuǎn)，是多維教學目標在不同維度上的混合和翻轉(zhuǎn)。在教學內(nèi)容設計時，以學生為中心，把學科知識點抽出、剝離、打散，重新排列組合，以不同設計項目實例的展開和設計時序來安排，貫穿在3個不同難度等級的設計項目實例中，通過設計項目實例的學習和學生實踐練習，在“學中實踐”，在“實踐中學”，使學生學科知識的學習認知和工程設計能力的獲得過程相一致[9]。

難度層級1：初級設計項目實例內(nèi)容包含課程基本知識要點和核心內(nèi)容，要求學生掌握SketchUp、AutoCAD和Photoshop等操作工具。讓學生設計制作喜歡的logo圖案、卡通形象和小場景描述與設計表達來完成基本二維矢量、點陣圖形圖樣和圖畫的設計制作，為今后制作設計產(chǎn)品的電子廣告、電子宣傳圖冊、電子項目策劃書和推介文本等打下基礎。

難度層級2：中級設計項目實例包含相關核心課程內(nèi)容和設計的一些基本方法和步驟，從生活實際應用出發(fā)制定設計目標，利用專業(yè)知識進行設計應用，讓學生懂得知識和設計工具的選取是怎樣依據(jù)設計需求展開的。選取學生身邊那些有實際用途的生活用品，如課室桌椅、宿舍家具等，制作設計效果圖，并進行三維建模，通過多角度動態(tài)觀察，完善設計想法進而產(chǎn)生施工圖紙圖樣。利用Photoshop課程中的路徑、蒙版和通道等工具對上述物體的圖像文件進行后期效果處理，達到美化設計效果的目的。

難度層級3：高級設計項目實例嵌入相關核心和難點課程內(nèi)容，結(jié)合生活實踐，加入體驗和認知感受相關的教學內(nèi)容，從工程實際應用出發(fā)制定設計目標。為增強學生對課程內(nèi)容的理解，設置需要發(fā)散性思考，允許開放式設計結(jié)果的設計項目實例。比如，讓學生設計學校內(nèi)設施，校園中心湖橋梁、亭子、時鐘塔等。讓學生從建筑設計和室內(nèi)設計（流線安排、物品陳設等）角度指出宿舍、教室或食堂的不足和有待改進的地方，說明原因和理由，并給出改進意見和方案。在設計項目實例中以前兩級設計項目實例中的設計結(jié)果為基礎和藍本，加入一些產(chǎn)品設計、建筑設計和園林設計的專業(yè)知識，依據(jù)產(chǎn)品和建筑實際設計需求和設計流程，從實用性、經(jīng)濟性和美觀性出發(fā)，將二維矢量圖形設計延伸到空間實體產(chǎn)品設計，引導學生推敲設計作品的尺度和體量、形式與功能、材質(zhì)與表達效果，內(nèi)容和難度比前二級設計項目實例明顯增加，讓學生通過工程設計流程的體驗來學習設計和理解設計。圖1為部分學生的設計作業(yè)作品。

通過工程設計項目實例中知識點的應用，設計難度和綜合性的層層遞進，形成相互支撐并可擴展的有機整體。每個具體的設計項目實例都可體現(xiàn)學科知識點和理論內(nèi)容，每個教學環(huán)節(jié)都為提高整體工程設計能力和合作溝通能力服務，強化學生的創(chuàng)新實踐能力及工程職業(yè)素養(yǎng)，使學生具有創(chuàng)新能力、團隊精神、領導能力和溝通能力[9]。

（二）增加課程難度——教學過程的改變、融合與提升

探究數(shù)字化建筑設計Ⅰ翻轉(zhuǎn)課堂中線上和線下互動的模式和良好互動的前提條件，掌握創(chuàng)造這些條件的方法，結(jié)合具體的技術條件和教學實際進行不同環(huán)節(jié)的優(yōu)化設計。

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化建筑設計Ⅰ翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建，不是“線上”和“線下”教學的簡單相加，而是采用“線上”和“線下”兩種途徑組織教學，將線上線下、課內(nèi)課外及跨學科知識有機動態(tài)融合為新體系。

為此教師必須在課程開始之前，構(gòu)建課程知識點全方位覆蓋、教學過程無縫銜接的教學內(nèi)容、課程資源、教學實施互動環(huán)節(jié)和考核方法。

（1）教學資源建立——線上給學生提供豐富的微視頻資源，讓學生利用課余時間實現(xiàn)對課程知識點的學習。利用PPT制作微課、微視頻，進行課程知識點的分解重構(gòu)，設定學習目標并開發(fā)配套的練習題目和討論問題，提出發(fā)散性新問題。

根據(jù)學生知識和能力的發(fā)展需要，在數(shù)字化建筑設計Ⅰ課程教學前，利用課件錄制課程知識講解小視頻，自由組合成屬于自己的教學視頻素材庫，定制符合自己教學風格和教學節(jié)奏的教學資源。把PPT和壓縮的課程講解視頻文件傳進課程微信學習群或雨課堂后，增加文字或語音，有針對性地提醒或指導，讓學生可以邊看邊聽邊思考。課前預習講義發(fā)送后，定時查看學生的學習情況，設置預習截止時間，提醒和督促在節(jié)點前還沒有點開課件閱讀預習的學生。

（2）教學過程實施——線下課堂通過學生提問、小組討論、小組間辯論、學生演示報告等教學環(huán)節(jié)，面對面和學生交流互動，以有限的講授時間來講解知識重點和難點，分析學生學習過程中產(chǎn)生的問題，提高學生的學習效率和學習效果。

在課堂上，課程知識的重點、難點以及學生在線學習過程中反饋的共性問題，通過精心設計的討論問題、辯論雙方的正反意見和設計項目匯報展示，鞏固學生在線所學的基礎知識，并將其靈活內(nèi)化于設計應用?！熬€上”的教學微視頻錄制和微課資源收集作為教學的必備活動和準備，“線下”教學并不是傳統(tǒng)課堂教學活動的集中和復制，而是學生現(xiàn)場表演的舞臺，學習小組間辯論的戰(zhàn)場，教師的角色是節(jié)目導演、比賽裁判及分析和辯論的組織引導者、現(xiàn)場解說評論員和問題的歸納總結(jié)者。

（3）線上線下互動模式研究——將線上學習內(nèi)容和線下設計實踐項目融合，無論是線上學習還是線下教學都需要給予學生及時的反饋，基于“雨課堂”在線教學平臺或騰訊課堂、騰訊會議等小程序開展在線小測試是反饋學生學習效果、日常答疑輔導和調(diào)動學生參與性和積極性的重要手段。

數(shù)字化建筑設計Ⅰ課程翻轉(zhuǎn)教學既強調(diào)教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控的主導作用，也注重學生作為學習主體的主動性、參與性和創(chuàng)造性，利用在線教學平臺拓展教和學的時間和空間，使教學實踐活動的展開成為可能。設計實踐教學活動結(jié)果展示，讓學生自己主導課堂，通過積極參與來檢驗、鞏固、轉(zhuǎn)化線上知識的學習。通過雨課堂、云平臺和在線會議系統(tǒng)，促進自主學習、協(xié)作學習、課堂學習、社群學習，混合優(yōu)質(zhì)的微課資源和各種傳統(tǒng)資源。

通過雨課堂彈幕、投票和聊天室回答問題等實時互動，對學生學習過程即時評價。通過在線教學平臺的大數(shù)據(jù)匯總（表1），讓教學活動更具針對性，學生的積極性得到調(diào)動。

（三）拓展課程深度——考核內(nèi)容的開放性、考核結(jié)果的發(fā)散性與考核方法的針對性

從認知心理學和教育心理學的角度來看，教師的教學效果和學生的學習成效取決于學習過程中學習者是否能主動參與全過程，學習過程中循序漸進的經(jīng)驗積累是否有持續(xù)深入的推進步驟，不同類型的學習過程和學習條件是否有所區(qū)別對待，是否依據(jù)學習的規(guī)律對學習者給予及時、準確的教學活動反饋四方面因素。移動互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，改變教學模式，創(chuàng)新教學技術和方法才能培養(yǎng)出適應時代發(fā)展和需要的技術勞動者和創(chuàng)意設計人才。

為給學生提供一種強調(diào)工程基礎，注重構(gòu)思—設計—實施—運行全過程的工程教育體驗[7]，課程從提供創(chuàng)造能力增長機會的角度出發(fā)，以項目設計實例為導向安排課程內(nèi)容，實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，“先學后教，以學定教”。課程通過6個設計實驗項目，以小組團隊作業(yè)的方式要求學生進入分組合作的學習方式，提出目標和要求，讓學生分工合作，查找相關信息和資料。在課堂上以小組為單位分析、討論設計想法和思路，集體投票選擇優(yōu)秀的設計思路和方案，教師點評并對小組打分，而小組成員的分數(shù)由小組成員集體商量決定。

整個教學過程包含對海量資源的查找獲取，對推送式知識的靈活配置以及動手創(chuàng)新訴求的支持，學生的團隊精神、協(xié)作能力、溝通能力、表達能力和分析判斷能力也得到了提升。通過“雨課堂”“企業(yè)微信”“騰訊課堂”“課程微信學習群”和“騰訊會議”等基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時在線交互技術，進行課前預習+實時課堂+課后設計實踐全程教學活動的數(shù)據(jù)采集，從定性向定量轉(zhuǎn)換，以全周期、全過程的量化數(shù)據(jù)輔助教師判斷分析學生學習情況。教師通過與學生實時互動，即時調(diào)整教學進度和教學節(jié)奏，做到教學過程可視可控且靈活應對學生的學習進度和變化。

三、數(shù)字化建筑設計Ⅰ翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的特色

（1）科學分解課程知識點，把知識合理分解為若干小段，線上教學課件和微視頻每一段講解時間約為15～20 min，注意每段教學知識之間的內(nèi)在邏輯性和課程進度的節(jié)奏感。每15～20 min設置一個問題作為階段性的小結(jié)和停頓，以充分提高學生線上學習的注意力和學習效率。

大腦中央控制區(qū)的一個重要功能是將注意力聚焦于核心工作任務，但有研究顯示，學生課堂聽講時，集中注意力的平均時間只有十幾分鐘[10]，因此，線上微課教學和學生視頻觀看的時間不宜太長，以免學生注意力下降導致學習效率低下。

（2）合理設置設計命題的難度和要求，注意設計命題結(jié)果的發(fā)散性引導，同時也便于學生線下課堂分組討論、動手操作和個人展示等多樣化教學活動的展開。

根據(jù)維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，教學活動應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，為學生提供有可能調(diào)動學生積極性，帶有一定難度的內(nèi)容，便于發(fā)揮學生潛能并超越最近發(fā)展區(qū)而達到更高階段的學業(yè)發(fā)展水平。若學習目標和學生實際能力相差太大而難以達到，學生又會進入心理恐怖區(qū)，因過度緊張和焦慮而難以獲得較好的學業(yè)發(fā)展。因此，課程應設置有適當挑戰(zhàn)性的問題，并讓學生因克服挑戰(zhàn)而獲得成功和適度認可，此時學生即處于“最近發(fā)展區(qū)”，受到最好的學習激勵，獲取充分的內(nèi)心動力。

（3）注重學生開拓創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)，強調(diào)學科課程的實踐環(huán)節(jié)和活動，關注學生團隊協(xié)作精神的培養(yǎng)和協(xié)同科研創(chuàng)新能力的建設。

以“工程素質(zhì)提高”為導向，以“學生主動學習”為目的，以“創(chuàng)新設計能力”培養(yǎng)為原則，教學過程中以項目設計實例為載體整合學科知識傳授和學生工程設計創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在課程實踐教學中堅持從設計實例出發(fā)引出需要解決的工程問題，通過分析設計需求，培養(yǎng)學生牢固掌握學科知識和分析判斷能力，并了解工程實踐問題的分析解決流程。小組團隊作業(yè)的考核方式，培養(yǎng)學生個人學術能力之外的團隊精神、協(xié)作能力、溝通表達能力。

四、思考和展望

2020年5月14日，在教育部新聞發(fā)布會上，高等教育司司長吳巖介紹了全國高等學校在線教學的情況。截至2020年5月8日，全國1 454所高校開展在線教學，103萬名教師在線開出了107萬門課程，合計1 226萬門次。參加在線學習的大學生共計1 775萬人，合計23億人次。吳巖司長指出，融合“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”技術的在線教學已成為中國高等教育和世界高等教育的重要發(fā)展方向。

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化建筑設計Ⅰ翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建，從增強學生的自主學習能力出發(fā)，提高學生的學習效率，構(gòu)建學生的知識體系，提高學生獨立思考和分析判斷問題的能力，達到知識和能力培養(yǎng)的一體化。

然而，這一切教學效果的實現(xiàn)和開展，需要學生投入大量課余時間，并具備較好的學習自覺性和時間管理能力，需要學生具備較好的學習進度控制能力，教師如何在這些方面予以提前的考慮和計劃，以實現(xiàn)課程中及時幫助、指導學生，加強課后督促，保證線上學習質(zhì)量，值得進一步探索。為保證線下教學和學習效果，需要提高學生提出問題和研討互動的能力，增強線下課堂的學習氣氛和學習效果。

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Research on flipped classroom teaching mode of digital architecture

design I from the perspective of mobile Internet

HUANG Li

（College of Architecture and City Planning， Guangzhou University，Guangzhou 510006， P. R. China）

Abstract：

In the era of digital economy， the students can learn online autonomously through the amount of learning resources on the Internet in their spare time. In class， the students can learn offline through discussion. The combination of online and offline learning will constitute the most efficient learning method at this stage. The course of digital architecture design I attempts to take the design， discussion and practice of a series of experimental project cases as the main line of teaching， and use mobile app， course Wechat learning group and “rain class” “enterprise Wechat” “Tencent class” and “Tencent conference” and other real-time online interactive technologies based on mobile Internet to build online and offline deep integration flipped course teaching mode. This paper attempts to build an active learning mode of thinking in practice and asking questions in practice with students as the center， so as to cultivate the technical talents who are good at asking questions and thinking， good at digital design conception， understanding the implementation steps of the project， familiar with the operation process of the project， and have the ability of innovation and hands-on practice.

Key words：

mobile Internet; digital design; flipped classroom

（責任編輯 周 沫）