李凡

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”已成為國家層面推進(jìn)教學(xué)改革的重要目標(biāo)，本文分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題，探討并提出“一課一模式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，形成線上資源、虛擬仿真、設(shè)計(jì)研究等多種形式的理實(shí)結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的線上實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)汽車實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)改革的實(shí)踐與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;線上教學(xué);探索

0? 引言

2020年春季學(xué)期，因疫情影響，機(jī)電工程學(xué)院遵循學(xué)?！巴Ｕn不停學(xué)”的相關(guān)部署要求，積極推進(jìn)“線上教學(xué)”。實(shí)驗(yàn)中心快速根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，形成“一課一模式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

1? 實(shí)驗(yàn)開展情況及存在問題

目前，國家“一帶一路”、“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”三大戰(zhàn)略備受矚目，加之以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對于轉(zhuǎn)型中的高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作也提出了挑戰(zhàn)。教育部2017年提出“新工科”的概念，同時(shí)新工科研究和實(shí)踐將圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。這意味著在線模式或混合模式必將成為今后新工科教學(xué)改革一大趨勢?；ヂ?lián)網(wǎng)教學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的課堂面對面教育，人們可以在喜歡的任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，只要能夠有連上互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備，就可以享受學(xué)習(xí)的樂趣，他突破了傳統(tǒng)教育的時(shí)間和空間。實(shí)踐教學(xué)是高等教育中的重要環(huán)節(jié)，多年來始終沿承傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，怎樣創(chuàng)新線上實(shí)踐教學(xué)成為工科人才培養(yǎng)的重要問題。

機(jī)電工程學(xué)院注重實(shí)踐創(chuàng)新能力，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)，現(xiàn)已建成汽車模擬4S店、汽車養(yǎng)護(hù)中心、汽車新能源實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、虛擬加工實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)室，設(shè)施優(yōu)良，條件優(yōu)越，完全能夠滿足理論教學(xué)及實(shí)訓(xùn)要求。學(xué)院努力培養(yǎng)專業(yè)理論知識牢固，實(shí)踐動(dòng)手能力管用，具有一定創(chuàng)業(yè)能力和良好創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才。強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合，推行“理實(shí)一體化”課程，構(gòu)建實(shí)踐育人體系，堅(jiān)持專業(yè)實(shí)踐練四年不斷線，將專業(yè)能力培養(yǎng)貫穿人才培養(yǎng)的全過程。

盡管學(xué)院在實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備和實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理上都加大了資金和人員投入，不斷建立設(shè)備齊全的實(shí)訓(xùn)室和實(shí)訓(xùn)基地，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展提供基本保障。但由于經(jīng)費(fèi)投入、設(shè)備更新、場地限制等原因，仍然存在實(shí)訓(xùn)資源緊張，學(xué)生操作技能練習(xí)不足等問題，同時(shí)疫情的出現(xiàn)使傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受到了限制，所以在加強(qiáng)傳統(tǒng)設(shè)備投入的同時(shí)，應(yīng)該考慮線上教學(xué)的常態(tài)化，利用虛擬技術(shù)以及豐富的線上資源來解決當(dāng)前實(shí)訓(xùn)中存在的問題。

2? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)施

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高等教育形成了專業(yè)教育與信息技術(shù)有機(jī)融合的教學(xué)模式。當(dāng)前疫情影響，讓網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)模式發(fā)展迅速，也成為開展“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”教學(xué)改革的重要契機(jī)。但是，不同性質(zhì)的課程在開展線上教學(xué)時(shí)所面臨的問題不盡相同，實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，形成了“一課一模式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

演示類實(shí)驗(yàn)：對于一些演示性、認(rèn)識性、驗(yàn)證性的普通實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像，開展演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行現(xiàn)場操作并錄制成教學(xué)錄像，并配套設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與數(shù)據(jù)處理方法等等，制作成網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程提供給學(xué)生觀看。

軟件操作及課程設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程：此類課程實(shí)驗(yàn)通過教師線上授課，線下練習(xí)及輔導(dǎo)答疑的形式進(jìn)行。授課過程中，可采用分組教學(xué)，小組討論，共性問題集中講解。

實(shí)踐操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程：此類課程實(shí)驗(yàn)采用仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用理論+實(shí)物教學(xué)+虛擬仿真一體化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)理實(shí)結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合。老師在課程中通過動(dòng)畫視頻、教學(xué)視頻和原理視頻三部分讓學(xué)生了解拆裝步驟和認(rèn)識各個(gè)零部件。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)教學(xué)觀看真人版現(xiàn)場操作，掌握正確的操作方法。最后學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)了解對該軟件的操作使用方法，根據(jù)老師所講的實(shí)驗(yàn)步驟和方法利用軟件完成相關(guān)操作。

2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)案例

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的一個(gè)綜合應(yīng)用，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識設(shè)計(jì)齒輪減速器，包括帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的選擇等，課程分三部分進(jìn)行，第一部分為撰寫設(shè)計(jì)說明書，第二部分為繪制圖紙，第三部分為考核答辯。課程采用釘釘視頻會(huì)議方式授課，授課過程中，采用分組教學(xué)，組內(nèi)討論，組與組之間討論，共性問題集中講解。每組所有成員可共同討論分析繪制步驟，并對繪制的圖紙共同分析，找出不足并改正，起到了多重把關(guān)的效果。考核采用答辯的形式，完全按照畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)要求進(jìn)行，即讓學(xué)生鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識、也提高了學(xué)生動(dòng)手能力，更為日后的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了保障。

2.3 新能源汽車虛擬仿真實(shí)驗(yàn)案例

近年來，隨著國家綜合能力的提高，能源供應(yīng)的緊迫感與日俱增，新能源汽車取代傳統(tǒng)汽車以成為必然趨勢。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中由于新能源汽車設(shè)備價(jià)格昂貴、使用成本高、拆卸步驟環(huán)境要求嚴(yán)格，對學(xué)生人身安全有危險(xiǎn)。所以學(xué)校建設(shè)新能源汽車虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了新能源汽車試驗(yàn)的線上操作。

實(shí)驗(yàn)采用理論+實(shí)物教學(xué)+虛擬仿真一體化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)理實(shí)結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合。老師在課程中通過動(dòng)畫視頻、教學(xué)視頻和原理視頻三部分讓學(xué)生了解拆裝步驟和認(rèn)識各個(gè)零部件。學(xué)生通過新能源實(shí)驗(yàn)臺(tái)教學(xué)觀看真人版現(xiàn)場操作，掌握正確的新能源汽車實(shí)驗(yàn)操作方法。最后學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)了解對該軟件的操作使用方法，根據(jù)老師所講的實(shí)驗(yàn)步驟和方法利用軟件完成新能源汽車電機(jī)的拆裝操作。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生采用自主、互動(dòng)、研討及合作等方式完成主體實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏箤W(xué)生熟悉新能源汽車基本知識與工作原理，加深對所學(xué)專業(yè)理論知識的理解;幫助學(xué)生了解新能源汽車的拆裝操作規(guī)程，使學(xué)生建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度;為學(xué)生以后就業(yè)或深造提供保障;學(xué)生可通過此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作提升學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和學(xué)習(xí)興趣。

本實(shí)驗(yàn)采用三段式教學(xué)：教學(xué)中注重課前指導(dǎo)，采用視頻案列演示進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。課上采用學(xué)生自主、互動(dòng)、研討及合作完成主體實(shí)驗(yàn)。課后進(jìn)行知識點(diǎn)考核，完成學(xué)生學(xué)習(xí)效果的自我檢驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)的具體教學(xué)中有兩種模式：拆裝練習(xí)模式及考核模式。拆裝練習(xí)模式中老師引領(lǐng)示范、學(xué)生跟隨操作，或?qū)W生根據(jù)說明提示完成操作。因?qū)嶒?yàn)操作步驟較多，且操作過程中需要觀察，操作的工具設(shè)備也比較多，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考和總結(jié)的能力，老師在示范過程中只強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)?？紤]到學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的不確定性，仿真教學(xué)軟件中設(shè)計(jì)了提示和恢復(fù)功能，讓學(xué)生在操作不正確情況下了解錯(cuò)誤發(fā)生原因，觀察錯(cuò)誤操作的后果，并能恢復(fù)到誤操作前的工況，修正操作?？己四Ｊ街?，關(guān)鍵步驟會(huì)有相應(yīng)的知識點(diǎn)考核，學(xué)生答錯(cuò)會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的扣減，利于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的自我檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用學(xué)生倆人為一組進(jìn)行，以便對關(guān)鍵的操作步驟、關(guān)鍵知識點(diǎn)進(jìn)行研究討論，掌握其工作原理。虛擬實(shí)驗(yàn)拆裝過程中，學(xué)生可組成團(tuán)隊(duì)進(jìn)行探討研究，分工合作完成新能源電機(jī)拆裝的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能全面了解新能源汽車電機(jī)拆裝工作流程，實(shí)驗(yàn)不僅有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識的積極性，還鍛煉了他們的實(shí)踐操作技能，以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。

實(shí)驗(yàn)步驟：登錄網(wǎng)站，進(jìn)入虛擬教學(xué)，閱讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解本?shí)驗(yàn)的目標(biāo)與要求;學(xué)習(xí)軟件中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)部分，關(guān)于新能源汽車背景知識，掌握原理與知識點(diǎn);觀看新能源汽車拆裝視頻，對相關(guān)知識有感性的認(rèn)識;進(jìn)入沉浸式教學(xué)。學(xué)生若對相關(guān)操作步驟不熟練，可以選擇練習(xí)模式，根據(jù)提示進(jìn)行操作練習(xí)，熟悉整個(gè)拆裝流程，然后再進(jìn)入考核模式，考核模式下提示較少，且關(guān)鍵步驟有知識點(diǎn)考核題目，利于學(xué)生對知識的掌握。在師生互動(dòng)環(huán)節(jié)中，學(xué)生如對知識點(diǎn)有疑惑，可以實(shí)時(shí)留言給老師進(jìn)行解答。也可加入QQ群進(jìn)行實(shí)時(shí)討論。

學(xué)生通過虛擬仿真教學(xué)軟件中的拆裝工具對新能源汽車進(jìn)行靈活拆裝與組合，實(shí)現(xiàn)真正的理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，讓每個(gè)學(xué)生都能動(dòng)手操作拆卸與組裝，提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生盡快適應(yīng)工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3? 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟發(fā)與思考

這次疫情既是對我國“互聯(lián)網(wǎng)+教育”教學(xué)應(yīng)用能力和應(yīng)用成果的全面檢閱，更是實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展教學(xué)信息化協(xié)同創(chuàng)新的一次契機(jī)。

3.1 解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備問題

線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以從根本上解決現(xiàn)階段學(xué)校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中設(shè)備短缺、設(shè)備落后等主要問題，線上資源及虛擬仿真可以提供型號齊全、用之不竭、不會(huì)損壞的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，并且可以不斷地?cái)U(kuò)充和發(fā)展。通過線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實(shí)訓(xùn)，獲得與真實(shí)實(shí)訓(xùn)一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，減少經(jīng)費(fèi)的投入，并可向網(wǎng)絡(luò)學(xué)院、虛擬教育延伸。

3.2 節(jié)約資金投入

采用線上已經(jīng)建設(shè)的慕課資源，采用豐富的線上視頻資源可以大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)室投資金額，只需在原來計(jì)算機(jī)設(shè)備上增加合適軟件和較少硬件，就可以完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。引入汽車虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以大大降低訓(xùn)練的產(chǎn)生的消耗、提高實(shí)習(xí)效率、降低實(shí)習(xí)成本，同時(shí)學(xué)生可以避免在實(shí)體教學(xué)用臺(tái)架等直接造作可能出現(xiàn)的耗材增加、損壞加劇、浪費(fèi)材料等現(xiàn)象。

3.3 避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)

傳統(tǒng)上，對于危險(xiǎn)或?qū)θ梭w健康有危害的實(shí)訓(xùn)，一般采用電視錄像的方式來取代實(shí)訓(xùn)，學(xué)生無法直接參與實(shí)訓(xùn)，獲得感性認(rèn)識。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)訓(xùn)，則可以免除這種顧慮。學(xué)生在虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的或危害人體的實(shí)訓(xùn)。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室、教室、宿舍、家中任何一個(gè)地方，通過局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)對汽車構(gòu)造進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)操作。

3.4 線下實(shí)踐操作的不可替代性

盡管線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但部分課程的實(shí)踐操作是不可替代的，對學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入崗位有著重要的指導(dǎo)作用。所以實(shí)驗(yàn)中心采用了“線上培訓(xùn)+仿真實(shí)驗(yàn)+線下實(shí)踐”的教學(xué)模式，初期“線上培訓(xùn)”由實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行錄課及直播教學(xué)完成，教師建立課程群，通過視頻資料發(fā)放、在線直播課程、仿真實(shí)驗(yàn)及輔導(dǎo)答疑完成實(shí)踐內(nèi)容的認(rèn)知。后期“線下實(shí)踐操作”由返校后指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)學(xué)生完成。

4? 結(jié)論

突如其來的疫情，使教學(xué)發(fā)生了巨大變化，促進(jìn)了在線教育的廣泛應(yīng)用，也推進(jìn)了在線教育的常態(tài)化。在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于傳統(tǒng)面授是一種挑戰(zhàn)，它不能夠取代傳統(tǒng)實(shí)做實(shí)驗(yàn)，而是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有利輔助和促進(jìn)。本次線上資源、虛擬仿真、設(shè)計(jì)研究等多種形式形式的理實(shí)結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有很多經(jīng)驗(yàn)值得后期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)借鑒，但也存在不足，需要在后期教學(xué)中不斷梳理問題，教學(xué)成果將成為研究摸索在線教育的常態(tài)化模式改革的依據(jù)，繼續(xù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

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