徐培

摘要：本文以《液壓與氣動技術(shù)》課程為研究對象，基于現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)“FluidSIM+云課堂”實現(xiàn)課程線上虛擬仿真實驗教學(xué)與實踐。通過分析課程已有的研究基礎(chǔ)及改革的必要性為研究入點，重點探析了《液壓與氣動技術(shù)》課程線上虛擬仿真實驗教學(xué)情況以及存在的問題，并提出了改革相關(guān)的意見，以期在新的教育教學(xué)手段下實現(xiàn)課程效果的提升。

關(guān)鍵詞：《液壓與氣動技術(shù)》;教學(xué)改革;“FluidSIM+云課堂”

0? 引言

依托于互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代教育技術(shù)給當代高等教育各個專業(yè)帶來了機遇，同時隨著通信技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，更是為教育教學(xué)改革提供了動力與工具支撐。全國上下，無論是“雙一流”院校還是普通院校，無論是文科，還是理工科或其他學(xué)科，都在思考如何借助新的教學(xué)技術(shù)實現(xiàn)教育教學(xué)質(zhì)量的提升，當然也包括我院數(shù)控技術(shù)專業(yè)。

1? 已有教學(xué)改革基礎(chǔ)

1.1 《液壓與氣動技術(shù)》課程線上教學(xué)已有基礎(chǔ)概述

《液壓與氣動技術(shù)》課程是我院數(shù)控技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程，對于學(xué)生相關(guān)方面的技能要求比較高。從該課程開設(shè)以來，我院就不斷在探究其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)評價等問題，并且逐漸形成了以“任務(wù)驅(qū)動，學(xué)做一體”的教學(xué)模式，同時將任務(wù)引入到課堂，并作為課程考核依據(jù)，不僅促進了教學(xué)實踐，而且著實提高了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動性與積極性，鍛煉了學(xué)生的動手能力與實踐操作能力。不僅如此，該課程始終堅持用先進的教學(xué)理念，2008年獲得校級精品課程，2016年獲得省級質(zhì)量工程精品資源共享課程建設(shè)項目，經(jīng)過多年的教學(xué)建設(shè)與資料準備，該課程已經(jīng)建成了包括課程標準、教學(xué)課件、任務(wù)書、模擬試卷、動畫視頻、實驗指導(dǎo)書等一系列網(wǎng)絡(luò)共享資源，在一定程度上保證了課程的線上教學(xué)，師生可以借助互聯(lián)網(wǎng)完成課程的授課、學(xué)習(xí)、共享、考核等教學(xué)工作與學(xué)習(xí)工作。不僅如此，該課程師資隊伍逐漸完善，目前已經(jīng)有4位講師及以上職稱的專職教師。實驗資源較為豐富，新建液壓傳動實驗室，擁有三臺液壓氣壓一體實驗臺和一臺綜合型實驗臺，擁有完整的液壓仿真軟件，該軟件也使用了一學(xué)期，從師生反饋效果來看，還是比較好的。

綜上，從已有的研究和設(shè)備基礎(chǔ)來看，《液壓與氣動技術(shù)》課程線上虛擬仿真實驗教學(xué)已經(jīng)有了較好的基礎(chǔ)和準備，這為本課程的授課與教學(xué)提供了有利的支撐。

1.2 課程改革的必要性

2020年，突如其來的“疫情”確實也給教育行業(yè)帶來了很大的沖擊，通過線上教學(xué)更是成為疫情期間各個高校的主要方式與手段。當然，線上教學(xué)并非只是單純地借助互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)課程給教學(xué)，也不僅僅只是對該門課程的學(xué)習(xí)。本文認為，線上教學(xué)實際上是一種更為廣義上的學(xué)習(xí)，無論對教師層面還是學(xué)生層面來說，都需要積極借助各方面的資源和內(nèi)容從而實現(xiàn)課程的教學(xué)，換句話說就是要合理科學(xué)借助信息化手段實施教與學(xué)?；凇兑簤号c氣動技術(shù)》課程前期的線上線下資源建設(shè)完善，這也為課程的線上授課提供了便利。但是也遇到了麻煩：傳統(tǒng)的理論教學(xué)通過線上學(xué)習(xí)是可以實現(xiàn)，而且也較易達成教學(xué)效果與目的，但是作為實驗來說的話，可能就存在難度。之前學(xué)生可以通過實驗設(shè)備完成對課程的實驗操作，但是如果學(xué)生無法到學(xué)校，尤其疫情期間學(xué)生更不能返校學(xué)習(xí)的情況下，如何實現(xiàn)實驗教學(xué)，這是一個必須解決的大問題。

經(jīng)過調(diào)查在線教學(xué)方式，本文也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)為以下幾點：第一，教學(xué)過程簡潔化問題。如何在保證教學(xué)質(zhì)量的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)過程簡單化，避免繁瑣的操作和反復(fù)操作;第二，在投資有限的情況下，如何實現(xiàn)在線教育的實踐領(lǐng)域擴寬;第三，如何合理科學(xué)管理教學(xué)質(zhì)量。這些問題也是當前在線教育中老師們遇到的棘手問題。同時也是本文認為實現(xiàn)課程在線教育的必要性出發(fā)點。當然，解決線上實驗教學(xué)問題并非只是為了應(yīng)對疫情，而是對當代的教育敲響了“警鐘”，不適應(yīng)的教學(xué)手段應(yīng)該淘汰，而借助于現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的教學(xué)方式應(yīng)該要能夠更廣泛應(yīng)用于實驗環(huán)節(jié)中，這樣才能夠更好促進現(xiàn)代教育的改革。

2? 課程改革的優(yōu)勢與急需解決的問題

在以上研究基礎(chǔ)以及改革必要性分析基礎(chǔ)上，本文提出課程改革的方向：基于“FluidSIM+云課堂”搭建《液壓與氣動技術(shù)》課程線上虛擬仿真實驗教學(xué)。

2.1 “FluidSIM+云課堂”教學(xué)優(yōu)勢

FluidSIM軟件由德國Festo公司Didactic教學(xué)部門和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，是專門用于液壓與氣壓傳動的教學(xué)軟件，F(xiàn)uidSIM軟件分兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學(xué)，而FluidSIM-P用于氣壓傳動教學(xué)。FluidSIM軟件在繪圖過程中能夠?qū)崿F(xiàn)CAD功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起，這樣就能夠使回路圖繪制和相關(guān)液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一致，也能夠驗證設(shè)計的正確性。不僅如此，該軟件還能夠促進學(xué)生自學(xué)、教學(xué)和多媒體教學(xué)液壓（氣壓）技術(shù)知識，能夠?qū)崿F(xiàn)對課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。從已經(jīng)使用的情況和效果來看，F(xiàn)luidSIM軟件能夠從專業(yè)的角度訓(xùn)練和提高學(xué)生的實驗操作能力，能夠為《液壓與氣動技術(shù)》課程提供良好的實驗教學(xué)支撐。

眾所周知，云課堂的優(yōu)點是比較多的，例如課堂活動多元化、教學(xué)管理數(shù)據(jù)化、教學(xué)便捷化等。將云課堂與FluidSIM軟件相結(jié)合，實際上更好發(fā)揮了二者之間的優(yōu)勢，取長補短，多方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與質(zhì)量。遵循教學(xué)的基本流程，依照“課前-課中-課后”的基本流程組織教學(xué)。

2.1.1 課前準備

建立《液壓與氣動技術(shù)》該課程相應(yīng)的課件、操作視頻、實驗指導(dǎo)書、實驗任務(wù)書等資源，并在學(xué)生開設(shè)線上虛擬仿真實驗之前上傳必要的教學(xué)資源。實現(xiàn)課前的線上交互，在學(xué)生上課之前將相關(guān)資料發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生做好知識點的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)工作，隨后在課中就能夠取得較好的上課效果。

教師：課前需要通過云課堂發(fā)布任務(wù)、視頻等資料，實時跟蹤收到的學(xué)生反饋及問題，進而對課程內(nèi)容策略進行有效的調(diào)整。

2.1.2 課中實驗環(huán)節(jié)

課中實驗環(huán)節(jié)，教師主要做好四方面工作：任務(wù)分析與引導(dǎo)、直播FluidSIM仿真、問題追逐、學(xué)生作品分析。首先任務(wù)與引導(dǎo)，根據(jù)課程教學(xué)大綱及要求，對學(xué)生每次課程進行任務(wù)分析與引導(dǎo)，從而讓學(xué)生了解到該課程的目的及具體要求，并且能夠從教師的言語中分析實驗要求。第二，直播FluidSIM仿真，學(xué)生觀看視頻后則可以通過上線實現(xiàn)對實驗的仿真訓(xùn)練，這樣就能夠解決學(xué)生因為沒有實物實驗器材而無法完成實驗的難題，學(xué)生可以通過線上仿真實驗實現(xiàn)實踐操作。第三，問題追蹤。教師要對學(xué)生教學(xué)過程中的反饋問題進行實時跟蹤，要能夠掌握線上實驗的難點，避免學(xué)生因為操作不當或者無法操作完成不了實驗的情況出現(xiàn)。而且問題反饋的收集也是為了更好促進教學(xué)質(zhì)量。最后，學(xué)生作品分析。學(xué)生在線上課堂完成了拓展訓(xùn)練，將學(xué)生作品通過云課堂進行展示，一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，另一方面，也增加了師生的溝通與交流，這樣也才能夠更好實現(xiàn)課程的線上教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.1.3 課后反饋交流

課后，則可以借助云課堂發(fā)布線上考核，能夠?qū)鹘y(tǒng)的期末考核方式轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程性考核和期末考核相結(jié)合的方式，尤其是要注重過程性考核的比重，這樣就能夠讓學(xué)生了解到學(xué)習(xí)不再是一件簡單的事情，“臨時抱佛腳”的學(xué)習(xí)態(tài)度和方式已經(jīng)不再適用于當前的教育。課程改革更加重視學(xué)生對知識點的掌握以及理論與實踐相結(jié)合的效果。此外，借助云課堂的數(shù)據(jù)收集與反饋，教師能夠更好地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況以及學(xué)習(xí)效果。從而能夠更好地為下一次的課程做好準備以及調(diào)整，為課程的改革提供更多的經(jīng)驗與總結(jié)。

2.2 課程改革需要解決的問題

“FluidSIM+云課堂”相結(jié)合的教學(xué)優(yōu)勢是明顯的，但是也必須要面對幾個問題，解決了這些問題才能夠更好促進《液壓與氣動技術(shù)》課程線上虛擬仿真實驗教學(xué)改革與實踐。

2.2.1 教學(xué)資源不夠完善

從已有的教學(xué)資源來看，雖然本課程已經(jīng)建立了基本的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，但是還并不完善。在教學(xué)環(huán)節(jié)中教師的授課還是主要局限于一些理論知識，教學(xué)內(nèi)容和方式缺少多元化。這樣的話，其實對于線上實驗的效果是會影響的，建立線上仿真實驗的目的在于提高學(xué)生動手操作能力，即使學(xué)生在家無法接觸到真正的機器，但是也不影響其對實驗操作能力的提高與培養(yǎng)。所以，實驗教學(xué)雖然以理論為基礎(chǔ)，但是其教學(xué)目標還是與理論教學(xué)存在區(qū)別的。

2.2.2 技術(shù)不成熟，系統(tǒng)操作不便捷

線上仿真實驗要實現(xiàn)從線下搬到線上，就需要成熟的技術(shù)支撐，同時還必須要有一套比較容易操作的教學(xué)流程。過于復(fù)雜繁瑣的操作程序不僅影響教學(xué)效果，而且也增加了教師的工作量。反復(fù)的工作也容易讓教師、學(xué)生產(chǎn)生厭煩的心理。

2.2.3 線上管理缺乏經(jīng)驗與科學(xué)性

線上教育畢竟是一個新的技術(shù)與工具，在很多方面都還存在著一定的不成熟以及缺乏經(jīng)驗，同時也包括對系統(tǒng)的管理方面。管理的不科學(xué)也會造成該門課程教學(xué)改革與實施的順利進行。

3? 教學(xué)改革的反思

《液壓與氣動技術(shù)》課程線上虛擬仿真實驗的改革與實踐并非一蹴而就的事情，在團隊多年的堅持與運用下，其得到了不斷的更新與發(fā)展，著實提高了學(xué)生的操作能力。在新的教育環(huán)境和技術(shù)加持下，本課程改革要直面存在的問題，從問題本身找到解決出路，這樣才能更好適應(yīng)當前的專業(yè)教育以及人才培養(yǎng)。

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