疫情下高校實踐課程的在線教學探索與實踐

譚安平 譚 平

（成都理工大學工程技術(shù)學院，四川 樂山 614000）

0 引言

受新冠肺炎影響，按照教育部“停課不停學的”總體部署和要求，全國高校均采取了網(wǎng)絡(luò)教學的教學方式。 實踐課具有實踐性較強的特點，一般不適合做網(wǎng)絡(luò)教學。 本科生實踐課多見于大三下學期，不宜推遲到下一學期，否則可能造成大四課程太多，影響到畢業(yè)找工作和考研。如何保證網(wǎng)絡(luò)授課模式下實踐課的教學質(zhì)量，這給授課老師帶來了壓力和挑戰(zhàn)。

1 實踐課程的特點

大學課程可以分為理論課和實踐課，理論課以教師為中心，主要以老師傳授知識為主；實踐課程以學生為中心，主要以學生動手實踐為主。

實踐教學是指在實驗室或生產(chǎn)現(xiàn)場， 根據(jù)實驗、設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)要求，在教師指導下，通過學做結(jié)合，以學生自我學習和操作為主，從而獲得感性知識和技能，提高綜合實踐能力的一種教學形式。 其核心在于通過實踐而實現(xiàn)能力[1]。

對于理工科類的實踐課程，教室一般為實驗室或機房。 在實驗室上課的實踐課程，老師會對實驗器材和設(shè)備進行講解，并現(xiàn)場演示實驗操作、設(shè)備調(diào)試、零件測繪測量等。 之后，大部分時間交給學生自己動手實踐。 如果這種傳統(tǒng)的教學方式改為網(wǎng)絡(luò)教學，學生將無法得到老師面對面的講解，無法享受實驗室硬件資源，無法進行實驗操作。

在機房上課的實踐課程主要是軟件操作，這種軟件課程采用網(wǎng)絡(luò)教學受影響較小，主要是學生提問不方便，不像在機房，學生舉手老師就過來解答。

對于文經(jīng)管類的實踐課程，實踐教學多以軟件操作和情景模擬為主。 相比理工科學生來說，由于不太依賴于實驗器材和設(shè)備，采取網(wǎng)絡(luò)教學要相對容易一些。 因此，本文探討主要針對理工科的實踐課程的網(wǎng)絡(luò)教學方法。

2 教學前的充分準備

上好課，課前準備是關(guān)鍵，也是實施有效教學的基礎(chǔ)和保證。 做好課前準備，教師對課堂教學的目標更為清晰、流程，了然于心。而實踐課程相對于理論課程的課前準備工作，又有其自身的特點，它要求教師不僅要掌握相關(guān)的理論知識， 而且還要掌握實驗中的一些技術(shù)問題， 這就要求教師花更多的時間和精力來準備、組織實驗教學內(nèi)容[2]。

相比理論教學，實踐課程需準備更多、更豐富的教學素材：（1） 收集實踐課程所需要的實驗器材、設(shè)備、儀器儀表及各種元器件的圖片；（2）各種操作說明書、操作手冊等資料以便下發(fā)給學生；（3）搜集實驗操作詳細步驟的視頻， 如果互聯(lián)網(wǎng)上這些資源不足，在條件允許的情況下，教師可到學校實驗室自己拍攝照片并錄制實驗操作視頻。 搜集了足夠的素材之后，要認真整理，制作PPT 課件，精心備課，為正式上課做好準備工作。

3 在線直播實驗課程的方法

有了課前充分地準備工作， 在線上課會輕松許多。 網(wǎng)絡(luò)授課方式不宜采用慕課為主的方式進行授課，宜采用在線直播為主。 直播平臺宜選用具有視頻回放功能的平臺，如釘釘和騰訊課堂急速版。 按照筆者的親身體驗，視頻回放的功能非常好用，特別是以軟件作為工具的設(shè)計類課程，如《塑料模課程設(shè)計》，由于設(shè)計的連貫性比較強， 學生會反復觀看視頻回放。 結(jié)合筆者在疫情期間授課的幾門實踐課，淺談一下授課的一些方法與體會。

3.1 注重實驗工作原理講解

授課初始應(yīng)講清楚實驗工作原理。 實驗原理是實驗設(shè)計所依據(jù)的理論根據(jù)，是指建立在大量觀察、科學實驗和社會實踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)分析、推理、歸納、概括而得到的事物的存在和運動規(guī)律， 一般是原理圖或方程式的形式表達，例如：某種機械結(jié)構(gòu)的動作原理圖、某電氣回路的電路圖、某化學反應(yīng)的反應(yīng)方程式等。

以《液壓傳動與控制實驗》這門課為例，圖1 為某次液壓實驗的原理圖。

圖1 蓄能器輔助供油快速回路原理圖

做實驗之前，先要弄清實驗的目的和要求，本實驗就是根據(jù)原理圖將各個液壓元器件通過油管連接起來，組成一個完整的液壓系統(tǒng)回路。 此次實驗的目的主要是了解蓄能器的功能和特點，為快速供油提供一種新的途徑。

要弄懂這張原理圖，就要回顧理論課所講述的液壓傳動的基本理論知識，了解每個液壓元器件的圖形符號和功能，根據(jù)液壓原理圖，將串起來的每個元器件功能互相滲透。 因此，弄懂實驗原理非常重要。

3.2 注重實驗結(jié)果的模擬仿真

以網(wǎng)絡(luò)教學的方式上實驗課程，主要不足之處在于：學生沒法實際操作，實驗結(jié)果正確與否無法得知。實際上，目前大多數(shù)機械、電氣實訓課都可以用軟件仿真的。 例如：液壓系統(tǒng)仿真可用adams，動力學仿真可用ansys，單片機仿真可用keil+proteus 等。學生學會仿真軟件后，可以通過仿真結(jié)果驗證實驗的合理性。

以《PLC 實訓》這門實踐課為例，第一次實訓課是認識西門子公司型號為S7-200 的PLC 的硬件結(jié)構(gòu)、接口定義、擴展模塊、計算機通信等，并通過專用編程軟件STEP7-MicroWIN 進行簡單的梯形圖編程。

由于沒有實驗室的PLC 實訓平臺，編寫的程序無法得到校驗與檢驗，這就需要對編程結(jié)果進行模擬仿真。

圖2 為西門子S7-200 仿真軟件界面， 程序模擬的是簡單的電機啟動和停止。 程序雖然簡單，可學生一旦掌握了模擬仿真軟件，以后不管編寫多復雜的程序，都可使用軟件進行模擬仿真來檢驗和調(diào)試，達到“沒有PLC 也可以學好PLC”的目的。

圖2 西門子S7-200 編程及仿真軟件界面

3.3 注重學生計算機制圖能力的培養(yǎng)

計算機制圖能力培養(yǎng)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生正確的圖形表達能力和空間想象思維能力。工科生的很多實踐課程是計算機軟件、制圖類課程。 例如：二維Autocad 制圖、 三維 UG/Solidworks/Catia/Pro-E 建模、Protel 99/Altium Designer 電氣制圖/PCB 布線等。

現(xiàn)在很多大學生把電腦作為游戲機， 筆者認為：培養(yǎng)學生學習專業(yè)軟件的興趣， 讓電腦成為學習工具，而不是玩游戲的工具，提升學生的社會競爭力，這非常重要。

以《塑料模課程設(shè)計》為例，這門課主要是運用學過的塑料成型工藝及模具知識，運用三維軟件UG 來設(shè)計手機殼塑料模，培養(yǎng)學生的注塑模具設(shè)計和三維制圖能力。 圖3 為優(yōu)秀學生設(shè)計完成的手機殼模具。

圖3 手機殼三維模具設(shè)計

值得說明的是：軟件固然要掌握，但軟件只是個繪圖工具。 僅僅會軟件不會設(shè)計，最多是個繪圖人員或非設(shè)計工程師。

3.4 注重與學生的交流互動

注重與學生的交流互動，不管是理論教學還是實踐教學都是教學環(huán)節(jié)中必不可少的一部分。老師既是學習的引導者，也是學習的參與者。 若教師僅僅引導學生，自己講自己的，不與學生互動，不參與到學生的學習當中，不與學生溝通交流，這種課堂不是好的課堂，這樣的老師不是一名好老師。

教師與學生互動交流，師生將融為一體，與學生共同探討，共同學習。教師換位思考，想學生之學生所想，思學生之所思，培養(yǎng)學生的學習熱情和興趣，真正地讓學生學到知識，提高學生的社會競爭力。

在線網(wǎng)絡(luò)教學過程中， 教師與學生并非面對面，更應(yīng)增加師生的互動。互動的形式可以多種多樣：（1）對所講授的知識點進行提問， 讓學生排麥回答問題。（2）對于難點問題，詢問學生是否聽懂。 例如：老師可以說：同學們聽懂了沒？ 聽懂了打個“1”，沒聽懂打“2”。 （3）設(shè)置懸疑問題或故意設(shè)置“陷阱”問題，讓學生嘗試來回答。 倘若學生回答錯誤，則重點分析錯誤的原因，深入淺出地闡述問題的本質(zhì)，并上升為理論知識。 （4）使用網(wǎng)絡(luò)會議平臺，比如騰訊會議，提出問題讓學生互相討論，開拓學生的思路，充分調(diào)動學生的積極性，踴躍發(fā)言。

4 重點強調(diào)實驗安全

安全問題是重中之重。 幾乎每年都有高校實驗室發(fā)生安全事故， 其主要原因就是違反實驗操作規(guī)程或?qū)嶒灢僮鞑簧鳌?對于高校而言，必須做到防患于未然，堅持以人為本、安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針。

網(wǎng)絡(luò)教學雖不在實驗室，也要重點強調(diào)實驗中可能出現(xiàn)的安全問題。 這樣，無論是學生以后做實驗還是以后工作，都會注意這些設(shè)備或?qū)嶒炦^程中的安全問題。 因此，教師必須要對實驗中可能發(fā)生的安全問題進行重點闡述。

例如，液壓實驗，油路中若溢流閥安裝錯誤，則可能導致油泵出口壓力過大，致使油泵的電機軸無法轉(zhuǎn)動，造成電機燒毀，嚴重的話可能導致火災(zāi)。 另外，壓力過大可能造成油路中最脆弱的位置發(fā)生崩裂，高壓油可能噴射到人的眼睛造成傷害。 因此，溢流閥一定要首先正確安裝，做好安全保護油路。 接好工作油路之后，工作油路再與安全保護油路并聯(lián)。最后，油泵電機啟動之前，要再次檢查溢流閥是否安裝正確。

再如PLC 實驗。 設(shè)計PLC 控制電路時，應(yīng)設(shè)計一個單獨的開關(guān)，能夠切斷PLC 的CPU、輸入/輸出電路的所有供電，并設(shè)有熔斷器或斷路器等保護裝置。 要掌握各個接口的定義，尤其是直流接口和交流電接口不要弄錯，否則可能燒壞PLC。

5 結(jié)束語

實踐課程在線學習確實有難度， 但并非不能去做。 教師做足了課前準備工作，課堂上采取正確的方法，是能夠保證教學質(zhì)量的。除了直播教學，慕課上也有一些優(yōu)質(zhì)的虛擬實驗教學資源值得參考。

突如其來的疫情讓教師變成了主播，角色的轉(zhuǎn)變讓教師感到壓力巨大，特別是實踐課程的教學。