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絡教學的教學方式。 實踐課具有實踐性較強的特點，一般不適合做網絡教學。 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，影響到畢業找工作和考研。如何保證網絡授課模式下實踐課的教學質量，這給授課老師帶來了壓力和挑戰。

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現場， 根據實驗、設計和生產任務要求，在教師指導下，通過學做結合，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備進行講解，并現場演示實驗操作、設備調試、零件測繪測量等。 之后，大部分時間交給學生自己動手實踐。 如果這種傳統的教學方式改為網絡教學，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絡教學受影響較小，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備，采取網絡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絡教學方法。

2 教學前的充分準備

上好課，課前準備是關鍵，也是實施有效教學的基礎和保證。 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的理論知識， 而且還要掌握實驗中的一些技術問題， 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給學生；（3）搜集實驗操作詳細步驟的視頻， 如果互聯網上這些資源不足，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。 網絡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計類課程，如《塑料模課程設計》，由于設計的連貫性比較強， 學生會反復觀看視頻回放。 結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

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

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 注重實驗結果的模擬仿真

以網絡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，實驗結果正確與否無法得知。實際上，目前大多數機械、電氣實訓課都可以用軟件仿真的。 例如：液壓系統仿真可用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 的硬件結構、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

計算機制圖能力培養的主要任務是培養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。

現在很多大學生把電腦作為游戲機， 筆者認為：培養學生學習專業軟件的興趣， 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 來設計手機殼塑料模，培養學生的注塑模具設計和三維制圖能力。 圖3 為優秀學生設計完成的手機殼模具。

圖3 手機殼三維模具設計

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

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節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。

在線網絡教學過程中， 教師與學生并非面對面，更應增加師生的互動。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）設置懸疑問題或故意設置“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，并上升為理論知識。 （4）使用網絡會議平臺，比如騰訊會議，提出問題讓學生互相討論，開拓學生的思路，充分調動學生的積極性，踴躍發言。

4 重點強調實驗安全

安全問題是重中之重。 幾乎每年都有高校實驗室發生安全事故， 其主要原因就是違反實驗操作規程或實驗操作不慎。 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、預防為主、綜合治理的方針。

網絡教學雖不在實驗室，也要重點強調實驗中可能出現的安全問題。 這樣，無論是學生以后做實驗還是以后工作，都會注意這些設備或實驗過程中的安全問題。 因此，教師必須要對實驗中可能發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動，造成電機燒毀，嚴重的話可能導致火災。 另外，壓力過大可能造成油路中最脆弱的位置發生崩裂，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。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。 設計PLC 控制電路時，應設計一個單獨的開關，能夠切斷PLC 的CPU、輸入/輸出電路的所有供電，并設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，是能夠保證教學質量的。除了直播教學，慕課上也有一些優質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，角色的轉變讓教師感到壓力巨大，特別是實踐課程的教學。