疫情下的云端實踐教學研究
——以電火花加工技術實訓為例

鹿德臺，李雪琴，郭衛萍

(中國石油大學(華東)石油工業訓練中心，山東 青島 266580)

2020年突如其來的新冠肺炎疫情造成全國各行業停工停產，嚴重影響了社會的平穩運行。國內各高校因其特殊的人口密度和人口流動性，成為受影響最大的領域之一。2020年2月4日教育部下發了關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見(高教廳【2020】2號文)[1]。為貫徹執行教育部“停課不停學”精神，中國石油大學(華東)做出延遲2019—2020春季學期開學的決定。石油工業訓練中心(以下簡稱“工訓中心”)積極響應上級疫情防控要求，充分利用信息化技術和網絡資源平臺，迅速開展了線上云端教學活動。

“金工實習”是面向理工類本科生開設的重要基礎實踐類課程，年均授課量達24萬人時。“電火花加工技術實訓”作為課程的重要組成部分，以電火花線切割機床和電火花成型機床為主要訓練內容，要求學生掌握電火花設備的基本操作方法，鍛煉學生的動手能力及工程實踐能力[2]。而疫情對重親歷、重體驗實踐類課程的開展帶來了很大的沖擊和挑戰，需要解決如下實踐教學問題：學生不能接觸設備的實踐課怎樣開展；線上教學常態化怎樣運行；課程內容怎樣編排設置才能讓學生有更大收獲。中心教學團隊首先明確了以“停課不停學，停課不停練，停課不停做”的教學原則，圍繞三個問題就線上課程內容、授課方式、平臺建設進行緊急研討。結合“學生為中心”的教學理念，制定現有條件下的教學方法，采用網絡課堂講解、實操仿真直播、工程軟件訓練、作品設計和加工四個教學環節，讓學生實現了居家學習、虛擬訓練、工程繪圖、作品設計等目標，通過云端網絡真正體驗到工程實踐的魅力。

一、教師角色轉變

疫情下云端網絡教學首先要求教師改變自身角色，教師由傳統課程的主導者和執行者轉變為網絡課程的建設者和引導者[3]。線下實踐教學通過傳統課堂形式進行授課，課堂紀律規范著學生和教師的舉止行為，學生是課堂的聽眾和學習者，教師是課堂組織的主導者和教學內容的宣講者，學生和教師在課堂秩序下完美配合，完成“教”和“學”的知識傳授過程。網絡教學打破了面對面的傳統課堂形式，教師必須解決一系列的困難和問題[4]，比如選用哪種云端授課工具重新構建課堂教學環境、脫離真實的操作怎樣培養工匠精神、沒有課堂秩序怎樣監管學生狀態、云端下的教學方式學生有多大的收獲等?；谝陨蠁栴}，需要教師不僅重視自身實踐能力，也需要培養自身綜合能力，快速接受新媒體事物，尋找虛擬仿真實訓教學平臺，注重教學資源收集整合，最大限度地解決實踐無設備問題。同時要求教師放低姿態，不僅作為師者也作為學者，俯下身子與學生同思考同交流，及時發現和解決云端下教學帶來的問題和困難。

二、云端工具選用

疫情發生以來，各大互聯網相繼推出了許多網絡授課平臺，如清華雨課堂、釘釘視頻會議、騰訊課堂、QQ直播、錄播課堂等。諸多的網絡授課直播軟件可以說是“側重不同，各有特色”，比如清華雨課堂數據監控功能較好，能統計學生的課前預習、課堂學習和課后復習情況，通過習題得分和時長數據掌控學生的學習狀態；釘釘視頻會議可以顯示多窗口的畫面，視頻對話互動效果較好，教師可以實時掌握學生的學習狀態；騰訊課堂操作簡單、容納人數較多，教師建立課堂后，學生無需下載軟件，通過上課碼即可直接進入課堂；騰訊QQ則是具有普及性和便利性的社交軟件，能夠在手機端和電腦端實現個體間或群體間便捷化的實時通訊，同時具備遠程請求和遠程控制協助功能以及強大的文件儲存和傳輸功能。根據電火花加工技術的教學要求，直播平臺需容納30人以上的在線聽課，實現課堂的回放、教師與學生點對點的交流和文件傳輸、遠程協助解決遇到的問題等， 經過測試及實際對比后，最終確定以騰訊QQ為主、其他教學軟件為輔的教學工具，結合教學內容各取所需、優勢互補，協調統一運用各教學工具，全面保障云端實踐教學質量。

三、云端下卓越型人才培養體系探索

迫于疫情形勢下學生不能到現場實踐，教學過程面臨脫離實踐設備的問題，給實踐教學提出了新的教學改革要求，這就需要教師探索由線下課程轉為線上課程教學體系，思考電火花加工技術實訓是否還能圍繞以“學生為中心，項目為主導”的教學理念[5]。“工訓中心”教學團隊經過反復研討和摸索，建立了有層次、有深度的疫情下電火花加工技術教學體系(如圖1)。該體系以網絡課堂進行理論講解模塊、機床操作方針實踐的直播模塊、工程設計的居家訓練模塊、作品設計和加工模塊四個教學模式，全面代替了線下教學過程，實現了與線下傳統課堂相同的“卓越型”人才培養目標。

1.網絡課堂講解

網絡課堂以理論知識講解為核心，主要包括電火花的放電原理、放電條件、“一特二精”應用范圍等概述性知識。該模塊的教學目的旨在讓學生了解電火花理論知識，對電火花加工有全面認識，為后期實踐操作奠定理論基礎。概述性知識主要以教師講解為主，采用網絡課堂進行授課。網絡課堂是以班級為單位、以QQ社交平臺為主要教學工具，由班長創建QQ學習群，兩位指導教師設置為管理員，其他學生作為成員的一種班級自治管理模式，并利用QQ電話和分享屏幕的功能進行網絡授課。同時，為了檢驗學生的學習情況，在課程結束后增設一些自測題，做到“一環節一測試”，以鞏固學習內容。

2.實操仿真直播

實踐操作是課堂建設中難度最大的教學模塊，云端課堂不能接觸電火花設備，實踐操作則主要通過視頻直播的方式講解機床的部件結構及作用、安全操作規程和示范操作等教學內容，授課時需要兩名指導教師相互協作，其中一名教師作為主播在鏡頭前示范演示，另一名教師利用多臺手機進行拍攝，詳細講解拍攝操作步驟，通過多視角讓學生觀察到機床的完整操作過程，掌握機床的操作方法。視頻直播雖然能實現面對面的交流，但是無設備操作的實訓課程就成了教師的“獨角戲”，為了解決沒有設備訓練的難題，“工訓中心”向多家企業進行咨詢，了解到科明360VR教學平臺能免費向高校開放電火花線切割虛擬仿真系統?！肮び栔行摹迸c企業聯合建立電火花線切割虛擬仿真平臺，讓學生通過仿真平臺進行沉浸式仿真訓練，實現了“虛實結合、以虛助實”的教學模式。主要是仿真實訓穿絲孔的加工、工件的裝夾、線絲的選擇及校正、確定電參數、線切割加工等教學科目，讓實踐操作更直觀化和立體化，切實提高大學生的實踐操作能力，并保證學生訓練的效果。

3.工程軟件訓練

工程軟件訓練模塊主要學習“CAXA線切割”編程軟件。“CAXA線切割”是電火花線切割機床的計算機輔助制造軟件，并具有繪制圖形和代碼編程兩大功能。繪制圖形是通過直線和圓弧及其他命令來繪制工程圖，代碼編程則是利用線性的尺寸及方向而快速、高效、高品質地編制電火花線切割的程序代碼。工程軟件訓練采用網絡直播的方式授課，網絡軟件教學難點在操作方法上釋疑解惑，圖形繪制本身是一個動態操作過程，訓練時學生不熟練繪圖軟件，遇到操作上的問題就很難用文字和圖片表達出來，教師就無法進行答疑。為了能快速消除學生的疑問，就需要及時收集疑問，把疑問分為共性問題和個性問題兩類，共性問題采用直播方式集中回答，個性問題實行點對點交流，通過QQ社交軟件的遠程協助功能，首先讓學生演示操作過程中出現的問題，教師了解問題后，通過遠程控制學生的電腦示范操作方法，從而實現釋疑解惑。

4.作品設計和加工

作品設計與加工環節是電火花加工技術以“學生為中心，項目為主導”的核心教學部分，該環節要求學生融合CAXA軟件繪圖使用方法，通過軟件而設計二維創意作品。例如要求學生制作一件關于防控新冠病毒的創意簡筆畫，作品要緊扣防疫題材，繪制的新冠病毒要形象，簡筆畫的輪廓要求是閉環路徑，不能出現交叉和斷開，由此基于題材要求學生開展頭腦風暴設計創意作品。創意作品完成后通過遠程網絡把文件傳輸至電火花機床上，教師現場輔助加工，加工后的零件標記學號待開學后領取，從而完成整個“教、學、做”的閉環過程。課程最后設置答辯環節，給每位同學三分鐘的時間闡述作品的意義，鍛煉學生的表達能力，培養學生的創新創造素質。

四、疫情下的教學分析

通過春季實踐教學情況，中心團隊對云端下教學進行詳細分析，發現網絡教學存在以下問題：(1)因網絡擁堵影響，網絡授課時常出現卡頓、閃退和崩潰等問題，嚴重影響課堂效果。(2)由于網絡授課提供了舒適、自由的學習環境，造成自律性差的學生隨意離開網端，忽視課堂秩序。(3)由于個別學生誠信和態度端正問題，課后測試答案很容易形成共享，不能測試個別學生真實水平，教學效果反饋較差。網絡教學也有以下優勢：(1)多樣化教學。疫情下的網絡教學也促成了高校和企業之間資源共享，教師借助各種平臺實現了網絡課堂授課、現場直播操作、虛擬仿真實訓、作品制作和加工等多種教學方式，轉變了以往實踐教學不能采用網絡的教學方式。(2)信息化教學。網絡教學本是信息技術的分支，網絡課堂可實時記錄課堂內容，學生不理解知識要點可進行回放，且課后可建立在線測試，能快速、準確地解析出學生作答情況，減少了教師批閱工作量，也實現了無紙化辦公。

五、結語

疫情下的云端實踐教學顛覆了傳統意義上的“傳幫帶”實踐教學模式，給實踐教學帶來了巨大的挑戰和機遇，電火花加工技術實踐教學在這場無硝煙的戰場中，從最初倉促應戰、經過不斷持續地改進，到后期的平穩運行，教學團隊做出了不懈努力。同時也需要反思以后常態化教學，思考云端實踐教學與傳統實踐教學能否融合，充分發揮“線上+線下”教學的優勢，實現“線上+線下”常態化教學，使云端授課模式能在疫情退潮后依然熠熠生輝。