新冠肺炎疫情下機(jī)械類實(shí)驗(yàn)課程線上探索與組織實(shí)踐

遲清 張義花 房紀(jì)濤 李柏震

摘? 要：新冠疫情下，為了保證實(shí)驗(yàn)課程與線上理論課程同步，機(jī)械類專業(yè)進(jìn)行了線上實(shí)驗(yàn)的探索與組織實(shí)踐。在學(xué)校和學(xué)院的積極引導(dǎo)下，機(jī)械類線上實(shí)驗(yàn)課程分別從虛擬仿真教學(xué)云平臺(tái)、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案、學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并反饋、學(xué)院建立線上實(shí)驗(yàn)質(zhì)量督導(dǎo)等方面進(jìn)行了探索及實(shí)踐，保證了全院近600人次的線上實(shí)驗(yàn)順利實(shí)施，使學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)得到培養(yǎng)，同時(shí)為理工實(shí)驗(yàn)課程的線上與線下結(jié)合模式的推廣應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)課程;云平臺(tái);線上視頻與直播;閉環(huán)反饋

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2021）08-0049-04

Abstract： In order to ensure the synchronization of experimental courses and online theoretical courses under the new crown epidemic situation， the exploration and organization practice of online experiments are carried out in mechanical majors. Under the active guidance of the university and college， the online experiment course of mechanical engineering has explored and practiced from the aspects of virtual simulation teaching cloud platform， planning experimental teaching mode， formulating experimental teaching scheme， writing experimental report and feedback after experiment， and establishing online experiment quality supervision in the college. These ensured the smooth implementation of nearly 600 person times of online experiment in the whole college， which enables the students' knowledge， ability and quality to be cultivated. At the same time， it provides reference for the promotion and application of online and offline combination mode of science and engineering experiment course.

Keywords： experimental course; cloud platform; online video and live; closed loop feedback

引言

為落實(shí)教育部《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》的要求，各大高校均進(jìn)行了在線授課、實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)習(xí)等。實(shí)驗(yàn)課程作為理論課程的重要組成部分，對(duì)提高大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有重要作用。特殊時(shí)期多數(shù)高校針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施。

北京理工大學(xué)張建衛(wèi)教授對(duì)疫情期間教學(xué)互動(dòng)、家庭功能和自主動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)投入的影響進(jìn)行了研究，并提出了相關(guān)對(duì)策和建議[1]。陳晶等通過騰訊會(huì)議與雨課堂結(jié)合的線上教學(xué)策略，達(dá)到了會(huì)計(jì)類課程線上教學(xué)的目的[2]。唐艷妮等針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，總結(jié)出先虛后實(shí)、先理論模擬再動(dòng)手實(shí)踐的工作和學(xué)習(xí)思路，提出了基于慕課資源-仿真實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)研究-趣味演示的一系列居家實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)踐方法，充分利用了在家可利用資源的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了線上與線下混合、先學(xué)而后教的翻轉(zhuǎn)課堂模式[3]。與此類似，西北工業(yè)大學(xué)閆毅等利用QQ群分享屏幕與視頻直播的學(xué)習(xí)平臺(tái)，通過在線講授理論環(huán)節(jié)-開發(fā)居家替代實(shí)驗(yàn)-游戲式實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)形式，結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，展開了理論-實(shí)踐，與虛擬-現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方式，同時(shí)學(xué)生得到了勞動(dòng)教育[4]。以上線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法利用了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與學(xué)生在家的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。而機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工具在家很難做實(shí)驗(yàn)，且相對(duì)復(fù)雜。因此，學(xué)院開展了實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)模擬以及線上直播等不同的教學(xué)形式。

濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室根據(jù)疫情期間的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，在具備專業(yè)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室安全要求的基礎(chǔ)上[5]，結(jié)合前期使用翻轉(zhuǎn)課程進(jìn)行理論教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)[6]，進(jìn)行了線上實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐探索。線上實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)的運(yùn)用、線上視頻和直播的教學(xué)模式、教學(xué)方案的制定，以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫及反饋等，通過線上實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施，將為探索機(jī)械類實(shí)驗(yàn)課程線上與線下相結(jié)合模式的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

一、線上實(shí)驗(yàn)探索

新冠疫情防控時(shí)期，學(xué)生因無法返校而無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與具體實(shí)驗(yàn)過程，濟(jì)南大學(xué)虛擬仿真教學(xué)云平臺(tái)的上線為部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)施提供了條件。為彌補(bǔ)另外一部分實(shí)驗(yàn)無法在云平臺(tái)虛擬操作的不足，實(shí)驗(yàn)室老師們制定了“線上視頻+直播”的教學(xué)方式，從教學(xué)模式的制定、教學(xué)方案的實(shí)施，再到學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求均制定了細(xì)致的規(guī)范。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，通過閉環(huán)反饋，可為后期實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供參考和依據(jù)。線上實(shí)驗(yàn)與組織實(shí)施結(jié)構(gòu)如圖1所示。

線上實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量是保證學(xué)生獲取實(shí)驗(yàn)知識(shí)、提高實(shí)踐能力、培養(yǎng)良好素質(zhì)的關(guān)鍵，因此建立有效的線上實(shí)驗(yàn)質(zhì)量督導(dǎo)制度十分必要。學(xué)院根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型及時(shí)間安排，安排督導(dǎo)委員會(huì)成員老師參與線上實(shí)驗(yàn)過程，督導(dǎo)老師會(huì)及時(shí)反饋關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題，特別是涉及到圖片、視頻、直播過程中聲音等，保證在家的每位學(xué)生均可看到、聽到和學(xué)習(xí)到所涉及的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

二、線上實(shí)驗(yàn)課程組織與實(shí)施

根據(jù)機(jī)械類實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校和學(xué)院現(xiàn)有的可進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)的條件，將實(shí)驗(yàn)可分為云平臺(tái)仿真模擬實(shí)驗(yàn)和“線上視頻+直播”兩種實(shí)驗(yàn)方式。另外，實(shí)驗(yàn)是充分理解理論知識(shí)的關(guān)鍵過程，也應(yīng)是一個(gè)閉環(huán)的授課過程。因此，在評(píng)價(jià)線上實(shí)驗(yàn)的效果時(shí)，除了按照要求手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，還需要對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便實(shí)驗(yàn)老師掌握線上實(shí)驗(yàn)的效果，用以調(diào)整實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法和方式。

（一）云平臺(tái)仿真模擬

虛擬仿真教學(xué)云平臺(tái)包括實(shí)驗(yàn)概述、討論交流、瀏覽量、學(xué)習(xí)人數(shù)和實(shí)驗(yàn)通過人數(shù)等互動(dòng)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)部分，進(jìn)入“開始學(xué)習(xí)”虛擬實(shí)驗(yàn)后，首先為該實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的介紹，包括圖片和文字;其次為各個(gè)分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)介紹和虛擬“開始組裝”部分。該虛擬仿真教學(xué)云平臺(tái)可完成機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等課程實(shí)驗(yàn)。教師通過查看使用詳情，可掌握學(xué)生的虛擬仿真操作的整體情況，從而有針對(duì)性的對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行答疑。

（二）“線上視頻+直播”實(shí)驗(yàn)

線上實(shí)驗(yàn)過程采用以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出（實(shí)驗(yàn)報(bào)告）為導(dǎo)向的教學(xué)模式。具體的教學(xué)方案包括實(shí)驗(yàn)前的圖片、視頻引導(dǎo);實(shí)驗(yàn)中的教師講解與實(shí)際操作、學(xué)生可實(shí)時(shí)提問、畫圖記錄等;實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫、提交等，共同組成閉環(huán)的教學(xué)過程。

考慮學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)學(xué)習(xí)已經(jīng)有段時(shí)間，因此實(shí)驗(yàn)前結(jié)合所做實(shí)驗(yàn)的機(jī)械實(shí)物進(jìn)行簡(jiǎn)單的知識(shí)梳理。為此，實(shí)驗(yàn)前通過圖片或者2分鐘內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備視頻簡(jiǎn)介的形式，結(jié)合老師的配音講解，對(duì)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱、實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)考查知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行一一說明，使得學(xué)生更易將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)物相結(jié)合，并通過實(shí)物強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的理解和掌握。另外，該視頻在學(xué)生QQ群中可隨時(shí)學(xué)習(xí)、反復(fù)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)更方便。

實(shí)驗(yàn)過程中，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型進(jìn)行實(shí)際操作，并給定學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值范圍，在直播實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生就關(guān)鍵步驟進(jìn)行繪圖與計(jì)算、并結(jié)合學(xué)生的疑問點(diǎn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答和分析，加深學(xué)生知識(shí)內(nèi)化的過程。

（三）實(shí)驗(yàn)報(bào)告及反饋

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及知識(shí)點(diǎn)梳理的總結(jié)。為了提高學(xué)生知識(shí)內(nèi)化和知識(shí)建構(gòu)，同時(shí)加深理解，要求學(xué)生用手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式進(jìn)行，通過課堂派提交手寫板照片，為使得所拍出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告更清晰，建議學(xué)生拍照后用掃描軟件掃描后上傳。圖5為學(xué)生利用課堂派交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，圖6和圖7分別為手寫板和計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成提交情況、書寫質(zhì)量可反映學(xué)生線上實(shí)驗(yàn)的態(tài)度及掌握情況。通過線上實(shí)驗(yàn)的每一實(shí)驗(yàn)近600份的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，結(jié)合學(xué)生在QQ直播群的反饋，驗(yàn)證了用“線上視頻+直播”的形式可以很好的完成實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成的及時(shí)、完整、準(zhǔn)確。通過學(xué)生的反饋，證明了在特殊時(shí)期利用該種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降目尚行?、可?shí)施性。

三、結(jié)論

新冠疫情下機(jī)械類實(shí)驗(yàn)的線上實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ桨ㄔ破脚_(tái)仿真模擬和“線上視頻+直播”兩種，兩者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在家做實(shí)驗(yàn)的目的，主要結(jié)論如下：

（1）云平臺(tái)仿真模擬通過知識(shí)點(diǎn)梳理、模擬操作，使得學(xué)習(xí)更直觀、深入。

（2）“線上視頻+直播”實(shí)驗(yàn)將線上視頻與教師實(shí)際

操作相結(jié)合，使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過程理解更清晰。

（3）手寫板實(shí)驗(yàn)報(bào)告、繪圖等，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程組成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)，培養(yǎng)了機(jī)械類專業(yè)學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐結(jié)合的能力。

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使得學(xué)院近600名學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，該探索與實(shí)踐將為理工類線上與線下實(shí)驗(yàn)的實(shí)施提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建衛(wèi)，周愉凡，宣星宇，等.疫情防控期高校在線教學(xué)與學(xué)生發(fā)展：基于B大學(xué)的案例研究[J].中國(guó)高教研究，2020（06）：64-71.

[2]陳晶，杜俊娟.實(shí)驗(yàn)課程線上教學(xué)方式探究——基于會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)課程改革[J].時(shí)代金融，2020（18）：151-152.

[3]唐艷妮，李雪琴，趙云芳，等.疫情中的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)探索[J].物理實(shí)驗(yàn)，2020，40（05）：31-35.

[4]閆毅，顏靜，姚東東，等.“高分子材料合成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”線上教學(xué)探索與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2020，35（05）：249-255.

[5]遲清，張義花，房紀(jì)濤，等.面向?qū)I(yè)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)劃與實(shí)施研究[J].高校實(shí)驗(yàn)室科學(xué)技術(shù)，2019（02）：101-104.

[6]張義花，趙東，安延濤，等.基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂在專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教學(xué)刊，2019（12）：105-107.