COVID-19 疫情背景下國(guó)際學(xué)生線上實(shí)驗(yàn)課程探索與實(shí)踐

張澤宇，田明銳，朱佳慶，董 武，耿 麒*

（1.長(zhǎng)安大學(xué) 公路養(yǎng)護(hù)裝備國(guó)家工程研究中心，西安 710064；2.格拉斯哥大學(xué) 詹姆斯瓦特工程學(xué)院，英國(guó) 格拉斯哥G12 8QQ）

為實(shí)現(xiàn)全球命運(yùn)共同體的理念，促進(jìn)各國(guó)之間政治、經(jīng)濟(jì)、文化等多個(gè)領(lǐng)域飛速發(fā)展，推動(dòng)“一帶一路“倡議的執(zhí)行。我國(guó)西北區(qū)域多個(gè)高校共同發(fā)起了高校聯(lián)盟，吸引來(lái)自周邊國(guó)家、地區(qū)的高校加入其中，互幫互助，越來(lái)越多的國(guó)際留學(xué)生選擇前往中國(guó)進(jìn)行交流、學(xué)習(xí)。以長(zhǎng)安大學(xué)為例，截至2021 年底，在校國(guó)際學(xué)生人數(shù)突破1 600余人，分別來(lái)自巴基斯坦、俄羅斯、剛果（布）、厄瓜多爾和智利等國(guó)家，分布于16 個(gè)學(xué)院。大量外籍學(xué)員的融入不僅增加了教學(xué)的豐富性，而且還促進(jìn)了各國(guó)間的交流與共同進(jìn)步。

2020 年春季，新冠肺炎疫情突發(fā)，因其難以防范，傳播速度快等特點(diǎn)，教育部作出決議，為防止新冠肺炎疫情的傳播，避免交叉感染，提出了“停課不停學(xué)“的教育計(jì)劃。因此，國(guó)內(nèi)高校為防止人員流動(dòng)過(guò)大，配合防疫政策，均采取線上教學(xué)模式。而國(guó)際學(xué)生群體因其特殊性，也在自己所在地區(qū)進(jìn)入線上學(xué)習(xí)時(shí)代。至此在線學(xué)習(xí)在全國(guó)范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全學(xué)科、全學(xué)段的覆蓋。

但是在線課程存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、互動(dòng)不積極及對(duì)知識(shí)重難點(diǎn)把握不清等問(wèn)題。張澤宇等人通過(guò)對(duì)工程機(jī)械特色專(zhuān)業(yè)課的研究，提出了一種線上+線下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。熊紅等人通過(guò)對(duì)于疫情下學(xué)習(xí)通的在線課程教學(xué)探索，提出了一種線下線上相結(jié)合的教學(xué)模式。龐令佳等人依托慕課、微視頻平臺(tái)等APP 將翻轉(zhuǎn)課堂融入到體育教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂中。Matamoros 則通過(guò)研究學(xué)生群體的“多樣性”，依托翻轉(zhuǎn)課堂理念，研究出了一種差異化的教學(xué)方法。上述文獻(xiàn)通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的方式，一定程度地提高了在線教學(xué)的效果。

但是，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展長(zhǎng)安大學(xué)專(zhuān)業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程工程機(jī)械性能試驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，留學(xué)生課程的線上教學(xué)仍然面臨以下3 個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

（1）留學(xué)生群體較之普通高校學(xué)生相比，其群體分布范圍廣、國(guó)際間時(shí)差較大，且各個(gè)國(guó)家之間存在文化差異，因此難以做到在線直播課程開(kāi)播時(shí)間具體統(tǒng)一，進(jìn)而導(dǎo)致教師開(kāi)播時(shí)，大量同學(xué)無(wú)法及時(shí)進(jìn)入會(huì)議參與學(xué)習(xí)。若只采取錄播教學(xué)手段則又難以及時(shí)得到學(xué)生的反饋，容易造成問(wèn)題堆積，學(xué)生易于產(chǎn)生畏學(xué)、厭學(xué)等心理。

（2）工程機(jī)械中的實(shí)踐課程是一門(mén)互動(dòng)較為密切的課程，需要同學(xué)們?cè)趯?shí)踐過(guò)程中積極配合老師參與其中，共同動(dòng)手實(shí)踐。留學(xué)生群體無(wú)法身臨實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)、切身參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程體驗(yàn)工程機(jī)械的工作、狀態(tài)。若僅僅只通過(guò)在線直播的手段進(jìn)行在線觀看學(xué)習(xí)，很容易讓趣味十足的實(shí)踐課程變得索然無(wú)味，難以持續(xù)保證學(xué)生們良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生課程注意力下降，課堂效率降低，實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)到預(yù)期效果。

（3）對(duì)于本課程所采用的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)多為國(guó)內(nèi)廠商常用的工程裝備，但對(duì)于留學(xué)生來(lái)講，他們所在的國(guó)家及地區(qū)不完全有與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)備及相對(duì)應(yīng)的就業(yè)崗位。而本實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備及課時(shí)難以支撐國(guó)際教學(xué)多樣化、個(gè)性化的性能實(shí)驗(yàn)。因此在上課過(guò)程中，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，課堂氛圍較為冷清，使得課程意義變?yōu)閱渭兊摹皯?yīng)付考試”。

針對(duì)上述3 類(lèi)問(wèn)題，通過(guò)在英國(guó)格拉斯哥大學(xué)訪學(xué)期間發(fā)現(xiàn)：（1）該高校是以教師正常上課時(shí)間為主，不考慮學(xué)生作息，經(jīng)常出現(xiàn)國(guó)內(nèi)網(wǎng)課學(xué)生凌晨考試的情況。（2）英國(guó)高校的教學(xué)模式主要是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，小組討論為主，共同完成課堂任務(wù)，更有利于提高學(xué)生的參與度。（3）專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)多以教師科研為主，課程多、課時(shí)大，以講授某種仿真需求、某種仿真技術(shù)或某款仿真軟件為目的，但缺乏面向應(yīng)用的宏觀統(tǒng)籌。

鑒于長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院的專(zhuān)業(yè)特色及特色課程的教學(xué)現(xiàn)狀與經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合英國(guó)高?，F(xiàn)有的教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，以鼓勵(lì)學(xué)生提高動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力為目標(biāo)，采用“教、學(xué)、做”一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立“理論認(rèn)識(shí)、實(shí)例仿真、實(shí)踐應(yīng)用”相結(jié)合的教學(xué)體系，探索后疫情時(shí)代來(lái)華留學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程遠(yuǎn)程授課新模式。

一、工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)課程概述

長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院擁有“道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“公路養(yǎng)護(hù)裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”等諸多國(guó)家級(jí)/省部級(jí)實(shí)驗(yàn)室。工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)課程是工程機(jī)械學(xué)院的專(zhuān)業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程，也是工程機(jī)械底盤(pán)理論與性能課程學(xué)習(xí)中不可缺少的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。該課程主要教授內(nèi)容有工程車(chē)輛的牽引性能、滾動(dòng)阻力及發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)等多個(gè)方面，通過(guò)工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)輪式機(jī)械和履帶式機(jī)械的傳動(dòng)與作業(yè)方式，掌握在穩(wěn)定負(fù)荷作用下整機(jī)的牽引性能與行駛阻力的實(shí)驗(yàn)方法，熟知測(cè)量系統(tǒng)的組成與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的操作步驟，了解影響車(chē)輛牽引性能、行駛阻力與附著性能的主要因素。該課程旨在對(duì)工程機(jī)械中常見(jiàn)的機(jī)械性能方面的問(wèn)題進(jìn)行研究學(xué)習(xí)。工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)交通裝備設(shè)計(jì)、車(chē)輛底盤(pán)制造等領(lǐng)域人才的核心課程之一。同時(shí)，也為同學(xué)們后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)、從事工程技術(shù)工作和科學(xué)研究提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

該課程屬獨(dú)立設(shè)課的教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生通過(guò)前期所學(xué)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論課程，初步認(rèn)識(shí)了本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。之后跟隨指導(dǎo)教師進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室分組進(jìn)行實(shí)踐操作。這種課程結(jié)構(gòu)不僅解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)抽象理論知識(shí)時(shí)的難點(diǎn)問(wèn)題，使學(xué)生掌握工程機(jī)械各測(cè)量參數(shù)的測(cè)試原理、不同傳感器的應(yīng)用范疇、車(chē)輛在穩(wěn)定負(fù)荷作用下的性能實(shí)驗(yàn)方法、不同行走機(jī)構(gòu)牽引性能與行駛阻力的特點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到深刻認(rèn)知牽引型工程機(jī)械的目的，而且還培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與工程應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)、能力及素質(zhì)方面的培養(yǎng)目標(biāo)。

二、留學(xué)生的遠(yuǎn)程翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課程新模式

受到疫情環(huán)境的影響，線上教學(xué)已成為現(xiàn)階段教師不可或缺的教學(xué)方式。信息化時(shí)代的到來(lái)給予了翻轉(zhuǎn)課堂發(fā)展的萌芽，隨著傳統(tǒng)的規(guī)范化教學(xué)越來(lái)越難以適應(yīng)當(dāng)下時(shí)代的發(fā)展模式，從而又促進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂理念的發(fā)展。因此教師也常常會(huì)將翻轉(zhuǎn)課堂的理念與線上教學(xué)相結(jié)合。相比于傳統(tǒng)的線下授課模式，線上教學(xué)模式雖然突破了時(shí)空的限制，使教學(xué)變得更加便捷，但其存在監(jiān)督能力差，監(jiān)管性不嚴(yán)的問(wèn)題，無(wú)法根據(jù)學(xué)生狀態(tài)及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路，容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于本門(mén)學(xué)科的畏難情緒，不利于展開(kāi)后期教學(xué)，因此提出了留學(xué)生的遠(yuǎn)程翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課程新模式。

（一）考慮時(shí)差的遠(yuǎn)程課程構(gòu)建方案

迫于疫情條件，學(xué)生群體陷入線上教學(xué)時(shí)期。但是由于國(guó)際留學(xué)生群體的特殊性，班內(nèi)同學(xué)多來(lái)自全球各地不同國(guó)家、地區(qū)。例如居住在土耳其、烏克蘭及黎巴嫩共和國(guó)等地的同學(xué)，與國(guó)內(nèi)時(shí)差為5 個(gè)小時(shí)。日常作息與國(guó)內(nèi)時(shí)間有較大的差異。受限于錄播課程難以及時(shí)得到學(xué)生的實(shí)時(shí)反饋，造成教學(xué)過(guò)程枯燥乏味，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。因此為保證教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)留學(xué)生線上課程提出考慮時(shí)差的遠(yuǎn)程課程構(gòu)建方案——將原課時(shí)劃分為在線師生互動(dòng)+離線自主學(xué)習(xí)兩部分。其中“在線師生互動(dòng)”部分的時(shí)間是通過(guò)統(tǒng)計(jì)全班學(xué)生所在時(shí)區(qū)，選取以國(guó)內(nèi)作息時(shí)間為主，兼顧學(xué)生所在國(guó)家（地區(qū)）的時(shí)差，盡可能地照顧絕大多數(shù)同學(xué)在線上課的問(wèn)題；“離線學(xué)生自主學(xué)習(xí)”部分是將相似時(shí)區(qū)的留學(xué)生小組劃為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)討論交流、自主學(xué)習(xí)，完成課程任務(wù)。

（二）實(shí)驗(yàn)課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式

實(shí)踐課程作為工程機(jī)械專(zhuān)業(yè)中一種常見(jiàn)的課程形式，是以實(shí)驗(yàn)為依托反饋專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)體系。因此，將翻轉(zhuǎn)課堂理念融入到實(shí)踐課程當(dāng)中，仍然要保持學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)本身的關(guān)注程度。以學(xué)生主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教師陳述式教學(xué)不同：在該教學(xué)模式中，教師于課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，并且提供參考材料、教學(xué)視頻等素材庫(kù)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)激發(fā)學(xué)生的興趣與關(guān)注，引導(dǎo)學(xué)生將前期專(zhuān)業(yè)理論課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，明確課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)工藝流程，讓學(xué)生在課堂之外自主學(xué)習(xí)。以上述內(nèi)容為基礎(chǔ)，在在線課程中采取小組合作的形式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，鞏固重點(diǎn)難點(diǎn)，并通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化為專(zhuān)業(yè)技能，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和解決工程問(wèn)題的能力。

（三）融合異國(guó)國(guó)情的多元化仿真案例

由于課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)備在部分學(xué)生的生源地區(qū)缺少對(duì)口的崗位支持，導(dǎo)致這部分學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。本課程通過(guò)融合異國(guó)國(guó)情的多元化仿真案例，遵循當(dāng)前的課程體系，結(jié)合各國(guó)工程機(jī)械的工作環(huán)境與施工設(shè)備，設(shè)計(jì)出具有代表性的數(shù)值仿真案例，提供相應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的型號(hào)參數(shù)，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建虛擬仿真模型，求解并分析工程車(chē)輛的動(dòng)力與作業(yè)性能，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)架構(gòu)的認(rèn)識(shí)與理解，借助相關(guān)文獻(xiàn)能夠表述、分析和研究機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題，提升學(xué)生個(gè)人和團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)與研發(fā)中的能力；此外，設(shè)置線上提問(wèn)和討論環(huán)節(jié)，避免學(xué)生因?qū)I(yè)課程的抽象與復(fù)雜產(chǎn)生畏難心理，同時(shí)也使得學(xué)生有充分的時(shí)間進(jìn)行大量的模擬訓(xùn)練。

三、留學(xué)生遠(yuǎn)程翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課程的應(yīng)用

基于上述國(guó)際留學(xué)生課程遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方案，在工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)課程中開(kāi)展了實(shí)踐與應(yīng)用。其中，將課程整體分為3 個(gè)階段，即課程籌備階段、在線課程階段和離線學(xué)習(xí)階段。具體開(kāi)展技術(shù)路線如圖1 所示。

圖1 工程機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)留學(xué)生遠(yuǎn)程教學(xué)改革技術(shù)路線

課前籌備階段：教師在課前統(tǒng)計(jì)學(xué)生所在的時(shí)區(qū)，將時(shí)區(qū)相近的學(xué)生進(jìn)行分組。并將整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容劃分為在線師生互動(dòng)和離線自主學(xué)習(xí)兩個(gè)部分。對(duì)于在線學(xué)習(xí)部分，教師主要以國(guó)內(nèi)作息時(shí)間為主，兼顧學(xué)生所在地區(qū)的時(shí)差，并采取直播的形式進(jìn)行上課；而離線自主學(xué)習(xí)，則是采取學(xué)生觀看錄播視頻，課后自主查閱相關(guān)資料及進(jìn)行小組討論的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)當(dāng)在課前結(jié)合留學(xué)生所在國(guó)家、地區(qū)對(duì)于工程機(jī)械方面的相關(guān)近況，準(zhǔn)備與之對(duì)應(yīng)的典型的工程機(jī)械設(shè)備，型號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)。

在線課程階段：教師首先采用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)于課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，積極號(hào)召學(xué)生利用校內(nèi)資源查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并給與學(xué)生提供主要的參考材料、案例等素材。然后，將在籌備階段準(zhǔn)備的工程車(chē)輛性能實(shí)驗(yàn)視頻及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的工程機(jī)械作業(yè)視頻進(jìn)行演示、講解，并設(shè)計(jì)分層次、個(gè)性化、多元化的教學(xué)方案，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生將前期專(zhuān)業(yè)理論課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在課程最后，教師可根據(jù)不同小組布置與其國(guó)家地區(qū)關(guān)系較為密切的學(xué)習(xí)任務(wù)，并在課程考核階段作為大作業(yè)，按組進(jìn)行講解，從而使學(xué)生更好地參與、接觸到實(shí)踐中去，把握知識(shí)脈絡(luò)、構(gòu)建知識(shí)體系。

離線學(xué)習(xí)階段：根據(jù)教師提供的相關(guān)信息參數(shù)、案例及演示素材等信息，各組學(xué)員根據(jù)自己所在國(guó)家、地區(qū)的實(shí)際情況開(kāi)展工程機(jī)械性能仿真。對(duì)于在仿真模擬中遇到的問(wèn)題，各小組先進(jìn)行組內(nèi)討論、消化。若仍有較為疑惑之處，可上報(bào)教師，教師對(duì)于虛擬建模、性能分析過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行個(gè)性化解答，輔助學(xué)生完成理論課程任務(wù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文以當(dāng)下全球后疫情時(shí)期為背景，以長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院特色專(zhuān)業(yè)課為例，以培養(yǎng)高素質(zhì)、高質(zhì)量人才為目標(biāo)，針對(duì)留學(xué)生群體，探索出一種遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程新模式，提出了“考慮時(shí)差的遠(yuǎn)程課程構(gòu)建方案”“實(shí)驗(yàn)課程翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式”和“融合異國(guó)國(guó)情的多元化仿真案例”的創(chuàng)新教學(xué)方法。該教學(xué)方法有效解決了錄播課程效果不佳、遠(yuǎn)程實(shí)踐參與性不強(qiáng)、留學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的問(wèn)題，還降低了實(shí)驗(yàn)課程的材料與試錯(cuò)成本、保障了學(xué)生的安全。課程中采用小組合作模式，讓每位學(xué)生都積極主動(dòng)參與到課堂中，不斷提升學(xué)生們的協(xié)作學(xué)習(xí)、思維創(chuàng)新、合作溝通能力，提高了學(xué)生的知識(shí)留存率，也突出工程機(jī)械學(xué)科專(zhuān)業(yè)課的實(shí)踐特色。此外，這種教學(xué)方式也有助于提升教師教學(xué)能力及對(duì)資源的利用能力，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)員共同進(jìn)步。相應(yīng)的教學(xué)成果可推廣至理論課程的教學(xué)過(guò)程中，更有利于提高國(guó)際人才培養(yǎng)質(zhì)量。其教學(xué)成果不僅可以在本校的教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用，還可對(duì)其他高校起到一定的示范輻射作用，以促進(jìn)學(xué)院教學(xué)體系的革新，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。