“互联网+”背景下汽车实验线上教学模式探索与创新

2020-09-10 20:23:46李凡
内燃机与配件 2020年18期
关键词:线上教学探索互联网

李凡

摘要:“互联网+高等教育”已成为国家层面推进教学改革的重要目标,本文分析了传统实验教学存在问题,探讨并提出“一课一模式”的实验教学计划,形成线上资源、虚拟仿真、设计研究等多种形式的理实结合、虚实结合的线上实验方案,实现汽车实验线上教学改革的实践与创新。

关键词:互联网+;线上教学;探索

0  引言

2020年春季学期,因疫情影响,机电工程学院遵循学校“停课不停学”的相关部署要求,积极推进“线上教学”。实验中心快速根据课程实验特点调整教学计划,形成“一课一模式”的实验教学方案。

1  实验开展情况及存在问题

目前,国家“一带一路”、“中国制造2025”和“互联网+”三大战略备受瞩目,加之以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展,对于转型中的高校应用型人才培养工作也提出了挑战。教育部2017年提出“新工科”的概念,同时新工科研究和实践将围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展。这意味着在线模式或混合模式必将成为今后新工科教学改革一大趋势。互联网教学区别于传统意义上的课堂面对面教育,人们可以在喜欢的任何时间,任何地点,只要能够有连上互联网的终端设备,就可以享受学习的乐趣,他突破了传统教育的时间和空间。实践教学是高等教育中的重要环节,多年来始终沿承传统的实验教学,怎样创新线上实践教学成为工科人才培养的重要问题。

机电工程学院注重实践创新能力,突出应用型人才培养,现已建成汽车模拟4S店、汽车养护中心、汽车新能源实验室、机械设计实验室、虚拟加工实验室等实验室,设施优良,条件优越,完全能够满足理论教学及实训要求。学院努力培养专业理论知识牢固,实践动手能力管用,具有一定创业能力和良好创新精神的应用型人才。强化理论与实践相结合,推行“理实一体化”课程,构建实践育人体系,坚持专业实践练四年不断线,将专业能力培养贯穿人才培养的全过程。

尽管学院在实训仪器设备和实训教学管理上都加大了资金和人员投入,不断建立设备齐全的实训室和实训基地,为实训教学的开展提供基本保障。但由于经费投入、设备更新、场地限制等原因,仍然存在实训资源紧张,学生操作技能练习不足等问题,同时疫情的出现使传统实验受到了限制,所以在加强传统设备投入的同时,应该考虑线上教学的常态化,利用虚拟技术以及丰富的线上资源来解决当前实训中存在的问题。

2  实验教学模式改革与实施

随着互联网技术的发展,高等教育形成了专业教育与信息技术有机融合的教学模式。当前疫情影响,让网络线上教学模式发展迅速,也成为开展“互联网+高等教育”教学改革的重要契机。但是,不同性质的课程在开展线上教学时所面临的问题不尽相同,实验中心根据课程实验特点调整教学计划,形成了“一课一模式”的实验教学方案。

2.1 实验教学方案

演示类實验:对于一些演示性、认识性、验证性的普通实验,采用实验教学录像,开展演示性实验教学。由实验教师进行现场操作并录制成教学录像,并配套设计实验的目的、注意事项、实验结果的分析与数据处理方法等等,制作成网络实验课程提供给学生观看。

软件操作及课程设计类实验实训课程:此类课程实验通过教师线上授课,线下练习及辅导答疑的形式进行。授课过程中,可采用分组教学,小组讨论,共性问题集中讲解。

实践操作性强的实训课程:此类课程实验采用仿真实验,实验采用理论+实物教学+虚拟仿真一体化教学,实现理实结合、虚实结合。老师在课程中通过动画视频、教学视频和原理视频三部分让学生了解拆装步骤和认识各个零部件。学生通过实验台教学观看真人版现场操作,掌握正确的操作方法。最后学生通过仿真实验了解对该软件的操作使用方法,根据老师所讲的实验步骤和方法利用软件完成相关操作。

2.2 机械设计课程设计案例

机械设计课程设计是《机械设计基础》课程的一个综合应用,让学生应用所学的专业知识设计齿轮减速器,包括带传动、齿轮传动的设计及计算、相关标准件的选择等,课程分三部分进行,第一部分为撰写设计说明书,第二部分为绘制图纸,第三部分为考核答辩。课程采用钉钉视频会议方式授课,授课过程中,采用分组教学,组内讨论,组与组之间讨论,共性问题集中讲解。每组所有成员可共同讨论分析绘制步骤,并对绘制的图纸共同分析,找出不足并改正,起到了多重把关的效果。考核采用答辩的形式,完全按照毕业设计相关要求进行,即让学生巩固了所学的专业知识、也提高了学生动手能力,更为日后的毕业设计提供了保障。

2.3 新能源汽车虚拟仿真实验案例

近年来,随着国家综合能力的提高,能源供应的紧迫感与日俱增,新能源汽车取代传统汽车以成为必然趋势。在学生实验中由于新能源汽车设备价格昂贵、使用成本高、拆卸步骤环境要求严格,对学生人身安全有危险。所以学校建设新能源汽车虚拟实验平台,实现了新能源汽车试验的线上操作。

实验采用理论+实物教学+虚拟仿真一体化教学,实现理实结合、虚实结合。老师在课程中通过动画视频、教学视频和原理视频三部分让学生了解拆装步骤和认识各个零部件。学生通过新能源实验台教学观看真人版现场操作,掌握正确的新能源汽车实验操作方法。最后学生通过仿真实验了解对该软件的操作使用方法,根据老师所讲的实验步骤和方法利用软件完成新能源汽车电机的拆装操作。整个实验过程学生采用自主、互动、研讨及合作等方式完成主体实验。

实验目的:使学生熟悉新能源汽车基本知识与工作原理,加深对所学专业理论知识的理解;帮助学生了解新能源汽车的拆装操作规程,使学生建立严谨的学习态度;为学生以后就业或深造提供保障;学生可通过此虚拟仿真实验平台操作提升学生的专业认知和学习兴趣。

本实验采用三段式教学:教学中注重课前指导,采用视频案列演示进行课前预习。课上采用学生自主、互动、研讨及合作完成主体实验。课后进行知识点考核,完成学生学习效果的自我检验。

实验的具体教学中有两种模式:拆装练习模式及考核模式。拆装练习模式中老师引领示范、学生跟随操作,或学生根据说明提示完成操作。因实验操作步骤较多,且操作过程中需要观察,操作的工具设备也比较多,同时培养学生观察、思考和总结的能力,老师在示范过程中只强调关键步骤和注意事项。考虑到学生在实验操作中的不确定性,仿真教学软件中设计了提示和恢复功能,让学生在操作不正确情况下了解错误发生原因,观察错误操作的后果,并能恢复到误操作前的工况,修正操作。考核模式中,关键步骤会有相应的知识点考核,学生答错会进行实验分数的扣减,利于学生学习效果的自我检验。实验采用学生俩人为一组进行,以便對关键的操作步骤、关键知识点进行研究讨论,掌握其工作原理。虚拟实验拆装过程中,学生可组成团队进行探讨研究,分工合作完成新能源电机拆装的虚拟仿真实验项目,能全面了解新能源汽车电机拆装工作流程,实验不仅有效调动学生学习专业理论知识的积极性,还锻炼了他们的实践操作技能,以及发现问题、解决问题的能力,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。

实验步骤:登录网站,进入虚拟教学,阅读实验目的,了解本实验的目标与要求;学习软件中实验预习部分,关于新能源汽车背景知识,掌握原理与知识点;观看新能源汽车拆装视频,对相关知识有感性的认识;进入沉浸式教学。学生若对相关操作步骤不熟练,可以选择练习模式,根据提示进行操作练习,熟悉整个拆装流程,然后再进入考核模式,考核模式下提示较少,且关键步骤有知识点考核题目,利于学生对知识的掌握。在师生互动环节中,学生如对知识点有疑惑,可以实时留言给老师进行解答。也可加入QQ群进行实时讨论。

学生通过虚拟仿真教学软件中的拆装工具对新能源汽车进行灵活拆装与组合,实现真正的理论与实践教学相结合,让每个学生都能动手操作拆卸与组装,提高教学质量,为学生尽快适应工作岗位打下坚实基础。

3  线上实验教学的启发与思考

这次疫情既是对我国“互联网+教育”教学应用能力和应用成果的全面检阅,更是实验教学开展教学信息化协同创新的一次契机。

3.1 解决实验设备问题

线上实验教学可以从根本上解决现阶段学校实训教学中设备短缺、设备落后等主要问题,线上资源及虚拟仿真可以提供型号齐全、用之不竭、不会损坏的实训设备,并且可以不断地扩充和发展。通过线上实验教学可以使学生足不出户便可以做各种各样的实训,获得与真实实训一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解,减少经费的投入,并可向网络学院、虚拟教育延伸。

3.2 节约资金投入

采用线上已经建设的慕课资源,采用丰富的线上视频资源可以大大节约实验室投资金额,只需在原来计算机设备上增加合适软件和较少硬件,就可以完成实验教学。引入汽车虚拟仿真实验教学系统可以大大降低训练的产生的消耗、提高实习效率、降低实习成本,同时学生可以避免在实体教学用台架等直接造作可能出现的耗材增加、损坏加剧、浪费材料等现象。

3.3 避免真实实训或操作所带来的各种危险

传统上,对于危险或对人体健康有危害的实训,一般采用电视录像的方式来取代实训,学生无法直接参与实训,获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实训,则可以免除这种顾虑。学生在虚拟实训环境中,可以放心地去做各种危险的或危害人体的实训。学生可以在实验室、教室、宿舍、家中任何一个地方,通过局域网和互联网对汽车构造进行虚拟仿真教学操作。

3.4 线下实践操作的不可替代性

尽管线上实验教学具有诸多优点,但部分课程的实践操作是不可替代的,对学生毕业后进入岗位有着重要的指导作用。所以实验中心采用了“线上培训+仿真实验+线下实践”的教学模式,初期“线上培训”由实验室指导教师利用学校实验室设备进行录课及直播教学完成,教师建立课程群,通过视频资料发放、在线直播课程、仿真实验及辅导答疑完成实践内容的认知。后期“线下实践操作”由返校后指导教师在实验室指导学生完成。

4  结论

突如其来的疫情,使教学发生了巨大变化,促进了在线教育的广泛应用,也推进了在线教育的常态化。在线实验教学对于传统面授是一种挑战,它不能够取代传统实做实验,而是对传统实验教学的有利辅助和促进。本次线上资源、虚拟仿真、设计研究等多种形式形式的理实结合、虚实结合的线上实验教学改革有很多经验值得后期的实验教学借鉴,但也存在不足,需要在后期教学中不断梳理问题,教学成果将成为研究摸索在线教育的常态化模式改革的依据,继续推进实验教学改革,促进教学质量的不断提高。

参考文献:

[1]唐淑云.“互联网+”背景下汽修实践课程的教学改革初探[J].教育现代化,2019.

[2]尹保健.互联网+新工科”背景下机械专业实践教学改革研究[J].科技创新导报,2019.

[3]张乾燕,梁凤兰,石鲁生.“互联网+”思维下应用型高校教学改革的研究[J].教育教学论坛,2017.

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