课程线上虚拟仿真实验教学改革研究与实践

徐培

摘要：本文以《液压与气动技术》课程为研究对象，基于现代教学技术“FluidSIM+云课堂”实现课程线上虚拟仿真实验教学与实践。通过分析课程已有的研究基础及改革的必要性为研究入点，重点探析了《液压与气动技术》课程线上虚拟仿真实验教学情况以及存在的问题，并提出了改革相关的意见，以期在新的教育教学手段下实现课程效果的提升。

关键词：《液压与气动技术》;教学改革;“FluidSIM+云课堂”

0  引言

依托于互联网的现代教育技术给当代高等教育各个专业带来了机遇，同时随着通信技术和科学技术的不断发展与更新，更是为教育教学改革提供了动力与工具支撑。全国上下，无论是“双一流”院校还是普通院校，无论是文科，还是理工科或其他学科，都在思考如何借助新的教学技术实现教育教学质量的提升，当然也包括我院数控技术专业。

1  已有教学改革基础

1.1 《液压与气动技术》课程线上教学已有基础概述

《液压与气动技术》课程是我院数控技术专业的专业课程，对于学生相关方面的技能要求比较高。从该课程开设以来，我院就不断在探究其教学内容、教学手段、教学评价等问题，并且逐渐形成了以“任务驱动，学做一体”的教学模式，同时将任务引入到课堂，并作为课程考核依据，不仅促进了教学实践，而且着实提高了学生参与学习的主动性与积极性，锻炼了学生的动手能力与实践操作能力。不仅如此，该课程始终坚持用先进的教学理念，2008年获得校级精品课程，2016年获得省级质量工程精品资源共享课程建设项目，经过多年的教学建设与资料准备，该课程已经建成了包括课程标准、教学课件、任务书、模拟试卷、动画视频、实验指导书等一系列网络共享资源，在一定程度上保证了课程的线上教学，师生可以借助互联网完成课程的授课、学习、共享、考核等教学工作与学习工作。不仅如此，该课程师资队伍逐渐完善，目前已经有4位讲师及以上职称的专职教师。实验资源较为丰富，新建液压传动实验室，拥有三台液压气压一体实验台和一台综合型实验台，拥有完整的液压仿真软件，该软件也使用了一学期，从师生反馈效果来看，还是比较好的。

综上，从已有的研究和设备基础来看，《液压与气动技术》课程线上虚拟仿真实验教学已经有了较好的基础和准备，这为本课程的授课与教学提供了有利的支撑。

1.2 课程改革的必要性

2020年，突如其来的“疫情”确实也给教育行业带来了很大的冲击，通过线上教学更是成为疫情期间各个高校的主要方式与手段。当然，线上教学并非只是单纯地借助互联网实现课程给教学，也不仅仅只是对该门课程的学习。本文认为，线上教学实际上是一种更为广义上的学习，无论对教师层面还是学生层面来说，都需要积极借助各方面的资源和内容从而实现课程的教学，换句话说就是要合理科学借助信息化手段实施教与学。基于《液压与气动技术》课程前期的线上线下资源建设完善，这也为课程的线上授课提供了便利。但是也遇到了麻烦：传统的理论教学通过线上学习是可以实现，而且也较易达成教学效果与目的，但是作为实验来说的话，可能就存在难度。之前学生可以通过实验设备完成对课程的实验操作，但是如果学生无法到学校，尤其疫情期间学生更不能返校学习的情况下，如何实现实验教学，这是一个必须解决的大问题。

经过调查在线教学方式，本文也发现了一些问题，主要表现为以下几点：第一，教学过程简洁化问题。如何在保证教学质量的同时，能够实现教学过程简单化，避免繁琐的操作和反复操作;第二，在投资有限的情况下，如何实现在线教育的实践领域扩宽;第三，如何合理科学管理教学质量。这些问题也是当前在线教育中老师们遇到的棘手问题。同时也是本文认为实现课程在线教育的必要性出发点。当然，解决线上实验教学问题并非只是为了应对疫情，而是对当代的教育敲响了“警钟”，不适应的教学手段应该淘汰，而借助于现代教学技术的教学方式应该要能够更广泛应用于实验环节中，这样才能够更好促进现代教育的改革。

2  课程改革的优势与急需解决的问题

在以上研究基础以及改革必要性分析基础上，本文提出课程改革的方向：基于“FluidSIM+云课堂”搭建《液压与气动技术》课程线上虚拟仿真实验教学。

2.1 “FluidSIM+云课堂”教学优势

FluidSIM软件由德国Festo公司Didactic教学部门和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压傳动教学。FluidSIM软件在绘图过程中能够实现CAD功能和仿真功能紧密联系在一起，这样就能够使回路图绘制和相关液压（气压）系统仿真相一致，也能够验证设计的正确性。不仅如此，该软件还能够促进学生自学、教学和多媒体教学液压（气压）技术知识，能够实现对课程的系统学习。从已经使用的情况和效果来看，FluidSIM软件能够从专业的角度训练和提高学生的实验操作能力，能够为《液压与气动技术》课程提供良好的实验教学支撑。

众所周知，云课堂的优点是比较多的，例如课堂活动多元化、教学管理数据化、教学便捷化等。将云课堂与FluidSIM软件相结合，实际上更好发挥了二者之间的优势，取长补短，多方面提高学生的学习效果与质量。遵循教学的基本流程，依照“课前-课中-课后”的基本流程组织教学。

2.1.1 课前准备

建立《液压与气动技术》该课程相应的课件、操作视频、实验指导书、实验任务书等资源，并在学生开设线上虚拟仿真实验之前上传必要的教学资源。实现课前的线上交互，在学生上课之前将相关资料发给学生，要求学生做好知识点的预习、复习工作，随后在课中就能够取得较好的上课效果。

教师：课前需要通过云课堂发布任务、视频等资料，实时跟踪收到的学生反馈及问题，进而对课程内容策略进行有效的调整。

2.1.2 课中实验环节

课中实验环节，教师主要做好四方面工作：任务分析与引导、直播FluidSIM仿真、问题追逐、学生作品分析。首先任务与引导，根据课程教学大纲及要求，对学生每次课程进行任务分析与引导，从而让学生了解到该课程的目的及具体要求，并且能够从教师的言语中分析实验要求。第二，直播FluidSIM仿真，学生观看视频后则可以通过上线实现对实验的仿真训练，这样就能够解决学生因为没有实物实验器材而无法完成实验的难题，学生可以通过线上仿真實验实现实践操作。第三，问题追踪。教师要对学生教学过程中的反馈问题进行实时跟踪，要能够掌握线上实验的难点，避免学生因为操作不当或者无法操作完成不了实验的情况出现。而且问题反馈的收集也是为了更好促进教学质量。最后，学生作品分析。学生在线上课堂完成了拓展训练，将学生作品通过云课堂进行展示，一方面提高了学生学习的主动性，另一方面，也增加了师生的沟通与交流，这样也才能够更好实现课程的线上教学环节。

2.1.3 课后反馈交流

课后，则可以借助云课堂发布线上考核，能够将传统的期末考核方式转变为过程性考核和期末考核相结合的方式，尤其是要注重过程性考核的比重，这样就能够让学生了解到学习不再是一件简单的事情，“临时抱佛脚”的学习态度和方式已经不再适用于当前的教育。课程改革更加重视学生对知识点的掌握以及理论与实践相结合的效果。此外，借助云课堂的数据收集与反馈，教师能够更好地掌握学生学习情况以及学习效果。从而能够更好地为下一次的课程做好准备以及调整，为课程的改革提供更多的经验与总结。

2.2 课程改革需要解决的问题

“FluidSIM+云课堂”相结合的教学优势是明显的，但是也必须要面对几个问题，解决了这些问题才能够更好促进《液压与气动技术》课程线上虚拟仿真实验教学改革与实践。

2.2.1 教学资源不够完善

从已有的教学资源来看，虽然本课程已经建立了基本的教学网络资源，但是还并不完善。在教学环节中教师的授课还是主要局限于一些理论知识，教学内容和方式缺少多元化。这样的话，其实对于线上实验的效果是会影响的，建立线上仿真实验的目的在于提高学生动手操作能力，即使学生在家无法接触到真正的机器，但是也不影响其对实验操作能力的提高与培养。所以，实验教学虽然以理论为基础，但是其教学目标还是与理论教学存在区别的。

2.2.2 技术不成熟，系统操作不便捷

线上仿真实验要实现从线下搬到线上，就需要成熟的技术支撑，同时还必须要有一套比较容易操作的教学流程。过于复杂繁琐的操作程序不仅影响教学效果，而且也增加了教师的工作量。反复的工作也容易让教师、学生产生厌烦的心理。

2.2.3 线上管理缺乏经验与科学性

线上教育毕竟是一个新的技术与工具，在很多方面都还存在着一定的不成熟以及缺乏经验，同时也包括对系统的管理方面。管理的不科学也会造成该门课程教学改革与实施的顺利进行。

3  教学改革的反思

《液压与气动技术》课程线上虚拟仿真实验的改革与实践并非一蹴而就的事情，在团队多年的坚持与运用下，其得到了不断的更新与发展，着实提高了学生的操作能力。在新的教育环境和技术加持下，本课程改革要直面存在的问题，从问题本身找到解决出路，这样才能更好适应当前的专业教育以及人才培养。

参考文献：

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[4]童和平，张香红.Fluid SIM仿真软件在《液压与气动技术》实践教学中的应用[J].现代商贸工业，2019（03）.