疫情下高校实践课程的在线教学探索与实践

谭安平 谭 平

（成都理工大学工程技术学院，四川 乐山 614000）

0 引言

受新冠肺炎影响，按照教育部“停课不停学的”总体部署和要求，全国高校均采取了网络教学的教学方式。 实践课具有实践性较强的特点，一般不适合做网络教学。 本科生实践课多见于大三下学期，不宜推迟到下一学期，否则可能造成大四课程太多，影响到毕业找工作和考研。如何保证网络授课模式下实践课的教学质量，这给授课老师带来了压力和挑战。

1 实践课程的特点

大学课程可以分为理论课和实践课，理论课以教师为中心，主要以老师传授知识为主；实践课程以学生为中心，主要以学生动手实践为主。

实践教学是指在实验室或生产现场， 根据实验、设计和生产任务要求，在教师指导下，通过学做结合，以学生自我学习和操作为主，从而获得感性知识和技能，提高综合实践能力的一种教学形式。 其核心在于通过实践而实现能力[1]。

对于理工科类的实践课程，教室一般为实验室或机房。 在实验室上课的实践课程，老师会对实验器材和设备进行讲解，并现场演示实验操作、设备调试、零件测绘测量等。 之后，大部分时间交给学生自己动手实践。 如果这种传统的教学方式改为网络教学，学生将无法得到老师面对面的讲解，无法享受实验室硬件资源，无法进行实验操作。

在机房上课的实践课程主要是软件操作，这种软件课程采用网络教学受影响较小，主要是学生提问不方便，不像在机房，学生举手老师就过来解答。

对于文经管类的实践课程，实践教学多以软件操作和情景模拟为主。 相比理工科学生来说，由于不太依赖于实验器材和设备，采取网络教学要相对容易一些。 因此，本文探讨主要针对理工科的实践课程的网络教学方法。

2 教学前的充分准备

上好课，课前准备是关键，也是实施有效教学的基础和保证。 做好课前准备，教师对课堂教学的目标更为清晰、流程，了然于心。而实践课程相对于理论课程的课前准备工作，又有其自身的特点，它要求教师不仅要掌握相关的理论知识， 而且还要掌握实验中的一些技术问题， 这就要求教师花更多的时间和精力来准备、组织实验教学内容[2]。

相比理论教学，实践课程需准备更多、更丰富的教学素材：（1） 收集实践课程所需要的实验器材、设备、仪器仪表及各种元器件的图片；（2）各种操作说明书、操作手册等资料以便下发给学生；（3）搜集实验操作详细步骤的视频， 如果互联网上这些资源不足，在条件允许的情况下，教师可到学校实验室自己拍摄照片并录制实验操作视频。 搜集了足够的素材之后，要认真整理，制作PPT 课件，精心备课，为正式上课做好准备工作。

3 在线直播实验课程的方法

有了课前充分地准备工作， 在线上课会轻松许多。 网络授课方式不宜采用慕课为主的方式进行授课，宜采用在线直播为主。 直播平台宜选用具有视频回放功能的平台，如钉钉和腾讯课堂急速版。 按照笔者的亲身体验，视频回放的功能非常好用，特别是以软件作为工具的设计类课程，如《塑料模课程设计》，由于设计的连贯性比较强， 学生会反复观看视频回放。 结合笔者在疫情期间授课的几门实践课，浅谈一下授课的一些方法与体会。

3.1 注重实验工作原理讲解

授课初始应讲清楚实验工作原理。 实验原理是实验设计所依据的理论根据，是指建立在大量观察、科学实验和社会实践的基础上，经分析、推理、归纳、概括而得到的事物的存在和运动规律， 一般是原理图或方程式的形式表达，例如：某种机械结构的动作原理图、某电气回路的电路图、某化学反应的反应方程式等。

以《液压传动与控制实验》这门课为例，图1 为某次液压实验的原理图。

图1 蓄能器辅助供油快速回路原理图

做实验之前，先要弄清实验的目的和要求，本实验就是根据原理图将各个液压元器件通过油管连接起来，组成一个完整的液压系统回路。 此次实验的目的主要是了解蓄能器的功能和特点，为快速供油提供一种新的途径。

要弄懂这张原理图，就要回顾理论课所讲述的液压传动的基本理论知识，了解每个液压元器件的图形符号和功能，根据液压原理图，将串起来的每个元器件功能互相渗透。 因此，弄懂实验原理非常重要。

3.2 注重实验结果的模拟仿真

以网络教学的方式上实验课程，主要不足之处在于：学生没法实际操作，实验结果正确与否无法得知。实际上，目前大多数机械、电气实训课都可以用软件仿真的。 例如：液压系统仿真可用adams，动力学仿真可用ansys，单片机仿真可用keil+proteus 等。学生学会仿真软件后，可以通过仿真结果验证实验的合理性。

以《PLC 实训》这门实践课为例，第一次实训课是认识西门子公司型号为S7-200 的PLC 的硬件结构、接口定义、扩展模块、计算机通信等，并通过专用编程软件STEP7-MicroWIN 进行简单的梯形图编程。

由于没有实验室的PLC 实训平台，编写的程序无法得到校验与检验，这就需要对编程结果进行模拟仿真。

图2 为西门子S7-200 仿真软件界面， 程序模拟的是简单的电机启动和停止。 程序虽然简单，可学生一旦掌握了模拟仿真软件，以后不管编写多复杂的程序，都可使用软件进行模拟仿真来检验和调试，达到“没有PLC 也可以学好PLC”的目的。

图2 西门子S7-200 编程及仿真软件界面

3.3 注重学生计算机制图能力的培养

计算机制图能力培养的主要任务是培养学生正确的图形表达能力和空间想象思维能力。工科生的很多实践课程是计算机软件、制图类课程。 例如：二维Autocad 制图、 三维 UG/Solidworks/Catia/Pro-E 建模、Protel 99/Altium Designer 电气制图/PCB 布线等。

现在很多大学生把电脑作为游戏机， 笔者认为：培养学生学习专业软件的兴趣， 让电脑成为学习工具，而不是玩游戏的工具，提升学生的社会竞争力，这非常重要。

以《塑料模课程设计》为例，这门课主要是运用学过的塑料成型工艺及模具知识，运用三维软件UG 来设计手机壳塑料模，培养学生的注塑模具设计和三维制图能力。 图3 为优秀学生设计完成的手机壳模具。

图3 手机壳三维模具设计

值得说明的是：软件固然要掌握，但软件只是个绘图工具。 仅仅会软件不会设计，最多是个绘图人员或非设计工程师。

3.4 注重与学生的交流互动

注重与学生的交流互动，不管是理论教学还是实践教学都是教学环节中必不可少的一部分。老师既是学习的引导者，也是学习的参与者。 若教师仅仅引导学生，自己讲自己的，不与学生互动，不参与到学生的学习当中，不与学生沟通交流，这种课堂不是好的课堂，这样的老师不是一名好老师。

教师与学生互动交流，师生将融为一体，与学生共同探讨，共同学习。教师换位思考，想学生之学生所想，思学生之所思，培养学生的学习热情和兴趣，真正地让学生学到知识，提高学生的社会竞争力。

在线网络教学过程中， 教师与学生并非面对面，更应增加师生的互动。互动的形式可以多种多样：（1）对所讲授的知识点进行提问， 让学生排麦回答问题。（2）对于难点问题，询问学生是否听懂。 例如：老师可以说：同学们听懂了没？ 听懂了打个“1”，没听懂打“2”。 （3）设置悬疑问题或故意设置“陷阱”问题，让学生尝试来回答。 倘若学生回答错误，则重点分析错误的原因，深入浅出地阐述问题的本质，并上升为理论知识。 （4）使用网络会议平台，比如腾讯会议，提出问题让学生互相讨论，开拓学生的思路，充分调动学生的积极性，踊跃发言。

4 重点强调实验安全

安全问题是重中之重。 几乎每年都有高校实验室发生安全事故， 其主要原因就是违反实验操作规程或实验操作不慎。 对于高校而言，必须做到防患于未然，坚持以人为本、安全第一、预防为主、综合治理的方针。

网络教学虽不在实验室，也要重点强调实验中可能出现的安全问题。 这样，无论是学生以后做实验还是以后工作，都会注意这些设备或实验过程中的安全问题。 因此，教师必须要对实验中可能发生的安全问题进行重点阐述。

例如，液压实验，油路中若溢流阀安装错误，则可能导致油泵出口压力过大，致使油泵的电机轴无法转动，造成电机烧毁，严重的话可能导致火灾。 另外，压力过大可能造成油路中最脆弱的位置发生崩裂，高压油可能喷射到人的眼睛造成伤害。 因此，溢流阀一定要首先正确安装，做好安全保护油路。 接好工作油路之后，工作油路再与安全保护油路并联。最后，油泵电机启动之前，要再次检查溢流阀是否安装正确。

再如PLC 实验。 设计PLC 控制电路时，应设计一个单独的开关，能够切断PLC 的CPU、输入/输出电路的所有供电，并设有熔断器或断路器等保护装置。 要掌握各个接口的定义，尤其是直流接口和交流电接口不要弄错，否则可能烧坏PLC。

5 结束语

实践课程在线学习确实有难度， 但并非不能去做。 教师做足了课前准备工作，课堂上采取正确的方法，是能够保证教学质量的。除了直播教学，慕课上也有一些优质的虚拟实验教学资源值得参考。

突如其来的疫情让教师变成了主播，角色的转变让教师感到压力巨大，特别是实践课程的教学。