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        疫情下高校實踐課程的在線教學(xué)探索與實踐

        2020-11-11 02:45:14譚安平
        科技視界 2020年30期
        關(guān)鍵詞:原理圖液壓軟件

        譚安平 譚 平

        (成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,四川 樂山 614000)

        0 引言

        受新冠肺炎影響,按照教育部“停課不停學(xué)的”總體部署和要求,全國高校均采取了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)方式。 實踐課具有實踐性較強的特點,一般不適合做網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。 本科生實踐課多見于大三下學(xué)期,不宜推遲到下一學(xué)期,否則可能造成大四課程太多,影響到畢業(yè)找工作和考研。如何保證網(wǎng)絡(luò)授課模式下實踐課的教學(xué)質(zhì)量,這給授課老師帶來了壓力和挑戰(zhàn)。

        1 實踐課程的特點

        大學(xué)課程可以分為理論課和實踐課,理論課以教師為中心,主要以老師傳授知識為主;實踐課程以學(xué)生為中心,主要以學(xué)生動手實踐為主。

        實踐教學(xué)是指在實驗室或生產(chǎn)現(xiàn)場, 根據(jù)實驗、設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)要求,在教師指導(dǎo)下,通過學(xué)做結(jié)合,以學(xué)生自我學(xué)習(xí)和操作為主,從而獲得感性知識和技能,提高綜合實踐能力的一種教學(xué)形式。 其核心在于通過實踐而實現(xiàn)能力[1]。

        對于理工科類的實踐課程,教室一般為實驗室或機房。 在實驗室上課的實踐課程,老師會對實驗器材和設(shè)備進(jìn)行講解,并現(xiàn)場演示實驗操作、設(shè)備調(diào)試、零件測繪測量等。 之后,大部分時間交給學(xué)生自己動手實踐。 如果這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式改為網(wǎng)絡(luò)教學(xué),學(xué)生將無法得到老師面對面的講解,無法享受實驗室硬件資源,無法進(jìn)行實驗操作。

        在機房上課的實踐課程主要是軟件操作,這種軟件課程采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)受影響較小,主要是學(xué)生提問不方便,不像在機房,學(xué)生舉手老師就過來解答。

        對于文經(jīng)管類的實踐課程,實踐教學(xué)多以軟件操作和情景模擬為主。 相比理工科學(xué)生來說,由于不太依賴于實驗器材和設(shè)備,采取網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要相對容易一些。 因此,本文探討主要針對理工科的實踐課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法。

        2 教學(xué)前的充分準(zhǔn)備

        上好課,課前準(zhǔn)備是關(guān)鍵,也是實施有效教學(xué)的基礎(chǔ)和保證。 做好課前準(zhǔn)備,教師對課堂教學(xué)的目標(biāo)更為清晰、流程,了然于心。而實踐課程相對于理論課程的課前準(zhǔn)備工作,又有其自身的特點,它要求教師不僅要掌握相關(guān)的理論知識, 而且還要掌握實驗中的一些技術(shù)問題, 這就要求教師花更多的時間和精力來準(zhǔn)備、組織實驗教學(xué)內(nèi)容[2]。

        相比理論教學(xué),實踐課程需準(zhǔn)備更多、更豐富的教學(xué)素材:(1) 收集實踐課程所需要的實驗器材、設(shè)備、儀器儀表及各種元器件的圖片;(2)各種操作說明書、操作手冊等資料以便下發(fā)給學(xué)生;(3)搜集實驗操作詳細(xì)步驟的視頻, 如果互聯(lián)網(wǎng)上這些資源不足,在條件允許的情況下,教師可到學(xué)校實驗室自己拍攝照片并錄制實驗操作視頻。 搜集了足夠的素材之后,要認(rèn)真整理,制作PPT 課件,精心備課,為正式上課做好準(zhǔn)備工作。

        3 在線直播實驗課程的方法

        有了課前充分地準(zhǔn)備工作, 在線上課會輕松許多。 網(wǎng)絡(luò)授課方式不宜采用慕課為主的方式進(jìn)行授課,宜采用在線直播為主。 直播平臺宜選用具有視頻回放功能的平臺,如釘釘和騰訊課堂急速版。 按照筆者的親身體驗,視頻回放的功能非常好用,特別是以軟件作為工具的設(shè)計類課程,如《塑料模課程設(shè)計》,由于設(shè)計的連貫性比較強, 學(xué)生會反復(fù)觀看視頻回放。 結(jié)合筆者在疫情期間授課的幾門實踐課,淺談一下授課的一些方法與體會。

        3.1 注重實驗工作原理講解

        授課初始應(yīng)講清楚實驗工作原理。 實驗原理是實驗設(shè)計所依據(jù)的理論根據(jù),是指建立在大量觀察、科學(xué)實驗和社會實踐的基礎(chǔ)上,經(jīng)分析、推理、歸納、概括而得到的事物的存在和運動規(guī)律, 一般是原理圖或方程式的形式表達(dá),例如:某種機械結(jié)構(gòu)的動作原理圖、某電氣回路的電路圖、某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)方程式等。

        以《液壓傳動與控制實驗》這門課為例,圖1 為某次液壓實驗的原理圖。

        圖1 蓄能器輔助供油快速回路原理圖

        做實驗之前,先要弄清實驗的目的和要求,本實驗就是根據(jù)原理圖將各個液壓元器件通過油管連接起來,組成一個完整的液壓系統(tǒng)回路。 此次實驗的目的主要是了解蓄能器的功能和特點,為快速供油提供一種新的途徑。

        要弄懂這張原理圖,就要回顧理論課所講述的液壓傳動的基本理論知識,了解每個液壓元器件的圖形符號和功能,根據(jù)液壓原理圖,將串起來的每個元器件功能互相滲透。 因此,弄懂實驗原理非常重要。

        3.2 注重實驗結(jié)果的模擬仿真

        以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式上實驗課程,主要不足之處在于:學(xué)生沒法實際操作,實驗結(jié)果正確與否無法得知。實際上,目前大多數(shù)機械、電氣實訓(xùn)課都可以用軟件仿真的。 例如:液壓系統(tǒng)仿真可用adams,動力學(xué)仿真可用ansys,單片機仿真可用keil+proteus 等。學(xué)生學(xué)會仿真軟件后,可以通過仿真結(jié)果驗證實驗的合理性。

        以《PLC 實訓(xùn)》這門實踐課為例,第一次實訓(xùn)課是認(rèn)識西門子公司型號為S7-200 的PLC 的硬件結(jié)構(gòu)、接口定義、擴展模塊、計算機通信等,并通過專用編程軟件STEP7-MicroWIN 進(jìn)行簡單的梯形圖編程。

        由于沒有實驗室的PLC 實訓(xùn)平臺,編寫的程序無法得到校驗與檢驗,這就需要對編程結(jié)果進(jìn)行模擬仿真。

        圖2 為西門子S7-200 仿真軟件界面, 程序模擬的是簡單的電機啟動和停止。 程序雖然簡單,可學(xué)生一旦掌握了模擬仿真軟件,以后不管編寫多復(fù)雜的程序,都可使用軟件進(jìn)行模擬仿真來檢驗和調(diào)試,達(dá)到“沒有PLC 也可以學(xué)好PLC”的目的。

        圖2 西門子S7-200 編程及仿真軟件界面

        3.3 注重學(xué)生計算機制圖能力的培養(yǎng)

        計算機制圖能力培養(yǎng)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生正確的圖形表達(dá)能力和空間想象思維能力。工科生的很多實踐課程是計算機軟件、制圖類課程。 例如:二維Autocad 制圖、 三維 UG/Solidworks/Catia/Pro-E 建模、Protel 99/Altium Designer 電氣制圖/PCB 布線等。

        現(xiàn)在很多大學(xué)生把電腦作為游戲機, 筆者認(rèn)為:培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)軟件的興趣, 讓電腦成為學(xué)習(xí)工具,而不是玩游戲的工具,提升學(xué)生的社會競爭力,這非常重要。

        以《塑料模課程設(shè)計》為例,這門課主要是運用學(xué)過的塑料成型工藝及模具知識,運用三維軟件UG 來設(shè)計手機殼塑料模,培養(yǎng)學(xué)生的注塑模具設(shè)計和三維制圖能力。 圖3 為優(yōu)秀學(xué)生設(shè)計完成的手機殼模具。

        圖3 手機殼三維模具設(shè)計

        值得說明的是:軟件固然要掌握,但軟件只是個繪圖工具。 僅僅會軟件不會設(shè)計,最多是個繪圖人員或非設(shè)計工程師。

        3.4 注重與學(xué)生的交流互動

        注重與學(xué)生的交流互動,不管是理論教學(xué)還是實踐教學(xué)都是教學(xué)環(huán)節(jié)中必不可少的一部分。老師既是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者,也是學(xué)習(xí)的參與者。 若教師僅僅引導(dǎo)學(xué)生,自己講自己的,不與學(xué)生互動,不參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)當(dāng)中,不與學(xué)生溝通交流,這種課堂不是好的課堂,這樣的老師不是一名好老師。

        教師與學(xué)生互動交流,師生將融為一體,與學(xué)生共同探討,共同學(xué)習(xí)。教師換位思考,想學(xué)生之學(xué)生所想,思學(xué)生之所思,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣,真正地讓學(xué)生學(xué)到知識,提高學(xué)生的社會競爭力。

        在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中, 教師與學(xué)生并非面對面,更應(yīng)增加師生的互動?;拥男问娇梢远喾N多樣:(1)對所講授的知識點進(jìn)行提問, 讓學(xué)生排麥回答問題。(2)對于難點問題,詢問學(xué)生是否聽懂。 例如:老師可以說:同學(xué)們聽懂了沒? 聽懂了打個“1”,沒聽懂打“2”。 (3)設(shè)置懸疑問題或故意設(shè)置“陷阱”問題,讓學(xué)生嘗試來回答。 倘若學(xué)生回答錯誤,則重點分析錯誤的原因,深入淺出地闡述問題的本質(zhì),并上升為理論知識。 (4)使用網(wǎng)絡(luò)會議平臺,比如騰訊會議,提出問題讓學(xué)生互相討論,開拓學(xué)生的思路,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,踴躍發(fā)言。

        4 重點強調(diào)實驗安全

        安全問題是重中之重。 幾乎每年都有高校實驗室發(fā)生安全事故, 其主要原因就是違反實驗操作規(guī)程或?qū)嶒灢僮鞑簧鳌?對于高校而言,必須做到防患于未然,堅持以人為本、安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針。

        網(wǎng)絡(luò)教學(xué)雖不在實驗室,也要重點強調(diào)實驗中可能出現(xiàn)的安全問題。 這樣,無論是學(xué)生以后做實驗還是以后工作,都會注意這些設(shè)備或?qū)嶒炦^程中的安全問題。 因此,教師必須要對實驗中可能發(fā)生的安全問題進(jìn)行重點闡述。

        例如,液壓實驗,油路中若溢流閥安裝錯誤,則可能導(dǎo)致油泵出口壓力過大,致使油泵的電機軸無法轉(zhuǎn)動,造成電機燒毀,嚴(yán)重的話可能導(dǎo)致火災(zāi)。 另外,壓力過大可能造成油路中最脆弱的位置發(fā)生崩裂,高壓油可能噴射到人的眼睛造成傷害。 因此,溢流閥一定要首先正確安裝,做好安全保護(hù)油路。 接好工作油路之后,工作油路再與安全保護(hù)油路并聯(lián)。最后,油泵電機啟動之前,要再次檢查溢流閥是否安裝正確。

        再如PLC 實驗。 設(shè)計PLC 控制電路時,應(yīng)設(shè)計一個單獨的開關(guān),能夠切斷PLC 的CPU、輸入/輸出電路的所有供電,并設(shè)有熔斷器或斷路器等保護(hù)裝置。 要掌握各個接口的定義,尤其是直流接口和交流電接口不要弄錯,否則可能燒壞PLC。

        5 結(jié)束語

        實踐課程在線學(xué)習(xí)確實有難度, 但并非不能去做。 教師做足了課前準(zhǔn)備工作,課堂上采取正確的方法,是能夠保證教學(xué)質(zhì)量的。除了直播教學(xué),慕課上也有一些優(yōu)質(zhì)的虛擬實驗教學(xué)資源值得參考。

        突如其來的疫情讓教師變成了主播,角色的轉(zhuǎn)變讓教師感到壓力巨大,特別是實踐課程的教學(xué)。

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