踐行云時(shí)代教學(xué)的工學(xué)并舉

千里之外通過網(wǎng)絡(luò)指揮機(jī)械手完成一連串動(dòng)作，3D仿真模擬平臺(tái)完美演示化工實(shí)驗(yàn)整個(gè)流程，工程訓(xùn)練慕課課程上線并免費(fèi)面向所有高?！鎸σ咔樵斐傻臒o法實(shí)現(xiàn)工程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場教學(xué)的“困境”，河北工業(yè)大學(xué)的老師們各展其能，充分發(fā)揚(yáng)該?！肮W(xué)并舉”的辦學(xué)特色，通過云控平臺(tái)、虛擬仿真、口袋實(shí)驗(yàn)室等一系列遠(yuǎn)程教學(xué)方式，探索出一條“云時(shí)代”理工實(shí)踐教育的新路徑，不僅實(shí)現(xiàn)了自身教育教學(xué)的需要，還幫助國內(nèi)其他30余所高校實(shí)現(xiàn)線上工程實(shí)踐教學(xué)的改革探索。

    云控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)隔空千里做實(shí)驗(yàn)

一只機(jī)械手蘸了蘸“油漆”，先向左移動(dòng)，再向上移動(dòng)，然后左右擺動(dòng)完成涂抹的動(dòng)作，機(jī)械手這時(shí)完成了名為“小小粉刷匠”的操作流程。這是在機(jī)械工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室里發(fā)生的一幕，操作這只機(jī)械手的學(xué)生正在河北邯鄲的家中，而實(shí)驗(yàn)室里此刻并無一人，通過加裝在機(jī)械手旁邊的攝像頭，指導(dǎo)教師和學(xué)生都能在自己的手機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械手的動(dòng)作，指導(dǎo)教師可隨時(shí)對學(xué)生的完成情況予以指導(dǎo)。

“機(jī)械裝備電氣控制與PLC”課程主講人孫立新老師介紹，這門課的線下實(shí)驗(yàn)課需要學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、調(diào)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械手）、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)需要的程序可以通過專用軟件進(jìn)行模擬仿真，但如果只做仿真，學(xué)生恐怕興趣不大。因此，機(jī)械系和機(jī)電系在學(xué)院支持下成立了聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，由機(jī)電系教師趙海文任組長，孫立新、曲云霞、孫凌宇等教師合力開展了“云端實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”建設(shè)攻關(guān)行動(dòng)。

在這一方案中，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求居家線下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，然后通過云端平臺(tái)下載至實(shí)驗(yàn)室設(shè)備控制器，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制與調(diào)試任務(wù)。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)室現(xiàn)場視頻畫面，觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行情況，判斷設(shè)備運(yùn)行是否達(dá)到任務(wù)要求。學(xué)生也可在線實(shí)時(shí)修改程序。指導(dǎo)教師可以通過現(xiàn)場和云端兩種方式獲得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)指導(dǎo)，雙向互動(dòng)。通過平臺(tái)訓(xùn)練，提升了學(xué)生工程能力，全過程可視可控，實(shí)現(xiàn)了云控平臺(tái)操作與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)等效。

“在線模擬有時(shí)候并不能發(fā)現(xiàn)自己編程上的錯(cuò)誤，而連上設(shè)備之后遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，編程上的錯(cuò)誤就會(huì)暴露出來。相對于離線模擬，遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)更具有實(shí)踐性，可以讓我們對PLC編程有更直觀、更深入的認(rèn)識(shí)和了解?！睓C(jī)設(shè)176班的李恒說。

孫立新老師說，學(xué)生們在家做實(shí)驗(yàn)的熱情非常高，從早上7點(diǎn)到晚上12點(diǎn)始終有學(xué)生在調(diào)試。這讓我對學(xué)生們的學(xué)習(xí)態(tài)度有了全新的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在的學(xué)生不是不愛學(xué)，而是目前的一些教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)容沒有引起他們足夠的興趣，一旦把積極性調(diào)動(dòng)起來，孩子們的學(xué)習(xí)勁頭是非常令人佩服的，他們的學(xué)習(xí)能力也是非常強(qiáng)的。

    將“口袋實(shí)驗(yàn)室”寄到學(xué)生家

3月4日起,電信學(xué)院2017級(jí)的學(xué)生群沸騰了,身處全國各地的學(xué)生陸續(xù)收到了學(xué)院寄給他們的“EDA實(shí)驗(yàn)線路板”。誰說線上教學(xué)不能動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)？有了“EDA實(shí)驗(yàn)線路板”，就相當(dāng)于有了一個(gè)小小的“口袋實(shí)驗(yàn)室”。

面對“疫情受控前，學(xué)生不返?！钡囊螅绾文鼙ＷC學(xué)生的在線課程達(dá)到培養(yǎng)方案的要求？學(xué)生的能力怎么能不受疫情影響得到全方位鍛煉？這兩個(gè)問題困擾著電信學(xué)院的老師們，特別是2017級(jí)學(xué)生開設(shè)的EDA技術(shù)綜合設(shè)計(jì)，這是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程，需要邊講解、邊編程、邊測試、邊驗(yàn)證。

講授這門課的韓力英老師說，她的學(xué)生很多都是大三的學(xué)生，專業(yè)課至關(guān)重要，不能耽誤。很多學(xué)生還在準(zhǔn)備考研，更要加強(qiáng)練習(xí)。本來，她錄了大量的視頻教程來輔導(dǎo)學(xué)生，但她發(fā)現(xiàn)，這都沒有將電路板直接寄到學(xué)生手中的效果好。

學(xué)院綜合分析了疫情情況和學(xué)生返校進(jìn)程，最終決定把實(shí)驗(yàn)板寄到學(xué)生手中。實(shí)驗(yàn)中心老師和任課教師迅速行動(dòng)，一邊統(tǒng)計(jì)學(xué)生能夠收到快遞的地址，一邊把“EDA實(shí)驗(yàn)線路板”打包，就這樣，承載著學(xué)校和學(xué)院沉甸甸希望的102個(gè)包裹向全國各地的學(xué)生家中發(fā)出了。

在任課教師的指導(dǎo)下，學(xué)生們迫不及待地打開了包裹，開始測試、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，將線上所學(xué)的理論知識(shí)付諸實(shí)踐，程序跑順了，指示燈亮起來了，收獲知識(shí)技能的同時(shí)，疫情的陰霾仿佛一掃而空。

韓力英說，學(xué)生們收到電路板后，她幾乎從早到晚都在回答學(xué)生的各種問題。當(dāng)學(xué)生寫好軟件編程語言用電路板驗(yàn)證時(shí)，可能需要各種調(diào)試，這其中任何一個(gè)細(xì)微環(huán)節(jié)出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的偏差。正是有了可以驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)電路板，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣被調(diào)動(dòng)起來，這讓“停課不停學(xué)”變得更加有意義。

電信學(xué)院副院長武一表示，把“口袋實(shí)驗(yàn)室”郵寄到家，實(shí)現(xiàn)了教師線上指導(dǎo)、學(xué)生以小組為單位的線下自主實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。學(xué)生不僅可以完成課堂理論知識(shí)學(xué)習(xí)驗(yàn)證，還可以自主開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、在家參與競賽培訓(xùn)，“實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的不斷線”。

    在線工程訓(xùn)練帶著高校組團(tuán)學(xué)習(xí)

通過視頻展現(xiàn)車削、銑削、鉗工、鑄造的全過程，講解小手錘和鋁材小飛機(jī)模型的制造工藝流程，這是學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心在中國大學(xué)MOOC平臺(tái)上推出的線上課程。這一課程于2019年12月向全國高校免費(fèi)開放，是全國第一個(gè)關(guān)于工程訓(xùn)練類課程的慕課資源。這個(gè)具有前瞻性的舉措，在疫情到來之際解了廣大高校的燃眉之急，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)校、跨區(qū)域、跨省市的資源共享。課程團(tuán)隊(duì)更是組成黨員志愿隊(duì)，積極做好服務(wù)工作，根據(jù)不同高校的使用情況和特點(diǎn)，保證隨時(shí)有問題隨時(shí)解答，共同研究合理方案。

課程負(fù)責(zé)人師占群教授說，作為工科學(xué)生，應(yīng)該對典型工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、制造有一個(gè)基本的、完整的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)。這種體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，對理解、學(xué)習(xí)和從事現(xiàn)代社會(huì)的任何一種高級(jí)技術(shù)工作都是必需的基礎(chǔ)。非工科類專業(yè)學(xué)生也應(yīng)了解制造過程，體驗(yàn)工程文化，培養(yǎng)基本工程意識(shí)和工程素質(zhì)。開設(shè)工程訓(xùn)練課程的目的正在于此。

面對疫情給實(shí)踐教學(xué)帶來的困難，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心推進(jìn)工程訓(xùn)練系列實(shí)踐課程“線上線下、虛實(shí)結(jié)合”新模式，在保證完成學(xué)生教學(xué)任務(wù)的前提下，通過全國高校創(chuàng)客教育基地聯(lián)盟、深圳市產(chǎn)教融合促進(jìn)會(huì)和多個(gè)省市的工訓(xùn)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)或者金工學(xué)會(huì)等渠道，將工程訓(xùn)練線上課程分享推向全國。

截至3月20日，7個(gè)學(xué)院、18個(gè)專業(yè)，共有1200名學(xué)生參加了工程訓(xùn)練線上課程學(xué)習(xí)。來自校外的北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等全國30余所高校12000多名學(xué)生參加了工程訓(xùn)練線上學(xué)習(xí)。

《中國教育報(bào)》2020年05月11日第6版