COVID-19 疫情背景下国际学生线上实验课程探索与实践

张泽宇，田明锐，朱佳庆，董 武，耿 麒*

（1.长安大学 公路养护装备国家工程研究中心，西安 710064；2.格拉斯哥大学 詹姆斯瓦特工程学院，英国 格拉斯哥G12 8QQ）

为实现全球命运共同体的理念，促进各国之间政治、经济、文化等多个领域飞速发展，推动“一带一路“倡议的执行。我国西北区域多个高校共同发起了高校联盟，吸引来自周边国家、地区的高校加入其中，互帮互助，越来越多的国际留学生选择前往中国进行交流、学习。以长安大学为例，截至2021 年底，在校国际学生人数突破1 600余人，分别来自巴基斯坦、俄罗斯、刚果（布）、厄瓜多尔和智利等国家，分布于16 个学院。大量外籍学员的融入不仅增加了教学的丰富性，而且还促进了各国间的交流与共同进步。

2020 年春季，新冠肺炎疫情突发，因其难以防范，传播速度快等特点，教育部作出决议，为防止新冠肺炎疫情的传播，避免交叉感染，提出了“停课不停学“的教育计划。因此，国内高校为防止人员流动过大，配合防疫政策，均采取线上教学模式。而国际学生群体因其特殊性，也在自己所在地区进入线上学习时代。至此在线学习在全国范围内首次实现了全学科、全学段的覆盖。

但是在线课程存在学生学习兴趣低、互动不积极及对知识重难点把握不清等问题。张泽宇等人通过对工程机械特色专业课的研究，提出了一种线上+线下的实验教学新模式。熊红等人通过对于疫情下学习通的在线课程教学探索，提出了一种线下线上相结合的教学模式。庞令佳等人依托慕课、微视频平台等APP 将翻转课堂融入到体育教学的翻转课堂中。Matamoros 则通过研究学生群体的“多样性”，依托翻转课堂理念，研究出了一种差异化的教学方法。上述文献通过翻转课堂的方式，一定程度地提高了在线教学的效果。

但是，在教学团队开展长安大学专业特色实验课程工程机械性能试验的教学过程中，留学生课程的线上教学仍然面临以下3 个关键问题。

（1）留学生群体较之普通高校学生相比，其群体分布范围广、国际间时差较大，且各个国家之间存在文化差异，因此难以做到在线直播课程开播时间具体统一，进而导致教师开播时，大量同学无法及时进入会议参与学习。若只采取录播教学手段则又难以及时得到学生的反馈，容易造成问题堆积，学生易于产生畏学、厌学等心理。

（2）工程机械中的实践课程是一门互动较为密切的课程，需要同学们在实践过程中积极配合老师参与其中，共同动手实践。留学生群体无法身临实验现场、切身参与实验过程体验工程机械的工作、状态。若仅仅只通过在线直播的手段进行在线观看学习，很容易让趣味十足的实践课程变得索然无味，难以持续保证学生们良好的学习状态，进而导致学生课程注意力下降，课堂效率降低，实践教学目标难以达到预期效果。

（3）对于本课程所采用的实验样机多为国内厂商常用的工程装备，但对于留学生来讲，他们所在的国家及地区不完全有与之相对应的设备及相对应的就业岗位。而本实验室的设备及课时难以支撑国际教学多样化、个性化的性能实验。因此在上课过程中，部分学生的学习动力不足，课堂氛围较为冷清，使得课程意义变为单纯的“应付考试”。

针对上述3 类问题，通过在英国格拉斯哥大学访学期间发现：（1）该高校是以教师正常上课时间为主，不考虑学生作息，经常出现国内网课学生凌晨考试的情况。（2）英国高校的教学模式主要是以任务驱动，小组讨论为主，共同完成课堂任务，更有利于提高学生的参与度。（3）专业课程教学多以教师科研为主，课程多、课时大，以讲授某种仿真需求、某种仿真技术或某款仿真软件为目的，但缺乏面向应用的宏观统筹。

鉴于长安大学工程机械学院的专业特色及特色课程的教学现状与经验，结合英国高校现有的教学模式，以学生为中心，以鼓励学生提高动手实践能力，培养学生团队协作能力为目标，采用“教、学、做”一体化的实验教学方法，建立“理论认识、实例仿真、实践应用”相结合的教学体系，探索后疫情时代来华留学生专业实验课程远程授课新模式。

一、工程机械性能实验课程概述

长安大学工程机械学院拥有“道路施工技术与装备教育部重点实验室”“公路养护装备国家工程实验室”等诸多国家级/省部级实验室。工程机械性能实验课程是工程机械学院的专业特色实验课程，也是工程机械底盘理论与性能课程学习中不可缺少的实验环节。该课程主要教授内容有工程车辆的牵引性能、滚动阻力及发动机与传动系实验等多个方面，通过工程机械性能实验，使学生认识轮式机械和履带式机械的传动与作业方式，掌握在稳定负荷作用下整机的牵引性能与行驶阻力的实验方法，熟知测量系统的组成与实验仪器设备的操作步骤，了解影响车辆牵引性能、行驶阻力与附着性能的主要因素。该课程旨在对工程机械中常见的机械性能方面的问题进行研究学习。工程机械性能实验课程是培养交通装备设计、车辆底盘制造等领域人才的核心课程之一。同时，也为同学们后续的毕业设计、从事工程技术工作和科学研究提供实践基础。

该课程属独立设课的教学实验课程。学生通过前期所学的相关专业理论课程，初步认识了本实验的内容。之后跟随指导教师进入实验室分组进行实践操作。这种课程结构不仅解决了学生在学习抽象理论知识时的难点问题，使学生掌握工程机械各测量参数的测试原理、不同传感器的应用范畴、车辆在稳定负荷作用下的性能实验方法、不同行走机构牵引性能与行驶阻力的特点，进而达到深刻认知牵引型工程机械的目的，而且还培养了学生的实践能力、团队协作能力与工程应用能力，实现对知识、能力及素质方面的培养目标。

二、留学生的远程翻转实验课程新模式

受到疫情环境的影响，线上教学已成为现阶段教师不可或缺的教学方式。信息化时代的到来给予了翻转课堂发展的萌芽，随着传统的规范化教学越来越难以适应当下时代的发展模式，从而又促进了翻转课堂理念的发展。因此教师也常常会将翻转课堂的理念与线上教学相结合。相比于传统的线下授课模式，线上教学模式虽然突破了时空的限制，使教学变得更加便捷，但其存在监督能力差，监管性不严的问题，无法根据学生状态及时调整教学思路，容易导致学生对于本门学科的畏难情绪，不利于展开后期教学，因此提出了留学生的远程翻转实验课程新模式。

（一）考虑时差的远程课程构建方案

迫于疫情条件，学生群体陷入线上教学时期。但是由于国际留学生群体的特殊性，班内同学多来自全球各地不同国家、地区。例如居住在土耳其、乌克兰及黎巴嫩共和国等地的同学，与国内时差为5 个小时。日常作息与国内时间有较大的差异。受限于录播课程难以及时得到学生的实时反馈，造成教学过程枯燥乏味，学生缺乏学习兴趣。因此为保证教学质量，针对留学生线上课程提出考虑时差的远程课程构建方案——将原课时划分为在线师生互动+离线自主学习两部分。其中“在线师生互动”部分的时间是通过统计全班学生所在时区，选取以国内作息时间为主，兼顾学生所在国家（地区）的时差，尽可能地照顾绝大多数同学在线上课的问题；“离线学生自主学习”部分是将相似时区的留学生小组划为一个团队，通过讨论交流、自主学习，完成课程任务。

（二）实验课程的翻转教学模式

实践课程作为工程机械专业中一种常见的课程形式，是以实验为依托反馈专业课程知识体系。因此，将翻转课堂理念融入到实践课程当中，仍然要保持学生对于实验本身的关注程度。以学生主导的翻转课堂实验教学模式与传统的教师陈述式教学不同：在该教学模式中，教师于课前发布学习任务，并且提供参考材料、教学视频等素材库，以任务驱动激发学生的兴趣与关注，引导学生将前期专业理论课程中的知识点进行梳理，明确课程教学内容和实验工艺流程，让学生在课堂之外自主学习。以上述内容为基础，在在线课程中采取小组合作的形式设计实验内容，巩固重点难点，并通过翻转课堂将所学知识内化为专业技能，提高学生的专业素质，培养学生的自主学习和解决工程问题的能力。

（三）融合异国国情的多元化仿真案例

由于课程教学内容及教学设备在部分学生的生源地区缺少对口的岗位支持，导致这部分学生的课堂学习动力不足。本课程通过融合异国国情的多元化仿真案例，遵循当前的课程体系，结合各国工程机械的工作环境与施工设备，设计出具有代表性的数值仿真案例，提供相应传动系统、液压系统和控制系统的型号参数，指导学生构建虚拟仿真模型，求解并分析工程车辆的动力与作业性能，增强学生对工程机械专业知识架构的认识与理解，借助相关文献能够表述、分析和研究机械工程领域的复杂问题，提升学生个人和团队在设计与研发中的能力；此外，设置线上提问和讨论环节，避免学生因专业课程的抽象与复杂产生畏难心理，同时也使得学生有充分的时间进行大量的模拟训练。

三、留学生远程翻转实验课程的应用

基于上述国际留学生课程远程实验教学过程中存在的问题及解决方案，在工程机械性能实验课程中开展了实践与应用。其中，将课程整体分为3 个阶段，即课程筹备阶段、在线课程阶段和离线学习阶段。具体开展技术路线如图1 所示。

图1 工程机械性能实验留学生远程教学改革技术路线

课前筹备阶段：教师在课前统计学生所在的时区，将时区相近的学生进行分组。并将整个实验课程内容划分为在线师生互动和离线自主学习两个部分。对于在线学习部分，教师主要以国内作息时间为主，兼顾学生所在地区的时差，并采取直播的形式进行上课；而离线自主学习，则是采取学生观看录播视频，课后自主查阅相关资料及进行小组讨论的方式进行学习。另外，为了提高学生的学习兴趣，教师应当在课前结合留学生所在国家、地区对于工程机械方面的相关近况，准备与之对应的典型的工程机械设备，型号的关键参数。

在线课程阶段：教师首先采用在线学习平台于课前发布学习任务，积极号召学生利用校内资源查阅相关文献，并给与学生提供主要的参考材料、案例等素材。然后，将在筹备阶段准备的工程车辆性能实验视频及实验室内的工程机械作业视频进行演示、讲解，并设计分层次、个性化、多元化的教学方案，以任务驱动，引导学生将前期专业理论课程的知识点进行梳理，培养学生解决实际工程问题的能力。在课程最后，教师可根据不同小组布置与其国家地区关系较为密切的学习任务，并在课程考核阶段作为大作业，按组进行讲解，从而使学生更好地参与、接触到实践中去，把握知识脉络、构建知识体系。

离线学习阶段：根据教师提供的相关信息参数、案例及演示素材等信息，各组学员根据自己所在国家、地区的实际情况开展工程机械性能仿真。对于在仿真模拟中遇到的问题，各小组先进行组内讨论、消化。若仍有较为疑惑之处，可上报教师，教师对于虚拟建模、性能分析过程中存在的问题进行个性化解答，辅助学生完成理论课程任务。

四、结束语

本文以当下全球后疫情时期为背景，以长安大学工程机械学院特色专业课为例，以培养高素质、高质量人才为目标，针对留学生群体，探索出一种远程实验课程新模式，提出了“考虑时差的远程课程构建方案”“实验课程翻转教学模式”和“融合异国国情的多元化仿真案例”的创新教学方法。该教学方法有效解决了录播课程效果不佳、远程实践参与性不强、留学生学习动力不足的问题，还降低了实验课程的材料与试错成本、保障了学生的安全。课程中采用小组合作模式，让每位学生都积极主动参与到课堂中，不断提升学生们的协作学习、思维创新、合作沟通能力，提高了学生的知识留存率，也突出工程机械学科专业课的实践特色。此外，这种教学方式也有助于提升教师教学能力及对资源的利用能力，实现教师、学员共同进步。相应的教学成果可推广至理论课程的教学过程中，更有利于提高国际人才培养质量。其教学成果不仅可以在本校的教学实践中应用，还可对其他高校起到一定的示范辐射作用，以促进学院教学体系的革新，提高人才培养的质量。