“大小齒輪寬度為什么不同?”“零件如何選取?”疫情期間，武漢科技大學(xué)大三學(xué)生胡文韜，用了整整三周時間，完成了“機械設(shè)計課程設(shè)計”的全部課程。完成虛擬實驗并獲80分以上、精確計算40多種零件的尺寸、自學(xué)專業(yè)制圖軟件完成電腦制圖、老師一對一視頻答辯，整個過程打通“四關(guān)”才能順利完成考核。

　　在武漢科技大學(xué)，“機械設(shè)計課程設(shè)計”這門課是有名的既難學(xué)又難過。即使在學(xué)校有老師手把手地教，每年的淘汰率仍有近10%。如今，線上開課，考核標(biāo)準(zhǔn)不變，學(xué)生怎樣順利完成學(xué)業(yè)?事實上，該校多措并舉，積極構(gòu)筑“空中實驗室”，幫助學(xué)生打通了課程設(shè)計的“最后一公里”，實現(xiàn)了工科實踐教學(xué)從理論傳授、課程設(shè)計、虛擬實驗、在線考核的全程護航。

　　虛擬仿真帶來教學(xué)場景變革

　　疫情發(fā)生后，理工科實驗實踐類課程一直是高校教學(xué)的頭疼問題。“機械設(shè)計課程設(shè)計”就是典型的實踐和理論集合的應(yīng)用型課程。在武漢科技大學(xué)，教師們一方面擔(dān)心學(xué)生們的機械制圖所需的特定圖紙無法購買，學(xué)生在家，課程整體進度也很難準(zhǔn)確把握;另一方面，也擔(dān)心一旦課程設(shè)計延后，就會影響到3個學(xué)院的19個班級，約600余名學(xué)生的學(xué)業(yè)進度。

　　最終，經(jīng)過詳細論證，權(quán)衡利弊，學(xué)校決定如期開課、線上施行。各項課前的準(zhǔn)備工作立刻啟動，為了解決課程資料和教材無法發(fā)放的問題，老師們連夜整理校對電子檔，發(fā)送給每一名學(xué)生。

　　“這也太‘豐富’了吧!”看著老師發(fā)來的電子壓縮包里，一份任務(wù)書、一組數(shù)據(jù)、一份講稿和兩本近700頁的電子書，學(xué)生趙馳既震驚又擔(dān)憂，“這是一門具有很強實操性的課程，沒有實物實驗，就靠看數(shù)據(jù)和書本，我真的能行?”

　　很快，他就發(fā)現(xiàn)自己的擔(dān)心是多余的。在資料里，他發(fā)現(xiàn)了一份名為“減速器拆裝及結(jié)構(gòu)認知”虛擬實驗的任務(wù)書。

　　原來，為了解決無法開展實物實驗問題，老師們特意為學(xué)生們開設(shè)了“減速器拆裝及結(jié)構(gòu)認知”虛擬實驗。點擊鏈接進入實驗平臺，遵循操作提示，學(xué)生們便可模擬仿真拆裝“減速器”的步驟，系統(tǒng)里自動給出相應(yīng)的評分。

　　“操作可以重復(fù)多次，要獲得80分以上，才能進行下一步的任務(wù)。”指導(dǎo)老師侯宇提醒大家。通過在這套系統(tǒng)里做仿真實驗，學(xué)生們直觀地看到了齒輪嚙合、軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各個零件，對減速器有了更加感性的認識，為后面的課程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。

　　“在線教學(xué)”實現(xiàn)課堂內(nèi)外銜接

　　學(xué)習(xí)的過程亦是思考的過程。在翻閱電子書的過程中，學(xué)生的腦袋里會有無數(shù)的問題。為了及時指導(dǎo)，負責(zé)這門課的15位老師都建立了相應(yīng)的教學(xué)群，針對學(xué)生們在設(shè)計、計算、畫圖等方面的問題在線答疑。

　　“齒輪間如何定位?”晚上11點半，學(xué)生彭尚文遇到了問題。他下意識地將問題發(fā)給了指導(dǎo)老師楊金堂，“沒想到，楊老師竟然‘秒回’我了。”

　　在接下來的20分鐘里，楊老師從齒輪定位錯誤的原因、為何不能使用軸套定位、如何合理定位，條分縷析，直到彭尚文表示“明白了”，才囑咐他早點休息。

　　“簡直是知識大科普，思路一下子就通了。”看見群里還有不少同學(xué)也提出了類似的問題，彭尚文自告奮勇地去給同學(xué)們答疑，“既能給老師減輕壓力，還能及時鞏固新知識點。”

　　除了單獨答疑，老師們還定期直播，講解共性問題。作為課程總負責(zé)人的李貴，是直播課的主講老師，他將學(xué)生們遞交的“裝配圖”投屏，用紅筆勾出常見的錯處，依次給學(xué)生們講解。

　　“對視孔蓋通氣塞周圍的結(jié)構(gòu)”是制圖中的一大難點，即使看過書，也做了虛擬實驗，很多同學(xué)仍舊一頭霧水。了解到情況后，李貴連夜制作了通氣塞結(jié)構(gòu)的三維模型，在直播課上給學(xué)生們展示內(nèi)部細節(jié)，講解設(shè)計制造工藝的限制。

　　直播課結(jié)束時，面對滿屏“聽懂了，李老師辛苦啦”的留言，李貴那一雙布滿血絲的眼睛里全是笑意。

　　除此之外，老師們提倡學(xué)生將每天完成的演算、圖紙等工作進度的照片上傳到群相冊中，以供老師批閱。一來，可以掌握學(xué)生們的課程設(shè)計進度;二來，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課程設(shè)計過程中存在的問題，及時止損。

　　在交上來的照片中，李貴只要發(fā)現(xiàn)了問題，便用醒目的紅色字體在旁邊標(biāo)出;看見部分學(xué)生進度落后了，他便挨個兒私聊他們詢問情況，并告訴他們有問題要及時詢問;他還常常在學(xué)生作業(yè)評語后面寫一些鼓勵的話，“慢一點沒關(guān)系，每天進步一點點”“加油，有問題隨時找我”。“這幾周，基本上從早到晚都在電腦前，雖然看得眼睛都疼了，可能把握住每一名學(xué)生的實時進度，值了!”李貴說。

　　“聯(lián)合作戰(zhàn)”激發(fā)學(xué)生探究熱情

　　“電腦制圖?也太難了吧。”看著陌生的操作界面和一眾見都沒見過的操作軟件，大家一下子都蒙了。往年的課程設(shè)計，要求提交手繪圖紙，由于擔(dān)心學(xué)生買不到圖紙，今年也順勢作出了改變，全部采用電腦制圖。

　　提出電腦制圖的要求后，之前一直忙前忙后的老師們，留下幾句“加油”“注意截止時間”的話，便不見了蹤影。“自己學(xué)來的知識，才記得更牢。”老師們決定考驗一下學(xué)生們的自主學(xué)習(xí)能力。

　　短暫的迷茫后，學(xué)生們很快確定了“聯(lián)合作戰(zhàn)方案”。你負責(zé)查找資料，了解操作系統(tǒng)的原理;我負責(zé)查國標(biāo)，翻閱明細表，弄懂圖框繪制……一時間，群里討論得熱火朝天。為了一個小凸臺的作用、頂蓋的結(jié)構(gòu)，甚至能爭論上小半天時間。

　　真理越論越明，學(xué)生們對制圖的步驟愈發(fā)清晰，對尺寸標(biāo)注的規(guī)范越發(fā)明確。查表、快捷鍵、運用線型、實操軟件等，一開始摸不著頭緒的新技能，學(xué)生們也一一掌握。

　　當(dāng)然，設(shè)計的過程并非一蹴而就，而是一個反復(fù)打磨的過程。隨著理解的深入，之前未顧及的問題浮出水面。

　　“以前畫錯了可以擦掉再來。”如今，步步皆須謹慎，稍有差錯，就得打回原形，推翻重做。“上周三畫了一大半，發(fā)現(xiàn)齒輪和頂蓋距離很近，可能發(fā)生干涉，為了整體結(jié)構(gòu)精巧，只能重新制作。”趙馳回憶說，機械設(shè)計的每一個數(shù)據(jù)都是嚴格來源于設(shè)計數(shù)據(jù)，精度高，來不得半點馬虎。

　　三周時間過去了，學(xué)生們裝配圖紙的完成率已達到90%以上，線上一對一答辯也接近尾聲。與往年線下課程設(shè)計相比，進度相同，通過率持平。

　　“虛擬實驗、線上講課、電腦制圖、視頻答辯，這些都是從未經(jīng)歷過的挑戰(zhàn)，也出現(xiàn)了很多意想不到的困難，但老師和同學(xué)們一起努力贏下了挑戰(zhàn)。學(xué)生們表現(xiàn)出來的自主學(xué)習(xí)能力讓人驚喜，老師們的敬業(yè)奉獻更令人感動。”該校機械學(xué)院副院長王興東表示，同學(xué)們從這次線上課程中，不僅收獲了知識和技能，更提高了學(xué)習(xí)能力和協(xié)作精神，為接下來的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。