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学生正在进行线上CAD绘图。武汉科技大学 供图
“大小齿轮宽度为什么不同?”“零件如何选取?”疫情期间，武汉科技大学大三学生胡文韬，用了整整三周时间，完成了“机械设计课程设计”的全部课程。完成虚拟实验并获80分以上、精确计算40多种零件的尺寸、自学专业制图软件完成电脑制图、老师一对一视频答辩，整个过程打通“四关”才能顺利完成考核。
在武汉科技大学，“机械设计课程设计”这门课是有名的既难学又难过。即使在学校有老师手把手地教，每年的淘汰率仍有近10%。如今，线上开课，考核标准不变，学生怎样顺利完成学业?事实上，该校多措并举，积极构筑“空中实验室”，帮助学生打通了课程设计的“最后一公里”，实现了工科实践教学从理论传授、课程设计、虚拟实验、在线考核的全程护航。
虚拟仿真带来教学场景变革
疫情发生后，理工科实验实践类课程一直是高校教学的头疼问题。“机械设计课程设计”就是典型的实践和理论集合的应用型课程。在武汉科技大学，教师们一方面担心学生们的机械制图所需的特定图纸无法购买，学生在家，课程整体进度也很难准确把握;另一方面，也担心一旦课程设计延后，就会影响到3个学院的19个班级，约600余名学生的学业进度。
最终，经过详细论证，权衡利弊，学校决定如期开课、线上施行。各项课前的准备工作立刻启动，为了解决课程资料和教材无法发放的问题，老师们连夜整理校对电子档，发送给每一名学生。
“这也太‘丰富’了吧!”看着老师发来的电子压缩包里，一份任务书、一组数据、一份讲稿和两本近700页的电子书，学生赵驰既震惊又担忧，“这是一门具有很强实操性的课程，没有实物实验，就靠看数据和书本，我真的能行?”
很快，他就发现自己的担心是多余的。在资料里，他发现了一份名为“减速器拆装及结构认知”虚拟实验的任务书。
原来，为了解决无法开展实物实验问题，老师们特意为学生们开设了“减速器拆装及结构认知”虚拟实验。点击链接进入实验平台，遵循操作提示，学生们便可模拟仿真拆装“减速器”的步骤，系统里自动给出相应的评分。
“操作可以重复多次，要获得80分以上，才能进行下一步的任务。”指导老师侯宇提醒大家。通过在这套系统里做仿真实验，学生们直观地看到了齿轮啮合、轴内部结构和各个零件，对减速器有了更加感性的认识，为后面的课程设计打下良好的基础。
“在线教学”实现课堂内外衔接
学习的过程亦是思考的过程。在翻阅电子书的过程中，学生的脑袋里会有无数的问题。为了及时指导，负责这门课的15位老师都建立了相应的教学群，针对学生们在设计、计算、画图等方面的问题在线答疑。
“齿轮间如何定位?”晚上11点半，学生彭尚文遇到了问题。他下意识地将问题发给了指导老师杨金堂，“没想到，杨老师竟然‘秒回’我了。”
在接下来的20分钟里，杨老师从齿轮定位错误的原因、为何不能使用轴套定位、如何合理定位，条分缕析，直到彭尚文表示“明白了”，才嘱咐他早点休息。
“简直是知识大科普，思路一下子就通了。”看见群里还有不少同学也提出了类似的问题，彭尚文自告奋勇地去给同学们答疑，“既能给老师减轻压力，还能及时巩固新知识点。”
除了单独答疑，老师们还定期直播，讲解共性问题。作为课程总负责人的李贵，是直播课的主讲老师，他将学生们递交的“装配图”投屏，用红笔勾出常见的错处，依次给学生们讲解。
“对视孔盖通气塞周围的结构”是制图中的一大难点，即使看过书，也做了虚拟实验，很多同学仍旧一头雾水。了解到情况后，李贵连夜制作了通气塞结构的三维模型，在直播课上给学生们展示内部细节，讲解设计制造工艺的限制。
直播课结束时，面对满屏“听懂了，李老师辛苦啦”的留言，李贵那一双布满血丝的眼睛里全是笑意。
除此之外，老师们提倡学生将每天完成的演算、图纸等工作进度的照片上传到群相册中，以供老师批阅。一来，可以掌握学生们的课程设计进度;二来，可以发现学生在课程设计过程中存在的问题，及时止损。
在交上来的照片中，李贵只要发现了问题，便用醒目的红色字体在旁边标出;看见部分学生进度落后了，他便挨个儿私聊他们询问情况，并告诉他们有问题要及时询问;他还常常在学生作业评语后面写一些鼓励的话，“慢一点没关系，每天进步一点点”“加油，有问题随时找我”。“这几周，基本上从早到晚都在电脑前，虽然看得眼睛都疼了，可能把握住每一名学生的实时进度，值了!”李贵说。
“联合作战”激发学生探究热情
“电脑制图?也太难了吧。”看着陌生的操作界面和一众见都没见过的操作软件，大家一下子都蒙了。往年的课程设计，要求提交手绘图纸，由于担心学生买不到图纸，今年也顺势作出了改变，全部采用电脑制图。
提出电脑制图的要求后，之前一直忙前忙后的老师们，留下几句“加油”“注意截止时间”的话，便不见了踪影。“自己学来的知识，才记得更牢。”老师们决定考验一下学生们的自主学习能力。
短暂的迷茫后，学生们很快确定了“联合作战方案”。你负责查找资料，了解操作系统的原理;我负责查国标，翻阅明细表，弄懂图框绘制……一时间，群里讨论得热火朝天。为了一个小凸台的作用、顶盖的结构，甚至能争论上小半天时间。
真理越论越明，学生们对制图的步骤愈发清晰，对尺寸标注的规范越发明确。查表、快捷键、运用线型、实操软件等，一开始摸不着头绪的新技能，学生们也一一掌握。
当然，设计的过程并非一蹴而就，而是一个反复打磨的过程。随着理解的深入，之前未顾及的问题浮出水面。
“以前画错了可以擦掉再来。”如今，步步皆须谨慎，稍有差错，就得打回原形，推翻重做。“上周三画了一大半，发现齿轮和顶盖距离很近，可能发生干涉，为了整体结构精巧，只能重新制作。”赵驰回忆说，机械设计的每一个数据都是严格来源于设计数据，精度高，来不得半点马虎。
三周时间过去了，学生们装配图纸的完成率已达到90%以上，线上一对一答辩也接近尾声。与往年线下课程设计相比，进度相同，通过率持平。
“虚拟实验、线上讲课、电脑制图、视频答辩，这些都是从未经历过的挑战，也出现了很多意想不到的困难，但老师和同学们一起努力赢下了挑战。学生们表现出来的自主学习能力让人惊喜，老师们的敬业奉献更令人感动。”该校机械学院副院长王兴东表示，同学们从这次线上课程中，不仅收获了知识和技能，更提高了学习能力和协作精神，为接下来的学习打下坚实的基础。
作者：通讯员 陈孖川 孙鸿宇 方芳
