摘要：近年来，随着信息化技术的不断发展，国家对于理工科人才的培养提出了更高的要求。安全工程是为保障我国能源安全、稳定而开设的一门重要学科。针对安全工程专业安全仿真模拟课程现存的理论知识抽象难理解、实操环境难构建、学生学习积极性较差等问题，探索出一种线上线下随时切换教学模式。该教学模式以“学校中控平台+笔记本电脑+iPad（或安卓平板）+扩展屏”为核心教学设备，既能够根据教学环境的改变随时切换教学模式，也能在理论讲解的同时兼顾实践环节的训练，促使学生在学习过程中培养自主思考及问题探索的能力。实践结果表明，线上线下随时切换教学模式对提高课程教学质量、培养学生团队意识及创新能力具有重要的作用，学生整体成绩和对教学的满意度都有显著的提高。该教学模式的提出对推动信息化时代下的教学改革具有重要的参考价值。

　　关键词：安全仿真模拟；线上线下随时切换教学模式；教学实践

　　培养具有创新意识和实践能力的高级专业化人才是我国高等教育的任务之一，也是新时代理工类高校教育教学的重要内容[1]。但随着信息技术的不断发展，理工类高校传统的教学模式难以满足学生实践技能的训练需求。以安全工程专业仿真模拟课程为例，该课程以数学建模相关知识为前导，授课过程中不仅需要向学生展示建模的思维、方法及理论公式的推导过程，还需要通过仿真系统或编程环境与学生进行互动，但在实际的教学过程中，部分学生存在对理论知识理解困难、动手实操能力弱、学习积极性较差等问题[2]。

　　因此，为了满足理工科人才培养需求及新时代教学目标要求，西安科技大学安全工程专业教师团队对线上线下教学模式进行了初期探索，通过前期调研、教学设备技术改造、现场测试等方式，最终形成了线上线下随时切换的教学模式。该教学模式能够在理论讲解的同时兼顾学生动手实践能力的锻炼，促使学生在学习过程中培养自主思考及问题探索的能力，同时实现传统教学模式与线上教学模式的优势互补，提升学生对课程及专业的满意度，有效提高教学效率和质量。

　　一、安全仿真模拟课程教学现状

　　（一）理论知识抽象难理解

　　安全仿真模拟课程知识体系复杂，模型构建、公式推导等内容烦琐，难以理解。此外，安全仿真模拟课程讲解需要与安全工程专业的相关专业课知识结合，如矿井瓦斯、粉尘、有毒有害气体等，初始参数影响因素较多，导致学生对知识原理理解困难。因此，教师在讲解理论知识时，应充分结合专业相关知识，以动画演示、引例讲解等方式代替枯燥的原理讲解，课后根据课堂情况从教学资源库中选择合适的内容推送给学生，使学生根据自己的情况查漏补缺。

　　（二）实操环境难构建

　　安全仿真模拟课程实操部分在整体课时中占有较大比例，但是由于模型复杂、初始边界参数较多，依赖传统的线下教学模式难以向学生展示模型分析、构建、求解等过程，导致实操效果大打折扣，难以实现实操环节的教学效果。因此，课程中会用到多种仿真模拟辅助软件，通过多窗口的切换满足不同实践场景的需求，课后学生可随时对仿真程序进行实践练习，从而有效实现提高学生动手能力培养的目标。

　　（三）学生学习积极性较差

　　安全仿真模拟课程理论知识抽象难理解、实操环境难构建，导致一些学生认为该课程学习难度大，从而消极对待。此外，安全仿真模拟课程的学习与学生的计算机水平有关，但大多数学生并未接受过系统的计算机知识学习，造成模拟结果分析困难、规律现象解释不清，影响了学生的学习积极性[3]。

　　基于上述分析，安全仿真模拟课程迫切需要探索出一种既能适应线下理论知识教学，又能满足学生实践环节练习的新型教学模式。

　　二、线上线下随时切换教学模式设施配置

　　通过对教学设备、笔记书写软件、投屏与屏幕共享软件及中控平台进行合理的选型及改进，能够较好地解决线上教学和线下教学过程中存在的问题，最大限度地提高教学效率和质量。

　　（一）教学设备

　　线上线下随时切换教学模式需要采用多屏联动方式进行教学，在拓展学生学习空间的同时，能够依据不同的学习内容提供多样化的学习情境，既保证了教学资源的合理配置，也给学生提供了动手操作的机会。线下教学采用“学校中控平台+笔记本电脑+iPad（或安卓平板）+扩展屏”模式，能够借助多媒体手段提高学生的课堂参与率，丰富课堂的教学内容，增加课堂的趣味性。线上教学采用“笔记本电脑+扩展屏（显示器）+iPad（或安卓平板）+扩展屏”模式，能够使公式讲解、模型建立等过程更加直观、形象，学生可依据教师发布的学习内容在线上直接展示自己的学习成果，从而突出实践环节的训练。

　　（二）笔记书写软件

　　为了弥补线上讲课板书书写的缺陷，可以在iPad中配置笔记书写软件。目前常见的笔记书写软件主要包括FiiNote、Notability、Goodnotes等，其中Goodnotes具有将批注连同源文件一起导出PDF格式的功能，且支持手写编辑文件并能将手写内容转换为文本。此外，Goodnotes能够让用户在导入的PDF、PPT和Word文稿上添加手写注释，非常适合现代教学中的板书书写，并且可以与教案完美融合。

　　（三）投屏与屏幕共享软件

　　为了实现线上板书与学生端同步，教师需要通过投屏软件将iPad上的手写内容映射到笔记本屏幕上，再通过腾讯会议分享给所有学生。目前应用较多的投屏软件包括乐播投屏、傲软投屏、iTools投屏等，其中傲软投屏支持Wi-Fi模式和USB接口连接，可以兼容多种操作系统。因此，投屏软件选择傲软投屏，屏幕共享软件选择腾讯会议。

　　（四）中控平台

　　学校的中控平台支持笔记本电脑和台式机的自由切换，但存在分辨率较低的情况。因此，学校维护多媒体教室的工作人员进行了线路改造，使笔记本电脑和台式机可以随时切换。

　　三、线上线下随时切换教学模式的优势

　　线上线下随时切换教学模式能够实现线上线下教学的深度融合，可根据教学环境的改变随时切换，从而应对各种突发情况，有效满足学生素质教育和团队协作能力的培养的需要，具体优势包括三个方面。

　　（一）学习方式的创新

　　线上线下随时切换教学模式极大地拓展了教学空间，能够充分发挥各类教学优势，创新学生的学习方式。第一，在线下教学中，以学校提供的中控平台为基础，能够实现笔记本电脑和台式机的自由切换，有效满足学生对课程理论与实践教学不同场景的需求，最大限度地发挥学校教学资源的作用。第二，线上教学可以共享优质的教学资源，同时通过主屏的不同窗口共享，实现不同教学场景的切换。第三，线上教学可以最大化地发挥线上信息技术优势，将大班上课转化为一对一学习，学生可以随时按下暂停键，对一些疑难问题或者重点内容进行反复学习，巩固知识点，提升学习效果。

　　（二）学习环境的创新

　　线上教学最大的局限性就是“前不见老师，旁不见同学”，对学生个人的学习自控力提出了更高的要求，而线上线下随时切换教学模式能够为学生构建一种新的学习环境，从而辅助其专注学习。

　　第一，通过采用iPad投屏和Goodnotes软件，教师可以完整地向学生展示板书书写过程，实现“板书+PPT”的有效融合。同时，教师在课上传授给学生的知识信息更加丰富，从而能够吸引学生的注意力，调节课堂学习节奏，提高学生学习效率。第二，线上线下随时切换教学模式采用分组学习、分组考核的方式，摒弃了传统的“教师—学生”两级学习模式，形成了“教师—小组—个人”三级学习模式，促使小组成员之间相互监督、相互交流、相互帮扶，克服了学生单独学习缺乏自控力的弊端，也在一定程度上提高了小组成员的团队归属感，从而能够全面提高整体的教学质量。

　　（三）学习效果的创新

　　线上线下随时切换教学模式采用了“当堂训练、小组PK”的教学方式，能够培养学生的团队协作意识和团队合作精神，充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，从而增强学生的逻辑思维、创造思维和系统思维。

　　第一，小组中的每一名成员都有平等参与讨论和回答问题的机会，进行当堂训练和小组PK，有利于成员之间和小组之间进行互学、互查和互评，给学生营造出融合、自由、开放的学习氛围。第二，合作学习可以贯穿课堂内外，也可以拓展到其他学科，有利于营造“以点带面”的学习氛围。

　　线上线下随时切换教学模式是传统教学与现代信息技术的有效融合，不仅吸纳了线上、线下教学的优势，也有效避免了二者的弊端，通过最佳的信息展现形式满足学生对不同学习情景的需求。

　　四、线上线下随时切换教学模式的具体实践

　　（一）安全仿真模拟课程线下教学过程

　　安全仿真模拟课程不仅需要教师在课堂上对仿真模拟基本理论、模型建立方法、公式推导等进行讲解，还需要教师借助计算机，利用各种仿真模拟软件对建立的模型进行讲解，且会涉及瓦斯、粉尘、有毒有害气体等多种不同情景，因此，线下教学所采用的方式也有所不同。若线下教学内容以理论讲解为主，则以学校台式机为载体，主要进行PPT讲解及黑板手写板书讲解。若线下教学内容需要仿真系统或编程系统进行演示和互动，则以笔记本电脑为载体，搭建傲软投屏软件，将笔记本电脑与台式机相连接，方便教师对实践内容进行演示和讲解。

　　（二）安全仿真模拟课程线上教学过程

　　安全仿真模拟课程线上教学首先由教师通过傲软投屏软件实现笔记本电脑主屏与iPad软件之间的联动，然后进行投屏，给学生分享模型搭建原理、模型解算过程等课堂内容，再通过Goodnotes笔记软件实现线上板书的书写过程。

　　通过对笔记本电脑的屏幕功能进行设置能够实现对主屏功能进行扩展，教师可以在主控扩展屏上运行微信和QQ，了解学生的课堂疑问及对知识点的吸收情况，并及时进行解答，提高课堂的互动率。此外，安全仿真模拟课程并不局限于教材所涉及的内容，其可与安全工程的相关专业课进行结合，此时扩展屏又可作为一个课堂资源库向学生展示本次课程所需的各类素材，从而丰富课程内容。安全仿真模拟课程最重要的实践环节就是对仿真程序的练习。在线上教学过程中，教师可以腾讯会议为视频和语音输出的载体与学生进行互动，通过主屏幕共享，利用仿真程序直观地对课堂学习内容进行展示和讲解，确保学生可随时提出疑问，以保证学生充分理解课程知识，从而提高课程整体的学习效果。

　　五、线上线下随时切换教学模式的应用效果

　　通过采用线上线下随时切换教学模式对安全仿真模拟课程进行讲解，以最佳的信息展现形式满足学生对不同学习情境的需求，使学生的学习效果和效率有了很大的提升，学生对课程教学整体的满意度较高。线上线下随时切换教学模式能够适应安全仿真模拟课程模型建立困难、原理复杂、程序烦琐等情况，且通过多平台、多窗口的切换可提供多样的教学资源，从而可以丰富课堂知识内容。同时，该模式的应用能够以仿真模拟软件为载体，对课堂内容进行实践练习，让学生对所学内容充分理解、活学活用，从而实现安全仿真模拟课程的教学目标。通过对这样一种教学模式的探索与实践，发现在同年级开设安全仿真模拟课程的班级中，采用线上线下随时切换教学模式的班级期末成绩高分比例和平均分都有显著的提高，在科技创新型竞赛中的获奖率也有明显的提升，学生整体的反馈较好。实践结果表明，线上线下随时切换教学模式是一种符合教育信息化发展的全新教学模式。

　　参考文献：

　　[1]邢浩,幸娇萍,张群喜,等.地球化学专业线上线下教学体系探索与实践[J].长春师范大学学报,2023(4):157-161.

　　[2]马有营.安全工程专业计算机仿真模拟课程建设[J].四川水泥,2019(12):288.

　　[3]陈明义,王宁,王景春,等.土木安全学科背景下安全模拟与仿真课程建设探索[J].教育现代化,2021(72):86-88.