适应线上线下混合式基础实验教学的教材与资源建设的研究
江苏海洋大学史林兴、王勇主持完成了江苏省高等教育学会2020年江苏高校“大学素质教育与数字化课程建设”专项课题“适应线上线下混合式基础实验教学的教材与资源建设的研究”(课题编号:2020JDKT017),课题组主要成员【前10】:黄增光、刘学东、李其乐、陶 涛、孟春站、周 朕、徐 超、吴同成、王斌斌、蔡 立。
2022年10月16日,习近平在中国共产党第二十次全国代表大会上作报告,指出:实施科教兴国战略,强化现代化建设人才支撑,深化教育领域综合改革,加强教材建设和管理。随着信息化和网络技术的飞速发展,高等教育课程教学形式和教学资源也在相应发生变化。很多教材加入了二维码,在保持教学内容主线基础上,方便读者拓展知识面、增加阅读资源、更新前沿知识。有的建设了课程网站,配置了海量教学资源,方便学生自学和查阅。随着信息化技术的不断发展,各高校、各课程都在适应现代化潮流,推出各种创新教学模式,努力提高教学质量,并且各有侧重,各有特色,可谓百花齐放、百家争鸣。
本课题立足于公共基础实验——《大学物理实验》课程,在本校原有教学模式基础上,汲取其他学校和课程成功经验,开展适应线上线下混合式基础实验教学的教材与资源建设研究,致力于建设集教材、网站、虚拟仿真平台、实验室文化长廊等多维度教学资源体系,将各类教学资源多渠道、实时推送到来访者面前,方便来访者随时随地查阅。构建多维度、无时空限制的大课堂体系。
一、新编教材建设及特色
为深入推进习近平新时代中国特色社会主义思想进教材、进课堂,教材内容突出立德树人根本任务,充分体现思政元素,将思想价值引领贯彻于教材。为适应新的人才培养模式,满足培养应用型人才的需要,教材内容和知识点做了相应调整。教材摒弃了部分老旧实验项目、新增了部分实验项目,精炼了绪论和误差理论部分,优化了附录和参考文献,使得整篇教材更加简洁。将实验项目按类型划分在演示性实验、基础验证性实验、综合性设计性实验、虚拟仿真实验等板块中,针对不同类型实验,编写的原理、操作、数据处理等部分侧重点不同、要求不同,充分体现不同实验的培养目标。新编教材形成了从低到高、从基础到前沿、从接受知识到培养综合能力,逐级提高的物理实验课程新体系。
本教材为适应当前实时化、碎片化学习特点,通过二维码链接提供了海量的线上线下混合式教学资源。二维码链接既有与实验有关的物理学史、背景知识、应用介绍、知识拓展等文字材料,也有仪器图片、操作视频、实验操作过程、应用介绍等图片和视频材料,图文并茂、动静结合、直观易懂、方便快捷。
二、教学网站建设及特色
实验中心网站是实验室信息资源的主阵地,教学网站上提供了几乎所有的适应线上线下混合式基础实验教学的教材与资源。
1. 师资队伍:提供了所有实验指导教师和专职技术人员的介绍,包括个人履历、研究方向、联系方式、教学成果、科研成果、个人荣誉与获奖情况等。方便访问者了解老师的基本情况,方便学生选课和选择实验指导老师、选择竞赛指导教师、选择毕业设计指导教师等。
2. 教学资料:提供实验中心拥有的所有教学资源,包括实验讲义、数据处理、误差分析、物理学史、科学巨匠、经典实验、阅读材料、参考文献、参数查询、拓展创新、仪器操作、应用介绍等与实验有关的各类资料,形式包括文字材料、图片资料、视频材料、虚拟现实等,方便访问者随时随地查阅和使用,各取所需,海量提供。网站教学资源大多提供免费下载服务,方便使用。
3. 仪器设备:提供实验室所有仪器设备(包括大型设备和虚拟仪器)的图片、介绍、使用方法、操作视频等。方便访问者了解仪器设备的基本情况,初步掌握仪器设备的操作和性能,方便校内外人员预约和共享使用。
4. 创新基地:提供实验室创新各种信息,包括:学科竞赛介绍、历年创新成果、竞赛奖项、创新实验室使用申请、指导老师简介、创新项目申请指导等,方便访问者了解学科竞赛和创新制作基本情况,方便学生选择申请参加竞赛、选择竞赛课题、选择指导教师、申请创新项目、参加创新活动等,搭建创新平台,串联起“教师-学生-活动”三要素,激发创新思维和热情,组织开展创新活动,培养创新型应用型人才,多出成果,出好成果。
5. 网站链接:实验教学管理系统、虚拟仿真实验系统、职能部门、国内外著名实验中心等网站链接。其中实验教学管理系统用于发布教学任务、学生选课、课表管理、成绩管理、期末考试管理等;与科大奥锐公司联合定制的虚拟仿真系统提供10个虚拟实验,用于开展线上仿真实验教学。职能部门、国内外著名实验中心等网站链接可以方便来访者切换到其他网站,获得更广泛更深入的信息资源。
三、虚拟仿真实验建设及特色
根据我校实际情况,联合科大奥锐公司开发定制了虚拟仿真实验系统,新增10个虚拟仿真实验项目。系统提供预习、操作、计时、提交报告、评分等功能,注册用户下载环境安装插件即可进入,根据提示可轻易掌握系统的操作,完成虚拟实验任务。每个实验提供实验原理、实验讲义、仪器介绍、数据处理、思考讨论、演示视频等资料供用户学习和参考。配置了服务器,上线运行一年多来,师生反映良好。疫情期间,尤其凸显了独特优势。
四、文化氛围建设及特色
实验室是实验教学的主阵地,实验课堂是知识传授和能力培养的主渠道。在实验课前后、实验室门外,仍然可以见缝插针地推送知识,利用碎片化时间开展文化教育和思政教育。 主要做法有:
1. 在实验中心大厅配置4套触摸一体机,提供来访者查询和学习。
2. 每个实验室铭牌上张贴二维码,手机扫码即可链接实验原理和实验微课视频,方便学生预习和复习。
3. 在实验室长廊新增114个灯箱宣传栏,通过各种展示内容多角度教书育人。展示历年诺贝尔物理学奖介绍,以开拓眼界;展示相对论和高能物理知识,以深度学习;展示FAST和蛟龙深潜等成就,以振奋人心;展示牛顿、爱因斯坦等科学巨匠的介绍,以催人奋进;展示钱学森、潘建伟等国士大师的成就,以增强民族自尊心和自豪感;展示铁球同时落地和地球圆周测量等经典实验,以开发智力、引经据典;展示密立根油滴实验和迈克尔逊-莫雷实验介绍,以尊重科学、以史为鉴;展示我校学生科研项目和竞赛获奖情况,以拉近距离、增强信心。通过宣传栏上展示的一个个鲜活案例,或传授知识,或答疑解惑,或催人奋进,或以史为鉴,增加知识、修炼人格。外延课堂教学、外延知识传授,线上线下混合式教书育人,在基础实验教学基石上,多维度建设教学资源。
本课题开展的适应线上线下混合式基础实验教学的教材与资源建设研究,致力于建设集教材、网站、虚拟仿真平台、实验室文化长廊等多维度教学资源体系。本项目建设成果包括新编1部《大学物理实验》教材,由上海交大出版社出版发行(2023年1月);发表1篇教学论文——“新工科背景下大学物理及实验一体化教学改革实践”在《山西青年》(2021年第16期);几乎全部教学资源都在教学网站(https://ss.jou.edu.cn/syzx/jxzl.htm)上可查;虚拟仿真实验课在网站(58.192.31.89:8000)登录使用,提供10个虚拟实验项目;实验室文化长廊新增114个宣传灯箱,通过各种展示内容多角度教书育人。参与上述建设工作的多是有多年教学经验的一线实验指导教师和专职技术人员,建设内容紧贴我校实际情况。参与105个实验教学短视频、10个虚拟仿真实验和114个宣传灯箱制作的有智慧树、科大奥锐、创世喷绘等专业制作公司,资源建设质量有保障。邀请了部分学生参与建设内容和形式的决策,广泛听取受众意见,保证资源使用效果。全面使用近年来流行的二维码载体,将海量的教学资源上传到云端,来访者只需通过手机扫描二维码、即可随时随地获取信息。二维码载体包括教材、网站、实验室铭牌和仪器上,帮助读者拓展知识面和深度学习。上述教学资源经过2年的建设和试用,已经逐步趋于成熟和完善,既可用于我校的基础实验教学,也可推广到其他课程和其他院校使用。本项目建设,坚持政治标准与学术标准相统一,融入课程思政元素,引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观。