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智慧实验提升新工科人才培育质量

公布时间:2021-02-06 作者:戴玉蓉 恽如伟 泉源:中国教育报

近十年来,海内各高校一直在提倡并推行开放式创新性的实验教学改革,从实验项目内容的分条理编排,到实验教学历程的探讨性指导,到实验审核方式的多元化尺度,但在实际操作时会遇到一些制约瓶颈。如优质西席资源欠缺、实验室周全开放在实际操作和治理上遭遇难题、多元化审核尺度难以客观体现等。为此,东南大学物理实验教学团队和南京师范大学智慧教育研究院互助,针对传统大学实验教学的难点、痛点,对教学系统、教学内容、实验教学环节等方面举行了历久探索,在现有的“大学物理实验”国家级精品资源共享课程和“预备性物理实验”国家级一流线上本科课程基础上,研发了包罗智慧实验教学平台、虚拟仿真实验和智慧实验教学环境等大学实验智慧实验室,改进了大学实验教学,实现了从应用信息手艺优化课堂教学,应用信息手艺转变学习模式,形成线上线下连系、实验教学和创新应用互融的智慧型教学模式,契合了新工科靠山下创新人才培育的新趋势和新要求。

分条理的实验环境,知足个性化需求

以东南大学“大学物理实验”课程为例,该课程面向理、工、医等各专业学生,为知足差别专业和条理的学生需求,实验项目基本分为“基础验证性实验”“自主探讨性实验”“高阶创新性实验”三种类型。“探讨性实验”、“创新性实验”则旨在培育学生的探讨能力、自主创新能力,通常接纳“开放—翻转—钻研”的教学模式,这类实验从装备的选择、方案的设计、数据的剖析处置等都是开放的,另外实验桌可以自由拼接,利便组内、组间举行交流讨论。有用知足了差别条理、差别偏向人才培育的需求。

软件建设上,我们引进了慕课、智慧课堂系统等手艺手段,为学生的在线交流、资源共享、数据剖析等提供手艺支持。激励学生先在智慧课堂系统内里挖掘实验创新之处、制止实验中常见的问题与错误。通过师生钻研、生生钻研,寻找解决方案。分层式、个性化的实验室类型保证了实验教学的针对性,有用知足差别条理、差别偏向人才培育的需求。

数字化的实验历程,指导学生自主学习与探讨

在分条理实验教学历程中,基本内容完成多、提高内容完成少是普遍存在的征象,许多时刻并不是西席不想指导学生举行深入思索探讨,而是由于学生预习事情不够充实,缺乏睁开与拓展的知识基础,加之课堂时间有限,导致个性化深条理的实验探讨不能普遍完成。为了破解这一难题,教学团队行使线上教学拓展课堂时空,如行使在线开放课程资源将课堂前置,把需要预习的视频、资料、讨论议题等提前推送给学生,西席聚焦于实验中的剖析、钻研,不仅拓宽了学生的专业视野,而且还提高了学生自主实验的积极性、主动性。另外,针对操作庞大、耗时较长、仪器成本较高的实验则接纳虚拟仿真实验的形式。

以“用三线扭摆法测定物体的转动惯量”实验为例,所有的学习资料,包罗PPT、仪器操作视频、原明白说全都传在“中国大学MOOC”网。学生在虚拟仿真环境下可以不受硬件资源和时空限制随时随地举行实验操作、模拟调试、方案验证等。线上、线下混合式实验教学拓展了实验教学空间,为传统实验教学模式向开放创新性实验教学模式过渡提供了契机。

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历程评价与效果评价相连系,培育综合能力

传统实验项目评价多以简朴的出勤、预习情形检查、实验操作检查、实验讲述完成情形为主,缺乏对学生实验设计、数据 *** 、互助探讨历程的关注。凭据人才培育目标,同时借助在线开放课程、“智慧实验教学平台”等手艺手段,物理实验教学团队建立了周全、多维的评价模式,涵盖实验预习、实验操作、实验讲述等多个环节。学生在举行实验之前,需要阅读资料、旁观视频、完成预习测试、实验设计等,这些所有在云端完成提交,后台举行智能统计剖析;实验操作中,西席激励学生行使平台将实验数据、实验征象举行上传分享。学生可以自评和互评,拓宽了传统由西席评价的单一模式,也促进了师生之间、生生之间的互动交流;实验竣事后,学生在平台上完成电子实验讲述。与传统纸质讲述差别,电子讲述需要插入实验图片、视频,小组讨论的文字和图片等,加倍厚实、多元,加倍体现实验历程评价的诉求。

例如受迫振动实验中,振动周期和摆幅的原始数据可通过装备采集数据直接上传至实验讲述的数据表中,无需学生对着仪器手动缮写,这种线下上传、线上对照的形式,更大水平地提高了实验效率。凭据以上数据剖析及情形反馈,教学团队将在数据采集与丈量方面加强对力学实验的历程治理,并进一步通过指导与启发,促进学生对实验深入开展讨论与研究。

凭据教与学的需求,从资源到课程,从治理平台到教学平台,从 *** 辅助到智慧课堂,将 *** 、人工智能、教育大数据等新手艺引入教学,拓展了学生在课前课后的自主研学,而实现了智慧交互、实时反馈,完成从实验知识明白到综合能力提高、从实验技术掌握到创新设计能力培育的转变,有用培育了理工科学生的批判性头脑、设计性头脑和数字化头脑能力。现在的实行解释,该教学模式效果显著,对于理工科类相关实验教学具有一定的推广和应用价值。

(作者单元:东南大学物理学院 南京师范大学智慧教育研究院)

《中国教育报》2021年02月06日第3版 

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