基于二維碼技術(shù)的材料實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐課程教學(xué)改革與探索＊

李川江，蘭 鴿，代丹丹，賀 艷，喬 虎

（新疆工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830091）

1 背景

2019年，新疆工程學(xué)院在新疆維吾爾自治區(qū)高等職業(yè)教育與本科教育聯(lián)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才試點(diǎn)項(xiàng)目中獲批，這也是新疆維吾爾自治區(qū)立項(xiàng)的第四批“職本銜接”應(yīng)用型人才試點(diǎn)項(xiàng)目。要全面建成合格的地方性應(yīng)用型本科院校，就必須要建設(shè)與完善與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相匹配的實(shí)踐教學(xué)平臺與體系，全面發(fā)揮出實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的積極的、正面的作用。例如，材料學(xué)科的交叉學(xué)科屬性，使得理論教學(xué)的知識點(diǎn)較為抽象，所以需要通過實(shí)踐教學(xué)來加強(qiáng)對抽象理論知識的理解，這就進(jìn)一步凸顯了實(shí)踐教學(xué)對加深及強(qiáng)化材料學(xué)科內(nèi)容理解的重要性。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校教學(xué)活動全過程中，無論從教學(xué)方法、教學(xué)組織形式的選擇，還是教學(xué)手段的選用，都呈現(xiàn)出鮮明的實(shí)踐性特征，具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)難以取代的特點(diǎn)。

而在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，很多學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節(jié)的必要性及重要性理解程度不夠，確有應(yīng)付了事的心理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，學(xué)生只需要通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械性的抄寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，在此過程中，學(xué)生對實(shí)際操作設(shè)備及注意事項(xiàng)未能充分認(rèn)知及掌握；正常的實(shí)驗(yàn)過程中，在有限的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生既要掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，又要同時(shí)采集、記錄和分析數(shù)據(jù)，直至完成實(shí)驗(yàn)。這就導(dǎo)致學(xué)生短時(shí)間內(nèi)需要學(xué)習(xí)的知識量過大，甚至?xí)斐烧n堂理論知識和實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法有效聯(lián)系，更別提相互融合。由此導(dǎo)致學(xué)生缺少對實(shí)踐知識進(jìn)行思考和應(yīng)用的機(jī)會。

本文以新疆工程學(xué)院材料實(shí)驗(yàn)室為例，探討如何有效解決上述一系列問題，并輻射至校內(nèi)其他實(shí)驗(yàn)室，借助智能移動終端及二維碼技術(shù)，開展網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)平臺，推動線上實(shí)踐教學(xué)與線下課堂的結(jié)合。同時(shí)，打破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的沉悶，打通教師-學(xué)生的雙向交流通道，令先進(jìn)信息技術(shù)在高校實(shí)踐教學(xué)中得以充分應(yīng)用。

2 二維碼特點(diǎn)

二維碼又稱QRCode，是近幾年來在移動設(shè)備上應(yīng)用場景尤為廣泛的一種編碼方式，用某種特殊的幾何圖案按一定規(guī)律在平面上分布并記錄相關(guān)信息的應(yīng)用技術(shù)，它具有以下特點(diǎn)。

2.1 編碼密度高，信息存儲量大

二維碼作為一維碼的補(bǔ)充和擴(kuò)展，它的應(yīng)用和內(nèi)容承載量比一維碼更大。二維條形碼通過利用垂直方向的尺寸來提高條形碼的信息密度，通常情況下其密度是一維條形碼的幾十到幾百倍。這樣就可以把產(chǎn)品信息全部存儲在一個(gè)二維條形碼中。

2.2 成本低、易制作、教師易上手

在教學(xué)準(zhǔn)備過程中，教師可以將文本、圖片及視頻等信息，通過免費(fèi)的二維碼生成軟件進(jìn)行編碼，生成特定的二維碼，放在課件中，學(xué)生隨時(shí)可以通過智能移動終端對二維碼進(jìn)行掃描，調(diào)出資源庫中的學(xué)習(xí)資料。這種對知識內(nèi)容的隨用隨取、方便快捷、無空間限制的特性，恰好滿足教師、學(xué)生及教學(xué)的要求。

2.3 保密性高，易推廣

二維碼制作、掃描軟件已納入應(yīng)用商店第三方應(yīng)用監(jiān)管范圍，根據(jù)排列組合方式計(jì)算，二維碼數(shù)量幾乎是無窮的?？梢栽诙S碼內(nèi)加入簽名認(rèn)證，同時(shí)，采用抵御性強(qiáng)的加密解密方法，極大地增強(qiáng)了二維碼的安全性。由于二維碼掃描速度快，易制作，當(dāng)因穿孔、污損等引起局部損壞時(shí)，照樣可以被正確識讀，損毀面積達(dá)30%仍可恢復(fù)信息，在所以在高校中易推廣。

2.4 更加迎合學(xué)生個(gè)性化要求

通常我們所看到的以及大多數(shù)軟件生成的二維碼都是黑色的，但事實(shí)上彩色的二維碼生成技術(shù)也并不復(fù)雜，并且備受年輕人的喜愛。當(dāng)前已有不少“個(gè)性二維碼”的生成工具，把一些個(gè)性圖案與二維碼進(jìn)行合成，得到個(gè)性化并能被掃描設(shè)備識別的二維碼。

3 二維碼應(yīng)用于材料實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)的過程

3.1 平臺架構(gòu)

材料實(shí)驗(yàn)室二維碼實(shí)踐教學(xué)平臺的建立如圖1所示。通過二維碼編碼技術(shù)，將材料實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程知識信息、實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息以及其他動畫、視頻等素材和材料實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)訓(xùn)等資源，進(jìn)行挑選、優(yōu)化、分組、融合和重組，建成相對獨(dú)立的資源庫。用安全的二維碼生成軟件，獲取資源庫中的相關(guān)信息生成二維碼，結(jié)合其他課程網(wǎng)站建立二維碼教學(xué)資源庫，通過智能手機(jī)等帶有攝像功能的移動終端，獲取相關(guān)資源。

圖1 二維碼學(xué)習(xí)平臺架構(gòu)

3.2 實(shí)踐教學(xué)模塊構(gòu)建

材料實(shí)驗(yàn)室主要承擔(dān)材料相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)等任務(wù)，單次實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生集中，而課堂時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果極難保證。因此，在此模塊的建設(shè)過程中，需將實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的組成、使用方法、注意事項(xiàng)、示范操作視頻以及儀器的虛擬仿真視頻等轉(zhuǎn)換成二維碼，嵌入在實(shí)驗(yàn)講義和操作規(guī)范中。學(xué)生可以通過智能移動終端掃描獲取并下載相關(guān)信息，實(shí)踐實(shí)訓(xùn)過程中可隨時(shí)反復(fù)學(xué)習(xí)和參考，這樣一來，既在課中彌補(bǔ)了傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)資源的缺乏，又彌補(bǔ)了因?qū)W生人數(shù)過多，導(dǎo)致教師的示范無法清晰理解的缺陷，同時(shí)也可方便學(xué)生在課后對實(shí)踐實(shí)訓(xùn)過程的復(fù)習(xí)。

比如在6005A材料金相組織測定實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生正確掌握金相試樣制備的三道工序：磨成平面、磨光和拋光，試樣必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)母g，才能將其組織顯示出來。因?qū)嶒?yàn)時(shí)間的限制，學(xué)生無法快速理解和掌握金相試樣制備方法，造成無法達(dá)到預(yù)計(jì)的實(shí)驗(yàn)效果。因此，可以將金相試樣制備的工序及腐蝕過程的三維動畫，通過軟件轉(zhuǎn)換成二維碼，貼在金相試樣磨拋機(jī)、金相顯微鏡等儀器上，學(xué)生可以通過手機(jī)攝像頭隨時(shí)掃描下載或觀看學(xué)習(xí)，更能調(diào)動學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性。

3.3 智能移動終端APP的建立

在構(gòu)建二維碼實(shí)踐教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，還可以考慮開發(fā)智能移動終端APP，學(xué)生可以在應(yīng)用商店或掃描二維碼下載程序，既可以在實(shí)驗(yàn)室以外的地方隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，課前預(yù)習(xí)課后復(fù)習(xí)，充分發(fā)揮線上學(xué)習(xí)的優(yōu)勢；同時(shí)又可以通過APP完成實(shí)踐教學(xué)作業(yè)，可與教師在線上互動，教師可隨時(shí)解答學(xué)生疑問；也可以在線進(jìn)行模擬考試，建立答題區(qū)，通過后臺數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)和內(nèi)容。

4 二維碼應(yīng)用于材料實(shí)驗(yàn)室的意義

二維碼作為易于制作、易掃描、易推廣的“超鏈接”，可以存儲豐富多樣的教學(xué)資源，將二維碼適當(dāng)?shù)匾氲絺鹘y(tǒng)枯燥乏味的、長時(shí)間會讓學(xué)生昏昏欲睡的平面教學(xué)中來，呈現(xiàn)出更加立體的，以圖片、動畫和視頻等方式為輔的可視化教學(xué)。

在即將步入5G時(shí)代的今天，隨著網(wǎng)速的加快及萬物互聯(lián)的想法逐步實(shí)現(xiàn)，學(xué)生對手機(jī)等智能移動終端的依賴性逐漸增加。將二維碼技術(shù)應(yīng)用于材料實(shí)驗(yàn)室，使手機(jī)也發(fā)揮出應(yīng)有的學(xué)習(xí)價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生打破傳統(tǒng)的黑板、投影儀等教學(xué)工具的局限，為實(shí)踐教學(xué)注入新的動力。

推動本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，是黨中央、國務(wù)院重大決策部署，是教育領(lǐng)域人才供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要內(nèi)容，所以探索二維碼在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，也是響應(yīng)國家對實(shí)踐教學(xué)信息化改革的要求，推動互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，為實(shí)踐教學(xué)信息化發(fā)展提供保障。

5 結(jié)束語

二維碼技術(shù)具有良好的技術(shù)特性，可以較好地應(yīng)用于材料實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)中?；诙S碼學(xué)習(xí)平臺架構(gòu)的建設(shè)，能夠優(yōu)化材料學(xué)科實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，探索并總結(jié)如何將創(chuàng)新理念融入實(shí)踐教學(xué)中的思想和模式。實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)信息資源由傳統(tǒng)紙質(zhì)平面化向多內(nèi)容、多模式立體化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)由“被動”到“主動”的過程，突出以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)信息資源庫開放共享的作用和功能，達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。