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　　近十(shi)年(nian)來，國(guo)內(nei)各高校一直(zhi)在(zai)提(ti)倡并(bing)推(tui)行(xing)開放式(shi)(shi)(shi)創新(xin)性的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)改(gai)革(ge)，從(cong)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)項目內(nei)容的(de)(de)(de)分層次編(bian)排，到(dao)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過程(cheng)的(de)(de)(de)探究性引導(dao)，到(dao)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)考核方式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)元化(hua)標(biao)準，但(dan)在(zai)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)際(ji)操作時會(hui)遇到(dao)一些制約瓶頸。如優質(zhi)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)師資源短缺、實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)全面開放在(zai)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)際(ji)操作和(he)管理(li)(li)上(shang)遭遇困難(nan)、多(duo)(duo)元化(hua)考核標(biao)準難(nan)以客觀體(ti)現等(deng)。為此，東南(nan)大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)物(wu)(wu)理(li)(li)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)團隊和(he)南(nan)京師范(fan)大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)智(zhi)慧教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育研(yan)究院合作，針(zhen)對(dui)傳統大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)難(nan)點、痛點，對(dui)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體(ti)系(xi)、教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)內(nei)容、實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)環節(jie)等(deng)方面進行(xing)了(le)長期探索，在(zai)現有的(de)(de)(de)“大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)物(wu)(wu)理(li)(li)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)”國(guo)家級(ji)精品資源共享課程(cheng)和(he)“預(yu)備性物(wu)(wu)理(li)(li)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)”國(guo)家級(ji)一流(liu)線(xian)(xian)上(shang)本科課程(cheng)基礎上(shang)，研(yan)發了(le)包括智(zhi)慧實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)平臺(tai)、虛擬仿真實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)和(he)智(zhi)慧實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)環境等(deng)大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)智(zhi)慧實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)，改(gai)進了(le)大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)，實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)現了(le)從(cong)應(ying)用(yong)信息技術(shu)優化(hua)課堂教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)，應(ying)用(yong)信息技術(shu)轉變學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習模式(shi)(shi)(shi)，形(xing)成線(xian)(xian)上(shang)線(xian)(xian)下(xia)結(jie)合、實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)創新(xin)應(ying)用(yong)互融(rong)的(de)(de)(de)智(zhi)慧型教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)模式(shi)(shi)(shi)，契合了(le)新(xin)工科背景下(xia)創新(xin)人才培養的(de)(de)(de)新(xin)趨勢(shi)和(he)新(xin)要(yao)求。

　　分層次的實驗環境，滿足個性化需求

　　以東南大學(xue)(xue)“大學(xue)(xue)物理(li)實驗(yan)(yan)”課程為例(li)，該課程面(mian)向(xiang)理(li)、工、醫等各專業(ye)學(xue)(xue)生，為滿足不(bu)同專業(ye)和層次的(de)(de)學(xue)(xue)生需求，實驗(yan)(yan)項目基(ji)本分為“基(ji)礎驗(yan)(yan)證性(xing)實驗(yan)(yan)”“自主探(tan)究(jiu)性(xing)實驗(yan)(yan)”“高階創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)性(xing)實驗(yan)(yan)”三種類型。“探(tan)究(jiu)性(xing)實驗(yan)(yan)”、“創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)性(xing)實驗(yan)(yan)”則(ze)旨(zhi)在培(pei)養(yang)學(xue)(xue)生的(de)(de)探(tan)究(jiu)能力、自主創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)能力，通常采用“開放—翻(fan)轉—研討”的(de)(de)教學(xue)(xue)模式，這(zhe)類實驗(yan)(yan)從設備的(de)(de)選(xuan)擇、方案的(de)(de)設計、數據(ju)的(de)(de)分析處理(li)等都是開放的(de)(de)，另外實驗(yan)(yan)桌可以自由拼接，方便組(zu)內(nei)、組(zu)間進行交流(liu)討論。有效滿足了不(bu)同層次、不(bu)同方向(xiang)人才培(pei)養(yang)的(de)(de)需求。

　　軟件建設(she)上(shang)，我們引進了慕課(ke)、智(zhi)(zhi)慧(hui)課(ke)堂(tang)系(xi)統等技(ji)術(shu)手段，為學生(sheng)(sheng)的在線交(jiao)流、資源共(gong)享、數據分析等提供技(ji)術(shu)支(zhi)撐。鼓勵學生(sheng)(sheng)先在智(zhi)(zhi)慧(hui)課(ke)堂(tang)系(xi)統里(li)面挖掘實(shi)驗(yan)(yan)創新之處、避免實(shi)驗(yan)(yan)中常見(jian)的問題與錯誤。通過師生(sheng)(sheng)研討(tao)、生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)研討(tao)，探(tan)求(qiu)解決方案。分層式、個性化的實(shi)驗(yan)(yan)室類型保(bao)證了實(shi)驗(yan)(yan)教學的針(zhen)對性，有效滿(man)足(zu)不(bu)同層次、不(bu)同方向(xiang)人才培養(yang)的需求(qiu)。

　　數字化的實驗過程，引導學生自主學習與探究

　　在(zai)(zai)分層(ceng)次(ci)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)學過程(cheng)中(zhong)，基本內容完成多、提高(gao)內容完成少是普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)現象(xiang)，很多時(shi)(shi)候(hou)并不(bu)(bu)(bu)是教(jiao)(jiao)師(shi)不(bu)(bu)(bu)想引(yin)導學生進行深入思(si)考探究(jiu)，而(er)是由于學生預習(xi)(xi)工作不(bu)(bu)(bu)夠充分，缺乏(fa)展開與拓展的(de)(de)知識(shi)基礎，加之課(ke)堂時(shi)(shi)間有限，導致個性化深層(ceng)次(ci)的(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)探究(jiu)不(bu)(bu)(bu)能普遍完成。為了破(po)解這一難題，教(jiao)(jiao)學團(tuan)隊利(li)用線上教(jiao)(jiao)學拓展課(ke)堂時(shi)(shi)空，如利(li)用在(zai)(zai)線開放課(ke)程(cheng)資源(yuan)將課(ke)堂前置，把需要預習(xi)(xi)的(de)(de)視頻、資料(liao)、討論議題等提前推送給(gei)學生，教(jiao)(jiao)師(shi)聚焦于實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)中(zhong)的(de)(de)分析、研討，不(bu)(bu)(bu)僅拓寬了學生的(de)(de)專業視野，而(er)且還(huan)提高(gao)了學生自主實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)積極性、主動性。另外(wai)，針(zhen)對操作復雜、耗時(shi)(shi)較長、儀器成本較高(gao)的(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)則采用虛擬仿真實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)形式。

　　以“用三(san)線(xian)扭擺法測定物體(ti)的轉動慣(guan)量”實驗(yan)為例，所有的學習資(zi)料，包括PPT、儀器操作視頻、原理講解(jie)全(quan)都傳(chuan)在(zai)“中國大學MOOC”網(wang)。學生在(zai)虛擬仿真環境(jing)下可以不受硬件資(zi)源和時(shi)空限制隨時(shi)隨地進行實驗(yan)操作、模(mo)擬調試、方(fang)案驗(yan)證等(deng)。線(xian)上、線(xian)下混(hun)合式(shi)實驗(yan)教學拓展(zhan)了實驗(yan)教學空間(jian)，為傳(chuan)統(tong)實驗(yan)教學模(mo)式(shi)向開放創新性實驗(yan)教學模(mo)式(shi)過渡(du)提供了契機(ji)。

　　過程評價與結果評價相結合，培養綜合能力

　　傳(chuan)統(tong)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)項目評(ping)(ping)價(jia)多(duo)以簡單(dan)的(de)(de)出(chu)勤(qin)、預習情(qing)況檢(jian)查、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)操作檢(jian)查、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)報(bao)告(gao)完成情(qing)況為主，缺(que)乏對學(xue)(xue)生(sheng)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)設計、數據收集、合作探究過程的(de)(de)關注。根據人才培養目標，同(tong)時借(jie)助(zhu)在(zai)(zai)線開放(fang)課程、“智慧實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)教學(xue)(xue)平臺(tai)”等(deng)技術手段(duan)，物理實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)教學(xue)(xue)團隊(dui)建立了全(quan)面、多(duo)維的(de)(de)評(ping)(ping)價(jia)模(mo)式，涵蓋實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)預習、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)操作、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)報(bao)告(gao)等(deng)多(duo)個環節。學(xue)(xue)生(sheng)在(zai)(zai)進(jin)(jin)行實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)之前，需要閱(yue)讀(du)資料、觀看視頻(pin)、完成預習測(ce)試、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)設計等(deng)，這些全(quan)部在(zai)(zai)云端完成提交，后臺(tai)進(jin)(jin)行智能統(tong)計分析；實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)操作中，教師鼓勵學(xue)(xue)生(sheng)利(li)用平臺(tai)將實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)數據、實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)現象進(jin)(jin)行上傳(chuan)分享。學(xue)(xue)生(sheng)可以自評(ping)(ping)和互評(ping)(ping)，拓寬了傳(chuan)統(tong)由教師評(ping)(ping)價(jia)的(de)(de)單(dan)一模(mo)式，也(ye)促(cu)進(jin)(jin)了師生(sheng)之間、生(sheng)生(sheng)之間的(de)(de)互動交流；實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)結束(shu)后，學(xue)(xue)生(sheng)在(zai)(zai)平臺(tai)上完成電子(zi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)報(bao)告(gao)。與傳(chuan)統(tong)紙(zhi)質報(bao)告(gao)不(bu)同(tong)，電子(zi)報(bao)告(gao)需要插(cha)入實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)圖(tu)片(pian)、視頻(pin)，小組討論的(de)(de)文字和圖(tu)片(pian)等(deng)，更加(jia)豐富、多(duo)元，更加(jia)體現實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)過程評(ping)(ping)價(jia)的(de)(de)訴(su)求。

　　例如受迫振動實(shi)驗(yan)(yan)中，振動周(zhou)期和擺(bai)幅的(de)(de)原始數(shu)據(ju)可通(tong)過設備采集(ji)數(shu)據(ju)直(zhi)接上傳至實(shi)驗(yan)(yan)報告的(de)(de)數(shu)據(ju)表中，無需學(xue)生對(dui)著(zhu)儀器手(shou)動抄錄，這種線下上傳、線上比較的(de)(de)形(xing)式，最(zui)大程(cheng)度地提高了實(shi)驗(yan)(yan)效率。根據(ju)以上數(shu)據(ju)分析及情況反饋，教(jiao)學(xue)團隊將在數(shu)據(ju)采集(ji)與測量(liang)方面加(jia)強對(dui)力學(xue)實(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)過程(cheng)管理(li)，并進一步(bu)通(tong)過引導與啟發，促(cu)進學(xue)生對(dui)實(shi)驗(yan)(yan)深入開展討論與研究。

　　根據(ju)教(jiao)與學(xue)的(de)需求，從(cong)資(zi)源(yuan)到(dao)課程，從(cong)管理(li)平(ping)臺到(dao)教(jiao)學(xue)平(ping)臺，從(cong)網(wang)絡(luo)(luo)輔助到(dao)智慧課堂，將網(wang)絡(luo)(luo)、人工(gong)(gong)智能、教(jiao)育大數據(ju)等(deng)新技術引(yin)入教(jiao)學(xue)，拓(tuo)展了(le)學(xue)生在課前課后的(de)自主(zhu)研(yan)學(xue)，而實(shi)現了(le)智慧交互、實(shi)時反饋，完成從(cong)實(shi)驗(yan)知識理(li)解到(dao)綜(zong)合(he)能力提高、從(cong)實(shi)驗(yan)技能掌握到(dao)創新設計(ji)(ji)能力培養(yang)(yang)的(de)轉變，有效(xiao)培養(yang)(yang)了(le)理(li)工(gong)(gong)科學(xue)生的(de)批判性思維(wei)(wei)、設計(ji)(ji)性思維(wei)(wei)和數字化思維(wei)(wei)能力。目前的(de)實(shi)施表明，該教(jiao)學(xue)模式效(xiao)果顯著，對于理(li)工(gong)(gong)科類(lei)相關實(shi)驗(yan)教(jiao)學(xue)具有一定的(de)推(tui)廣(guang)和應(ying)用價值。

　　作者：東南大(da)學物理學院(yuan) 戴玉蓉；南京師范大(da)學智(zhi)慧教育研(yan)究院(yuan) 惲如偉