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摘要:数字化实验教学资源的开发,可帮助学生将抽象概念具体化、微观现象可视化,为学生提供良好的科学探究和自主学习环境,培养学生科学探究和创新的能力,提升学生化学核心素养。
关键词:核心素养;数字化实验;传感器
高中化学核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分,是学生综合素质的具体体现,反映了坚持社会主义核心价值观、化学学科育人的基本要求,全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。化学核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任[1]。数字化实验系统由计算机及相关配套软件、数据采集器、传感器构成[2],具有实验过程可视化,实验数据处理与呈现现代化的特点[3]。人教版教材中很少涉及数字化实验,笔者将教材中的实验加以改进和优化,或根据教学需要将学生难以理解的微观内容设计为数字化实验,通过呈现不同的宏观图像,帮助学生降低学习难度,加深理解,提升学习效果。
一、探究不同物质水溶液的导电能力
实验原理:电导率是衡量物质导电能力强弱的物理量,电解质在水溶液中能解离成自由移动的阴、阳离子,阴、阳离子在电场的作用下可自由移动,因此电解质溶液能导电,其导电能力的强弱可由电导率测量。实验仪器:苏威尔电导率传感器、采集器、计算机、小烧杯、量筒。实验药品:浓度为0.02mol/L的氯化钠溶液和氨水、75%的乙醇溶液。实验过程:按照图1所示组装好仪器,连接数据采集器、电导率传感器及计算机,打开数字化实验系统,进入教材通用软件,打开新建实验,选择“电导率”,校准测量温度为19℃(实验室温度)。取50mL浓度为0.02mol/L的氯化钠溶液置于小烧杯中,将传感器探头插入溶液中,选定测量时间为1分钟,时间间隔为1秒,点击开始按钮进行实验。数据采集结束后保存数据。选择重叠显示,用同样的方法测定浓度为0.02moL/L的氨水及75%的乙醇溶液的电导率,得出电导率曲线。实验结果分析:从图2可知,浓度相同的氯化钠溶液和氨水相比,前者电导率大于后者,且数值相差较大,说明强电解质在溶液中的电离程度远大于弱电解质;75%的乙醇溶液的电导率几乎为零,说明非电解质在水溶液中未电离,溶液中无自由移动的阴、阳离子。此实验可让学生直观感受到强电解质、弱电解质、非电解质在水溶液中的电离情况,加深学生对电解质和非电解质概念的理解。
二、探究固体物质溶解过程的热效应
实验原理:可溶性固体在溶于水的过程中伴有能量的变化,使溶解过程中溶液的温度发生变化,其变化可用温度传感器进行测量。实验仪器:苏威尔温度传感器、数据采集器、计算机、烧杯、磁力搅拌器。实验药品:碳酸钠固体、碳酸氢钠固体、氯化钠固体、氢氧化钙固体、硝酸铵固体。实验过程:按图3组装好实验装置,打开计算机,打开数字化实验系统,进入教材通用软件,新建一个实验,选择“温度”曲线,设置测定时间5分钟,时间间隔1秒。取一个洁净的小烧杯,倒入50mL蒸馏水置于磁力搅拌器上,打开磁力搅拌器,将温度传感器插入水中,点击“开始”按钮,在烧杯中倒入5g称好的氢氧化钙固体,采集数据。用同样的操作完成其余4种固体溶解过程的温度变化曲线。实验分析:根据图4各图像曲线可知,氢氧化钙和碳酸钠的溶解过程中溶液温度升高,溶解过程为放热;氯化钠、碳酸氢钠、硝酸铵固体溶解过程中溶液温度降低,溶解过程为吸热。此外,这些图像也可以展现出不同物质的溶解速率:氢氧化钙溶解速率慢,5分钟内未完全溶解,所以,氢氧化钙溶解过程中溶液温度一直呈缓慢上升趋势。碳酸钠固体溶解速率快、放热也快,溶液温度迅速上升,至固体完全溶解时温度达到最高。氯化钠、碳酸钠、硝酸铵溶解都为吸热,硝酸铵溶解速率最快,放热最多。该组实验通过定量分析,将数据以图像呈现,让学生直观感受到了不同固体溶解过程中的热效应,同时了解了常见固体的溶解速率,为相关问题的解决提供了有力的数据支持。
一、高职院校服装设计专业教学资源库的建设
高职院校服装设计专业教学资源库的建设,也就是把所有与服装设计专业教学相关的信息进行一个收集、整理和归类,并实现信息的优化利用,形成具有交互性的资源系统。同时,它也是针对专业教学,从学生实际需求出发,帮助学生学习的资源系统。建设的主要目的包括以下三个。一是实现资源的共享。传统的教学资源主要包括两个方面:一个是教材内容,另一个是专业教师。因为不同的专业教师其具备的专业知识有着一定的差异,在教学中也就存在一定的差异,就会出现教学资源不能适应教学的实际需要,满足不了学生的实际发展。因此要建设科学的专业教学资源库,实现资源的开发利用。二是促进校企合作,形成合作型的教师队伍。资源库是专业信息资源的整合,需要通过大量实际案例进行教学,从行业的实际发展出发,这就需要高职院校开展校企合作,通过企业的专业人员授课,学生进企业实习等,提高学校专业教师队伍的教学水平,提高学生的实践能力。三是扩宽了教学形式和教学环境的维度,也就是通过课内课外的资源的整合,营造一个教师、学生、企业三位一体的学习环境,通过网络技术建立的资源库,实现资源的共享,实现学生与教师的合作沟通。
二、高职院校服装设计专业教学资源库在教学中的应用
1.教学设计
服装设计专业教学资源库在实际的教学中,教师要根据实际的内容进行教学计划的设计,将实际的案例融入教学中,并将专业的知识技能结合实际的案例进行一个合理的分解组合。在课堂教学之后,学生自主完成资源库中的相关训练,实现知识的巩固。通过专业教学资源系统,学生和教师可以实现实时的互动交流。在每一个教学环节完成之后还要进行一个教学评价,总的可以分为三个部分:第一个部分是教学设计,第二个部分是教学任务的实施,第三个部分是教学评价。把教学资源库贯穿到这三个教学环节之中,可以提升整体的教学质量。以实际案例为主,就比如学习《服饰图案与工艺》,这是服装设计与工艺专业中的一门必修课程,其教学目的是通过理论学习和实际操作练习,学生可以掌握服装图案装饰语言,而且可以恰当地应用到实际的服装产品设计中。这一部分教学资源的来源分别是课内与课外的教学资源、自学与研究资源、社会与企业的教学资源(指把企业的实际案例引入课堂教学)、就业创业的案例资源(对就业和创业的相关案例来进行分析)。在教学中,①教师需要根据教学目标设计教学任务,了解服饰图案的基本规律,掌握其基本的设计原理,关注流行色彩与装饰工艺,抓住时尚元素。并且根据教材内容设计教学任务,让学生合作,运用所学设计设计服装的图案。教师把整理的相关资料汇集到资源库中,方便学生自行学习浏览,扩展他们学习的资源。②教学资源库的引用,第一是课内与课外资源库的应用,主要是利用资源库中的教学课件,帮助学生掌握服饰图案的基本知识,然后再利用课外资源库进行一个知识的补充。比如,进行一些实践,巩固其理论知识。自主学习资源库的应用,可以让学生通过自主地搜索查找一些知识,实现知识的扩展,比如,服装色彩与装饰工艺的独特性,教材上更多的是概念的阐述,学生要自行查找相关的知识构架。项目资源库的应用,就是深入企业,学校可以邀请企业的服装设计师来进行讲解,指导实训,通过社会实际的发展来进行分析。然后企业的服装设计师还可以根据一些案例,比如,对今年最流行的品牌产品图案进行分析与鉴赏,然后让学生自行完成服饰图案设计。③教学评价。教师对学生完成的作品进行评价,主要有三个方面:学生的自评、教师的评价,以及企业专业人员的评价和教学反思。同时教师要把学习过程中的相关资料,整理汇集到资源库中,为下一次课程的教学提供参考,这样有利于学生去巩固和复习。
2.教学资源库建设对服装设计专业教学的积极意义
在进行资源库建设和应用的过程中,教师要根据实际的教学内容和教学目标,按照资源库的建设要求,制作相关的教学文件,并且要成立小组,对教学资源库资源进行审核归类,确保其合理性和科学性,另外还要总结在教学中的应用特点,根据实际的情况合理采取措施并对其进行推广,最后要对资源库的信息资源进行不断的补充和完善。教学资源库建设和在服装设计专业教学中的应用,提高了教学质量。因为服装设计专业,是一门技术性专业,其具有较强的实践性,但是因为一些条件的限制,导致其实践训练具有一定的局限性,根本不能满足专业教学的实际需求,而教学资源库就很好地解决了这一困境,通过与专业相关的多类资源的整理汇集,其有效地补充了教学资源。同时专业教学资源库可以让教学场地具有灵活性、可操作性,促进专业实践教学环节有效实施,培养学生的实践操作能力。高职院校的专业教师要具备一定的实践经验,这样教师在教学中才能更好地根据岗位实际需求来实施教学计划,很好地把握学生的状况。资源库的利用,能够让专业教师结合行业企业的实际需求开发出符合职业教育的教学项目资源,发挥出教师的创新潜力,提升教师的专业水平和教学质量。同时与校企合作的企业建立联系,实时关注企业的发展和需求。教学资源库建设把一些企业社会的资源引入教学中,符合高职院校的人才培养要求,能够从学生的实际发展出发,培养学生的专业技能,利用企业社会的资源,提升学生的实践能力和对社会行业信息的了解。同时也能促进教师、设计师、学生零距离沟通与合作,交换信息和创意,举办信息资源研讨会、实践教学观摩展、设计竞赛等,让师生共同受益、共同创新。
一、教学资源信息化建设的类型
教育教学改革实践中,遵循职业教育实践性、开放性和职业性三原则。从职业特点出发,我院依据政法类专业人才培养特点,建立应用法律类、仿真实境类、司法实践类专业教学资源库,以自主开发为主体,采用现代信息技术手段,整合资源,建设一个行业企业共同参与、具有自主知识产权的信息化教学资源库。我们从以下几类教学资源着手建设。
1.1仿真教学资源信息化的类型
2.1.1多媒体全景式庭审案例
多媒体全景式庭审案例库通过政法系统内部交流获取真实的法院卷宗及案发现场视频,或定时录制“中国法庭”“今日说法”“法律讲堂”等节目,选取典型性、疑难性、代表性的真实案例,通过现代化的信息技术手段,以音频、视频、动画、文本等多种表现形式全景重放庭审过程。“一审”“二审”“终审”层层递进,过程完整,小结、点评合理穿插,即时互动适时出现,重放和节选播放自由,最终打造案例鲜活、操作方便、表现生动的模拟庭审案例库。
1.1.2仿真工作流程模拟软件
以行业专家为指导,以实际工作过程为主线,以典型工作任务为导向,通过现代信息化手段,仿真一线工作流程,打造仿真工作流程模拟软件。仿真工作流程模拟软件一方面通过实际工作流程的仿真明晰何时该由谁去完成什么任务,加强学生工作流程(程序)意识的确立,同时以音频、视频、动画、文本等多种信息化技术手段,多维度、多视角地展现工作任务完成过程,进而强化培养学生完成关键任务的能力。仿真工作流程模拟软件使用方便、针对性强、流程清晰、形式多样、表现新颖、互动性强。通过此类软件的开发与使用,可以提升学生的职业能力,同时兼顾职业礼仪、职业道德的养成,减少学生对职场的陌生感,进而逐步实现从“学生人”到“职业人”的转变。软件的开发与使用为政法类高职文科实践教学做出了新尝试,开创了新方法,拓展了新途径。
1教学资源建设内容
1.1专业资源
专业资源主要包括专业调研报告、人才培养方案、课程体系及教学进程、实践教学体系等教学资源。首先,对公路运输管理专业的在校生、毕业生、用人单位、行业主管部门进行深层次、广泛的调研,明确专业培养目标、专业核心能力,形成专业调研报告、人才需求分析报告和就业分析报告;其次,在专业调研深度分析的基础上,将核心能力筛选、序化和重构形成专业核心课程;最后,建设和完善专业考核标准、毕业条件等教学资源。
1.2课程资源
在调研的基础上,初步确立了《运输管理实务》、《运输安全管理》、《汽车客运站务管理》、《城市公交管理》、《运输市场营销》五门核心课程,构建五门核心课程教学资源。具体建设内容包括:
(1)核心课程标准:每门核心课程负责人在课程调研的基础上深度分析该门课程映射的核心能力,并将核心能力进行筛选、序化和重构,形成课程内容框架,构建该门课程的课程标准。
(2)教材及校内讲义:每门课程根据实际情况建设课程教材,作为教学资源的教材可以是公开出版的教材,也可以是活页讲义。
刑事侦查学是一门应用型、综合性的学科,刑事侦查学的本科教学目标是培养具有动手能力和创新精神的人才,因此,在教学内容上,刑事侦查学课程不仅要传授专业知识,还要使学生掌握学习方法、侦查思维和创新能力,从技能上升为职业素养;在教学方法上,网络化、信息化、立体化的教学模式是大势所趋,应当在把握教学规律的基础上创新教学方法、拓展教学资源。本文以当前的网络教学为背景,结合刑事侦查学学科性质和教学特点,将翻转课堂教学模式与“传统”的案例教学法密切结合,探讨基于翻转课堂的刑事侦查学案例教学设计及组织等问题,以求教于同仁。
一、翻转课堂在刑事侦查学教学中的应用分析
翻转课堂的特点是利用网络信息技术、使用多种形式的教学资源,以学生的自主学习为基础,教学环节从课堂上讲解向前延伸到课前先导、课后自习;教学过程大多表现为小组讨论、借助计算机教学工具实现交互等。翻转课堂教学模式有利于利用和整合多种形态的教学资源,凸显以学生为主体的教学理念,培养学生自主学习的能力和创造性,是信息化教学的常见方式之一。
(一)翻转课堂的教学资源更丰富,但易造成理论知识碎片化翻转课堂教学中,一方面,教师可以借助可视化技术以图形化界面直观、清晰或模拟仿真地呈现教学素材,文字、图片、视频等各种形式的信息均可用于教学;另一方面,信息技术搭建出广阔的网络学习平台,也为教学环节延伸至课前和课后创造了条件。但是,教学资源丰富不仅意味着信息量大,还意味着重要程度不一、专业相关度不同的知识点混合在一起,在缺乏教师引导或学生学习自主性不强的情况下,可能导致教学重点模糊、理论知识零散化,反而不利于帮助学生建立系统的知识体系。
(二)翻转课堂的教学形式更立体,但易导致学生注意力偏移翻转课堂中教学形式多种多样,既包括以教师为主导的课上讲解,也包括以学生为主体的开放性讨论,可以是定时的集中学习,也可以是自主安排的自习,教学过程可以是单向、封闭的,也可以是双向、交互的,学习效果的评估、反馈也可以采取多种形式,学生可以根据自己的关注点或学习习惯展开学习,教师也可以结合学生个体情况和教学内容选择不同的教学形式,师生均有多种有助于实现教学目标的方式可供选择。但是,翻转课堂对学生持续保持注意力的能力、自我管理的能力提出了很高的要求,对于不能正确理解学习目标和合理选择学习形式的学生来说,翻转课堂给予的自由和自主将成为一种放纵。此外,注重感官刺激的表现形式从长远看有可能损害学生深入学习“枯燥”理论的习惯和能力,也不利于培养学生的抽象思维和创新思维,并最终使学习流于表面。
(三)翻转课堂的教学主体更全面,但易弱化情感与知识的交互在翻转课堂中,学生的主体性地位得到充分体现。翻转课堂使学生可以自主选择适宜自己学习习惯和目标的学习资源、学习方式,实现教学的个体化,对激发学生的学习积极性和强化学习效果确有助力。但是,由于缺少传统课堂中师生之间言语、表情、情感交流,以这些情感交流为载体的知识、观点的碰撞、交互也大幅度减少,不利于学生深刻理解理论知识。另外,刑事侦查学本科教学中的学生都没有公安工作经验,理论基础和专业知识体系也未完全形成,难以将理论知识与实践问题结合起来,深入和独立思考的能力也不太强,有可能导致翻转课堂中徒有形式上的讨论热烈和气氛活跃,实则问题及其解决思路都不明确。当然,上述种种问题并不是翻转课堂本身的问题,而是在教学应用中由于教师准备不充分、教学设计不合理、教学资源形式单一或者相反,教学资源过量堆砌,学生的学习自主性不强、自学能力不足等原因造成的。因此,在翻转课堂教学实践中,不仅要注意使教学方式与教学内容充分契合,精心设计、组织教学过程,还应加强网络教学平台的建设、完善翻转课堂教学效果反馈与评估制度等。下面从案例教学的设计与组织的角度探讨提升翻转课堂教学效果的问题。
二、案例教学法在刑事侦查学教学中的应用分析