二维码在材料实验教学中的应用

赵作福，齐锦刚，刘伟东，刘 亮，陈明华

(辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001)

2015年，辽宁工业大学成为辽宁省首批向应用型大学转变的试点大学。学校要建立与应用型人才培养目标相适应的实践教学体系与平台，充分发挥实验教学在应用型人才培养中的重要作用[1]。作为学校重点学科的材料科学与工程专业也随即成为辽宁省首批向应用型转变试点专业。材料学科属于交叉学科，结合材料学科理论教学内容抽象，需要通过具体实验环节进行强化理解的特点，有效地强化材料专业的实验教学环节成为必然。同时，实验教学是高等学校教学活动的重要组成部分之一，是提高高校学生动手能力的一个重要环节[2]。在培养学生实践能力、分析和解决实际问题能力及严谨的科学态度方面，具有其他教学环节无法替代的作用[3-6]。

传统的实验教学过程中学生对实验环节的重视程度不够，存在应付了事的心理。本文通过分析认为，在课前预习方面，学生未能对本次实验设备的操作步骤和注意事项进行充分的了解和掌握，只能根据实验教材机械地抄写预习报告；在课堂教学过程中，学生既要掌握实验设备的使用方法和注意事项，又要对整个实验的操作过程进行了解和掌握，并完成实验，造成学生在课堂教学中摄入的信息量过大，学生处于不能完全理解和吸收的“滞留”状态，甚至不能与理论教学进行联系，严重地影响了实验教学的效果[7]；在课后复习和实验数据分析和整理过程中，学生对部分实验仪器重复操作的次数少，不能真正做到熟练掌握实验设备的操作过程和注意事项，更谈不上充分地利用实验室现有实验设备进行实验室开放项目和创新创业项目的开发和申报。通过二维码技术在材料实验教学中的应用，可以有效解决上述一系列问题，并充分调动学生的积极性和主动性，实现学生从被动学习方式向主动学习方式的转变[8]。

1 二维码技术简介及其优势

二维码也叫二维条码，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”和“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。它具有密性高、编码范围广、信息容量大、成本低廉、网络跳转、信息获取等特点，同时还具有对不同行的信息自动识别功能及处理图形旋转变化等特点，已被大部分人群所认可和使用[9]。

2 材料实验设备二维码的制作

首先将所要生成二维码的材料专业设备的录制视频上传到学校材料科学与工程学院的网站上，然后用手机浏览器访问已上传的视频，在访问对应视频时会出现视频对应的网址，采用二维码生成器将对应的网址生成二维码，在二维码生成器对应窗口添加“文本信息”，如图1所示，即可生成对应的二维码。将生成的二维码保存为图像文件，印刷到对应的设备上，只要使用装有二维码阅读软件的手机即可观看对应的视频和音频。

图1 材料实验设备二维码的制作

3 基于二维码的材料实验设备管理系统

基于二维码的实验设备管理系统包括学生身份认证系统、实验设备的视频信息扫描功能、实验设备的视频信息下载次数统计、实验设备的视频观看信息反馈系统及返回主页面5部分，如图2所示。

图2 基于二维码的材料实验设备管理系统构成

3.1 学生身份认证系统

制作学生身份认证系统，以方便学生以真实身份登录和浏览。在入学时，将学院每位学生的学生卡信息(包括学号和姓名等)进行备案，存储到主程序系统中，并发给每位学生一份材料学院实验设备的操作视频文档的二维码手册。学生可以根据自己的需要输入自己的学生卡信息，通过二维码访问和观看实验设备的操作视频文档，实现“3A”(anywhere，anytime，any-device)的学习功能[10]。二维码技术是主要技术手段，真正起到对学习者快捷、高效、务实应用教学资源库的“引领”作用，从而构建实验教学资源库。

3.2 实验设备的视频信息扫描功能和下载次数统计

实验设备的视频信息扫描功能可以显示学生的登录时间、观看时间和观看次数等信息。一方面，实验教师可以有针对性地根据学生观看视频的情况了解学生的课前预习情况，对预习报告部分进行合理的评分，并作为最终实验成绩的给定依据；另一方面，实验教师也可以把握学生对实验设备视频的偏重程度，根据学生的需求开展实验室开放和大学生创新等实验项目，达到有的放矢的目的。另外，学生实验结束后对部分实验仪器设备没有机会进行重复操作，结合实验设备的视频，学生能很熟练地掌握该设备的操作。因此，培养学生对实验实践教学的兴趣，有效调动学生投入实验教学操作环节的积极性，让学生在头脑中形成学习和思考有机结合的良好氛围是解决教学实践环节的关键[11]。

3.3 实验设备的视频观看信息反馈

实验设备的视频观看信息反馈对实验教师的实验教学来说是非常重要的一个环节。学生在观看视频后会结合自己的想法和认识提出不能理解的问题或信息，针对反馈信息，实验教师不仅可以给出对应的回答，还可以有针对性地与有想法的学生进行面对面的交流和讨论，搭建一个师生共享的平台，为学生使用设备和教师答疑解惑建立互动空间，也为实验教师更好地完善原有实验课程、开设新实验课程提供有利的依据。另外，实验教师也可以把学生针对视频提出的问题加以汇总，并定期进行视频的更新和校对，为材料实验设备管理系统的后期维护提供一定的数据支撑和帮助。

4 结束语

以互联网时代的优势为契机，将二维码技术引入材料专业实验教学资源库的建设中，将传统实验教学与数字教学资源、信息化教学平台等形成有机的关联，可以充分发挥“三位一体”的立体化教学功能和“3A”的学习功能，将材料学院理论课与实验、实训环节进行有机结合，以培养学生动手实践能力为目标，充分体现“教”与“学”的有机结合，有效调动了学生在实验实践教学过程中的主动性和积极性，引导学生从被动学习向主动学习转变，重视学生动手实践能力的培养，达到实验教学中 “教”与“学”的有的放矢，真正实现了实验教学资源库开放共享的作用和功能，达到提高实验教学效果和教学质量的目的。