基于二维码技术的材料实验室实践课程教学改革与探索＊

李川江，兰 鸽，代丹丹，贺 艳，乔 虎

（新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830091）

1 背景

2019年，新疆工程学院在新疆维吾尔自治区高等职业教育与本科教育联合培养应用型人才试点项目中获批，这也是新疆维吾尔自治区立项的第四批“职本衔接”应用型人才试点项目。要全面建成合格的地方性应用型本科院校，就必须要建设与完善与应用型人才培养目标相匹配的实践教学平台与体系，全面发挥出实践教学在应用型人才培养中的积极的、正面的作用。例如，材料学科的交叉学科属性，使得理论教学的知识点较为抽象，所以需要通过实践教学来加强对抽象理论知识的理解，这就进一步凸显了实践教学对加深及强化材料学科内容理解的重要性。与此同时，实验教学在高校教学活动全过程中，无论从教学方法、教学组织形式的选择，还是教学手段的选用，都呈现出鲜明的实践性特征，具有其他教学环节难以取代的特点。

而在传统的实践教学中，很多学生对实践环节的必要性及重要性理解程度不够，确有应付了事的心理。实验教学之前，学生只需要通过实验指导书机械性的抄写实验预习报告，在此过程中，学生对实际操作设备及注意事项未能充分认知及掌握；正常的实验过程中，在有限的时间内，学生既要掌握实验设备的使用方法，又要同时采集、记录和分析数据，直至完成实验。这就导致学生短时间内需要学习的知识量过大，甚至会造成课堂理论知识和实验教学无法有效联系，更别提相互融合。由此导致学生缺少对实践知识进行思考和应用的机会。

本文以新疆工程学院材料实验室为例，探讨如何有效解决上述一系列问题，并辐射至校内其他实验室，借助智能移动终端及二维码技术，开展网络实践教学平台，推动线上实践教学与线下课堂的结合。同时，打破传统实践教学的沉闷，打通教师-学生的双向交流通道，令先进信息技术在高校实践教学中得以充分应用。

2 二维码特点

二维码又称QRCode，是近几年来在移动设备上应用场景尤为广泛的一种编码方式，用某种特殊的几何图案按一定规律在平面上分布并记录相关信息的应用技术，它具有以下特点。

2.1 编码密度高，信息存储量大

二维码作为一维码的补充和扩展，它的应用和内容承载量比一维码更大。二维条形码通过利用垂直方向的尺寸来提高条形码的信息密度，通常情况下其密度是一维条形码的几十到几百倍。这样就可以把产品信息全部存储在一个二维条形码中。

2.2 成本低、易制作、教师易上手

在教学准备过程中，教师可以将文本、图片及视频等信息，通过免费的二维码生成软件进行编码，生成特定的二维码，放在课件中，学生随时可以通过智能移动终端对二维码进行扫描，调出资源库中的学习资料。这种对知识内容的随用随取、方便快捷、无空间限制的特性，恰好满足教师、学生及教学的要求。

2.3 保密性高，易推广

二维码制作、扫描软件已纳入应用商店第三方应用监管范围，根据排列组合方式计算，二维码数量几乎是无穷的。可以在二维码内加入签名认证，同时，采用抵御性强的加密解密方法，极大地增强了二维码的安全性。由于二维码扫描速度快，易制作，当因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以被正确识读，损毁面积达30%仍可恢复信息，在所以在高校中易推广。

2.4 更加迎合学生个性化要求

通常我们所看到的以及大多数软件生成的二维码都是黑色的，但事实上彩色的二维码生成技术也并不复杂，并且备受年轻人的喜爱。当前已有不少“个性二维码”的生成工具，把一些个性图案与二维码进行合成，得到个性化并能被扫描设备识别的二维码。

3 二维码应用于材料实验室实践教学的过程

3.1 平台架构

材料实验室二维码实践教学平台的建立如图1所示。通过二维码编码技术，将材料实验室开设的实验课程知识信息、实验设备信息以及其他动画、视频等素材和材料实验仿真实训等资源，进行挑选、优化、分组、融合和重组，建成相对独立的资源库。用安全的二维码生成软件，获取资源库中的相关信息生成二维码，结合其他课程网站建立二维码教学资源库，通过智能手机等带有摄像功能的移动终端，获取相关资源。

图1 二维码学习平台架构

3.2 实践教学模块构建

材料实验室主要承担材料相关课程的实验和实训等任务，单次实验教学学生集中，而课堂时间有限，实验教学效果极难保证。因此，在此模块的建设过程中，需将实验仪器设备的组成、使用方法、注意事项、示范操作视频以及仪器的虚拟仿真视频等转换成二维码，嵌入在实验讲义和操作规范中。学生可以通过智能移动终端扫描获取并下载相关信息，实践实训过程中可随时反复学习和参考，这样一来，既在课中弥补了传统现场教学资源的缺乏，又弥补了因学生人数过多，导致教师的示范无法清晰理解的缺陷，同时也可方便学生在课后对实践实训过程的复习。

比如在6005A材料金相组织测定实验中，需要学生正确掌握金相试样制备的三道工序：磨成平面、磨光和抛光，试样必须经过适当的腐蚀，才能将其组织显示出来。因实验时间的限制，学生无法快速理解和掌握金相试样制备方法，造成无法达到预计的实验效果。因此，可以将金相试样制备的工序及腐蚀过程的三维动画，通过软件转换成二维码，贴在金相试样磨抛机、金相显微镜等仪器上，学生可以通过手机摄像头随时扫描下载或观看学习，更能调动学生们学习的积极性。

3.3 智能移动终端APP的建立

在构建二维码实践教学平台的基础上，还可以考虑开发智能移动终端APP，学生可以在应用商店或扫描二维码下载程序，既可以在实验室以外的地方随时随地进行学习，课前预习课后复习，充分发挥线上学习的优势；同时又可以通过APP完成实践教学作业，可与教师在线上互动，教师可随时解答学生疑问；也可以在线进行模拟考试，建立答题区，通过后台数据分析，及时发现实践教学中的薄弱环节和内容。

4 二维码应用于材料实验室的意义

二维码作为易于制作、易扫描、易推广的“超链接”，可以存储丰富多样的教学资源，将二维码适当地引入到传统枯燥乏味的、长时间会让学生昏昏欲睡的平面教学中来，呈现出更加立体的，以图片、动画和视频等方式为辅的可视化教学。

在即将步入5G时代的今天，随着网速的加快及万物互联的想法逐步实现，学生对手机等智能移动终端的依赖性逐渐增加。将二维码技术应用于材料实验室，使手机也发挥出应有的学习价值，引导学生打破传统的黑板、投影仪等教学工具的局限，为实践教学注入新的动力。

推动本科高校向应用型转变，是党中央、国务院重大决策部署，是教育领域人才供给侧结构性改革的重要内容，所以探索二维码在实践教学中的应用，也是响应国家对实践教学信息化改革的要求，推动互联网信息技术和实践教学的有机结合，为实践教学信息化发展提供保障。

5 结束语

二维码技术具有良好的技术特性，可以较好地应用于材料实验室的实践教学中。基于二维码学习平台架构的建设，能够优化材料学科实践教学内容和结构，探索并总结如何将创新理念融入实践教学中的思想和模式。实现实践教学信息资源由传统纸质平面化向多内容、多模式立体化转变，实现学生学习由“被动”到“主动”的过程，突出以学生为主体的教学模式，真正实现实践教学信息资源库开放共享的作用和功能，达到提高实验教学效果和提高教学质量的目的。