舒霞 呂珺 王巖 程繼貴

摘 ?要 大型儀器設(shè)備的使用在高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有一定比例，但由于一些主客觀因素的制約，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果并不理想。以激光粒度分析本科教學(xué)實(shí)踐為例，詳細(xì)介紹教學(xué)視頻六個(gè)模塊的設(shè)計(jì)制作思路和交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開發(fā)過程，對大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用和新信息技術(shù)時(shí)代背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和思考。

關(guān)鍵詞 交互教學(xué)模式;實(shí)驗(yàn)教學(xué);激光粒度分析;大型儀器設(shè)備;虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）20-0122-05

Abstract The application of large-scale instruments and equipment occupies a certain proportion in the experiment teaching of undergra-duate courses， but as a result of the restrictions of all kinds of subjec-tive and objective factors， the effect of experimental teaching is not?ideal. In this paper， the undergraduate teaching practice of laser par-ticle size analysis is taken as an example， and the design and produc-tion thoughts of six modules of teaching video and the development process of nteractive experimental teaching mode are elaborated. At?the same time， it puts forward some understanding and thinking on the application of large-scale instruments in universities experiment teaching and the experimental teaching reform in the new informa-tion times.

Key words interactive teaching mode; experiment teaching; laser particle size analysis; large-scale instruments and equipment; virtual simulation experiment teaching

1 前言

高等工科院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)、科學(xué)探索能力和促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化方面具有不可替代的作用。大型儀器設(shè)備是高校重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，在科研探索中起著重要作用，其科研功能的開發(fā)普遍受到重視，在高校的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也占有一定比例。但由于一些現(xiàn)實(shí)的原因，其在教學(xué)中的應(yīng)用關(guān)注不夠[1-2]，普遍存在學(xué)生真正上機(jī)操作機(jī)會(huì)少、上機(jī)學(xué)時(shí)不足、以教師演示為主的現(xiàn)象;又由于大型設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限和承擔(dān)的科研任務(wù)重，本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)分組往往較粗，很多學(xué)生只是外圍觀望一下，因此，大型設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力方面起不到應(yīng)有的作用。

如何多渠道擴(kuò)大大型儀器設(shè)備對本科生的開放，提高大型設(shè)備的使用效率，培養(yǎng)學(xué)生利用大型設(shè)備進(jìn)行科研探索的興趣和能力，為學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性發(fā)揮提供廣闊的空間值得探索。以提高學(xué)生綜合素質(zhì)和自主創(chuàng)新能力為內(nèi)涵的新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不斷優(yōu)化、不斷適應(yīng)時(shí)代對人才培養(yǎng)本質(zhì)要求、保持先進(jìn)性和活力的有效措施之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革也必然拉動(dòng)教學(xué)內(nèi)容改革和課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、教師主體地位發(fā)揮、教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)室效能等方面的創(chuàng)新和上水平[3-4]。本文以激光粒度分析本科教學(xué)實(shí)踐為例，探討交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開發(fā)思路和過程。

2 激光粒度分析教學(xué)中存在的問題

Mastersizer 2000激光粒度分析儀（附件為Hydro 2000MU，以下簡稱MS2000）為英國馬爾文公司進(jìn)口設(shè)備，2003年購置，原值32萬元，自購置以來一直用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。激光粒度分析是無機(jī)非金屬材料專業(yè)和粉體工程專業(yè)粉體工程粒度測試綜合實(shí)驗(yàn)課程、金屬材料工程專業(yè)金屬材料工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)重要內(nèi)容之一，每學(xué)年面向240多名本科生開設(shè)本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)，還為相關(guān)專業(yè)的本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生論文研究以及教師科研提供服務(wù)，但在教學(xué)和科研中一直存在一些問題需要解決。

1）激光粒度儀為全封閉結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)很難將儀器構(gòu)造、原理、操作方法講解透徹。為了講解儀器構(gòu)造，需要反復(fù)拆卸樣品池，每次測試前光路必須重新對光，不僅延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也對儀器的正常使用造成隱患;若只對著全封閉設(shè)備泛泛講解，學(xué)生又無法獲得感性認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果很不理想。

2）隨著專業(yè)認(rèn)證和本科教學(xué)審核性評估工作的深入，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求越來越高，特別是實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)有嚴(yán)格限制。目前全院僅有一臺(tái)激光粒度儀，已服役超15年，雖然在專職實(shí)驗(yàn)教師的精心維護(hù)下仍能正常使用，但隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)加重，儀器設(shè)備的維護(hù)工作量和成本逐年增加。

3）一些在本科階段沒有接觸過激光粒度分析的研究生缺乏相關(guān)知識(shí)，有的學(xué)生對于樣品的前期處理、如何分散、如何配合教師完成測試等一無所知就來做粒度測試，存在很大的盲目性，因而不能很好地發(fā)揮出儀器的作用。

為此，設(shè)想以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，采用現(xiàn)實(shí)與虛擬互補(bǔ)、理論與實(shí)踐結(jié)合的方法，開發(fā)一整套關(guān)于激光粒度分析的教學(xué)軟件，構(gòu)建一種交互式新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提升本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的層次和質(zhì)量，以期更好地發(fā)揮大型儀器的功能和作用。

3 交互式激光粒度分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開發(fā)

文獻(xiàn)、資料的收集與整理 ?廣泛搜集研讀關(guān)于MS2000的資料，包括儀器用戶說明書、中英文論文[5-9]、培訓(xùn)PPT （MS2000激光粒度分析儀基本測量、數(shù)據(jù)質(zhì)量介紹、影響樣品測量結(jié)果的因素分析等）、粒度測試標(biāo)準(zhǔn)等，并查找與項(xiàng)目有關(guān)的信息。在消化、理解文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組成員反復(fù)討論交互式教學(xué)模式以什么方式呈現(xiàn)出來，經(jīng)過精心準(zhǔn)備、制作和修改，最終開發(fā)出一套以激光粒度測試視頻和交互式學(xué)習(xí)動(dòng)畫為主的教學(xué)軟件，分為“儀器簡介”“測試原理”“儀器結(jié)構(gòu)”“測試視頻”“交互學(xué)習(xí)”“關(guān)于我們”六個(gè)模塊，全面介紹MS2000的功能、構(gòu)造、測試原理和操作規(guī)程。六個(gè)模塊既各自獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，是一個(gè)可供靈活使用的教學(xué)軟件，開始界面如圖1所示。

六個(gè)模塊

1）儀器簡介。儀器簡介模塊介紹了儀器型號(hào)、購置時(shí)間、原值和功能特性，使學(xué)生對儀器有一個(gè)總體的了解。

2）測試原理。測試原理模塊包括MS2000激光衍射儀測試范圍、儀器系統(tǒng)主要組成、等效球原理、其他測量技術(shù)簡介、激光衍射法的原理、衍射光路圖、Mie理論和通過反演法獲得粒度分布結(jié)果等主要內(nèi)容。

激光粒度衍射法的理論知識(shí)部分主要由任課教師課堂講解。實(shí)驗(yàn)課上為了讓學(xué)生更好地理解測試原理，盡可能快而全面地了解實(shí)驗(yàn)儀器，除制作激光衍射光路圖懸掛墻上外，綜合考慮時(shí)間與效果，教學(xué)軟件以“動(dòng)畫替代圖片、圖片替代文字”的思路，將測試原理理論性的概念用視覺方式呈現(xiàn)出來。整個(gè)測試原理模塊在原有教學(xué)用PPT內(nèi)容的基礎(chǔ)上通過Mac OSX操作系統(tǒng)的幻燈片軟件Keynote制作而成（Keynote的視覺呈現(xiàn)比PPT更高級(jí)），同時(shí)借助于三維軟件的單幀渲染定制視圖元素，如圖2示例，“幻燈片動(dòng)畫”界面和內(nèi)容設(shè)計(jì)更具圖形化，也更加生動(dòng)形象。

制作過程中從色彩心理學(xué)的角度充分考慮主配色，畫面的色彩、畫質(zhì)、圖像均經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和完善，提供了“翡翠綠—天青石藍(lán)漸變”和“灰黑色”兩種方案，用以改善在不同光照環(huán)境下的觀看體驗(yàn)，如圖2所示。整個(gè)測試原理模塊力爭做到深入淺出，提升學(xué)習(xí)的趣味性，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和理解。

在了解測試原理的基礎(chǔ)上，接下來是儀器如何實(shí)現(xiàn)粒度測試的問題，轉(zhuǎn)入儀器結(jié)構(gòu)模塊。

3）儀器結(jié)構(gòu)。MS2000為大型進(jìn)口設(shè)備，防塵級(jí)別要求高，主機(jī)內(nèi)置電路和光學(xué)組件為全封閉結(jié)構(gòu)。交互式教學(xué)模式開發(fā)的一個(gè)明確目標(biāo)就是將儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來，傳統(tǒng)的教學(xué)模式采用相片和結(jié)構(gòu)圖的方式呈現(xiàn)儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對于結(jié)構(gòu)單一、操作簡單的儀器來說尚且適用，但對于MS2000這樣復(fù)雜的設(shè)備則不能很好地表現(xiàn)。

在仔細(xì)研讀資料的基礎(chǔ)上，采用逆向建模、三維動(dòng)畫和測繪過程的物理抽象等方式進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)，將主機(jī)結(jié)構(gòu)圖分解為光源系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、樣品池、檢測器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和附件等部分，并對主要零部件進(jìn)行測繪和制作。整個(gè)制作過程包括“數(shù)據(jù)測量—三維建模—攝像機(jī)動(dòng)畫—材質(zhì)調(diào)試與燈光構(gòu)建—渲染”五個(gè)步驟。

大部分結(jié)構(gòu)動(dòng)畫更多地側(cè)重于原理和結(jié)構(gòu)展示，為了做得更好，也為了配合產(chǎn)品級(jí)渲染和3D攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)的靈活性，結(jié)構(gòu)動(dòng)畫制作采用對硬件要求不高但渲染質(zhì)量和動(dòng)畫優(yōu)化更好的Cinema 4D軟件;基礎(chǔ)建模采取Mesh網(wǎng)格加Nurbs曲線方法進(jìn)行等比例繪制，儀器精度達(dá)到螺栓級(jí)別，盡可能用已有數(shù)據(jù)還原出最多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征。同時(shí)，為了從各個(gè)角度展示設(shè)備細(xì)節(jié)和測量過程，在軟件中設(shè)定了14臺(tái)虛擬攝像機(jī)，從不同角度、不同運(yùn)動(dòng)軌跡、不同焦段進(jìn)行拍攝，并逐幀制作“爆炸圖”，展示結(jié)構(gòu)動(dòng)畫部分。圖3、圖4為正在實(shí)施中的建模界面示例。

為了達(dá)到產(chǎn)品級(jí)效果，搭建“3D影棚”，增加光源模擬產(chǎn)品攝影的布光，虛擬影棚幕布，設(shè)定凹凸紋理來增強(qiáng)漫反射效果;并在燈光環(huán)境下調(diào)制材質(zhì)，盡可能模擬真實(shí)儀器的材質(zhì)，制作三個(gè)攜帶Alpha通道的材質(zhì)球，并針對塑料、金屬噴丸噴漆、熱處理金屬、機(jī)加工金屬部件制作對應(yīng)的材質(zhì)球。為了表現(xiàn)粒度測試的光學(xué)原理，制作攜帶自發(fā)光通道的材質(zhì)球來模擬激光從發(fā)生器沿光路穿過樣品池到傳感器的過程。這一部分經(jīng)過多次迭代和反復(fù)微調(diào)， 達(dá)到預(yù)期效果，逼真、生動(dòng)。

圖5為揭開主機(jī)罩后的設(shè)備光路組件結(jié)構(gòu)圖和衍射光路動(dòng)畫視頻界面截圖示例。整個(gè)“儀器結(jié)構(gòu)”模塊動(dòng)畫視頻播放時(shí)間只有短短的53秒，是在充分解析設(shè)備構(gòu)造、每個(gè)零部件功能、光路、激光衍射原理的基礎(chǔ)上精心制作完成的，是整個(gè)項(xiàng)目中最核心的部分，也是工作量最大的一部分。

儀器結(jié)構(gòu)模塊揭開了儀器主機(jī)罩下的神秘面紗，學(xué)生通過觀看“儀器結(jié)構(gòu)”，獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)，將進(jìn)一步加深對實(shí)驗(yàn)測試原理的理解，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果將得到明顯增強(qiáng)。

在學(xué)習(xí)了“測試原理”“儀器構(gòu)造”的基礎(chǔ)上，下一步就是如何使用儀器進(jìn)行測試，轉(zhuǎn)入“測試視頻”模塊。

4）測試視頻。根據(jù)激光粒度測試實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展特點(diǎn)設(shè)計(jì)詳細(xì)的拍攝計(jì)劃，包括拍攝場景、道具、人員安排等，并進(jìn)行排練和拍攝，然后進(jìn)入制作。按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的順序確定七個(gè)拍攝場景，包括：學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室，想測試樣品的粒度，教師和學(xué)生之間簡單交流;設(shè)備簡介;開機(jī)，開電腦，測量前的儀器準(zhǔn)備;樣品的預(yù)處理;添加樣品，準(zhǔn)備測量;參數(shù)設(shè)置，樣品測量;測量完畢，打印結(jié)果，結(jié)果分析等。

準(zhǔn)備的拍攝道具包括粉末樣品、去離子水、燒杯、滴管、試樣勺、攪拌棒、超聲波清洗機(jī)等。

視頻的后期剪輯、編排和制作遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)和樣品檢測分析流程要求，簡明扼要，對操作中需要注意的細(xì)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，配有語音和字幕講解。學(xué)生在未實(shí)際動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)前先觀看視頻，將起到很好的引導(dǎo)作用;在實(shí)操完成后再觀看視頻，又起到溫故而知新的作用，還可以根據(jù)需要有選擇地反復(fù)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)自主學(xué)習(xí)興趣。

5）交互學(xué)習(xí)。為了讓學(xué)生進(jìn)一步掌握激光粒度測試過程，加深對測試原理的理解，探究測試細(xì)節(jié)問題，根據(jù)激光粒度分析實(shí)驗(yàn)步驟，截取軟件界面，制作“交互學(xué)習(xí)”模塊。交互學(xué)習(xí)動(dòng)畫分為十一步，每一步均有測試軟件界面并配有注釋。交互動(dòng)畫成為引領(lǐng)學(xué)生完成激光粒度分析全過程的指導(dǎo)性文件，一位初次接觸激光粒度測試的學(xué)生根據(jù)交互學(xué)習(xí)動(dòng)畫的一步步指導(dǎo)，可以輕松地完成線上模擬測試。

傳統(tǒng)僵化單一的教學(xué)模式不利于充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)功能，不能積極調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)揮主體作用，“問題—操作”式交互教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生問題意識(shí)、探究意識(shí)、克服實(shí)驗(yàn)中遇到的困難意識(shí)等方面作用顯著[10]。交互動(dòng)畫中設(shè)計(jì)“注意事項(xiàng)”“小知識(shí)”“觀看報(bào)告解析動(dòng)畫”等按鈕，讓學(xué)生在瀏覽過程中帶著問題學(xué)習(xí)。通過“小知識(shí)”等按鈕，進(jìn)一步了解需要注意的重點(diǎn)步驟和關(guān)鍵參數(shù)的內(nèi)涵與意義，包括測試準(zhǔn)備需要注意的事項(xiàng)、SOP標(biāo)準(zhǔn)操作程序與手動(dòng)測量、樣品的光學(xué)參數(shù)選擇、儀器如何對光、遮光度的要求、重現(xiàn)性和重復(fù)性的含義等。學(xué)生通過點(diǎn)擊“小知識(shí)”按鈕，繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。這種交互教學(xué)模式幫助學(xué)生將理論知識(shí)綜合集成，圍繞特定主題或問題開展再創(chuàng)新，當(dāng)完整地學(xué)習(xí)完一套交互動(dòng)畫后，學(xué)生對激光粒度分析的認(rèn)識(shí)將獲得全面提升。這一點(diǎn)對于沒有參加過激光粒度測試本科實(shí)驗(yàn)的研究生同樣具有較大的學(xué)習(xí)價(jià)值。

6）關(guān)于我們。這一模塊公開了設(shè)備管理和軟件開發(fā)的相關(guān)信息，方便學(xué)生和對本設(shè)備感興趣者進(jìn)行交流聯(lián)系;并預(yù)留了“預(yù)約”按鈕，可以并入高一級(jí)分析測試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。

4 交互式激光粒度分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用

一整套交互式激光粒度分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件已經(jīng)在本科粉體工程粒度測試綜合實(shí)驗(yàn)課程中開展試用，學(xué)生反映良好。在教學(xué)中通過組織學(xué)生觀看測試視頻，開展部分虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，深化理解實(shí)驗(yàn)原理和操作細(xì)節(jié)，學(xué)習(xí)過程變得更加生動(dòng)有趣;實(shí)驗(yàn)教師在講解儀器結(jié)構(gòu)時(shí)不再無所表達(dá)，學(xué)生對內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不再霧里看花;學(xué)生積極參與討論，展開交互學(xué)習(xí)，現(xiàn)實(shí)與虛擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)合豐富了教學(xué)內(nèi)容，延伸了知識(shí)鏈和技能鏈;部分虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)也在一定程度上緩解了儀器臺(tái)套數(shù)不足的問題，在教學(xué)中將一大組學(xué)生分為三個(gè)小組（每組<8人），通過觀看視頻—實(shí)際操作—交互學(xué)習(xí)三個(gè)環(huán)節(jié)依次進(jìn)行，可以滿足專業(yè)認(rèn)證和本科教學(xué)審核評估對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分組要求。下一步計(jì)劃將這一整套教學(xué)軟件結(jié)合慕課技術(shù)和雨課堂等智慧教學(xué)模式制作成為預(yù)習(xí)課件，推送給學(xué)生，滿足學(xué)生異步自學(xué)型在線學(xué)習(xí)的需求，并將在研究生中進(jìn)一步推廣和完善。

5 關(guān)于新時(shí)代高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)與思考

隨著網(wǎng)絡(luò)、智能和信息等先進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展，教育形態(tài)正在被重塑，知識(shí)的獲取方式和傳授方式、教與學(xué)的關(guān)系正在發(fā)生深刻改變。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要組成部分，教學(xué)理念、模式、方法及手段都應(yīng)主動(dòng)適應(yīng)變革?；诩す饬６确治霰究平虒W(xué)實(shí)踐的交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開發(fā)，獲得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與思考。

以學(xué)生獲得感為中心，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 ?近10年來全國普通高校實(shí)驗(yàn)室條件得到大幅改善，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備總值實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，大型設(shè)備很多都是進(jìn)口購置，價(jià)格昂貴，資源稀缺，操作技術(shù)要求高，一旦損壞維修周期長，維修經(jīng)費(fèi)緊張，其用于教學(xué)確實(shí)存在很多困難。因此，大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要突破傳統(tǒng)的習(xí)慣，要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念上實(shí)現(xiàn)突破。貫徹以學(xué)生為中心的宗旨，堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)于人才培養(yǎng)，堅(jiān)持改革創(chuàng)新以學(xué)生的獲得感為中心，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體，構(gòu)建以完成特定的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主的新時(shí)代高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的技術(shù)保障。近年來的教育改革實(shí)踐表明，整合教育資源于在線學(xué)習(xí)、混合式學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，能夠有效克服傳統(tǒng)教學(xué)難以為學(xué)生提供更多實(shí)踐學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的不足。以多媒體、人機(jī)交互技術(shù)、可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等信息技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，適應(yīng)了新時(shí)代高等教育開放辦學(xué)、資源共享的變革[11]。但是目前從首批100多個(gè)國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，各高校自行研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對較少[12]。本研究遵循教育部推行的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作“虛實(shí)結(jié)合，能實(shí)不虛”的理念，基于多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積累，將積累的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行整合處理，開發(fā)出一套有助于理解、開展實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻文件，學(xué)生可以隨時(shí)線下觀看和交互學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)了面對面教學(xué)中的缺陷，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和層次;也為此類大型進(jìn)口、單臺(tái)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了一個(gè)范例，為升級(jí)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)。

加強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的現(xiàn)代化建設(shè) ?作為一名材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師，對于該項(xiàng)目所需要的信息技術(shù)的運(yùn)用無疑是短板。本項(xiàng)目研究初期聯(lián)系了近幾年與高校合作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的幾家團(tuán)隊(duì)，了解到費(fèi)用較大。在實(shí)際經(jīng)費(fèi)有限的情況下，項(xiàng)目實(shí)施過程確實(shí)做到了以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體，針對激光粒度儀的結(jié)構(gòu)、測試原理和交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)等問題不斷地探究和實(shí)踐，教師和學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合潛能都得到極大激發(fā)，最終構(gòu)建了一套完整充實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

團(tuán)隊(duì)成員通過此實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)收獲很大，同時(shí)清楚地認(rèn)識(shí)到高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平現(xiàn)代化對實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍素質(zhì)提出更高的要求。近幾年，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍整體的學(xué)歷水平在快速提升，但實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)能力和完成能力還有待進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員是實(shí)驗(yàn)室教學(xué)工作的主要力量，要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念改革的主力軍作用;要加大培訓(xùn)和后續(xù)培養(yǎng)力度，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的教學(xué)水平和教學(xué)改革能力;并通過人才評價(jià)機(jī)制和職稱改革政策等調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性[13]。

建立資源開放共享的管理體制和運(yùn)行機(jī)制 ?本項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還有待于繼續(xù)完善，應(yīng)進(jìn)一步加大基于新信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的開發(fā)力度，融合其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群，構(gòu)建具有專業(yè)特色的、系統(tǒng)性架構(gòu)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，既可以作為課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又可以獨(dú)立設(shè)課，并積極參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)。

本項(xiàng)目開發(fā)的教學(xué)視頻和其他虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源都是一種典型的智力勞動(dòng)成果，既包含了經(jīng)費(fèi)投入，也凝聚著開發(fā)者的心血與才智，是有價(jià)值的。本視頻第三大模塊，也是核心內(nèi)容，已進(jìn)行“作品著作權(quán)登記”申報(bào)。在網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代，對資源的無限制傳播與使用將嚴(yán)重侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)利人的合法權(quán)益，對其知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)體現(xiàn)了對資源開發(fā)者心血、創(chuàng)意的認(rèn)可與尊重[12]。嚴(yán)格遵守相關(guān)法律規(guī)定，建立有利于資源開放共享的管理體制和運(yùn)行機(jī)制，保護(hù)資源開發(fā)者的合法權(quán)益，才能激勵(lì)教師投身于教學(xué)改革，讓教與學(xué)釋放更多能量。

致謝：感謝合肥工業(yè)大學(xué)陳牧圓（學(xué)號(hào)：2016210929）、呂源豐（學(xué)號(hào)：2016211164）兩位同學(xué)參與項(xiàng)目研究工作，感謝馬爾文公司技術(shù)人員提供技術(shù)支持。

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