近五年来,依托物理学国家级特色专业、光学重点学科的学科优势,以及华南师范大学物理学科基础课实验教学示范中心(国家级实验教学示范中心)的设备和环境条件,教学队伍积极开展教学改革与研究,探索利用信息技术改革课程教学,已取得丰富的研究成果:实验教学平台建设成果获得国家级教学成果二等奖,主编出版 “十一五”国家级规划教材《近代物理实验教程》(第二版),主持省部级教学研究课题7项,发表论文50多篇,指导学生参加专业竞赛获国家级省级奖20多项。
一、创建了一体二翼的近代理实验教学体系
以“强化基础、因材施教、着重能力、激励创新”为教学理念,建立了一体二翼的近代理实验教学体系,以课内实验作为主体,以实践创新、平台扩充作为二翼。经过几六年的积累,产生了计划内和计划外相结合,课程内和课程外相结合,理论与实践相结合,创新和应用相结合实验教学模式。
二、依托国家级示范中心,打造具有现代化气息的教学提升型实验室
本实验课程所依托的国家级化学学科实验教学示范中心,于2006年成为第二批国家级实验教学示范中心,是第一个获准为国家级化学实验教学示范中心的地方师范高校。本课程是其中的核心和主干课程。本课程所依托的数学学专科专业于2008年被确立为第三批国家级特色专业,2005年被确立为河南省名牌专业。
本课程所举办的“依托现代高新技术的院校化学实验教学平台的建设及创新人才培养实践”获2005年国家级教学成果二等奖。“高校理工科专业实验教学管理变革研究与实际”教学成果获2005年山西省优秀教学成果银奖。
本课程建立了网路环境下远程实验教学平台。在异地完成真实实验过程的“网络环境下远程实验技术研究”被纳入国家教育科学“十五”规划重点项目。2008年“高等中学远程化学实验室建设与应用”获得华东示范学院优秀教学成果银奖。
三、编写普通高等教育“十一五”国家级规划教材《近代化学实验教程》(第二版)
近代化学实验涉及的知识面很广,有很强的综合性与技术性。因为不同院校在人才培养目标、教学计划等方面存在差别,国外一流重点学院编撰的近代数学实验教材,对普通学院并不一定适用。
由以我校为主编,联合首都师院、南京师院、江西农大和上海学院等院校共同编撰了《近代化学实验教程》,是一本适用普通院校的近代数学实验教材。该书突出数学思想和实验方式,基础与应用并重,精典与现代结合,较早引入综设性实验内容,适应多层次教学。1999年由科学出版社出版发行,到2008年为止第11次彩印,发行量达到35000册,选用的院校分布在杭州、上海、浙江、江西、海南、广东和福建等九省市,取得了显著社会效益和经济效益。
近些年来,本课程按照实验教学变革的须要,新增和更新了实验仪器设备,丰富和充实了实验教学内容,充分彰显和保障了实验教学技术的先进性。随着国家级化学实验教学示范中心的完善,更是指出了综合性和设计性实验项目的开办,鼓励和提倡中学生实验创新。为适应这一需求,本教学团队组织兄弟单位一起编撰了《近代化学实验教程》(第二版),并获得教育部普通高等教育“十一五”国家级教材规划建设项目的立项。该教材获教育部高等中学数学学与天文学教学指导委员会前副部长委员、北京学院吴思诚院长肯定和好评。
四、开展远程实验的研究与应用,实现真实化学实验的远程教学,开拓优质实验教学资源共建共享新手段。
传统的实验以投资较大的硬件为基础,中学生必须在指定的时间、空间条件下完成实验过程,为此实验课程不容易实现远程教学。同时,因为遭到时间和空间的限制,院校之间、校区之间的实验教学资源的不容易做到真正的共享。
远程实验在异地完成真实实验过程,类似于大夫进行远程放疗。从1999年开始,本教学团队仍然举办远程实验技术及其教学应用研究工作,2003年获得国家教育科学十五科学规划重点课题“网络环境下远程实验技术研究”的立项。依托已有的雄厚的现代信息技术应用基础,本课程在国外率先建立了网路环境下远程化学实验教学平台,开发“连续波核磁共振实验”、“数字讯号平均实验”、“静电探针法确诊有极放电等离子体实验”等远程实验装置和实验项目。试行开放以来,获益的课内中学生有2000多人次。远程实验室可24小时开放,来自全省各地的院校中学生、社会人士进行了远程实验。
2005年12月,本课程所依托的化学实验教学示范中心作为第一批国家级实验教学示范中心评比的考察单位,迎来了教育部专家组的现场考察,我们的远程实验被专家组评定为达到国外先进水平。
五、深化实验教学变革,提出“分层次互动式”综设性实验教学模式。
本课程有效应用现代网路与教育信息技术、表面剖析、激光、生物化学等高新技术,在教学指导思想、教学方式、教学手段等方面进行了一系列的开创性尝试与变革。近些年来主持省局级教学研究课题7项、在核心刊物《物理》、《大学化学》、《实验室研究与探求》、《实验技术与管理》等期刊发表论文五十多篇。
在综合性设计性化学实验教学实践中,针对数学教育师范生的特征,提出“分层次互动式”综设性实验教学模式。按照中学生的基础、兴趣及能力等,把她们分成三个层次。按照实验的类型分成综合性、设计性、创新性或研究性三类。师生不但互选,并且在实验督查、方案设计、实验过程、指导方法及数据剖析等方面中互相交流,互相论证或互相辩论,勇于提出不同于老师的意见及新的实验思路,使不同层次的中学生得到相应的实验创新能力训练。
中学生通过综设性化学实验,进行科学实验研究的全过程训练,培养了潜心动手、敏于观察、科学剖析和独立工作的能力,收到良好的疗效。诸如大专生赖秀琼朋友通过本课程的综合性设计性实验,发表SCI收录论文“AStudyof-LikeThinFilmsby”,andVol9,No.4,Aug.2007,被2009年教育部承办的化学实验教学研讨会评为优秀论文三等奖。
六、开发彰显高新技术的教学仪器,重视将科研与实验教学相结合。
为改善本课程实验设备条件,不仅在力所能及的条件下购置部份先进设备外,还自主研发、开发了一批彰显现代高新技术特色的教学仪器及实验项目。其中自行研发的NMR-1他激式连续波核磁共振实验装置、周期外力驱动的混沌演示实验装置、HST-1型多功能智能椭偏测厚仪获教育部教学仪器奖。部份教学仪器除在本单位教学中使用,还生产转让给上海学院、兰州学院、暨南学院、中国地质学院、北京世维通光通信有限公司等二十多个单位,起到了积极的示范作用。
本课程着重将获得的关键技术转化为实验教学内容。诸如将国家自然科学基金项目“光声讯号的声透镜成像和时间区分成像技术”的核心技术转化为中学生设计性实验内容,遭到中学生的广泛欢迎;将获得广州省科学技术奖的高温等离子体技术转化到实验中,让中学生了解高温等离子体原理和应用。
HST-1型多功能智能椭偏测厚仪
NMR-1他激式连续波核磁共振实验装置
微波等离子体实验装置
微尘细度检测实验装置
七、多渠道引导中学生融入课外实践,指导中学生获国家级大赛奖20多项
作为一门数学专业的实验类核心课程,为了进一步培养中学生动手实践能力,本课程从课内实验拓展到课外创新。通过国家级学院生实验创新项目、大学生科研项目、本科生导师制等多个途径引导中学生融入课外实践,充分借助国家级示范中心600平方米的中学生实践创新基地,指导大专生荣获得国家级市级专业大赛奖20多项。
比如在2009年第十一届“挑战杯”全国学院生课外学术科技作品大赛中,“一维无序系统中相对论性粒子的非局域化及其在冷原子中的实现”作品获银奖,“应用于世博会期间户外活动的萤光差多项式紫外线侦测器”获世博会专项特等奖。
八、培养高素养基础教育专业人才,实践创新能力突出
高等师范高校与中中学结合,更能有效推动互联网+教学应用推广,迸发、调动中小中学生的积极性,起到示范带头作用。吴先球院长指导的研究生,在读期间在互联网+教学应用领域获得良好的实践训练,“探究电源电动势和电阻”自制仪器获全省学院生与研究生自制教具与设计实验展评二等奖。中学生借助科普实验装置进行教学大赛,获2014年第二届“华夏杯”全国数学教学技能竞赛二等奖。研究生结业后在互联网+教学应用方面成果突出,全省中学生科技创新竞赛等专业大赛中得奖。
比如,获得全省第五届优秀教育硕士专业学位论文列晓东,结业论文题目为“基于STM32的高中数学热学远程实验平台的研发”,开发了“运动合成与分解”、“探究小球圆周旋转中的向心力”等实验装置,|在全省学院生与研究生自制教具与设计实验展评获得银奖。该生自2014年7月步入上海市第十六小学工作,借助互联网+远程实验中的联通学习的方式,设计了微课《运动的合成与分解》近代物理实验教程,在第三届“广州、佛山、肇庆三市中高中微课征集评比活动”中获北京省级评审银奖,获云南省计算机教育软件评审中获基础教育组优课银奖。设计了《牛顿第一定理》实验项目,获北京市教学设计大赛二等奖。他的下一步工作构想是,结合所在单位的校本课程理念,设计一套《基于STM32的学校数学热学远程实验》校本课程,并争取武器一间独立的创客实验室,让中学生随时进行实验,并指导中学生自主设计相应的实验项目,进而提升中学生学习的主动性及其创新意识。
九、初步实现实验资源共享,取得良好的示范和幅射作用
本课程作为数学学专业选修课程,作为北京市石牌五所院校(华东理工学院、暨南学院、华南农业学院、广东工业学院、广东技术师范大学)的联选课,作为面向省内外、培训和夜大生的专业课程课。近些年来,接受来自哈尔滨学院、华南理工学院、广东工业学院、暨南学院等院校师生以及福建省各地市小学数学班主任共1200多人近代物理实验教程,起到了较好的示范和幅射作用。
本课程所依托的示范中心成功主办了第十届全省高等数学教育研究学术交流会、来自全省50多个兄弟高校共100多个与会人员视察了近代化学实验室;主办了2007年度江苏省数学学会峰会暨辽宁省化学实验教学示范中心经验交流会,四川省20多间院校共100多人视察了近代化学实验室,本课程研究的远程实验教学经验在会上进行了交流。在2009年高等中学化学实验教学研讨会(北京)等多个全省性研讨会作会议特邀报告。
近些年来,本课程所在的化学实验教学示范中心接待日本赫尔辛基学院、北京学院、南京学院、中科院化学所等50多所国外外院校的同行来访、参观和交流,对本课程的建设成效给与充分肯定。