成果解决教学问题的方法

1)多模协同强化理论教学,一核多措夯实理论基础

针对理论知识庞杂抽象、学生理解困难等问题,系统梳理电子光学系统、信号探测与图像分析等核心知识及其内在逻辑关系,自主构建电镜知识图谱,以图文、动画、模型、与视频等多模态资源呈现知识颗粒,实现理论知识的结构化与可视化;以知识图谱为核心,建设MOOCs在线课程,开展模块化教与学;构建典型案例库,深化理论与实际相结合。多模协同有效提升理论教学直观性和学生理解力,一核多措夯实理论基础。

一核多措.png

自主构建知识图谱,构建多模态教学资源,一核多措夯实理论基础


2)多手段融合深化认知体验,二元驱动具象结构原理

针对电镜结构复杂、原理抽象、认知具象难等教学瓶颈,基于部件真实尺寸数据,采用3D打印技术复刻出可拆装模型扫描电镜。学生通过亲手拆装形成对设备结构的具身认知;基于真实信号处理算法,采用VR技术开发出可交互沉浸式数字扫描电镜,实现内部结构的立体呈现,支持学生主动探索电子光路行进、信号产生与传输、图像形成全过程,并通过调节参数观察其影响机制。通过实体复刻+数字再现,使抽象原理可见、可感、可探究,显著提升探究性和趣味性,二元驱动具象结构原理二元驱动.png

采用3D打印技术复刻出可拆装模型扫描电镜”,采用VR技术开发出可交互沉浸式数字扫描电镜”,二元驱动具象结构原理


3)多场景实训拓展实践路径,三体并举强化实操能力

针对电镜数量稀少、实操训练不足等难题,构建出线上/线下仿真训练器、远程电镜操控平台和真实电镜相结合的操作训练系统。线上/线下训练器精准复现真实电镜操作界面、交互逻辑和反馈响应,并搭载真实材料数据库。线上仿真训练器支持批量学生同时接入数字训练空间,基于真实操作界面开展操作练习;线下训练器则直接利用电镜真实操作键盘、加载真实材料数据,深入探索各项参数调节对成像效果的影响,具有与操作真实电镜完全相同的体验;远程操控平台经过授权,可通过互联网跨时空获取全部权限操作真实电镜。基础技能达成后,再进行真实电镜实操练习。三者结合构成数实互补、分层递进的实训路径,三体并举强化学生动手能力。三体并举.png

通过线上/线下仿真训练、远程电镜操控和本地电镜实操三者结合构成数实互补、分层递进的实训路径,三体并举强化实践动手


4)多数据融合优化教学反馈,四维联动实现精准评价

针对教学过程监测不足、反馈滞后和学习成效评价方式单一等问题,构建出基于理论教学-仿真训练-远程操控-电镜实操四维度全过程学习数据采集与分析体系,实时跟踪记录全过程学习行为数据;自主研发的导学智能体可基于过程实时数据,自动实时纠偏、识别薄弱环节并提出针对性改进建议;综合全过程量化客观数据,可分析学生理论知识、实践技能掌握程度,生成个性化表现报告并提供学习导引路径,推动评价方式从单一终结性结果评价向过程性、智能化转变,四维联动达成精准评价。

 图6 四维联动实现精准评价.png 

通过构建基于理论教学-仿真训练-远程操控-电镜实操四维度全过程学习数据采集与分析体系统,四维联动实现精准评价


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