摘 要 本文從整體結構、技術特色和效益分析三個方面介紹了多功能真空濾油機教學手段建設,是運用網絡教育手段改革實驗教學新的嘗試。
信息社會的“知識爆炸”現象要求現代教育以*有效的方法去獲取和利用各種信息與知識。如何以網絡為紐帶快速、高效、方便地實現知識的傳遞、交流和學習,是教育工作者為之努力的重要方向。電工電子實驗作為重要的實踐性教學環節之一,要充分發揮設備資源優勢,大幅度提高實驗教學水平,在學員的**意識和**能力培養過程中發揮重要作用,必須在多功能真空濾油機教學手段建設,出成果。為此我們以園區網為依托,開發了一個電工電子實驗輔助教學平臺,拓展了實驗教學的時間、空間,為實驗室在**教育中發揮作用開辟了新的途徑。
一、系統的整體結構
實驗室的開放運行是現代教育發展的必然,我們通過十幾年的電類實驗全開放教學的實踐,在教、學、管等方面均取得了明顯的效果。網絡的建設為實驗室的開放提供了更強有力的技術支持,使我們有機會把實驗室的軟硬件資源向更廣闊的空間拓展,使學員進一步突破時間和空間的束縛,開展學習、實踐和**。我們所開發的電工電子實驗輔助教學平臺采用虛擬、仿真等手段,以外購和自研相結合的方式,形成了一個多功能真空濾油機教學手段建設。系統整體結構框圖如下:
該系統由三大部分構成:**部分是電子學網絡仿真實驗。其主體是購買的Interactive Image Technologies公司的網絡版Electronics Workbench電子仿真實驗室。**部分是自研的實驗電子學輔助系統,由實驗輔導系統(實驗答疑)、實驗自學習、網上交流討論、實驗預約和實驗報告管理等多個子系統組成。第三部分是虛擬電子儀器實驗室。以虛擬電子儀器為主體,以計算機為平臺,可以開展遠程實驗和遠程實驗學習。
二、系統的技術特點
該系統利用互聯網絡資源,使用仿真技術、虛擬現實技術以及交互式手段,在園區網上構建了一個虛擬實驗環境。在該環境中,學員可以開展仿真電子實驗,可以進行實驗理論、實驗方法的學習,可以開展網上輔導、網上答疑、網上討論交流,可以用虛擬現實技術實現遠程測試和遠程實驗,基本涵蓋了實驗教學的各個環節,使實驗活動在空間和時間上均得到了有效延伸。
1、電子學網絡仿真實驗
簡稱EWB,是目前各院校普遍采用的一種電子學仿真實驗系統。其特色為:
①實驗的真實感強。系統提供了近似真實的電子元器件、工作環境和仿真儀器,使學生感到仿佛在真實的環境下做各種實驗;
②實驗內容覆蓋面寬。系統不僅涵蓋了教科書的所有內容,還包括大量課外的知識和分析方法,對拓寬學生知識面、培養**能力起到了良好的作用;
③系統操作方便,易于掌握;
④系統網絡版可使學員在園區網的任何一個終端上開展電子學仿真實驗,有效地延伸了實驗室空間。
2、實驗輔助系統
該部分采用ASP網頁開發技術創作了實驗輔助系統主頁,以后臺數據庫服務器SQL Server為開發環境,使幾個子系統有機結合,實現交互式學習、討論和信息交流的功能。
①實驗輔導系統。多功能真空濾油機教學手段建設把學員在實驗中常遇到的問題和易犯的錯誤以回答問題的形式表現出來,學員即便在無教員指導的地方開展實驗研究,也能獲得支持,既方便了學員學習,又減輕了教員的工作壓力。
②實驗自學習系統。把實驗教材和參考書以瀏覽器的格式裝入計算機,學員可在計算機指導下,完成實驗內容,即邊學邊練。
③網上交流討論系統。以聊天室的形式開展教員和學員、學員和學員的交流。學員無論是在實驗室,還是在其它地方,遇到問題便可在網上發布。教員可以答疑,學員間也可以開展討論,教員還可以在網上出討論題,引導學員開展學術研究和探索。
④實驗預約系統。為實驗室全開放服務。隨著全開放的深入,實驗時間和內容的管理難度越來越大。通過實驗預約可以科學地調度實驗室,合理地分配實驗內容,避免學員來實驗室后沒有場地、沒有設備的情況發生。
⑤實驗報告管理系統。是實現無紙教學的一項舉措。特別是裝備了虛擬電子儀器和開展仿真實驗后,學員的實驗數據、實驗結果以及結果的處理,均可在計算機上完成,這使在計算機上寫實驗報告成為可能。另外,在計算機上提交和批閱實驗報告,將大幅度提高效率,并對教員也起到了督促作用。
3、虛擬電子儀器實驗室
以虛擬電子儀器為主體,通過軟件與計算機結合,會把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合起來,通過園區網實現遠程測量和遠程實驗教學。
三、系統的效益分析
1、大幅度更新了實驗教學內容
以園區網為依托,以網絡實驗平臺和網絡終端為手段,增加了電子仿真實驗、電子設計自動化、虛擬電子儀器、電子電路計算機輔助分析、電路板設計等實驗項目,使實驗內容的更新率接近50%。
2、使實驗場地得到了有效延伸
除了為學生提供在實驗室進行實物實驗方式外,學生還可以在任何有網絡終端的地方,利用網絡實驗平臺,開展設計性實驗,進行與實驗有關的活動。通過網上實驗,可以開展實驗的設計、仿真,進行實驗內容的預習,還可以進行網上答疑等。
3、促進了學生**意識和**能力的培養
實驗教學手段的現代化為學生開展**活動營造了良好的條件。學生可以在網絡環境下開展綜合性的實驗和**型的實驗,徹底擺脫了原有設備條件的約束,在更深、更廣的知識領域內探索。如學生自行設計的多功能表決器、雷達信號模擬系統、調頻話筒等,均有較高的科技含量,大大超出了教學大綱規定的實驗范圍。
4、減少了消耗、節省了經費
一方面,學生開展設計性實驗、綜合性實驗時,可以先在網絡上進行模擬仿真實驗得到*佳方案后,再進行實物實驗,避免了學習的盲目性,極大地提高了實驗的成功率;另一方面,對一些復雜的實驗項目或有一定危險性的實驗項目,可由仿真來完成,既減少了元器件的損耗,又降低了電子儀器的損壞率。
5、方便了計算機輔助教學的開展
實驗室教學手段的現代化對深入開展計算機輔助教學是一個很大促進。通過實現實驗教學輔助系統、實驗報告提交系統、網上答疑系統、網上實驗預約等,方便了學生的自學和自我檢查,提高了實驗室管理的現代化水平。同時,在一定程度上減輕了教員的工作量。