“傳感器與檢測技術”課程無紙化實驗教學平臺構建

樂建華 , 徐 珂

(1. 南京工程學院 自動化學院, 江蘇 南京 211167；2. 復旦大學 信息科學與工程學院, 上海 200433)

“傳感器與檢測技術”課程無紙化實驗教學平臺構建

樂建華1, 徐 珂2

(1. 南京工程學院 自動化學院, 江蘇 南京 211167；2. 復旦大學 信息科學與工程學院, 上海 200433)

構建了無紙化實驗教學平臺,該平臺包括無紙化實驗系統、網絡云盤和平板電腦3個模塊。無紙化實驗系統基于LabVIEW開發,實現了指導書在線閱讀、傳感器靜態特性測試、動態波形測試、頻率特性測試以及實驗報告Word文檔的自動生成功能。試點運行結果表明,該無紙化實驗教學平臺克服了以前傳統實驗環節中存在的問題,提高了實踐教學環節的教學效果和檔案管理水平。

傳感器與檢測技術； 無紙化實驗教學平臺； LabVIEW

美國學者托夫勒曾預言:“后工業社會將必然進入無紙化辦公的時代”[1]。隨著網絡技術的普及,許多高校也在積極推動教學無紙化、網絡課程和網絡教學平臺不斷被開發出來,并在教學中獲得了良好的教學效果[2-3]。盡管如此,與政務辦公無紙化發展水平相比,由于教學平臺構建與各課程內容及特點密切相關,建設難度大、周期長、資金投入大,高校二級學院教學活動的無紙化程度仍顯得相對滯后,這是高校目前存在的普遍現象[4-6]。因此加大教學改革力度,進一步推動無紙化教學進程,在提高教學效果的同時,提升二級學院的檔案管理水平,意義重大。目前云技術的快速發展為資金短缺的高校提供了一條廉價而又高效構建無紙化教學平臺,特別是構建教師個人無紙化教學平臺的有效途徑,很多高校教師正在積極探索云技術在教學中的應用[7-9]。為了推動我校自動化學院教學環節無紙化進程,進一步提高教學效果,根據自動化學院的現狀,我們以“傳感器與檢測技術”課程實驗教學環節為試點,構建了無紙化實驗平臺。

1 我校“傳感器與檢測技術”實驗教學現狀

現階段,我校自動化學院“傳感器與檢測技術”類課程實驗教學仍然采用傳統方法:做實驗時,在實驗臺上搭建實驗電路,用萬用表測量實驗數據,再將獲得的數據依次填入實驗指導書中的表格內；實驗課結束后,學生回去根據記錄的實驗結果撰寫實驗報告；寫報告時,學生將實驗指導書中的實驗目的、實驗原理、實驗儀器等內容整段抄寫下來,附上實驗結果,最后再加上一些簡短的分析。這種實驗教學方法存在的問題是:

(1) 實驗報告難以真實反映學生的實驗情況。當實驗數據偏離理論值較嚴重時,有的學生修改數據；有的學生實驗課上不動手,寫報告時利用別人的實驗數據,甚至捏造數據,使實驗報告難以真實反映學生的實驗情況。因為容易交差,學生便不重視實驗過程。

(2) 實驗報告撰寫費時且效果差。學生把大量時間花在實驗目的、實驗原理等內容的抄寫上,而對實驗結果的處理和分析等重要環節往往由于時間緊而草草了事,使實驗報告的撰寫達不到預期目的,嚴重影響實驗教學效果。

(3) 采用紙質報告,不便歸檔管理。目前對于實驗報告的歸檔管理方式是,每個實驗項目抽取5份典型紙質報告送學院歸檔,剩余報告保存在各專業教研室,保存一年后,才可處理一部分,因此,教研室里報告堆積成山,使狹小的空間更顯擁擠。即使存放空間不是問題,抽取5份典型報告數量也太少,很難反映實驗教學環節的真實情況,不便以后對教學工作進行回顧性研究和教學質量評估,而且這種紙質報告管理方式在督導和教學評估等工作中的檔案調閱工作量大,工作繁瑣,費時費力。

2 無紙化實驗教學平臺構建

該無紙化實驗平臺包括3個模塊:無紙化實驗系統、網絡云盤和平板電腦。首先,學生在無紙化實驗系統上完成某個實驗項目后,獲得實驗數據,并產生實驗報告電子文檔模板；然后,根據報告模板中內容和要求撰寫實驗報告,提交到班級注冊的網絡云盤上；最后教師從云盤上將報告批量下載到平板電腦中批改,批改后的報告一方面通過“云”返回給學生,另一方面經打包后送學院存檔。

2.1 無紙化實驗系統

根據“傳感器與檢測技術”類課程的內容和特點,利用“檢測技術與虛擬儀器”實驗室現有的LabVIEW軟硬件平臺開發“無紙化實驗系統”,實現以下功能:

(1) 學生身份驗證。進入實驗平臺界面之前,學生必須在登錄界面上輸入班級、姓名、學號信息。當學生輸入的信息與數據庫中存儲的信息一致時,登錄成功,進入實驗平臺界面。

(2) 實驗指導書在線閱讀。實驗過程中可隨時切換到實驗指導書閱讀界面,在線閱讀實驗指導書。閱讀時,只要在系統指定窗口中選擇實驗項目名稱,便可調出相應的實驗指導書,并通過面板上的翻頁鍵實現指導書瀏覽,無需印制紙質稿,既省工,又省紙。

(3) 測量數據自動采集。包括“靜態特性測量”、“頻率特性測量”和“動態波形測量”3個模塊,它們分別支持傳感器靜態特性測試實驗、傳感器頻率特性測試實驗以及動態信號的波形測量。在這些模塊中選擇了“傳感器與檢測技術”課程中的一些典型實驗項目,如“箔式應變片與半導體應變片動態測量實驗”、“電容式傳感器特性實驗”、“電容式傳感器頻率特性實驗”等,通過面板右上角的“本次實驗項目”列表按鍵可實現實驗項目的選擇。

(4) 自動生成實驗報告電子文檔。將每位學生登錄時錄入的姓名、班級、學號等重要的特征信息嵌入實驗數據的圖表中,并一并自動轉入實驗報告文檔中,以確保實驗數據的真實性,防止學生抄襲他人實驗數據或捏造實驗數據,促使每位學生獨立完成實驗環節的學習任務。生成的實驗報告Word文檔如圖1所示。

圖1 實驗報告電子文檔樣本

該報告中的實驗數據完全是從實驗系統相關測量模塊上自動轉入的,數據中嵌入了學生的特征信息。該報告存儲在系統內定的路徑中,學生只要利用系統提供的“發送報告”功能,便可將報告發送至自己的電子郵箱,以備實驗課后的報告撰寫。獲得實驗報告電子文檔之后,學生無需再把時間花費在繁重的文字抄寫上,而是將精力轉移到對實驗數據的處理和實驗結果的分析上(報告中的“3.實驗小結”部分),從而達到事半功倍的學習效果。在形成實驗報告電子文檔時,系統將學生登錄時產生的特征信息“班級、學號、姓名、實驗項目”組成的字符串作為文檔名稱,便于實驗報告的無紙化管理。

2.2 網絡云盤

學生完成實驗報告,轉換成PDF文檔后,上傳到所在班級注冊的網絡云盤上。教師可利用平板電腦上的云客戶端方便地將報告下載到自己的電腦中。目前,隨著云技術的廣泛應用,各家IT公司也競相推出了自己的網絡云平臺,如百度公司的百度云、谷歌公司的Google Driver、蘋果公司的iCloud、360公司的360云等,利用它們的云存儲功能(云盤)可輕松地實現電子文檔、圖片、音頻以及視頻資料的上傳和下載,有些云平臺免費向用戶提供了海量的存儲空間[10],根本不用擔心會出現象紙質報告一樣堆積如山的囧境。

2.3 iPAD平板電腦

實驗報告下載到平板電腦之后,教師可在“PDF notes”等APP中對報告進行批改。利用“PDF notes”中的標注筆批改報告,與在紙質報告上用筆批改一樣流暢,讓人感覺舒適自如,而且攜帶輕便。這種批改方式,對每次上班都要花費大量時間在地鐵上且科研任務繁重的大部分高校教師而言,是一條節省工作時間的有效途徑。

目前,市售平板電腦很多,其中蘋果公司的ipad銷售量最大,應用最廣。ipad擁有一個9.7英寸的大觸摸屏,通過手指在屏幕上移動可進行翻頁、滾動,其極快的響應速度和流暢的頁面滑動很適合進行閱讀[11]。在ipad版PDF閱讀器 “PDF notes”中實現報告段落間切換、頁面間跳轉,以及手工筆批注等都非常方便,用戶幾乎不需要任何培訓就可以操作。隨著ipad普及應用,早在幾年前就有一些中小學開始探索其在移動學習中的應用,并且獲得很好的應用效果[12]。我們正是利用ipad的優點來構建報告批改模塊,這也是對高校移動辦公進行的有益探索,相信很多高校教師早已具備了這一條件。

教師批改后的所有文檔,按班級、實驗項目分類歸檔,存儲在“云”上,也可存儲在Windows系統資源管理的相應文件夾中。這種管理方式,數據真實、完整,調閱方便、快捷,并可節省大量的建筑空間。

3 結束語

“傳感器與檢測技術”課程無紙化實驗平臺建成后,在我校自動化學院數控111班進行了試點。結果表明,該實驗平臺不僅克服了以前傳統實驗環節中存在的問題,還給教師提供了報告批改的良好體驗,在一定程度上消除了因工作單調造成的精神疲勞,提高了工作效率,同時也為教師移動辦公提供了便利。目前,我校自動化學院幾乎所有課程的實驗報告、課程設計、實習報告等檔案資料采用的仍是紙質檔案管理方式,這些檔案在每學期末歸檔時都要消耗大量的人力和時間,工作繁瑣,效率低。隨著教學活動的延續,存儲空間不足問題也愈顯突出。隨著“傳感器與檢測技術”課程實驗教學改革成果的推廣應用,我校自動化學院實踐教學環節的教學效果和檔案管理水平將會得到很大提高。由于經費不足,現有的實驗平臺只能將報告存儲在“云”上或資源管理器中,在經費允許的情況下,若引入數據庫系統,將報告存入數據庫中,用數據庫進行管理將會為教學研究、教學質量的督導監控以及教學評估工作提供更便捷的檔案調閱方式。

References)

[1] Toffler A. The Third Wave [M]. New York: Bantam Books, 1980.

[2] 束奇,崔學政,崔運靜,等.“無紙化”教學在實踐教學中的初探[J].實驗技術與管理,2014,31(9):192-194.

[3] 張艷花,鐘一環,徐淑華.電工電子實驗教學中心的信息化管理[J].實驗技術與管理, 2009,26(4):106-109.

[4] 肖瀟,沈能,向鵬.淺析低碳校園無紙化:以實踐調查為例[J].商業文化,2011(4): 223-224.

[5] 張巖青.高等學校推行無紙化辦公的探索[J].電腦知識與技術, 2009, 5(35):9986-9987.

[6] 張予宏.以評估促發展提升高校教學檔案管理水平[J].蘭臺世界, 2007(2):45-46

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[9] 黃晨暉,林泳琴.基于云計算的虛擬計算機實驗室的研究與實現[J].實驗室研究與探索, 2010,29(11):178-181.

[10] 李新宇.網絡云盤介紹—以360云盤和百度云為例[J].無線互聯科技, 2014 (1):38-38.

[11] 羅汝芬.基于Ipad的無紙化教學的探討[J].教育教學研究, 2011 (44):185.

[12] 張國徽.小小iPad承載教育大夢想平板電腦課堂教學應用的探索與實踐[J].中國信息技術教育,2013 (1):8-11.

Building of paperless teaching experimental platform for Sensors and Detection Technology course

Yue Jianhua1, Xu Ke2

(1. School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China; 2. School of Information Science and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China)

A paperless teaching experimental platform was built. The platform includes the following three modules: a paperless experimental system, a network cloud platform and a pad. The paperless experimental system, based on LabVIEW developed, realizes the functions of instruction online reading, the sensor static characteristics test, dynamic waveforms test, the sensor frequency characteristics test and the automatic generation of the experimental report in Word document form. Trial operation results show that the paperless teaching experimental platform overcomes the defects of the traditional one in practical teaching, thus improving the teaching effect and archives management level.

sensors and detection technology; paperless teaching experimental platform; LabVIEW

2015- 05- 05 修改日期：2015- 07- 01

南京工程學院教學改革項目(JG201401)

樂建華(1966—),女,江西金溪,副教授,主要研究方向為測控技術與儀器.

E-mail：yuejh@njit.edu.cn

TP23；G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0206- 03