溫立民，王會(huì)峰，朱禮亞，閆茂德，徐 娟

（1. 長(zhǎng)安大學(xué) 電子與控制工程學(xué)院，陜西 西安 710064；2. 長(zhǎng)安大學(xué) 電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，陜西 西安 710064）

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的比較

隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但隨著學(xué)校的擴(kuò)張和學(xué)科的發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式已不能滿足日益發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，需要對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理模式進(jìn)行改革[1-3]。目前，我校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心仍沿用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即專任實(shí)驗(yàn)教師提前安排實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生按班級(jí)在指定時(shí)間上課。上課時(shí)由教師先對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及注意事項(xiàng)進(jìn)行講解和演示，然后學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式存在如下問(wèn)題[4-7]：

（1）對(duì)于學(xué)生而言，只能在指定時(shí)間統(tǒng)一到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，而不能根據(jù)學(xué)生時(shí)間自主安排，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按部就班，不具有靈活性。

（2）學(xué)生在課上只能被動(dòng)接受，學(xué)生的積極性和主動(dòng)性得不到發(fā)揮。

（3）目前的實(shí)驗(yàn)室還不具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備大范圍出借功能，出借手續(xù)繁瑣，且不便于管理。

這些問(wèn)題是對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)管理及教學(xué)方法提出的挑戰(zhàn)，亟需進(jìn)行革新。需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理模式和教學(xué)模式進(jìn)行改革，以使實(shí)驗(yàn)室教學(xué)跟上時(shí)代的發(fā)展。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)是國(guó)家中長(zhǎng)期教學(xué)改革和發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容。基于此，我校立足現(xiàn)有資源，通過(guò)認(rèn)真研究和不斷探索，在調(diào)研兄弟院校先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，打造了具有本校特色的信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[8-10]。

相比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，本信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

（1）學(xué)生可根據(jù)自己的情況安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可在整個(gè)實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)任選實(shí)驗(yàn)課程，甚至可以借出實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)效率得到大大提升。

（2）激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，上課效果明顯好于以往。

（3）鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（4）提升了實(shí)驗(yàn)室層次和實(shí)驗(yàn)室安全性。

（5）平臺(tái)的設(shè)備角為學(xué)生提供了廣泛的設(shè)備共享與使用空間。

2 電工電子信息化平臺(tái)建設(shè)硬件方案

2.1 建立基于C/S 架構(gòu)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)體系

電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息化硬件建設(shè)采用C/S架構(gòu)，如圖1 所示。服務(wù)器端包括服務(wù)器和無(wú)線熱點(diǎn)，遠(yuǎn)程終端包括PC 機(jī)、便攜電腦和監(jiān)控設(shè)備，可通過(guò)以太網(wǎng)連接到服務(wù)器、手機(jī)、PDA 等，遠(yuǎn)程終端設(shè)備可通過(guò)有線或無(wú)線方式接入網(wǎng)絡(luò)[11-12]。教師、學(xué)生和管理人員可通過(guò)遠(yuǎn)程終端在任何地點(diǎn)和規(guī)定時(shí)間訪問(wèn)服務(wù)器或無(wú)線熱點(diǎn)，完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)和管理工作。

2.2 硬件建設(shè)方案

平臺(tái)信息化硬件建設(shè)方案如圖2 所示。其中，圖2(a)為電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建筑結(jié)構(gòu)圖。信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)是在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原則上對(duì)土建不做大的改動(dòng)。因此建設(shè)應(yīng)具有集約化特點(diǎn)，遵循緊湊的設(shè)計(jì)原則，最大限度地利用空間資源。信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件改造情況如圖2(b)所示。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)在二樓會(huì)議室，在每一層的配電室設(shè)有交換器和無(wú)線熱點(diǎn)/Wi-Fi 設(shè)備，服務(wù)器與交換器或Wi-Fi 設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線連接。每層樓的東西兩端及樓門前設(shè)置攝像頭，每個(gè)攝像頭通過(guò)網(wǎng)線與服務(wù)器聯(lián)通。每層的PC 機(jī)終端也通過(guò)網(wǎng)線連接到服務(wù)器上，各種無(wú)線設(shè)備（手機(jī)、PDA 設(shè)備）可通過(guò)每層的熱點(diǎn)或Wi-Fi 設(shè)備連接到服務(wù)器上。每層的安防巡邏機(jī)器人可通過(guò)Wi-Fi 或無(wú)線熱點(diǎn)接入系統(tǒng)，在大樓門前設(shè)置人臉識(shí)別或指紋識(shí)別系統(tǒng)。采用光纖網(wǎng)線，主干網(wǎng)絡(luò)光纖帶寬>1 G，支線終端網(wǎng)線帶寬>100 M。

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息化硬件建設(shè)架構(gòu)

圖2 信息化建設(shè)硬件方案

3 電工電子信息化平臺(tái)建設(shè)軟件方案

參照其他院校電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，我校電工電子信息化建設(shè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，具體方案如圖3 所示。共分為三層結(jié)構(gòu)，最上層為管理員模塊，此模塊下設(shè)置了各種功能模塊，包括教師模塊、學(xué)生模塊、實(shí)驗(yàn)課預(yù)約模塊、設(shè)備角和安防模塊等。管理員模塊具有最高權(quán)限，一般由實(shí)驗(yàn)室主任、副主任負(fù)責(zé)管理整個(gè)信息系統(tǒng)，未經(jīng)管理員許可，各種終端、節(jié)點(diǎn)將無(wú)法登錄系統(tǒng)，未經(jīng)管理員授權(quán)，任何功能模塊都不可使用。

圖3 信息化建設(shè)軟件方案

軟件總體框架中的教師模塊和學(xué)生模塊是借鑒兄弟學(xué)校經(jīng)驗(yàn)建設(shè)的。其中最具特色的當(dāng)屬實(shí)驗(yàn)課程預(yù)約模塊和設(shè)備角，以下重點(diǎn)闡述實(shí)驗(yàn)課程預(yù)約的實(shí)現(xiàn)和設(shè)備角的建設(shè)。

實(shí)驗(yàn)預(yù)約模塊包括慕課課表設(shè)置、實(shí)驗(yàn)室資源、慕課規(guī)范及申請(qǐng)系統(tǒng)等，如圖4 所示。慕課是實(shí)驗(yàn)教師通過(guò)在線或視頻方式的授課，慕課課表用于學(xué)生公開(kāi)查找預(yù)申請(qǐng)課程的計(jì)劃或表單，通常由管理員或?qū)Ｈ谓處煱磿r(shí)更新。實(shí)驗(yàn)室資源是指空余座位和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)設(shè)備是指預(yù)約實(shí)驗(yàn)的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，附有詳細(xì)的規(guī)格書(shū)和使用說(shuō)明，學(xué)生可通過(guò)規(guī)格書(shū)或使用說(shuō)明在課前學(xué)習(xí)，掌握設(shè)備的使用方法和注意事項(xiàng)?？沼嘧伙@示當(dāng)前已被預(yù)約的實(shí)驗(yàn)座位和剩余座位供學(xué)生查閱和預(yù)約。慕課操作規(guī)范涉及實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度和注意事項(xiàng)。申請(qǐng)系統(tǒng)就是預(yù)約操作界面，包括學(xué)生申請(qǐng)和教師應(yīng)答兩個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)自己的需求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)，如果條件具備，教師可給予允許或不允許的應(yīng)答，通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，可使實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到充分利用，學(xué)生也可合理安排自己的時(shí)間。

設(shè)備角模塊包括兩個(gè)方面，一是與傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理一樣，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備登記造冊(cè)，建立網(wǎng)上設(shè)備臺(tái)賬；二是建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息管理（見(jiàn)圖5），即在指定地點(diǎn)存放指定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這些設(shè)備可滿足學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等需要，學(xué)生可自行借用、自行歸還，完全實(shí)現(xiàn)信息化管理。關(guān)于設(shè)備出借信息，首先要對(duì)每個(gè)待出借的設(shè)備或元器件建立條形識(shí)別碼，學(xué)生申請(qǐng)借出設(shè)備時(shí)要登錄出借系統(tǒng)模塊，設(shè)備掃碼后即可借出，歸還時(shí)也是通過(guò)掃碼。對(duì)于逾期未歸還的設(shè)備要對(duì)借用人制定相應(yīng)的處罰規(guī)則，保證設(shè)備均衡有效地流通。

圖4 實(shí)驗(yàn)預(yù)約模塊

圖5 設(shè)備角模塊

4 電工電子信息化平臺(tái)建成實(shí)施

信息化平臺(tái)建成后，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶徒虒W(xué)方法有了全面的改觀，學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性被大大激發(fā)出來(lái)，設(shè)備日均利用率、課程覆蓋率及設(shè)備共享率等都有了顯著提高（見(jiàn)表1）。近一年來(lái)，先后有21 位專任教師參與慕課視頻錄制，共完成800 余課時(shí)，涵蓋3 個(gè)大類的所有課程，設(shè)備角共采集400 余臺(tái)套設(shè)備信息，為設(shè)備出借、設(shè)備共享奠定了基礎(chǔ)。截至目前，我校電工電子信息化平臺(tái)共完成學(xué)生預(yù)約3 萬(wàn)次，完成信息化實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4 萬(wàn)學(xué)時(shí)，完成設(shè)備出借5000 次，保證了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)展。

表1 實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)前后效果評(píng)價(jià)

5 結(jié)語(yǔ)

為順應(yīng)國(guó)家關(guān)于高校中長(zhǎng)期教學(xué)改革和發(fā)展規(guī)劃要求，我校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心立足于現(xiàn)有條件，建設(shè)了具有時(shí)代特色的集約化、信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)踐證明，該平臺(tái)的建立，在保證完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，節(jié)約了資源，提高了實(shí)驗(yàn)效率，拓展了實(shí)驗(yàn)范圍，使我校電工電子實(shí)驗(yàn)室整體上了一個(gè)新臺(tái)階。