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把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

2020年07月14日 新闻网 浏览次数:1112

亚博app手机版 报讯(刘培香/文)这是一个特殊的学期,一场突如其来的疫情阻隔了学生归来的脚步,本应相聚在课堂的师生只能隔屏相见;

亚博app手机版这是一场特殊的教与学,老师们把实验平台搬到“云端”不停教,学生们在家进行线上实验不停学……

电气学院电工电子实验教学中心,通过“硬核”的线上实验教学平台、多样的线上实验教学形式,完成了这次不同寻常的网络实验课程,为疫情大考下亚博app手机版 在线实验教学交上一份合格的答卷——


在线也能“真刀真枪”做实验

亚博app手机版网络时代,线上授课已经不是什么新鲜事,可是线上做实验听起来还是有些新奇。那些必须与实验仪器设备亲密接触的动手实践课,如何在云端实现呢?

亚博app手机版这就要靠同学们口中所说的“硬核”的“电工电子远程在线实验教学平台”了。有了这样一个平台,你和实验室仪器设备之间就只差一个互联网的距离,“穿越时空”做实验成为现实。

12名实验教师,面对全校30个专业、9门实验课、近3000名学生、6.8万人时教学任务……数字背后,是难以想象的压力。如果没有“硬核”的实验教学平台,这些线上实验课程就会成为“空中楼阁”。

亚博app手机版电工电子远程在线实验教学平台

亚博app手机版电工电子远程在线实验人机交互界面


为了让同学们在家也能获得相对真实的体验和实验动手能力的锻炼,通过互联网接触到真实的实验仪器,中心的教师们可谓用尽了“洪荒之力”。他们利用手头有限的资源,进行优化组合,建设了“电工电子远程在线实验教学平台”。平台采用实验室真实的实验教学硬件设备,即带有网络接口示波器、信号源、直流稳压电源、台式万用表等设备,以及模块化电子技术实验箱作为实验内容搭建对象,使远程在线实验尽可能地还原真实的实验情景。

亚博app手机版虽然同学们在计算机中操作的是仪器设备和实验装置的虚拟界面,但是在网络的另一端,实验室中的实验设备和装置是在真实地工作,反馈的实验结果和数据也都是真实的。学生通过模拟真实实验平台的虚拟操作界面,借助互联网技术远程完成实验电路的搭建,操控真实的实验仪器,获取真实的实验数据。专家系统实时判断学生连线是否正确、参数配置是否得当,给出必要的错误提示与参考提醒,避免学生因为随意操作损坏设备,还可以帮助学生更好地理解实验内容、提高实验兴趣。

亚博app手机版这种远程在线实验和线下实验一样,每个学生在实验期间独自使用仪器设备资源。由于实验平台硬件实验资源数量有限,无法满足实验内容的开放要求,于是中心又及时引入了数字电子技术实验线上实验平台分担压力。

线上实验教学受到同学们的欢迎。开放一周时间内,就有1510人次顺利完成实验内容,其中几百位同学在做完实验后进行了在线反馈。很多同学认为,“远程实验能够在家中操控实验室的设备,基本达到在实验室实验的效果”,“线上操作比实际到实验室操作更方便,既节约时间,也不会出现人爆满的情况,感觉很新颖,收获颇多”。


全天候“趴在网上”的指导团

亚博app手机版“九层之台,起于垒土。”有了硬件平台的支撑,还需要“软件”的保障。这个“软件”,源于中心前期全开放、自主学习教学过程中大量数字化教学资源的积累,源于通过“互联网+”进行线上线下混合式实验教学的实践经验,源于中心的老师们“全天候”“全方位”的在线指导。这些资源和经验,为“云端”实验教学提供了坚实的保障。

开学伊始,中心教师就全员参与,结合电路、电子、电工学实验特点,制定了运用中国大学MOOC/SPOC平台学习、远程在线实验、虚拟实物实验、EDA仿真软件实验等多种实验内容与形式相结合的线上实验教学模式。

通过紧锣密鼓的建设,中心共发布教学视频209个,累计1300分钟,发布线上学习测试题目568个,将中心在线下实验教学沿用多年的全开放、自主学习实验教学模式移至线上,通过网络技术与信息化手段,对远程在线实验教学过程、学生的学习情况进行实时、全方位的管理。

数字化教学资源

面向线上实验教学与管理的中心门户网站


亚博app手机版为了最大程度模拟还原线下实验环境,让同学们感受尽可能真实的实验体验,中心教师通过实验内容的整合与优化、软硬件的全方位支撑,完成了线上实验内容对线下实验的替代,确保学生可在线上完成教学大纲涵盖的全部实验教学内容。同时,中心为同学们精心安排了丰富多彩的实验情境,实验内容从电工到电子,再到电动机继电接触器控制,实验形式涉及spoc演示及测试、仿真模拟,模电远程实验、数电虚拟远程……同学们通过多种多样的教学资源进行预习,再通过远程在线实验教学平台和EDA仿真软件进行实践,从开始的无所适从到后来的游刃有余、渐入佳境,线上实验、实践能力和水平得到大幅提升,最大限度地降低了疫情对于电工电子实验教学环节的影响。

实验课程开放后,每天从早晨8点直至凌晨,老师们坚守在屏幕前,全天候无间断地在线为学生答疑解惑,在后台巡查学生的实验学习效果,实时指导和解答学生实验中的各种问题,鼓励学生克服困难,积极探索解决问题的途径,以保证每一名学生都能顺利完成在线实验课程。直到学生不再提问题了,老师们才能安心入睡。

“同学们通过自主实验学习、线上互动、撰写电子版实验报告,不仅锻炼了独立思考能力,也改变了学习观念,学会了主动发现问题、思考问题、研究问题,最后解决问题,这是我们实验教学的目的,也是对电工电子实验教学中心‘全开放、自主学习’模式的最好诠释。”中心的老师说。

中心教师进行线上实验教学


“隔屏”互相鼓励 感受特殊的“云端”师生情

陈正涛:“老师们晚上也值班吗?”

亚博app手机版陈煜:“确实,上次1点都回我问题了,感动。”

亚博app手机版裴刘奥:“好像还有一回2点时回答你问题了。”

……

亚博app手机版这一场“云端”实验课,带来的不仅仅是在线教与学的特殊体验,更有师生之间的相互理解与支持。面对老师们的用心良苦,同学们心怀感激。有同学在QQ群里为24小时在线答疑的老师点赞,侯云鹏老师这样回复:“老师年纪大了,觉少,熬点夜没关系。你们年轻,还是早点休息,早睡早起身体好。”

实验SPOC阶段性学习情况统计图表(电工学实验为例)

亚博app手机版学生在线上完成实验学习


亚博app手机版由于好多班级的电路理论课程上学期已经结课,有的同学理论知识有些淡忘,教材又不在身边,电路实验和电路理论又息息相关,电路课程组的老师在答疑过程中,不仅要解决软件使用问题,还要和同学们复习电路理论知识。为了查找故障、解决问题,经历无数个回合是每位老师答疑的常态。

亚博app手机版刘俊鑫同学在进行暂态过程实验中,由于选取的电容值接近临界点始终无法输出振荡波形。王晓媛老师在云端帮他一步步查找问题、解释原因、阐述原理,直到他弄懂为止。最后他诙谐地说:“不多问问您,我是真蒙圈呀,谢谢老师,我明白了。”

蔡浩然同学在进行均匀线实验时,由于电路图绘制问题始终无法输出正确的结果,焦急地在线上提问:“为啥我的N1、N2电压波形重合呢?”刘东梅老师回复:“传输线短路了。”“啊?原来如此,摆弄了一个多小时也没明白,现在终于有波形了,谢谢老师!”……

亚博app手机版每当问题解决,同学们的一句“谢谢老师,我明白了”“谢谢老师,辛苦了”……让老师们倍感欣慰,那些夜以继日的付出就都值得了,因为学生的收获就是对他们最大的鼓励,学生的鼓励也是他们继续创新与改革的动力。

亚博app手机版正如中心常务副主任李琰老师所说,“作为教师,传道授业、答疑解惑是我们的本分。在特殊时期、特殊学期,能为同学们奉献一次生动的电工电子实验在线课程也是我们的心愿……开课至今,同学们不抱怨、齐配合,线下积极预习,线上勇于求索,共同努力,才能使‘全开放、自主学习’的线上实验教学模式得以顺利实施……”

亚博app手机版同学们在QQ群给予老师们的鼓励


在远程在线平台中,我们看到了很多学生的留言——

焊接技术与工程系王悦:我觉得这种方式很好,有很多实验因为疫情没法亲手操作,只能看老师给的书发呆(无实物表演)。这个实验很新奇,远程操作跟实际操作基本相同,一样有乐趣。知道老师们费尽千辛万苦给我们搭建起这样一座桥梁,真的很感谢、感动、感恩老师,所有的老师们辛苦了!

控制科学与工程系李宗霖:非常棒,感觉就是在实验室!为老师们点赞,在家也能做到这么棒的实验,老师们辛苦了!

自动化测试与工程系杨超:学校安排这次远程实验很有意义,就算在家也能够感受到实验上机的乐趣,对模电实验有了更多的认识……

亚博app手机版航天工程与力学系刘硕:棒棒棒棒!希望以后可以成为一门课,供有兴趣的同学在合适的时间开展远程实验,以解决实验室实验时间不足、同学实验不过瘾等问题。

机械工程及自动化系阿布都沙拉木·阿布都热合曼:此次实验对我来说很新鲜、很特别,体验了虚拟仿真实验,并且深化了电工技术方面的知识,我很喜欢。

市政工程系柯政:感觉一键连线的功能很强大,也帮助了连线老出错的同学以及检查自己连线是否有错误。老师真的用心了,而且指导真的很详细,老师们辛苦了!爱你们!

后记

亚博app手机版不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。电工电子实验教学中心教师们从点滴做起,规划好每一次实验内容,完善好每一个实验环节,才有了这次特殊的网络实验课程之旅。

谈及未来的工作,中心的教师们表示,会紧扣立德树人根本任务,秉承“厚基础、强实践、严过程、求创新”的人才培养特色,铭记习近平总书记在致亚博app手机版 建校100周年的贺信中的殷殷嘱托,牢记“为党育人、为国育才”的初心使命,不断运用新理念、新技术,创新教学模式,推进教学改革,从教学的点点滴滴引导学生做有家国情怀和责任担当的有志青年。

亚博app手机版规格严格方能成器,功在平时方能到家。中心的老师们在《电工电子实验开课一周致大家的一封信》中这样写道:老师们相信,经历了线上学习诸多不便、诸多压力后,返回校园的你们会更加珍惜在学校学习的时光,取得更大的进步和更好的成绩。老师们一同在学校静候大家的归来,期待归来时,你已成长,归来时,笑容依旧!


编辑:刘培香

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