“傳感器與檢測技術(shù)”課程無紙化實驗教學(xué)平臺構(gòu)建

樂建華 , 徐 珂

(1. 南京工程學(xué)院 自動化學(xué)院, 江蘇 南京 211167；2. 復(fù)旦大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院, 上海 200433)

“傳感器與檢測技術(shù)”課程無紙化實驗教學(xué)平臺構(gòu)建

樂建華1, 徐 珂2

(1. 南京工程學(xué)院 自動化學(xué)院, 江蘇 南京 211167；2. 復(fù)旦大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院, 上海 200433)

構(gòu)建了無紙化實驗教學(xué)平臺,該平臺包括無紙化實驗系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)云盤和平板電腦3個模塊。無紙化實驗系統(tǒng)基于LabVIEW開發(fā),實現(xiàn)了指導(dǎo)書在線閱讀、傳感器靜態(tài)特性測試、動態(tài)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(jié)果表明,該無紙化實驗教學(xué)平臺克服了以前傳統(tǒng)實驗環(huán)節(jié)中存在的問題,提高了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果和檔案管理水平。

傳感器與檢測技術(shù)； 無紙化實驗教學(xué)平臺； LabVIEW

美國學(xué)者托夫勒曾預(yù)言:“后工業(yè)社會將必然進入無紙化辦公的時代”[1]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,許多高校也在積極推動教學(xué)無紙化、網(wǎng)絡(luò)課程和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺不斷被開發(fā)出來,并在教學(xué)中獲得了良好的教學(xué)效果[2-3]。盡管如此,與政務(wù)辦公無紙化發(fā)展水平相比,由于教學(xué)平臺構(gòu)建與各課程內(nèi)容及特點密切相關(guān),建設(shè)難度大、周期長、資金投入大,高校二級學(xué)院教學(xué)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(xiàn)象[4-6]。因此加大教學(xué)改革力度,進一步推動無紙化教學(xué)進程,在提高教學(xué)效果的同時,提升二級學(xué)院的檔案管理水平,意義重大。目前云技術(shù)的快速發(fā)展為資金短缺的高校提供了一條廉價而又高效構(gòu)建無紙化教學(xué)平臺,特別是構(gòu)建教師個人無紙化教學(xué)平臺的有效途徑,很多高校教師正在積極探索云技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[7-9]。為了推動我校自動化學(xué)院教學(xué)環(huán)節(jié)無紙化進程,進一步提高教學(xué)效果,根據(jù)自動化學(xué)院的現(xiàn)狀,我們以“傳感器與檢測技術(shù)”課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)為試點,構(gòu)建了無紙化實驗平臺。

1 我?！皞鞲衅髋c檢測技術(shù)”實驗教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段,我校自動化學(xué)院“傳感器與檢測技術(shù)”類課程實驗教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)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(shù)據(jù),再將獲得的數(shù)據(jù)依次填入實驗指導(dǎo)書中的表格內(nèi)；實驗課結(jié)束后,學(xué)生回去根據(jù)記錄的實驗結(jié)果撰寫實驗報告；寫報告時,學(xué)生將實驗指導(dǎo)書中的實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器等內(nèi)容整段抄寫下來,附上實驗結(jié)果,最后再加上一些簡短的分析。這種實驗教學(xué)方法存在的問題是:

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

(2) 實驗報告撰寫費時且效果差。學(xué)生把大量時間花在實驗?zāi)康?、實驗原理等?nèi)容的抄寫上,而對實驗結(jié)果的處理和分析等重要環(huán)節(jié)往往由于時間緊而草草了事,使實驗報告的撰寫達不到預(yù)期目的,嚴重影響實驗教學(xué)效果。

(3) 采用紙質(zhì)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(zhì)報告送學(xué)院歸檔,剩余報告保存在各專業(yè)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(shù)量也太少,很難反映實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的真實情況,不便以后對教學(xué)工作進行回顧性研究和教學(xué)質(zhì)量評估,而且這種紙質(zhì)報告管理方式在督導(dǎo)和教學(xué)評估等工作中的檔案調(diào)閱工作量大,工作繁瑣,費時費力。

2 無紙化實驗教學(xué)平臺構(gòu)建

該無紙化實驗平臺包括3個模塊:無紙化實驗系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)云盤和平板電腦。首先,學(xué)生在無紙化實驗系統(tǒng)上完成某個實驗項目后,獲得實驗數(shù)據(jù),并產(chǎn)生實驗報告電子文檔模板；然后,根據(jù)報告模板中內(nèi)容和要求撰寫實驗報告,提交到班級注冊的網(wǎng)絡(luò)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(xué)生,另一方面經(jīng)打包后送學(xué)院存檔。

2.1 無紙化實驗系統(tǒng)

根據(jù)“傳感器與檢測技術(shù)”類課程的內(nèi)容和特點,利用“檢測技術(shù)與虛擬儀器”實驗室現(xiàn)有的LabVIEW軟硬件平臺開發(fā)“無紙化實驗系統(tǒng)”,實現(xiàn)以下功能:

(1) 學(xué)生身份驗證。進入實驗平臺界面之前,學(xué)生必須在登錄界面上輸入班級、姓名、學(xué)號信息。當(dāng)學(xué)生輸入的信息與數(shù)據(jù)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(dǎo)書在線閱讀。實驗過程中可隨時切換到實驗指導(dǎo)書閱讀界面,在線閱讀實驗指導(dǎo)書。閱讀時,只要在系統(tǒng)指定窗口中選擇實驗項目名稱,便可調(diào)出相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書,并通過面板上的翻頁鍵實現(xiàn)指導(dǎo)書瀏覽,無需印制紙質(zhì)稿,既省工,又省紙。

(3) 測量數(shù)據(jù)自動采集。包括“靜態(tài)特性測量”、“頻率特性測量”和“動態(tài)波形測量”3個模塊,它們分別支持傳感器靜態(tài)特性測試實驗、傳感器頻率特性測試實驗以及動態(tài)信號的波形測量。在這些模塊中選擇了“傳感器與檢測技術(shù)”課程中的一些典型實驗項目,如“箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片動態(tài)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(xiàn)實驗項目的選擇。

(4) 自動生成實驗報告電子文檔。將每位學(xué)生登錄時錄入的姓名、班級、學(xué)號等重要的特征信息嵌入實驗數(shù)據(jù)的圖表中,并一并自動轉(zhuǎn)入實驗報告文檔中,以確保實驗數(shù)據(jù)的真實性,防止學(xué)生抄襲他人實驗數(shù)據(jù)或捏造實驗數(shù)據(jù),促使每位學(xué)生獨立完成實驗環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)。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(shù)據(jù)完全是從實驗系統(tǒng)相關(guān)測量模塊上自動轉(zhuǎn)入的,數(shù)據(jù)中嵌入了學(xué)生的特征信息。該報告存儲在系統(tǒng)內(nèi)定的路徑中,學(xué)生只要利用系統(tǒng)提供的“發(fā)送報告”功能,便可將報告發(fā)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(xué)生無需再把時間花費在繁重的文字抄寫上,而是將精力轉(zhuǎn)移到對實驗數(shù)據(jù)的處理和實驗結(jié)果的分析上(報告中的“3.實驗小結(jié)”部分),從而達到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。在形成實驗報告電子文檔時,系統(tǒng)將學(xué)生登錄時產(chǎn)生的特征信息“班級、學(xué)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(wǎng)絡(luò)云盤

學(xué)生完成實驗報告,轉(zhuǎn)換成PDF文檔后,上傳到所在班級注冊的網(wǎng)絡(luò)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(shù)的廣泛應(yīng)用,各家IT公司也競相推出了自己的網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)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(dān)心會出現(xiàn)象紙質(zhì)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(biāo)注筆批改報告,與在紙質(zhì)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(wù)繁重的大部分高校教師而言,是一條節(jié)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)報告段落間切換、頁面間跳轉(zhuǎn),以及手工筆批注等都非常方便,用戶幾乎不需要任何培訓(xùn)就可以操作。隨著ipad普及應(yīng)用,早在幾年前就有一些中小學(xué)開始探索其在移動學(xué)習(xí)中的應(yīng)用,并且獲得很好的應(yīng)用效果[12]。我們正是利用ipad的優(yōu)點來構(gòu)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(tǒng)資源管理的相應(yīng)文件夾中。這種管理方式,數(shù)據(jù)真實、完整,調(diào)閱方便、快捷,并可節(jié)省大量的建筑空間。

3 結(jié)束語

“傳感器與檢測技術(shù)”課程無紙化實驗平臺建成后,在我校自動化學(xué)院數(shù)控111班進行了試點。結(jié)果表明,該實驗平臺不僅克服了以前傳統(tǒng)實驗環(huán)節(jié)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(diào)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(xué)院幾乎所有課程的實驗報告、課程設(shè)計、實習(xí)報告等檔案資料采用的仍是紙質(zhì)檔案管理方式,這些檔案在每學(xué)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(xué)活動的延續(xù),存儲空間不足問題也愈顯突出。隨著“傳感器與檢測技術(shù)”課程實驗教學(xué)改革成果的推廣應(yīng)用,我校自動化學(xué)院實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果和檔案管理水平將會得到很大提高。由于經(jīng)費不足,現(xiàn)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(jīng)費允許的情況下,若引入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),將報告存入數(shù)據(jù)庫中,用數(shù)據(jù)庫進行管理將會為教學(xué)研究、教學(xué)質(zhì)量的督導(dǎo)監(jiān)控以及教學(xué)評估工作提供更便捷的檔案調(diào)閱方式。

References)

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

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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(xué)院教學(xué)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(shù)與儀器.

E-mail：yuejh@njit.edu.cn

TP23；G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0206- 03