“传感器与检测技术”课程无纸化实验教学平台构建

乐建华 , 徐 珂

(1. 南京工程学院 自动化学院, 江苏 南京 211167；2. 复旦大学 信息科学与工程学院, 上海 200433)

“传感器与检测技术”课程无纸化实验教学平台构建

乐建华1, 徐 珂2

(1. 南京工程学院 自动化学院, 江苏 南京 211167；2. 复旦大学 信息科学与工程学院, 上海 200433)

构建了无纸化实验教学平台,该平台包括无纸化实验系统、网络云盘和平板电脑3个模块。无纸化实验系统基于LabVIEW开发,实现了指导书在线阅读、传感器静态特性测试、动态波形测试、频率特性测试以及实验报告Word文档的自动生成功能。试点运行结果表明,该无纸化实验教学平台克服了以前传统实验环节中存在的问题,提高了实践教学环节的教学效果和档案管理水平。

传感器与检测技术； 无纸化实验教学平台； LabVIEW

美国学者托夫勒曾预言:“后工业社会将必然进入无纸化办公的时代”[1]。随着网络技术的普及,许多高校也在积极推动教学无纸化、网络课程和网络教学平台不断被开发出来,并在教学中获得了良好的教学效果[2-3]。尽管如此,与政务办公无纸化发展水平相比,由于教学平台构建与各课程内容及特点密切相关,建设难度大、周期长、资金投入大,高校二级学院教学活动的无纸化程度仍显得相对滞后,这是高校目前存在的普遍现象[4-6]。因此加大教学改革力度,进一步推动无纸化教学进程,在提高教学效果的同时,提升二级学院的档案管理水平,意义重大。目前云技术的快速发展为资金短缺的高校提供了一条廉价而又高效构建无纸化教学平台,特别是构建教师个人无纸化教学平台的有效途径,很多高校教师正在积极探索云技术在教学中的应用[7-9]。为了推动我校自动化学院教学环节无纸化进程,进一步提高教学效果,根据自动化学院的现状,我们以“传感器与检测技术”课程实验教学环节为试点,构建了无纸化实验平台。

1 我校“传感器与检测技术”实验教学现状

现阶段,我校自动化学院“传感器与检测技术”类课程实验教学仍然采用传统方法:做实验时,在实验台上搭建实验电路,用万用表测量实验数据,再将获得的数据依次填入实验指导书中的表格内；实验课结束后,学生回去根据记录的实验结果撰写实验报告；写报告时,学生将实验指导书中的实验目的、实验原理、实验仪器等内容整段抄写下来,附上实验结果,最后再加上一些简短的分析。这种实验教学方法存在的问题是:

(1) 实验报告难以真实反映学生的实验情况。当实验数据偏离理论值较严重时,有的学生修改数据；有的学生实验课上不动手,写报告时利用别人的实验数据,甚至捏造数据,使实验报告难以真实反映学生的实验情况。因为容易交差,学生便不重视实验过程。

(2) 实验报告撰写费时且效果差。学生把大量时间花在实验目的、实验原理等内容的抄写上,而对实验结果的处理和分析等重要环节往往由于时间紧而草草了事,使实验报告的撰写达不到预期目的,严重影响实验教学效果。

(3) 采用纸质报告,不便归档管理。目前对于实验报告的归档管理方式是,每个实验项目抽取5份典型纸质报告送学院归档,剩余报告保存在各专业教研室,保存一年后,才可处理一部分,因此,教研室里报告堆积成山,使狭小的空间更显拥挤。即使存放空间不是问题,抽取5份典型报告数量也太少,很难反映实验教学环节的真实情况,不便以后对教学工作进行回顾性研究和教学质量评估,而且这种纸质报告管理方式在督导和教学评估等工作中的档案调阅工作量大,工作繁琐,费时费力。

2 无纸化实验教学平台构建

该无纸化实验平台包括3个模块:无纸化实验系统、网络云盘和平板电脑。首先,学生在无纸化实验系统上完成某个实验项目后,获得实验数据,并产生实验报告电子文档模板；然后,根据报告模板中内容和要求撰写实验报告,提交到班级注册的网络云盘上；最后教师从云盘上将报告批量下载到平板电脑中批改,批改后的报告一方面通过“云”返回给学生,另一方面经打包后送学院存档。

2.1 无纸化实验系统

根据“传感器与检测技术”类课程的内容和特点,利用“检测技术与虚拟仪器”实验室现有的LabVIEW软硬件平台开发“无纸化实验系统”,实现以下功能:

(1) 学生身份验证。进入实验平台界面之前,学生必须在登录界面上输入班级、姓名、学号信息。当学生输入的信息与数据库中存储的信息一致时,登录成功,进入实验平台界面。

(2) 实验指导书在线阅读。实验过程中可随时切换到实验指导书阅读界面,在线阅读实验指导书。阅读时,只要在系统指定窗口中选择实验项目名称,便可调出相应的实验指导书,并通过面板上的翻页键实现指导书浏览,无需印制纸质稿,既省工,又省纸。

(3) 测量数据自动采集。包括“静态特性测量”、“频率特性测量”和“动态波形测量”3个模块,它们分别支持传感器静态特性测试实验、传感器频率特性测试实验以及动态信号的波形测量。在这些模块中选择了“传感器与检测技术”课程中的一些典型实验项目,如“箔式应变片与半导体应变片动态测量实验”、“电容式传感器特性实验”、“电容式传感器频率特性实验”等,通过面板右上角的“本次实验项目”列表按键可实现实验项目的选择。

(4) 自动生成实验报告电子文档。将每位学生登录时录入的姓名、班级、学号等重要的特征信息嵌入实验数据的图表中,并一并自动转入实验报告文档中,以确保实验数据的真实性,防止学生抄袭他人实验数据或捏造实验数据,促使每位学生独立完成实验环节的学习任务。生成的实验报告Word文档如图1所示。

图1 实验报告电子文档样本

该报告中的实验数据完全是从实验系统相关测量模块上自动转入的,数据中嵌入了学生的特征信息。该报告存储在系统内定的路径中,学生只要利用系统提供的“发送报告”功能,便可将报告发送至自己的电子邮箱,以备实验课后的报告撰写。获得实验报告电子文档之后,学生无需再把时间花费在繁重的文字抄写上,而是将精力转移到对实验数据的处理和实验结果的分析上(报告中的“3.实验小结”部分),从而达到事半功倍的学习效果。在形成实验报告电子文档时,系统将学生登录时产生的特征信息“班级、学号、姓名、实验项目”组成的字符串作为文档名称,便于实验报告的无纸化管理。

2.2 网络云盘

学生完成实验报告,转换成PDF文档后,上传到所在班级注册的网络云盘上。教师可利用平板电脑上的云客户端方便地将报告下载到自己的电脑中。目前,随着云技术的广泛应用,各家IT公司也竞相推出了自己的网络云平台,如百度公司的百度云、谷歌公司的Google Driver、苹果公司的iCloud、360公司的360云等,利用它们的云存储功能(云盘)可轻松地实现电子文档、图片、音频以及视频资料的上传和下载,有些云平台免费向用户提供了海量的存储空间[10],根本不用担心会出现象纸质报告一样堆积如山的囧境。

2.3 iPAD平板电脑

实验报告下载到平板电脑之后,教师可在“PDF notes”等APP中对报告进行批改。利用“PDF notes”中的标注笔批改报告,与在纸质报告上用笔批改一样流畅,让人感觉舒适自如,而且携带轻便。这种批改方式,对每次上班都要花费大量时间在地铁上且科研任务繁重的大部分高校教师而言,是一条节省工作时间的有效途径。

目前,市售平板电脑很多,其中苹果公司的ipad销售量最大,应用最广。ipad拥有一个9.7英寸的大触摸屏,通过手指在屏幕上移动可进行翻页、滚动,其极快的响应速度和流畅的页面滑动很适合进行阅读[11]。在ipad版PDF阅读器 “PDF notes”中实现报告段落间切换、页面间跳转,以及手工笔批注等都非常方便,用户几乎不需要任何培训就可以操作。随着ipad普及应用,早在几年前就有一些中小学开始探索其在移动学习中的应用,并且获得很好的应用效果[12]。我们正是利用ipad的优点来构建报告批改模块,这也是对高校移动办公进行的有益探索,相信很多高校教师早已具备了这一条件。

教师批改后的所有文档,按班级、实验项目分类归档,存储在“云”上,也可存储在Windows系统资源管理的相应文件夹中。这种管理方式,数据真实、完整,调阅方便、快捷,并可节省大量的建筑空间。

3 结束语

“传感器与检测技术”课程无纸化实验平台建成后,在我校自动化学院数控111班进行了试点。结果表明,该实验平台不仅克服了以前传统实验环节中存在的问题,还给教师提供了报告批改的良好体验,在一定程度上消除了因工作单调造成的精神疲劳,提高了工作效率,同时也为教师移动办公提供了便利。目前,我校自动化学院几乎所有课程的实验报告、课程设计、实习报告等档案资料采用的仍是纸质档案管理方式,这些档案在每学期末归档时都要消耗大量的人力和时间,工作繁琐,效率低。随着教学活动的延续,存储空间不足问题也愈显突出。随着“传感器与检测技术”课程实验教学改革成果的推广应用,我校自动化学院实践教学环节的教学效果和档案管理水平将会得到很大提高。由于经费不足,现有的实验平台只能将报告存储在“云”上或资源管理器中,在经费允许的情况下,若引入数据库系统,将报告存入数据库中,用数据库进行管理将会为教学研究、教学质量的督导监控以及教学评估工作提供更便捷的档案调阅方式。

References)

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

[2] 束奇,崔学政,崔运静,等.“无纸化”教学在实践教学中的初探[J].实验技术与管理,2014,31(9):192-194.

[3] 张艳花,钟一环,徐淑华.电工电子实验教学中心的信息化管理[J].实验技术与管理, 2009,26(4):106-109.

[4] 肖潇,沈能,向鹏.浅析低碳校园无纸化:以实践调查为例[J].商业文化,2011(4): 223-224.

[5] 张岩青.高等学校推行无纸化办公的探索[J].电脑知识与技术, 2009, 5(35):9986-9987.

[6] 张予宏.以评估促发展提升高校教学档案管理水平[J].兰台世界, 2007(2):45-46

[7] 张艳琼.基于云盘网的教学新平台探索[J].网友世界,2012(14):3-5.

[8] 李玮莹.云计算架构下的移动学习[J].实验室研究与探索,2013,32(2):236-238.

[9] 黄晨晖,林泳琴.基于云计算的虚拟计算机实验室的研究与实现[J].实验室研究与探索, 2010,29(11):178-181.

[10] 李新宇.网络云盘介绍—以360云盘和百度云为例[J].无线互联科技, 2014 (1):38-38.

[11] 罗汝芬.基于Ipad的无纸化教学的探讨[J].教育教学研究, 2011 (44):185.

[12] 张国徽.小小iPad承载教育大梦想平板电脑课堂教学应用的探索与实践[J].中国信息技术教育,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

南京工程学院教学改革项目(JG201401)

乐建华(1966—),女,江西金溪,副教授,主要研究方向为测控技术与仪器.

E-mail：yuejh@njit.edu.cn

TP23；G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0206- 03