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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

中国教育装备采购网 2020/7/14 14:21:19 围观917次 我要分享

  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;

  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,为疫情大考下哈工大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

  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?

  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”。

  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。

  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。

  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”。

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  数字电子技术实验线上实验平台人机交互界面

  全天候“趴在网上”的指导团

  “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。

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  数字化教学资源

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  面向线上实验教学与管理的中心门户网站

  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。

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  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?”

  陈煜:“确实,上次1点都回我问题了,感动。”

  裴刘奥:“好像还有一回2点时回答你问题了。”

  ……

  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。”

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  实验SPOC阶段性学习情况统计图表(电工学实验为例)

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  学生在线上完成实验学习

  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。

  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!”……

  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。

  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……”

把实验室“搬回家”——电工电子实验教学中心在“云端”闯新路

  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……

  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

  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哈工大建校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。

  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!

来源:哈尔滨工业大学新闻网 作者:刘培香 责任编辑:王道 我要投稿
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