谈谈计算机制约系统设计理论与实验一体化同步教学系统
最后更新时间：2024-02-08
作者：用户投稿
本站原创
点赞:7292
浏览:21171
本站原创
点赞:7292
浏览:21171
论文导读：许多弊端，比如受到时间、空间的限制，学生在做实验时往往不能全面了解和掌握实验所提供的知识，不能实现与理论教学的有机结合。比如测控的过程不够形象直观，学生仅仅只是按照老师给定的原理图焊接电路并给出既定的输入信号，得到似懂非懂的输出信号，并不能对整个系统有直观的感觉，不能清晰了解整个系统的工作过程以及每个器件在
[摘 要] 针对计算机制约系统设计课程当前教学方式存在的不足，构建了该课程理论与实验一体化同步教学系统。该教学系统以实验设备为平台，以校园网为纽带，以教室教学设备为工具，将理论教学和实验教学有机融为一体。针对该课程中的数据采集部分，展示了新教学方式的实现效果。新的教学方式实现了理论教学与实验教学的有机结合，不仅使教学过程变得形象直观、通俗易懂，而且学生能够全程参与课程学习，增强了学生学习的积极性，提高了学生的学习效果。
[关键词] 数据采集系统；教学方式；远程实验；教学系统
[] A [文章编号] 1005-4634（2014）03-0061-06
0 引言
计算机制约系统设计是自动制约理论、计算机技术和现代检测技术相结合的综合应用技术，是一门理论性和实践性都很强的学科[1，2]。该课的教学目的是掌握将计算机应用于检测、制约等工程实际领域的策略，其教学任务除了要使学生较系统地掌握理论知识外，还要求通过实验教学环节，使学生受到必要的工程训练和初步的科学研究策略的锻练，从而达到巩固、深化和扩大所学理论知识的目的，进而培养学生分析理由、解决理由的能力[3]。
实践环节是该课程学习的重要内容[4]，而实验教学是实践环节的重要组成部分，是学生进行实践的重要指导。然而目前该课程教学存在诸多理由，主要表现在：（1）理论教学枯燥、理解困难，如在讲电机的PID制约时，学生对这3个参数的理解比较困难，老师讲完后也不明白它们的本质特征；（2）大型的实验设备都比较昂贵，这类实验设备较少，不仅很难实现每个学生一台机器，而且因担心学生损坏设备，一般不会让学生亲自动手，更不可能安排学生亲自做实验；（3）在做实验时，老师都要进行实验前培训，目前的策略是学生到实验室，老师在讲解时，学生围在老师和实验设备周围，这样很难让每个学生都能看到和听到老师的讲解和演示，实验前的培训效果并不好；（4）实验课与理论课分割开来，授课老师与授课进度都不同，造成两者相互脱节，使学生在学习理论课时无法直观和深刻地理解所学的知识，而在实验课中又不能很好的联系自己以前所学的理论知识，使得实验课无法达到很好的教学效果，甚至使得实验课流于形式；（5）实验课本身也有许多弊端，比如受到时间、空间的限制，学生在做实验时往往不能全面了解和掌握实验所提供的知识，不能实现与理论教学的有机结合。比如测控的过程不够形象直观，学生仅仅只是按照老师给定的原理图焊接电路并给出既定的输入信号，得到似懂非懂的输出信号，并不能对整个系统有直观的感觉，不能清晰了解整个系统的工作过程以及每个器件在系统中的作用，这就不能很好的起到教学的目的，很多时候会事倍功半。本文基于这种目前状况，针对该课程的数据采集系统，设计一种全新的理论与实验一体化的同步教学系统，能够实现理论教学和实验教学的有机结合，能够使教学过程变得简单、形象而通俗易懂，甚至能够起到事半功倍的效果。
1 理论与实验一体化同步教学系统的理论 分析
现代教育不仅是让学生提高理论水平，更要让学生具备应用理论知识解决实际理由的能力，即培养学生独立学习理论和实验知识的能力、独立应用理论知识解决工程理由的能力和应用实践经验提高理论创新的能力。这就需要理论教学和实验教学紧密联系，同步进行。
1）从能力培养角度考虑。一方面，在理论教学过程中通过及时实验快速理解理论知识，提高理论学习效率；另一方面，在实验教学中通过实验发现理由并及时探求解决理由的理论知识，从而快速提高分析理由和解决理由的能力。
2）从教学内容上考虑。理论与实验一体化同步教学，其知识成份既具有更加广泛的迁移性、更适合于学生解决理由和创新的需要，也具有广阔的综合性，是理论与实验知识的综合集成，更适合于学生从理论和实验综合的角度分析理由。其以围绕解决未来职业相关的实际理由的面貌出现，为课程赋予了新的活力，必定会激起学生的兴趣与好奇，使其产生求知的和学习的动机，使学生更乐于利用这些解决理由的知识进行新的尝试与探索，引导学生自主学习，使学生从记忆知识中解放出来，从而成为探索知识、运用和创新知识的能工巧匠。
3）从教学情况考虑。更适合于应用发现法教学，真正实现因材施教，使教师从繁重的讲授中解脱出来进行教学指导，使学生在自主学习的基础上进行研究、探索与提高。
4）从整体功能上考虑。转变了师生之间的关系，即实现了师生角色的转变，学生成了学习的主体，教师成了教学的主导；改善了教学的过程，使实验与理论教学成为了一个有机的整体，加强了理论与实际的联系，体现了因材施教的教学原则，实现了学生知识、能力、素质全面协调的发展。
显然这一体系是现代教育理论、教育学、认知心理学的产物，是提升教学质量的推动力，是改善教学形式的推动剂，是促使学生自主学习的着，是提升教学效果的催化剂[5]。
2 理论与实验一体化教学系统设计
该教学系统分为4个维：学生维、教师维、实验室服务器维、实验设备维。其中学生维由学生及其参与互动学习的终端机软硬件组成；教师维由授课教师、讲台、计算机软硬件、投影仪、投影屏幕组成；实验室服务器维由实验室服务器软硬件、摄像机、装载摄像机的移动小车、采集系统、接口系统组成；实验设备维由实验室的仪器设备、实验平台、接口设备组成。其中实验服务器维和教师维是系统的两个主体维度。整个系统依附于校园网实现。这也意味着，该教学系统一旦建成，接入校园网的教室在安装本系统软件之后，获取相关的权限，就可以远程连接实验室，进而制约实验设备，从而实现理论与实验互动模式教学。该教学系统的基本框架如图1所示。
[摘 要] 针对计算机制约系统设计课程当前教学方式存在的不足，构建了该课程理论与实验一体化同步教学系统。该教学系统以实验设备为平台，以校园网为纽带，以教室教学设备为工具，将理论教学和实验教学有机融为一体。针对该课程中的数据采集部分，展示了新教学方式的实现效果。新的教学方式实现了理论教学与实验教学的有机结合，不仅使教学过程变得形象直观、通俗易懂，而且学生能够全程参与课程学习，增强了学生学习的积极性，提高了学生的学习效果。
[关键词] 数据采集系统；教学方式；远程实验；教学系统
[] A [文章编号] 1005-4634（2014）03-0061-06
0 引言
计算机制约系统设计是自动制约理论、计算机技术和现代检测技术相结合的综合应用技术，是一门理论性和实践性都很强的学科[1，2]。该课的教学目的是掌握将计算机应用于检测、制约等工程实际领域的策略，其教学任务除了要使学生较系统地掌握理论知识外，还要求通过实验教学环节，使学生受到必要的工程训练和初步的科学研究策略的锻练，从而达到巩固、深化和扩大所学理论知识的目的，进而培养学生分析理由、解决理由的能力[3]。
实践环节是该课程学习的重要内容[4]，而实验教学是实践环节的重要组成部分，是学生进行实践的重要指导。然而目前该课程教学存在诸多理由，主要表现在：（1）理论教学枯燥、理解困难，如在讲电机的PID制约时，学生对这3个参数的理解比较困难，老师讲完后也不明白它们的本质特征；（2）大型的实验设备都比较昂贵，这类实验设备较少，不仅很难实现每个学生一台机器，而且因担心学生损坏设备，一般不会让学生亲自动手，更不可能安排学生亲自做实验；（3）在做实验时，老师都要进行实验前培训，目前的策略是学生到实验室，老师在讲解时，学生围在老师和实验设备周围，这样很难让每个学生都能看到和听到老师的讲解和演示，实验前的培训效果并不好；（4）实验课与理论课分割开来，授课老师与授课进度都不同，造成两者相互脱节，使学生在学习理论课时无法直观和深刻地理解所学的知识，而在实验课中又不能很好的联系自己以前所学的理论知识，使得实验课无法达到很好的教学效果，甚至使得实验课流于形式；（5）实验课本身也有许多弊端，比如受到时间、空间的限制，学生在做实验时往往不能全面了解和掌握实验所提供的知识，不能实现与理论教学的有机结合。比如测控的过程不够形象直观，学生仅仅只是按照老师给定的原理图焊接电路并给出既定的输入信号，得到似懂非懂的输出信号，并不能对整个系统有直观的感觉，不能清晰了解整个系统的工作过程以及每个器件在系统中的作用，这就不能很好的起到教学的目的，很多时候会事倍功半。本文基于这种目前状况，针对该课程的数据采集系统，设计一种全新的理论与实验一体化的同步教学系统，能够实现理论教学和实验教学的有机结合，能够使教学过程变得简单、形象而通俗易懂，甚至能够起到事半功倍的效果。
1 理论与实验一体化同步教学系统的理论 分析
现代教育不仅是让学生提高理论水平，更要让学生具备应用理论知识解决实际理由的能力，即培养学生独立学习理论和实验知识的能力、独立应用理论知识解决工程理由的能力和应用实践经验提高理论创新的能力。这就需要理论教学和实验教学紧密联系，同步进行。
1）从能力培养角度考虑。一方面，在理论教学过程中通过及时实验快速理解理论知识，提高理论学习效率；另一方面，在实验教学中通过实验发现理由并及时探求解决理由的理论知识，从而快速提高分析理由和解决理由的能力。
2）从教学内容上考虑。理论与实验一体化同步教学，其知识成份既具有更加广泛的迁移性、更适合于学生解决理由和创新的需要，也具有广阔的综合性，是理论与实验知识的综合集成，更适合于学生从理论和实验综合的角度分析理由。其以围绕解决未来职业相关的实际理由的面貌出现，为课程赋予了新的活力，必定会激起学生的兴趣与好奇，使其产生求知的和学习的动机，使学生更乐于利用这些解决理由的知识进行新的尝试与探索，引导学生自主学习，使学生从记忆知识中解放出来，从而成为探索知识、运用和创新知识的能工巧匠。
3）从教学情况考虑。更适合于应用发现法教学，真正实现因材施教，使教师从繁重的讲授中解脱出来进行教学指导，使学生在自主学习的基础上进行研究、探索与提高。
4）从整体功能上考虑。转变了师生之间的关系，即实现了师生角色的转变，学生成了学习的主体，教师成了教学的主导；改善了教学的过程，使实验与理论教学成为了一个有机的整体，加强了理论与实际的联系，体现了因材施教的教学原则，实现了学生知识、能力、素质全面协调的发展。
显然这一体系是现代教育理论、教育学、认知心理学的产物，是提升教学质量的推动力，是改善教学形式的推动剂，是促使学生自主学习的着，是提升教学效果的催化剂[5]。
2 理论与实验一体化教学系统设计
该教学系统分为4个维：学生维、教师维、实验室服务器维、实验设备维。其中学生维由学生及其参与互动学习的终端机软硬件组成；教师维由授课教师、讲台、计算机软硬件、投影仪、投影屏幕组成；实验室服务器维由实验室服务器软硬件、摄像机、装载摄像机的移动小车、采集系统、接口系统组成；实验设备维由实验室的仪器设备、实验平台、接口设备组成。其中实验服务器维和教师维是系统的两个主体维度。整个系统依附于校园网实现。这也意味着，该教学系统一旦建成，接入校园网的教室在安装本系统软件之后，获取相关的权限，就可以远程连接实验室，进而制约实验设备，从而实现理论与实验互动模式教学。该教学系统的基本框架如图1所示。