借互聯(lián)網(wǎng)思維構(gòu)建電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

呂念玲， 袁炎成， 殷瑞祥， 李 斌

（華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院，廣州510640）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，改變了人們的生活方式，也推動(dòng)了教育方式的變革。2014年在全國MOOC建設(shè)的熱潮中，分析了線上課程的特點(diǎn)［1］，思考實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題，提出了“互聯(lián)網(wǎng)＋”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思想；2015年廣東省本科高校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)成立，在教指委內(nèi)部通過1年的充分研討論證，明晰了“借互聯(lián)網(wǎng)思維構(gòu)建電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理新模式”的建設(shè)路線；2016年廣東省本科高校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主導(dǎo)，聯(lián)合6所廣東高校申報(bào)立項(xiàng)“基于互聯(lián)網(wǎng)＋實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目，目前項(xiàng)目建設(shè)已獲階段性成果。對(duì)照教育部2018年本科教育工作“打造中國金課”的要求，該工作方向是完全正確的［2］。

1 高校實(shí)驗(yàn)工作的形勢(shì)轉(zhuǎn)變

在過去較長(zhǎng)一段時(shí)間里，由于高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件比較差，多人共用一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度低；因設(shè)備種類不齊，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法全部開出的情況也時(shí)常發(fā)生。改善設(shè)備條件，曾一度是高校實(shí)驗(yàn)工作的重點(diǎn)［3］。隨著國家加大對(duì)高等教育的投入，高校的設(shè)備條件已獲極大改善。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)條件改善的速度更快，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室具備上網(wǎng)條件幾乎是標(biāo)配。在解決了設(shè)備問題之后，高校軟資源配置不均的問題就凸顯出來。軟資源（或軟實(shí)力）包含：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)、實(shí)驗(yàn)過程管理、教學(xué)效果評(píng)價(jià)及課程持續(xù)改進(jìn)等關(guān)鍵問題，是導(dǎo)致高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量差異巨大的主要原因。設(shè)施條件通過加大資金投入，短時(shí)間就可以得到改善，但是軟實(shí)力卻非短時(shí)間可以改變。因此，當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)工作的重點(diǎn)應(yīng)從“硬條件”主導(dǎo)，向“軟資源”主導(dǎo)轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享一直是追求的目標(biāo)，借互聯(lián)網(wǎng)思維構(gòu)建電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，就是共享探索的一種方式。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在深層次問題剖析

電工電子實(shí)驗(yàn)是電類專業(yè)本科生的必修實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生專業(yè)涉面廣且學(xué)時(shí)數(shù)多。

2.1 內(nèi)容缺位

有些高校設(shè)置實(shí)驗(yàn)課時(shí)，照搬了其他高校的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但是具體實(shí)施和過程管理無法模仿，雖然有了同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但教學(xué)效果迥異，這就是“形似而韻不在”；隨著業(yè)界技術(shù)的發(fā)展，雖然對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作了更新改造，憑經(jīng)驗(yàn)做一些新東西的堆砌，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵與培養(yǎng)目標(biāo)不相匹配，教學(xué)效果仍未盡如人意；更令人擔(dān)心的是，前列高校保持質(zhì)量主要?dú)w因于其長(zhǎng)久以來的大質(zhì)量積累和慣性推動(dòng)，即老教師的經(jīng)驗(yàn)仍可用；當(dāng)老教師退下之后，慣性推動(dòng)力越來越弱，年輕教師在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面區(qū)別不大的時(shí)候，質(zhì)量問題也會(huì)凸顯［4］。上述現(xiàn)象的根源，就在于實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵模糊，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)依靠經(jīng)驗(yàn)。

2.2 內(nèi)涵模糊

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)主要是：提高學(xué)生專業(yè)動(dòng)手能力，健全學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生獲得解決工程問題的素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)是：①訓(xùn)練學(xué)生實(shí)施“實(shí)驗(yàn)”的能力；② 鍛煉學(xué)生科學(xué)處理“實(shí)驗(yàn)”數(shù)據(jù)形成技術(shù)文檔的能力；③教會(huì)學(xué)生組織“實(shí)驗(yàn)”解決問題的能力。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中服務(wù)于上述目標(biāo)的知識(shí)，支撐目標(biāo)達(dá)成的技能就是實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵［5］。實(shí)驗(yàn)課可以多門、實(shí)驗(yàn)形式可以多樣、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也可以不同，但是它們都是內(nèi)涵的載體。科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法應(yīng)是：首先明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，再從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)涵給出預(yù)期要求，根據(jù)預(yù)期要求選擇匹配的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)涵與畢業(yè)達(dá)成目標(biāo)可以產(chǎn)生量化關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵與學(xué)生能力成長(zhǎng)精準(zhǔn)對(duì)標(biāo)［6］。這樣的實(shí)驗(yàn)課，才是“金”課。但是一直以來，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本是由經(jīng)驗(yàn)豐富的教師和工程師根據(jù)自身或他人的經(jīng)驗(yàn)來規(guī)劃設(shè)計(jì)的，由于經(jīng)驗(yàn)的局限性，實(shí)際教學(xué)效果存在諸多不確定性，對(duì)于學(xué)生能力成長(zhǎng)的達(dá)成貢獻(xiàn)往往具有一定的模糊性，不能從根本上確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性［7］。

2.3 過程控制有效性差

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是通過成熟的內(nèi)容訓(xùn)練學(xué)生的能力，因此，實(shí)驗(yàn)過程比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更重要。但是主要依賴教師人力實(shí)施的過程管理，有效性比較差。比如：教師常常通過翻閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，了解學(xué)生是否完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。但是預(yù)習(xí)報(bào)告僅僅表明該學(xué)生完成了預(yù)習(xí)的過程，卻無法體現(xiàn)實(shí)際的效果；再比如，1或2名主講教師和實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)人員，承擔(dān)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂的答疑、糾錯(cuò)、輔導(dǎo)、安全管理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)審核、驗(yàn)收等工作，無法更到位地輔導(dǎo)學(xué)生個(gè)體；學(xué)生出現(xiàn)操作錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)的粗大誤差無法及時(shí)得到糾正。整個(gè)過程管控，老師常感心有意而力不足。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中無法獲取足夠多的、反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)狀態(tài)、技能掌握程度及班級(jí)實(shí)驗(yàn)共性問題的學(xué)情信息數(shù)據(jù)，無法對(duì)實(shí)驗(yàn)效果做出客觀判斷。

目前，GA?系列五軸聯(lián)動(dòng)萬能加工中心征服了越來越多來自航空航天、工具模具、機(jī)械制造等領(lǐng)域客戶的芳心。任宏志先生表示，GA?系列銷售額在2017到2018年實(shí)現(xiàn)了大幅度跨越式增長(zhǎng)，2019年還會(huì)進(jìn)一步保持這種勢(shì)頭，在夯實(shí)系統(tǒng)機(jī)床及自動(dòng)化交鑰匙工程原有市場(chǎng)份額的基礎(chǔ)上，加大開發(fā)新客戶群體的力度。

要解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性和有效性問題，首先必須明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成之間的關(guān)系，找出實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)內(nèi)涵之間的關(guān)聯(lián)，科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在教學(xué)過程中切實(shí)地實(shí)施監(jiān)控［8］。這也是杜絕“水”課的有效措施。

2.4 效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果評(píng)價(jià)包含兩個(gè)方面：一方面是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)素養(yǎng)的主要途徑，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的操作情況，反映其真實(shí)的實(shí)驗(yàn)水平，但是結(jié)果檢測(cè)往往比過程檢測(cè)容易，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確，就理所當(dāng)然地成為評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的依據(jù)。這種評(píng)價(jià)方式造成了“重結(jié)果，輕過程”的狀況，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常走過場(chǎng)、效率低［9］。

另一方面是對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的評(píng)價(jià)，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)和表現(xiàn)是評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)、劣的依據(jù)。學(xué)情大數(shù)據(jù)缺失，就無法對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施效果做出客觀的判斷。

2.5 持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

教、學(xué)相長(zhǎng)，所以教學(xué)過程中，學(xué)生和課程都需要持續(xù)改進(jìn)。學(xué)生個(gè)體要在學(xué)習(xí)中及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，才能提高學(xué)習(xí)效率。課程內(nèi)容和教學(xué)方法及時(shí)優(yōu)化，才能取得好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作及提交報(bào)告是單向、開環(huán)的過程，信息流失［10］。必須將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)成閉環(huán)系統(tǒng)，把教學(xué)設(shè)計(jì)、過程管理、效果分析與反饋調(diào)整等環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)起來，形成自我完善機(jī)制，促成教學(xué)內(nèi)容的持續(xù)改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)課程的日臻完善。

3 在線教育的問題與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)遇

3.1 在線教育蓬勃發(fā)展與遇到的問題

一方面，建設(shè)的MOOC課程大量上線，且注冊(cè)人數(shù)眾多；另一方面，真正完成學(xué)習(xí)的人數(shù)寥寥無幾；MOOC的可持續(xù)發(fā)展遇到很大的問題。長(zhǎng)期貼錢賺吆喝的做法，能維持到幾時(shí)？國內(nèi)高等學(xué)校的MOOC多數(shù)重建設(shè)輕運(yùn)行，線上支持遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，虎頭蛇尾現(xiàn)象突出；在線學(xué)習(xí)認(rèn)證機(jī)制薄弱，結(jié)果的可信度降低。歸根到底，在線教育必須解決3個(gè)問題：① 老師為什么又靠什么堅(jiān)持做好線上支持？② 學(xué)生為什么又靠什么堅(jiān)持線上學(xué)習(xí)？③MOOC平臺(tái)靠什么維持下去？

3.2 實(shí)驗(yàn)在線教育狀況

在線教育如火如荼，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)乏善可陳，根源在哪里？在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)：設(shè)備依賴，沒設(shè)備無法實(shí)施實(shí)驗(yàn)。目前的MOOC課程多限于理論教學(xué)課程，但是，工程教育不能缺少實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。而且工程專業(yè)認(rèn)證對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的要求很嚴(yán)格，人才能力的培養(yǎng)更需要扎實(shí)的實(shí)踐教育支撐［11］。但是多年來關(guān)于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源的共享呼聲大、動(dòng)作少［12］。在線教育的發(fā)展模式提示出資源共享的方向，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的設(shè)備依賴性既是困難又是機(jī)遇。

4 互聯(lián)網(wǎng)思維下的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式架構(gòu)

基于上述背景，2016年提出在廣東省教育廳立項(xiàng)建設(shè)“基于互聯(lián)網(wǎng)＋的實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)”項(xiàng)目。建設(shè)目標(biāo)是：①探索地方工科高校實(shí)驗(yàn)室開放共享平臺(tái)構(gòu)筑的最佳模式，探究可行的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行機(jī)制；② 利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源的整合、共建、開放、共享，突出“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)；③ 鼓勵(lì)學(xué)生基于互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)選修外校共享的優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課、從而達(dá)到學(xué)生、課程互選與學(xué)分互認(rèn)在實(shí)驗(yàn)課程上的實(shí)現(xiàn)。

電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式架構(gòu)，是上述建設(shè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容之一。新模式架構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面。

4.1 共建共享教學(xué)內(nèi)容

共建共享的前提，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的互聯(lián)互通。通過建設(shè)包括應(yīng)用層、管理層、數(shù)據(jù)層及基礎(chǔ)設(shè)施層等4個(gè)層次的系統(tǒng)架構(gòu)，支撐門戶平臺(tái)、內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、實(shí)時(shí)服務(wù)平臺(tái)等重點(diǎn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)可接納無限多鏡像站點(diǎn)接入的容量預(yù)期；達(dá)成任何時(shí)間從任何鏡像站點(diǎn)接入，均可獲取資源，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的建設(shè)目標(biāo)。如圖1互聯(lián)狀態(tài)圖所示，通過區(qū)域節(jié)點(diǎn)把高校的實(shí)驗(yàn)室連起來，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理在設(shè)備互聯(lián)、共享，器件升級(jí)，實(shí)驗(yàn)在線教學(xué)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析，學(xué)生學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)效果認(rèn)定，優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源共享等關(guān)鍵需求。

圖1 互聯(lián)狀態(tài)圖

教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)不是無依據(jù)的，要在教學(xué)過程中不斷實(shí)踐、總結(jié)和凝練，在教學(xué)實(shí)踐中建設(shè)才是科學(xué)的；教學(xué)內(nèi)容面向更多的學(xué)生，對(duì)內(nèi)容完善更有促進(jìn)作用。利用開放的互聯(lián)互通架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上網(wǎng)，達(dá)成學(xué)生、課程互選與學(xué)分互認(rèn)；改變各校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“封閉孤島”現(xiàn)狀，達(dá)成內(nèi)容、要求及評(píng)價(jià)的深度融合。這樣，因地域、時(shí)間和師資力量導(dǎo)致的“教育鴻溝”將逐步被縮小甚至被填平，有效加速實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的整體提高。

4.2 實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)是迄今為止人類所看到的信息處理成本最低的基礎(chǔ)設(shè)施，具備開放、平等、透明等特性，使得信息數(shù)據(jù)得以體現(xiàn)最大的社會(huì)價(jià)值。形式各異的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)態(tài)形式，其核心都是數(shù)據(jù)［13］。縱觀實(shí)驗(yàn)教學(xué)整個(gè)流程，實(shí)驗(yàn)過程是最重要的，也是管控最不力的環(huán)節(jié)。以數(shù)據(jù)獲取的視角看，實(shí)驗(yàn)過程對(duì)設(shè)備依賴的特點(diǎn)，恰好為實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)提供了條件，為數(shù)據(jù)的真實(shí)性提供了背書，為動(dòng)態(tài)認(rèn)證提供了依據(jù)。過去曾經(jīng)是阻礙實(shí)驗(yàn)共享的一大障礙，被轉(zhuǎn)化為過程管理的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)包括3種類型。

（1）面部信息。使用攝像頭，采集實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)每張實(shí)驗(yàn)臺(tái)學(xué)生的面部信息?？梢圆捎靡?guī)律觸發(fā)掃描、條件觸發(fā)掃描和強(qiáng)制觸發(fā)掃描相結(jié)合的方式；發(fā)現(xiàn)人不在或換人，以及上傳數(shù)據(jù)的時(shí)候，觸發(fā)多次掃描或強(qiáng)制掃描，有效實(shí)施動(dòng)態(tài)認(rèn)證。

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)。采集學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的儀器測(cè)量值；通過NI-VISA協(xié)議使用USB通信，讀取和控制儀器設(shè)備相關(guān)參數(shù)信息。數(shù)據(jù)分為兩部分：文本數(shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)。文本數(shù)據(jù)采用JSON格式傳輸，圖片先在本地壓縮后再進(jìn)行傳輸。

（3）實(shí)驗(yàn)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)。采集實(shí)驗(yàn)操作過程中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、試錯(cuò)次數(shù)及完成時(shí)間等信息。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中每一步的操作時(shí)間，使用前端埋點(diǎn)進(jìn)行緩存后統(tǒng)一提交至后臺(tái)。提交次數(shù)、準(zhǔn)確率在后臺(tái)根據(jù)提交的過程數(shù)據(jù)按一定的算法定時(shí)進(jìn)行計(jì)算后更新。

在實(shí)驗(yàn)過程中，把某電路節(jié)點(diǎn)設(shè)為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，學(xué)生按要求測(cè)量，并實(shí)時(shí)上傳測(cè)量數(shù)據(jù)。僅對(duì)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，系統(tǒng)采集并記錄了4類數(shù)據(jù)，包括：第1次上傳的測(cè)量值、刷新的次數(shù)（試錯(cuò)次數(shù)）、最后上傳的測(cè)量值及完成時(shí)長(zhǎng)。存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)條數(shù)大概為2（N＋1）條，N為每個(gè)數(shù)據(jù)的提交次數(shù)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，獲得反映實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的大數(shù)據(jù)，掌握到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)管理過程中無法獲取的信息，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的具體情況有全面、客觀的認(rèn)識(shí)。實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，也是強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過程管理的一種有效方式，切實(shí)提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

4.3 大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，老師可以從答疑、輔導(dǎo)和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告了解到實(shí)驗(yàn)實(shí)施的一些情況，但從這些渠道獲得的信息量還是太少，而且是碎片化的。要分析足夠多的數(shù)據(jù)信息，才能客觀診斷教學(xué)設(shè)計(jì)的問題，有效優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容［14］。

系統(tǒng)采集到的每個(gè)原始數(shù)據(jù)信息都被打上多個(gè)“內(nèi)涵標(biāo)簽”，在不同的數(shù)據(jù)分析背景下被使用。教師參考上述原始數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)分析或評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)，賦予上述數(shù)據(jù)信息相應(yīng)的權(quán)重，建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型，計(jì)算機(jī)就可以自動(dòng)計(jì)算并生成教學(xué)需要的各種分析結(jié)果。圖2所示是系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)，自動(dòng)做出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難、易判斷的流程示例。

圖2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難、易判斷流程示例

5 電工電子實(shí)驗(yàn)在線共享平臺(tái)主要功能介紹

開發(fā)了電類實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源智能管理系統(tǒng)和電工電子實(shí)驗(yàn)在線共享平臺(tái)，支撐電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式落地。平臺(tái)功能應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)課堂，令實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理發(fā)生巨大變化。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作及提交報(bào)告的三環(huán)節(jié)開環(huán)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)在線管理的教學(xué)過程是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，主要流程如圖3所示［15］。

圖3 閉環(huán)實(shí)驗(yàn)管理流程圖

電工電子實(shí)驗(yàn)在線共享平臺(tái)的主要功能：

（1）強(qiáng)制預(yù)習(xí)。學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行預(yù)習(xí)檢測(cè)，系統(tǒng)隨機(jī)組卷，15～20 min內(nèi)，最多可以進(jìn)行3次檢測(cè)；滿60分，實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)上電。推行實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制，預(yù)習(xí)效果不達(dá)標(biāo)，不允許做實(shí)驗(yàn)。

（2）全程識(shí)別。實(shí)驗(yàn)全過程不定時(shí)掃描，異常情況下觸發(fā)多次掃描，上傳數(shù)據(jù)觸發(fā)強(qiáng)制掃描，自動(dòng)記錄掃描比對(duì)結(jié)果，保存為認(rèn)證依據(jù)，杜絕代做實(shí)驗(yàn)。

（3）數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)時(shí)采集過程數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)給予學(xué)生出錯(cuò)提醒；實(shí)驗(yàn)結(jié)束，系統(tǒng)給予該學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)。

（4）遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可使用ELF-BOX遠(yuǎn)程智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及配套器件在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)；在有網(wǎng)絡(luò)條件的地方，按要求上傳數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存入學(xué)生賬號(hào)下。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全“真”硬件實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、外大數(shù)據(jù)采集無死角。

（5）實(shí)驗(yàn)上線與評(píng)價(jià)。各校的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上網(wǎng)，接受本校和外校學(xué)生選做，并按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，成績(jī)互認(rèn)；建立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目排行榜，切實(shí)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵建設(shè)，共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源。

（6）信息反饋。系統(tǒng)通過對(duì)預(yù)習(xí)檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作及學(xué)生提交預(yù)習(xí)報(bào)告的數(shù)據(jù)分析，將教師和學(xué)生關(guān)注的信息分別予以推送。教師得到實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)率、實(shí)驗(yàn)熟練度，項(xiàng)目實(shí)施難、易情況等的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果推送，診斷教學(xué)設(shè)計(jì)的問題，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生則能從系統(tǒng)推送的助學(xué)信息，看到實(shí)驗(yàn)過程中的不足，完成系統(tǒng)針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)推送的附加訓(xùn)練內(nèi)容，及時(shí)而有效地調(diào)整實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)策略。

圖4 學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)方案制定流程

（7）基于大數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估。第1次實(shí)驗(yàn)過后，每個(gè)學(xué)生都有了自己的實(shí)驗(yàn)個(gè)性學(xué)習(xí)方案，圖4所示是學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)方案制定流程。如一門實(shí)驗(yàn)課計(jì)劃內(nèi)共有5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，若實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1的操作不達(dá)標(biāo)，就不能直接做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2，必須完成系統(tǒng)推送的另外一個(gè)“附加訓(xùn)練”，補(bǔ)齊短板，再行測(cè)試合格，才可以做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。依據(jù)該流程，動(dòng)手能力比較強(qiáng)的學(xué)生，最少5次實(shí)驗(yàn)，就通過該門實(shí)驗(yàn)課；而有的學(xué)生要6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，甚至7、8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，才達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的真實(shí)表現(xiàn)，為其度身訂造實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方案。

6 結(jié) 語

我國教育正進(jìn)入到一場(chǎng)基于信息技術(shù)的偉大變革中，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育教學(xué)只有順應(yīng)這一時(shí)代的需求持續(xù)不斷地進(jìn)行革命性的創(chuàng)造變化，才能走向新的境界。互聯(lián)網(wǎng)理念與教育的深度融合，令傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在體制、理念、方式和方法等方面獲得寬廣的創(chuàng)新改革路徑。在信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)思維在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，做了一點(diǎn)探索，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的碰撞靈感，等待我們?nèi)ヌ剿骱桶l(fā)現(xiàn)。