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互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)管理系統

將互聯(lián)網(wǎng)+思維和多種先進(jìn)信息技術(shù)綜合應用于實(shí)踐教學(xué),解決實(shí)踐教學(xué)中預習難、講解難、操作難、考評難等問(wèn)題,提升實(shí)踐教學(xué)信息水平,減輕教與學(xué)壓力,提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

實(shí)踐教學(xué)現狀

客觀(guān)情況
裝置少 學(xué)生多 專(zhuān)業(yè)多 流程長(cháng) 操作多 不可見(jiàn)
客觀(guān)情況
裝置少
學(xué)生多
專(zhuān)業(yè)多
流程長(cháng)
操作多
不可見(jiàn)
現狀
裝置造價(jià)高、占地面積大、臺套數少
一套裝置供多個(gè)班、眾多學(xué)生使用
一套裝置,涵蓋了化工、電氣、 機械、自動(dòng)化、儀表等多個(gè)專(zhuān)業(yè)知識
實(shí)踐教學(xué)裝置往往由多個(gè)工段、多道工序構成
實(shí)踐過(guò)程一般操作步驟較多,操作繁雜
裝置多為不銹鋼材質(zhì), 內部結構、動(dòng)態(tài)過(guò)程、物料變化過(guò)程不可見(jiàn)
存在問(wèn)題
無(wú)法做到人手一套, 多數人沒(méi)有參與操作、不會(huì )操作、無(wú)法熟練操作
無(wú)法真正運行生產(chǎn),多人靜態(tài)圍觀(guān)
一個(gè)專(zhuān)業(yè)的老師無(wú)法講解涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)的知識
裝置流程長(cháng), 教師在短時(shí)間內講不完、學(xué)生在有限時(shí)間內做不全
操作錯誤會(huì )導致整個(gè)過(guò)程往往要從頭再來(lái), 浪費時(shí)間和物料,還可能帶來(lái)人身和環(huán)境危害
無(wú)法透徹理解結構、原理、過(guò)程,只能靠想象得到結論
教學(xué)問(wèn)題
預習難 講解難 操作難 練習難 考試難 評估難
教學(xué)過(guò)程
預習
講解
操作
練習
考試
評估
現狀
看講義、寫(xiě)預習報告, 不見(jiàn)真實(shí)設備、原理過(guò)程
教師需口頭講解原理、結構、 流程、操作、安全,學(xué)生想象、理解
實(shí)驗室不隨時(shí)開(kāi)放
裝置數量有限,一人操作,多人圍觀(guān)
裝置套數少、學(xué)生多、 監考難、時(shí)間長(cháng),操作考試變成筆試
同組學(xué)生實(shí)驗報告幾乎相同, 沒(méi)有操作記錄和設備運行記錄
存在問(wèn)題
學(xué)生對裝置理解不深,達不到預習目的
講不清、講不全、聽(tīng)不懂、記不住
學(xué)生不能反復練習實(shí)驗操作直到完全掌握
多數人沒(méi)有參與操作、不會(huì )操作、無(wú)法熟練操作
紙質(zhì)試卷無(wú)法評價(jià)學(xué)生對裝置的操作能力
教、學(xué)效果評價(jià)效度低, 缺乏依據來(lái)指導教學(xué)改進(jìn)和提高

教學(xué)質(zhì)量難以保證!

解決之道

利用信息科技,改進(jìn)教學(xué)設備、整合教學(xué)資源、改變教學(xué)方式、提升教學(xué)評價(jià)方法、提高學(xué)生自學(xué)能力、豐富教師講解方法、落實(shí)操作練習成效、形成操作記錄數據,實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)管理,逐個(gè)擊破實(shí)踐教學(xué)中存在的諸多問(wèn)題,保障教學(xué)效果。

解決方案

預習難

可以查看裝置三維模型、視頻課、三維動(dòng)畫(huà)、立體講義、操作演示、操作視頻,進(jìn)行操作練習,解決預習難的問(wèn)題。

講解難

教師使用增強現實(shí)系統、虛擬現實(shí)仿真系統、圖像記錄系統、資源融合立體書(shū)系統將原理、結構、操作、安全等講解清楚全面,解決講解難的問(wèn)題。

操作難

使用增強現實(shí)系統、虛擬現實(shí)系統、資源融合立體書(shū)系統、運行測控系統、操作記錄系統實(shí)時(shí)得到操作指導,達到操作可追溯、人人可參與、解決操作難的問(wèn)題。

練習難

可以利用真實(shí)裝置考試,也可以用虛擬現實(shí)仿真軟件考試,兩種方式均有操作記錄,數據可遠程訪(fǎng)問(wèn)、可回放操作過(guò)程,解決練習難的問(wèn)題。

考試難

利用虛擬現實(shí)系統、操作記錄系統、運行測控系統,學(xué)生操作三維仿真模型或真實(shí)裝置,數據及現象可模擬仿真,過(guò)程可評價(jià)、可記錄、可回放,使操作考試能有效落實(shí)。

評估改進(jìn)難

教師可以利用運行測控系統、操作記錄系統、圖像記錄系統、增強現實(shí)系統、虛擬現實(shí)仿真系統對教學(xué)效果和學(xué)習效果進(jìn)行評估從而根據反饋改進(jìn)和提高,解決評估、改進(jìn)難的問(wèn)題。

功能架構

互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)管理系統由互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)管理云平臺、操作記錄系統、運行測控系統、圖像記錄系統、立體教材系統、虛擬現實(shí)仿真系統、增強現實(shí)系統等與傳統的實(shí)踐教學(xué)裝置有效整合在一起,為教師和學(xué)生提供一體化的實(shí)踐教學(xué)方案。

教師使用該系統安排學(xué)習任務(wù)、查看過(guò)程記錄、評估結果、教學(xué)講解、考試考核,實(shí)現實(shí)踐教學(xué)過(guò)程化考核。

學(xué)生使用該系統進(jìn)行全面預習、虛擬練習、實(shí)際操作、學(xué)習知識、參與考試。

實(shí)驗管理員 通過(guò)系統查看操作記錄、練習記錄、考試等情況,了解裝置和軟件運行情況。

教學(xué)管理員 通過(guò)系統查看教學(xué)效果和學(xué)習效果,有理有據地提出改進(jìn)意見(jiàn),幫助教師和學(xué)生共同提高。

組成部分

增強現實(shí)系統

通過(guò)在虛擬環(huán)境中引入現實(shí)場(chǎng)景信息,在虛擬世界、現實(shí)世界和用戶(hù)之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路,通過(guò)手機識別真實(shí)裝置上的信息點(diǎn),了解裝置方方面面信息。

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虛擬現實(shí)仿真系統

虛擬現實(shí)仿真系統應用于實(shí)踐以既有趣又容易學(xué)習的方式將復雜的數據、過(guò)程呈現給學(xué)生,使其能夠身臨其境進(jìn)行操作,解決了學(xué)生欠缺實(shí)際操作的問(wèn)題,可以隨時(shí)、隨地、安全、低費用的重復操作大大提高了教學(xué)成效。

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資源融合立體書(shū)系統

以課程教學(xué)為中心,借助網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)等現代信息技術(shù)將教學(xué)資源以多種媒介、多種形態(tài)、多個(gè)層次進(jìn)行整合,豐富了學(xué)生學(xué)習、練習的內容,從深度、廣度和教學(xué)手段上,保證了實(shí)踐教學(xué)效果。

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運行測控系統

對裝置測控的數據進(jìn)行采集,在本機展示的同時(shí)將其上傳到云平臺,為其他功能模塊或是外部應用提供基礎數據訪(fǎng)問(wèn)服務(wù),從而可以進(jìn)行數據處理、數據分析和數據統計。

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操作記錄系統

通過(guò)在裝置上加裝各類(lèi)操作記錄傳感器,對學(xué)生操作過(guò)程中的操作進(jìn)行記錄。記錄的操作數據可用于事后追溯操作行為并對學(xué)生操作熟練程度和教師教學(xué)過(guò)程進(jìn)行評估。

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圖像記錄系統

通過(guò)在裝置周?chē)侠砦恢眉友b攝像頭,將教學(xué)過(guò)程、操作過(guò)程和運行情況如實(shí)記錄;由監控主機為云平臺提供基礎視頻數據訪(fǎng)問(wèn)服務(wù);由云平臺對外部訪(fǎng)問(wèn)提供視頻實(shí)時(shí)監控和監控視頻回放服務(wù)。

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系統將所有數據上傳至云平臺,能夠隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)。教師可利用云平臺查看學(xué)生學(xué)習情況、操作情況、易錯點(diǎn)、視頻記錄回放并進(jìn)行操作評分和考試。學(xué)生利用該平臺預習、學(xué)習、練習、查看仿真操作回放、查看運行數據并進(jìn)行數據整理、數據處理、生成實(shí)驗報告。管理人員可利用該系統查看裝置運行情況、查看教學(xué)效果、學(xué)習效果并經(jīng)過(guò)評估提出改進(jìn)意見(jiàn)。

系統結構

互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)管理系統服務(wù)器集成了虛擬現實(shí)仿真系統、操作記錄系統、運行記錄系統、圖像記錄系統、立體教材系統、增強現實(shí)系統,能夠展示PPT、數據整理、數據處理、操作評分、生成實(shí)驗報告、進(jìn)行仿真回放、視頻回放。

裝置上裝有運行數據傳感器、操作數據傳感器及配套的DCS系統和操作數據集中器,實(shí)時(shí)將數據上傳至云平臺。裝置周?chē)线m位置裝有攝像頭實(shí)時(shí)將畫(huà)面由視頻主機上傳至云平臺,方便日后視頻回放和案例講解。

教師講解裝置時(shí)使用話(huà)筒,通過(guò)教室內音響使所有學(xué)生都能聽(tīng)清講解內容。教室內配有互動(dòng)大屏方便教師講解裝置。

學(xué)生、教師、實(shí)驗管理員、教學(xué)管理員都能使用這個(gè)系統提高教學(xué)質(zhì)量,保證教學(xué)效果!

教學(xué)過(guò)程

1
2
3
4
5
6

預習

在虛擬仿真系統中利用仿真軟件中三維模型了解裝置的外部結構和內部結構,使用三維動(dòng)畫(huà)了解實(shí)驗原理,進(jìn)行虛擬操作,了解實(shí)驗操作步驟。使用增強現實(shí)系統結合真實(shí)實(shí)踐裝置進(jìn)行增強現實(shí)學(xué)習。所有操作均有記錄,方便教師能夠及時(shí)掌握學(xué)生預習情況。

講解

教師使用虛擬現實(shí)仿真系統、增強現實(shí)系統中的部件、裝置、動(dòng)畫(huà)通過(guò)互動(dòng)大屏講解原理、結構、流程、操作、安全等知識。配合使用立體教材系統高效的使用各種媒體資源講解實(shí)踐過(guò)程。解決了講不清、講不全的困難。

操作

學(xué)生在虛擬仿真系統中預演實(shí)踐操作和參數調節,依照虛擬現實(shí)仿真系統和增強現實(shí)系統中的指導,完成每一步操作,保證操作正確,避免危險和浪費。解決了學(xué)生不會(huì )操作的難題。

練習

每位同學(xué)都能夠在與實(shí)際裝置完全一致的虛擬現實(shí)仿真系統中,不受時(shí)間、空間限制,隨時(shí)隨地的進(jìn)行反復操作,解決了不隨時(shí)開(kāi)放、裝置數量少,學(xué)生數量多,一人操作多人圍觀(guān)的難題。

考試

實(shí)踐教學(xué)考試是操作性考試,通過(guò)虛擬現實(shí)仿真系統,教師可以考察每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐操作掌握情況;可以通過(guò)設置相應的故障和異常,了解學(xué)生的應變能力;系統能夠自動(dòng)評分,在連接系統的裝置上少量真實(shí)操作考試,解決了傳統考試無(wú)法評估學(xué)生實(shí)見(jiàn)操作技能的困難。

評估

教師通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+云平臺查看學(xué)生在使用虛擬仿真系統、增強現實(shí)系統、資源融合立體書(shū)系統及進(jìn)行操作時(shí)通過(guò)運行測控系統、操作記錄系統、圖像記錄系統的記錄從而了解學(xué)生的難點(diǎn)、易錯點(diǎn)等,有依據的進(jìn)行提高和改進(jìn),解決了評估改進(jìn)難的問(wèn)題。

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