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2-4-1 实验技术

1)实验技术环境方面

本实验中心构建了设备管理系统、实验教学排课系统、实验教学广播系统,实现了实验教学管理的标准化、网络化、信息化。实验中心还建立了云服务平台,通过服务器进行物联网云服务,为学生提供了一个迅速实现物联网应用的平台。无需繁琐的编程和开发,学生可以快速的将硬件传感设备连接到物联网应用平台,并在该平台上存储、查询和分析传感数据,为学生完成海量数据的存储和处理。基于开放的API接口就可以很轻松的完成远程对硬件传感设备的采集和控制,而且不需要额外增加外网服务器,是真正将封闭的实验室成果完整的展现到公开的互联网中。

2)实验软硬件配置

硬件类实验采用实验箱,便于管理和使用;软件实验在计算机硬件上构建了多种操作系统、各种用途的计算机软件工具。实验室还构建了多媒体设备和电子教室系统。

3)立体化实践教学平台方面

构建了基于云服务的网上实验教学环境、基于校园网的师生文件发布共享平台及多课程共用的精品课程平台和精品课程网站。中心近投入大量人力物力构建了《射频识别技术》、《数据库原理及应用》、《无线传感器网络》等多门实验相关课程的多媒体课件,并建立了学生与教师的网络交流平台,既方便了学生也提高了课堂教学的生动性和高效性。

2-4-2. 实验教学方法

传统的实验教学模式是以灌输为主,教师将实验内容、方法和操作步骤都写得很详细,学生在做实验时完全处于被动状态。这种教学模式不利于培养学生的独立思维和创新能力,影响学生的个性和特长的发挥。改进实验教学方法,建立以学生为中心的实验教学模式,让学生主动参与实验教学过程,形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式是全面提高实验教学质量,全面培养学生创新意识、创新精神、创新能力的有效途径。

为此本实验中心建立了以教师引导学生自发从事创新实践活动的教学模式,在认真分析原有实验状况的基础上,针对物联网发展的需求,对原实验内容进行了整合、重组,在实践课程创新群的基础上,增加了综合性、设计性实验项目,改变了传统的讲解、巡视、批改报告的实验教学方法,在实验教学中运用案例驱动式教学法任务及项目驱动式教学方法开放式教学方法等方法,增强了学生学习的主动性,使实验真正达到了培养实事求是的科学态度,提高动手能力和创新意识的目的。

1)案例驱动式教学法

整个实践课程以某个系统的实际案例驱动,通过对该案例分析分解模拟设计模块整合等几个教学环节来进行,当整个过程结束后,学生已掌握了思路和方法。具体的做法是,将案例所涉及到的教学内容进行分解,然后模拟每一部分内容进行设计,对所有的教学内容分解式进行学习后,需要对所学的内容进行整合,在这个阶段可以鼓励学生到图书馆查阅相关的参考书,试着自己利用所学知识去完成系统设计,并对系统进行改进,使系统功能更加完善,这样可以使学生思路开拓,培养开发系统所需的各项基本能力。

2)任务及项目驱动式教学方法

采用以项目为主线、教师为引导、学生为主体的项目驱动教学方法,在老师的指导下,将一个相对独立的实验项目交由学生自己处理,从信息的收集、方案的设计、项目的实施交由学生负责,学生通过该项目的进行,能了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求,一方面培养了学生理论与实践相结合的能力,另一方面在教学过程中,能发现优秀学生,充分挖掘学生的创新潜力,培养其创新能力和创新精神。

3)开放式教学方法

整个开放式教学的安排过程如图2所示。

2 开放式教学方法图例

教师先将实践教学课程目标、内容进行公开,并在理论授课课堂上给予一定的讲解,然后将若干相关任务进行开放,亦可由学生自拟题目(教师进行审核)。学生自组团队,并根据实验项目要求自主选题、完成设计,并将设计以PPT及作品演示的方式进行展示,由老师、学生提问,最后由教师进行点评,通过实践教学反馈意见调查的形式进行教学效果的评价。在这个过程中,培养了他们的独立分析问题和解决问题的能力、合作能力、创新意识,使学生由被动性的学习转为主动性的学习。

2-4-3. 实验教学手段

1)重视实验技术研究,实验教学采用分层次、渐进式方式进行

实验项目选择按照由浅到深,由简单到综合,由演示到设计及研究,以充分调动学生学习的主动性。通过验证性和演示性实验教学,学生应掌握基本实验操作方法,能够正确地使用仪器设备,准确地采集实验数据,并具有正确记录、处理数据和表达实验结果的能力、认真观察实验现象进行分析判断、逻辑处理、做出结论的能力。通过综合性及设计性实验教学,学生应能正确进行实验方案设计(选择实验方法、实验条件、仪器设备等),能通过查阅手册、工具书及其它信息源获得信息以解决实际问题的能力,对培养学生科学思维和创新意识起到了很好的效果。

2)改进实验教学方法,采用以老师讲授为辅,以学生自我训练为主的教学模式

改变原来固定的实验内容,增加选作项目。提倡学生自主式、创造式的实践能力。学生经过基础层次实验学习后,可在实验教师的指导下,自拟实验题目,自行设计实验过程,并实施完成实验。使学生从知识的被动学习转变为主动学习,形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

3)采用先进的实验教学手段,引入现代技术,融合多种方式辅助实验教学

首先,除了教师在实验室授课和现场指导外,中心大力推进应用现代教育技术手段进行实验教学。学校专用网站上,网络课程、校级精品课程、省级精品课程提供了丰富的网上教学资源,包括实验室介绍、仪器设备使用、课程大纲、实验大纲和多媒体课件等。实验课程的课件含相关实验的指导、实验过程、步骤、方法等,有些实验还提供了网上虚拟实验方式,为学生了解本课程的知识体系结构在实际中的应用,相关理论和技术的发展前沿,实验内容的相关参考材料等提供了方便。

其次,利用多媒体技术、投影技术制作多媒体课件,增强授课的生动性,并可及时补充相关学科最新发展和信息等等,增加学生的信息量。例如精心设计、制作一些理论性较强的综合性实验(如《物联网基础实验》等的使用)的多媒体课件,做到图文并茂,生动形象,使学生更好的理解实验原理和操作步骤及一些参数的设置等,并提供实测数据供同学们锻炼,提高了教学效率。择地做一些实验,以加强自己的实践能力锻炼和提高综合素质。

再次,将云服务平台等先进的实验教学手段引入到实验教学中,不断完善和优化现有的网络在线答疑、教学论坛、网络课件等功能,充分调动师生间的学习交互性。采用全天开放实验,学生可以按照自身的兴趣和爱好,依据自己的学习需要、学习进度和计划,选择学习时间,以保证学生毕业设计、科技创新活动等项目的进行。同时,在开放实验时,中心做好常用软件的安装、实验设备的维护、网络畅通及实验室安全等方面的管理工作,并配备一定数量的实验指导教师参与开放工作。

2-4-4. 实验考核方法

为了检验实践课程教与学的效果,促进实验教学内容的完善、实验教学方法的改进,促进素质教育和人才培养,在总结经验的基础上,逐步建立、完善了一套科学的、公正的实验课考核机制,使考核制度成为引导学生认真完成实验的有效途径。根据实验课性质不同,采用多元化的实验考核方法,统筹考核实验过程与实验结果,使得学生在平时的实验和学习过程中就十分注意自身素质、实际动手能力及创新思维的培养,从而激发实验兴趣,提高实验能力。

1)基础实验考核:采取实验报告记分法,每做一个实验必须写一份实验报告,实验报告总分占实验总成绩的40%,完成实验成绩占实验总成绩60%。实验报告强调规范性、实验现象和数据与原始记录的一致性,以及对实验结果的分析讨论。完成实验成绩评定由多个要素组成,包括随堂考查、原始记录和综合素质等方面。随堂考查包括逐个考查学生的操作、观察和解答问题的情况,及时纠正存在的错误,强调教学实效;原始记录强调其真实性;综合素质包括纪律和学习态度、严谨性与规范性、科学素养、解决问题的能力和团结协作精神等。

2设计性、综合性实验:严格按教学计划落实实验教学任务,按教学大纲执行设计性、创新性实验教学项目。在教学过程中,实验教师重点讲思路、讲方法,并适时与学生讨论实验中遇到的各种问题,引导学生独立思考,建立设计水平、创新性、实验表现、报告质量及实验纪律等若干观测点,对学生实验进行考核。具体考核指标如表1所示。

3设计性、综合性实验考核指标

项目

创新性

完成质量

动手能力

答辩情况

工作量

难度

报告质量

比例

20

20

10

20

10

10

10

3开放式、创新研究性实验考核的拟定办法:实施开放式实验教学,要求学生在一学年的时间内完成一项实验课题的研究,同学们需经历从文献查阅、实验方案设计、实验准备、仪器设备调试、实验测量,以及实验数据处理、论文撰写和交流答辩等一系列过程。考核规定,学生须独立撰写研究性实验报告,其格式与科技论文的基本相同,包括以下几部分:①实验课题的背景、研究意义和目的;②实验部分(实验原理与方法、实验装置、实验过程或步骤、实验数据处理);③实验结果与讨论;④结论;⑤参考文献;⑥中英文摘要。具体考核指标如表2所示。

4 开发性、创新研究性实验考核指标

项目

设计水平

创新性

实验表现

报告质量

(重点考察分析深度)

组织纪律

比例

30

20

20

25

5

 

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