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摘要：中南大学电工电子基础教学实验中心承担全校电工电子系列课程的实验教学和实验管理工作。为与时俱进，紧跟世界先进大学的管理水平，以及学校为培养学生的自主实验、创新思维与创新能力，注重学生个性化教育的教学改革需要，提出并开发了一个集开放式、交互式于一体的实验教学管理平台。该平台借助当代信息技术，以“开放”、“交互”为主要特征，其中电工电子实验网上远程预约系统实现了开放式实验教学；电工电子实验自助查询系统、LCD信息发布系统实现了交互式实验教学管理。为实践教学提供了一套完整、成熟、规范、高效、公开、公正的系统化工作流程；为教师、学生提供了一个资源丰富、扩展能力强的交流平台。
关键词：交互式；开放，实验教学管理；自主学习
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）01-0274-03
一、引言
中南大学电工电子基础教学实验中心承担全校电工电子系列课程的理论教学、实践教学与管理工作。在电工电子系列课程的教学与改革中，实践教学既是教学改革的重点，也是难点所在，而且直接关系到学生工程实践能力和创新能力的培养。为了调动学生在实践教学过程中的主动地位，以学生为主体、教师为主导，引导学生自主学习和研究性学习，激发学生学习的主动性、积极性及创造性，培养学生的工程实践能力、批判性思维能力与创新思维能力，打破传统班级概念、打破传统实验教学中主要以验证性为主的教学理念，把实验自主权交给学生，让学生自主学习、自主实验，我们对交互式开放实验教学管理平台进行了建设与开发。
二、电工电子交互式开放实验网上远程预约系统
在电工电子交互式开放实验网上远程预约系统的开发中，对同类专业同一班级学生打破班级概念，每个学生是一个个体，在实验教学大纲的范围内，每个学生的选课时间及指导教师安排都可以不相同。因此，这种实验时间采用自由预约方式，能更好地适应学生学习时间的随机性，让有相同时间的学生一起进行实验，这与打破课程班级制是相适应的，从而大大提高实验室的运行效率，更能让学生进行自主实验。
（一）电工电子交互式开放实验网上远程预约系统的主要功能
1.电工电子实验网上远程自由预约模式。首先，进行实验开课前的准备工作，主要工作是由实验教学管理主任导入、完善、修正各类教学数据，修改各种与本学期相关的实验规则。然后，由授课教师输入教学进度信息，对包含在课内实验的学生进行预约实验模式约束。之后，让包含在课内实验的学生优先预约实验。最后，让单独设实验课的学生在公共约束规则下预约实验。
预约实验分三轮进行：第一轮，在选课时间内以及各种预约规则条件下，学生根据自己的电工电子实验教学任务，登录系统预约自己相关的实验项目及实验时间。如果预约不成功，则进行第二轮预约；第二轮，系统管理员将不满足开课规则的预约时间点进行清理，关闭部分预约时间，开放新的预约时间点。固定符合开课要求的预约时间点，取消不符合开课规则的预约时间点，部分学生重新选择被取消的预约时间点；第三轮，重复第二轮方法。特别情况的处理：少数学生填写申请，实验中心主任批准后由系统管理员处理。
2.学生实验操作管理。学生按照自己在网上预约的时间点到相应的实验室进行实验，必须携带校园卡、实验条形码和预习报告进实验室签到，其中实验条形码是关联该学生的本次实验与其实验成绩的唯一标识。没有条形码将无法将本次实验关联到该学生的实验成绩，即实验无效。同时，严格考勤制度，实验课开始15分钟后不得进入实验室，系统自动关闭其签到程序。
3.学生实验成绩的构成。学生实验成绩由以下两部分构成。（1）实验操作评分：由指导老师根据学生实验操作的规范性、数据结果的准确性、完成实验后仪器设备及实验桌椅的整理情况，当场进行相应的实验操作评分。学生在实验后可看到自己本次实验的操作分。（2）实验报告评分：学生完成一个实验后的一周之内将实验报告交到电工电子教学实验中心各相关实验室门口的实验报告箱内，必须贴有与该个实验相关联的条形码，未贴或错贴条形码的实验报告评分为零。老师从实验报告箱拿到实验报告，批改好后用扫描器对着实验报告的条形码进行扫描，系统自动弹出该学生本次实验的实验报告成绩界面，老师将实验报告成绩输入即可。
4.实验成绩汇总。到学期结束，学生完成所规定的实验教学任务，系统按照给定的评分规则，自动评出所有参与实验的学生本门实验课程总成绩。同时，将该成绩汇总成Excel表格，经过实验教学管理主任把关后，与学校本科生院教务管理系统接轨，自动导入到其数据库。
（二）电工电子实验网上远程预约系统的软硬件开发技术
1.软件开发平台。系统采用J2EE，它是在大型管理系统中被广泛使用的技术，经受了大量实际应用的考验；自主开发了BinaryStar框架，该框架稳定、高效、可靠、可维护性强。采用业内公认最稳定、最高效的大型数据库软件Oracle；系统服务器用的是Tomcat应用服务器，它是一个开放免费的应用服务器，可以支持K级并发任务请求；采用的操作系统是Linux企业级操作系统，这是业内公认最稳定、最安全的操作系统，可连续运行数年不死机、不需重新启动、无需人工维护、漏洞最少、无需不断升级。最大程度地节省了系统开發费用，以及未来软件升级所带来的开支。
2.相关硬件的开发。（1）校园卡读卡设备：采用当前主流的“射频识别”RFID技术，通过识别学生校园卡这一唯一标识，并与学生信息数据库结合查询学生信息。该技术的应用极大地加快了实验的学生登录过程、学生在自主查询终端上的查询过程。（2）条码扫描器：采用线式CCD读取条码内容，经过MCU译码、编码，然后以键盘数据的形式发送到PC机。通过软件获取条码，对条码数据库进行查询，确定与条码相关的学生、实验内容、实验时间等信息。该技术的实现可以极大地加快实验报告的内容读取速度。（3）手持式无线评分器：采用嵌入式处理器、大容量Flash存储器、无线局域网、触摸、高效电源管理、嵌入式操作系统、嵌入式网页浏览器、嵌入式图形界面、文件系统等软、硬件技术结合而成。该设备的开发大大提高了实验指导教师对学生实验操作分的评分效率。 （三）開放式电工电子实验教学模式的实现
电工电子实验网上远程预约系统真正打破了传统以班级为单位进行实验的模式，以学生个体为单位，自主选择实验时间，根据所学专业和不同层次需求选修不同模块的实验项目，真正实现了时间上和内容上的全方位开放式实验教学，更加有利于培养学生的个性化需求。
三、电工电子实验自助查询系统
1.电工电子实验自助查询系统的主要功能。针对实验学生，只需刷校园卡即可查询个人全部实验信息，包括：所有实验项目内容、实验时间、实验地点、指导教师、已完成实验操作成绩、已批改实验报告成绩、实验报告条码；本学期实习内容、实习时间、实习指导教师；当前系统重要信息；查询教师联系电话；查询以往学期实验成绩等相关信息。
针对实验任课教师，只需刷校园卡即可查询个人本学期实验指导时间、合作老师信息、实验指导内容、每次实验的学生名单、本学期需要批改的实验报告数量。
2.电工电子实验自助查询系统的软硬件开发技术。集成了RFID技术、触摸屏技术、网络技术，软件方面包括：驱动程序、Web界面开发、浏览器、操作系统定制等。
四、电工电子实验LCD信息发布系统
1.电工电子实验LCD信息发布系统的主要功能。提供实验室地图，地图上可以显示本中心所有实验室的位置，当前开放实验室，当前开放实验室的实验人数、实到人数、实验内容、指导教师姓名等信息。学生可以很快找到实验室开展实验，节省时间。
提供实践环节中常用实验仪器如何使用的视频及初级实验项目操作的视频等，为学生预习制度的建立提供支撑。学生通过在线浏览、下载视频教程，学习实验内容，了解实验过程，掌握仪器使用等。大大降低了教师简单的、重复性劳动，使得实践教学的重点从“填鸭式”转变为指导式。学生可以实现从被动学习到主动实践（工程实践能力、创新思维）的转变，从而提升学生实践的层次与能力。
可以配合学校开展各种宣传工作。提供多媒体信息展示，支持JPG、AVI、PNG、flash动画等多种格式的图像、视频、音频等多媒体数据展示。
2.电工电子实验LCD信息发布系统的软硬件开发技术。在新校区综合实验楼大门显著位置悬挂了2.5m×3m的LCD显示屏，在综合实验楼三楼各入口处悬挂了高清显示屏及触摸屏，同时开发了各种软件支持多媒体数据的上传、多媒体数据播放等控制操作。
五、完善的交互性开放实验教学管理规章制度
项目组成员设计了一套适合“交互式开放实验教学”的一系列规章制度，通过信息化系统将实验课程设置、主讲教师和辅助人员队伍职责要求与数量配备、教学大纲与教学计划、实验“班级”规模、指导教师教学指导与管理规范、批改实验报告、学生实验成绩评定、实验教学改革与研究等方面的要求切实转变到提高学生创新精神和实践能力上来。此外，平台还实现了实验过程的良好秩序，解决了不依赖行政班级的高效率实验报告批改流程，并在近两年的时间中不断修正，内容包括：（1）开放实验室运行管理规定；（2）教师指导实验工作条例；（3）教师进行实验操作评分原则；（4）教师批改实验报告评分原则；（5）实验成绩汇总导出总审核规定。
六、结束语
通过交互式开放实验教学管理平台的建设与开发，构筑了电工电子实验网上远程自由预约系统、自助查询系统和LCD信息发布系统，以及一系列完善的规章制度，从而最大效率地实现信息共享、教学与实践同步，提高实验室资源利用率、降低实验成本。随着对实践手段、实践内容、教学方法、考核方式等主要内容进行更新、细化、分类化，系统可以满足不同培养模式的培养需求，以及学生日益增长的工程实践能力需求。交互式开放电工电子实验教学管理平台的建设与开发对于我校培养面向21世纪高质量的创新型、研究型、工程型科技人才而言是一次有益尝试，系统的开发有利于学生自主学习、自主实验。
参考文献：
[1]罗瑞琼，罗桂娥，等.案例教学在电工技术教学中的应用[J].中国电力教育，2014，（9）：68-70.
[2]罗桂娥，陈明义，等.电工电子系列课程改革的研究与实践[J].电气电子教学学报，2004，36（6）：36-39.
[3]孙惠英，陈秀丽.高校电工电子类实验室开放管理模式探讨[J].教育教学论坛，2015，（37）：276-278.
Abstract：The experimental teaching and experimental management of the electrical and electronic courses of Central South University is undertaken by the teaching and experiment center of electrotechnics and electronics. In order to keep pace with the times，keep up with the world advanced level of management of the university，and the school for the training of students’ independent experiment，creative thinking and innovation ability，pay attention to students’ individualized education teaching reform，proposed and developed a set of open，interactive experimental teaching management platform. With the help of modern information technology to the platform，"open"，"interactive" as the main feature，the electrical and electronic experimental online booking system to achieve remote open experimental teaching；electronic experiment self inquiry system，LCD information system to realize the interactive experimental teaching management. In order to practice teaching provides a complete，mature，standardized，efficient，open，systematic work process justice；for teachers to provide students with a rich in resources，the ability to expand the communication platform.
Key words：interactive；open，experimental teaching management；autonomous learning
关键词：交互式；开放，实验教学管理；自主学习
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）01-0274-03
一、引言
中南大学电工电子基础教学实验中心承担全校电工电子系列课程的理论教学、实践教学与管理工作。在电工电子系列课程的教学与改革中，实践教学既是教学改革的重点，也是难点所在，而且直接关系到学生工程实践能力和创新能力的培养。为了调动学生在实践教学过程中的主动地位，以学生为主体、教师为主导，引导学生自主学习和研究性学习，激发学生学习的主动性、积极性及创造性，培养学生的工程实践能力、批判性思维能力与创新思维能力，打破传统班级概念、打破传统实验教学中主要以验证性为主的教学理念，把实验自主权交给学生，让学生自主学习、自主实验，我们对交互式开放实验教学管理平台进行了建设与开发。
二、电工电子交互式开放实验网上远程预约系统
在电工电子交互式开放实验网上远程预约系统的开发中，对同类专业同一班级学生打破班级概念，每个学生是一个个体，在实验教学大纲的范围内，每个学生的选课时间及指导教师安排都可以不相同。因此，这种实验时间采用自由预约方式，能更好地适应学生学习时间的随机性，让有相同时间的学生一起进行实验，这与打破课程班级制是相适应的，从而大大提高实验室的运行效率，更能让学生进行自主实验。
（一）电工电子交互式开放实验网上远程预约系统的主要功能
1.电工电子实验网上远程自由预约模式。首先，进行实验开课前的准备工作，主要工作是由实验教学管理主任导入、完善、修正各类教学数据，修改各种与本学期相关的实验规则。然后，由授课教师输入教学进度信息，对包含在课内实验的学生进行预约实验模式约束。之后，让包含在课内实验的学生优先预约实验。最后，让单独设实验课的学生在公共约束规则下预约实验。
预约实验分三轮进行：第一轮，在选课时间内以及各种预约规则条件下，学生根据自己的电工电子实验教学任务，登录系统预约自己相关的实验项目及实验时间。如果预约不成功，则进行第二轮预约；第二轮，系统管理员将不满足开课规则的预约时间点进行清理，关闭部分预约时间，开放新的预约时间点。固定符合开课要求的预约时间点，取消不符合开课规则的预约时间点，部分学生重新选择被取消的预约时间点；第三轮，重复第二轮方法。特别情况的处理：少数学生填写申请，实验中心主任批准后由系统管理员处理。
2.学生实验操作管理。学生按照自己在网上预约的时间点到相应的实验室进行实验，必须携带校园卡、实验条形码和预习报告进实验室签到，其中实验条形码是关联该学生的本次实验与其实验成绩的唯一标识。没有条形码将无法将本次实验关联到该学生的实验成绩，即实验无效。同时，严格考勤制度，实验课开始15分钟后不得进入实验室，系统自动关闭其签到程序。
3.学生实验成绩的构成。学生实验成绩由以下两部分构成。（1）实验操作评分：由指导老师根据学生实验操作的规范性、数据结果的准确性、完成实验后仪器设备及实验桌椅的整理情况，当场进行相应的实验操作评分。学生在实验后可看到自己本次实验的操作分。（2）实验报告评分：学生完成一个实验后的一周之内将实验报告交到电工电子教学实验中心各相关实验室门口的实验报告箱内，必须贴有与该个实验相关联的条形码，未贴或错贴条形码的实验报告评分为零。老师从实验报告箱拿到实验报告，批改好后用扫描器对着实验报告的条形码进行扫描，系统自动弹出该学生本次实验的实验报告成绩界面，老师将实验报告成绩输入即可。
4.实验成绩汇总。到学期结束，学生完成所规定的实验教学任务，系统按照给定的评分规则，自动评出所有参与实验的学生本门实验课程总成绩。同时，将该成绩汇总成Excel表格，经过实验教学管理主任把关后，与学校本科生院教务管理系统接轨，自动导入到其数据库。
（二）电工电子实验网上远程预约系统的软硬件开发技术
1.软件开发平台。系统采用J2EE，它是在大型管理系统中被广泛使用的技术，经受了大量实际应用的考验；自主开发了BinaryStar框架，该框架稳定、高效、可靠、可维护性强。采用业内公认最稳定、最高效的大型数据库软件Oracle；系统服务器用的是Tomcat应用服务器，它是一个开放免费的应用服务器，可以支持K级并发任务请求；采用的操作系统是Linux企业级操作系统，这是业内公认最稳定、最安全的操作系统，可连续运行数年不死机、不需重新启动、无需人工维护、漏洞最少、无需不断升级。最大程度地节省了系统开發费用，以及未来软件升级所带来的开支。
2.相关硬件的开发。（1）校园卡读卡设备：采用当前主流的“射频识别”RFID技术，通过识别学生校园卡这一唯一标识，并与学生信息数据库结合查询学生信息。该技术的应用极大地加快了实验的学生登录过程、学生在自主查询终端上的查询过程。（2）条码扫描器：采用线式CCD读取条码内容，经过MCU译码、编码，然后以键盘数据的形式发送到PC机。通过软件获取条码，对条码数据库进行查询，确定与条码相关的学生、实验内容、实验时间等信息。该技术的实现可以极大地加快实验报告的内容读取速度。（3）手持式无线评分器：采用嵌入式处理器、大容量Flash存储器、无线局域网、触摸、高效电源管理、嵌入式操作系统、嵌入式网页浏览器、嵌入式图形界面、文件系统等软、硬件技术结合而成。该设备的开发大大提高了实验指导教师对学生实验操作分的评分效率。 （三）開放式电工电子实验教学模式的实现
电工电子实验网上远程预约系统真正打破了传统以班级为单位进行实验的模式，以学生个体为单位，自主选择实验时间，根据所学专业和不同层次需求选修不同模块的实验项目，真正实现了时间上和内容上的全方位开放式实验教学，更加有利于培养学生的个性化需求。
三、电工电子实验自助查询系统
1.电工电子实验自助查询系统的主要功能。针对实验学生，只需刷校园卡即可查询个人全部实验信息，包括：所有实验项目内容、实验时间、实验地点、指导教师、已完成实验操作成绩、已批改实验报告成绩、实验报告条码；本学期实习内容、实习时间、实习指导教师；当前系统重要信息；查询教师联系电话；查询以往学期实验成绩等相关信息。
针对实验任课教师，只需刷校园卡即可查询个人本学期实验指导时间、合作老师信息、实验指导内容、每次实验的学生名单、本学期需要批改的实验报告数量。
2.电工电子实验自助查询系统的软硬件开发技术。集成了RFID技术、触摸屏技术、网络技术，软件方面包括：驱动程序、Web界面开发、浏览器、操作系统定制等。
四、电工电子实验LCD信息发布系统
1.电工电子实验LCD信息发布系统的主要功能。提供实验室地图，地图上可以显示本中心所有实验室的位置，当前开放实验室，当前开放实验室的实验人数、实到人数、实验内容、指导教师姓名等信息。学生可以很快找到实验室开展实验，节省时间。
提供实践环节中常用实验仪器如何使用的视频及初级实验项目操作的视频等，为学生预习制度的建立提供支撑。学生通过在线浏览、下载视频教程，学习实验内容，了解实验过程，掌握仪器使用等。大大降低了教师简单的、重复性劳动，使得实践教学的重点从“填鸭式”转变为指导式。学生可以实现从被动学习到主动实践（工程实践能力、创新思维）的转变，从而提升学生实践的层次与能力。
可以配合学校开展各种宣传工作。提供多媒体信息展示，支持JPG、AVI、PNG、flash动画等多种格式的图像、视频、音频等多媒体数据展示。
2.电工电子实验LCD信息发布系统的软硬件开发技术。在新校区综合实验楼大门显著位置悬挂了2.5m×3m的LCD显示屏，在综合实验楼三楼各入口处悬挂了高清显示屏及触摸屏，同时开发了各种软件支持多媒体数据的上传、多媒体数据播放等控制操作。
五、完善的交互性开放实验教学管理规章制度
项目组成员设计了一套适合“交互式开放实验教学”的一系列规章制度，通过信息化系统将实验课程设置、主讲教师和辅助人员队伍职责要求与数量配备、教学大纲与教学计划、实验“班级”规模、指导教师教学指导与管理规范、批改实验报告、学生实验成绩评定、实验教学改革与研究等方面的要求切实转变到提高学生创新精神和实践能力上来。此外，平台还实现了实验过程的良好秩序，解决了不依赖行政班级的高效率实验报告批改流程，并在近两年的时间中不断修正，内容包括：（1）开放实验室运行管理规定；（2）教师指导实验工作条例；（3）教师进行实验操作评分原则；（4）教师批改实验报告评分原则；（5）实验成绩汇总导出总审核规定。
六、结束语
通过交互式开放实验教学管理平台的建设与开发，构筑了电工电子实验网上远程自由预约系统、自助查询系统和LCD信息发布系统，以及一系列完善的规章制度，从而最大效率地实现信息共享、教学与实践同步，提高实验室资源利用率、降低实验成本。随着对实践手段、实践内容、教学方法、考核方式等主要内容进行更新、细化、分类化，系统可以满足不同培养模式的培养需求，以及学生日益增长的工程实践能力需求。交互式开放电工电子实验教学管理平台的建设与开发对于我校培养面向21世纪高质量的创新型、研究型、工程型科技人才而言是一次有益尝试，系统的开发有利于学生自主学习、自主实验。
参考文献：
[1]罗瑞琼，罗桂娥，等.案例教学在电工技术教学中的应用[J].中国电力教育，2014，（9）：68-70.
[2]罗桂娥，陈明义，等.电工电子系列课程改革的研究与实践[J].电气电子教学学报，2004，36（6）：36-39.
[3]孙惠英，陈秀丽.高校电工电子类实验室开放管理模式探讨[J].教育教学论坛，2015，（37）：276-278.
Abstract：The experimental teaching and experimental management of the electrical and electronic courses of Central South University is undertaken by the teaching and experiment center of electrotechnics and electronics. In order to keep pace with the times，keep up with the world advanced level of management of the university，and the school for the training of students’ independent experiment，creative thinking and innovation ability，pay attention to students’ individualized education teaching reform，proposed and developed a set of open，interactive experimental teaching management platform. With the help of modern information technology to the platform，"open"，"interactive" as the main feature，the electrical and electronic experimental online booking system to achieve remote open experimental teaching；electronic experiment self inquiry system，LCD information system to realize the interactive experimental teaching management. In order to practice teaching provides a complete，mature，standardized，efficient，open，systematic work process justice；for teachers to provide students with a rich in resources，the ability to expand the communication platform.
Key words：interactive；open，experimental teaching management；autonomous learning