一種互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng) 技術(shù)背景
[0001] 本發(fā)明涉及實驗教學(xué)、認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域。具體涉及一種互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)，它是 在實驗教學(xué)環(huán)境中，由實驗室+互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)生+教師形成的教學(xué)空間，經(jīng)互聯(lián)互動構(gòu)建的一種 應(yīng)對21世紀(jì)信息爆炸的新型實驗教學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]
[0003] 現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式是以實驗室+老師+學(xué)生為主線的"喂食"式平面結(jié)構(gòu)； 201310694588.0專利提出了"一種基于全景學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺的師生互動教學(xué)方法"，實際上是 一個移動教室，學(xué)生在封閉的虛擬網(wǎng)絡(luò)空間被動地接受知識，教學(xué)模式仍然是平面型的，缺 少在網(wǎng)絡(luò)信息海洋中鑒別、遴選信息的思維沖擊;發(fā)明人2009年發(fā)表的"覓食教學(xué)法一一數(shù) 字電路實驗教學(xué)中的新模式"論文中，提到為適應(yīng)知識經(jīng)濟時代對教學(xué)改革新要求，充分應(yīng) 用互聯(lián)網(wǎng)這一獲取浩瀚知識的便捷平臺，形成了一個開放的教學(xué)體系。在這個體系中，學(xué)生 是主體，他們獨立地開展各項工作:收集實驗素材、整理加工實驗方案、相互咨詢探討，無形 中營造了互教互學(xué)互邦的極具活力的學(xué)習(xí) 氛圍。由于教學(xué)時間與空間的延伸，引導(dǎo)學(xué)生從 傳統(tǒng)的"喂食"學(xué)習(xí)狀態(tài)，轉(zhuǎn)化為"覓食"狀態(tài)，極大地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，特別有利于挖 掘?qū)W生個體的潛質(zhì)。該文雖然在實驗教學(xué)中，引入了互聯(lián)網(wǎng)，展現(xiàn)了它的功能作用，但沒有 從課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的視角探討實驗教學(xué)系統(tǒng)，也沒有將人腦與電腦無線連接的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò) 用于教學(xué)中。本發(fā)明是以學(xué)生為試驗對象，取得良好實驗教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，提出的一種互 聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)，或?qū)嶒灲虒W(xué)模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)是發(fā)明人以所在985高校信息科學(xué)與工程學(xué)院計算機科學(xué) 與技術(shù)、信息安全、保密管理、智能科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程與軟件工程6個專業(yè)、24個班， 657名學(xué)生為對象，進(jìn)行電路和電子實驗教學(xué)基礎(chǔ)上提出的，如表1所示：
[0005] 表1 2013-2014年參與本專利進(jìn)行電路和電子實驗教學(xué)的專業(yè)與人數(shù)
[0006]
[0007]本專利所要解決的技術(shù)問題是:順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代的要求，將學(xué)生的學(xué)習(xí)視角從書 本和課堂延伸到網(wǎng)絡(luò)空間，在學(xué)生+實驗室+互聯(lián)網(wǎng)+教師的框架中，構(gòu)建為圖1所示的信息 輸入輸出、信息遴選加工、實驗成品制作的實驗教學(xué)施教模式，在這一模式中，老師給學(xué)生 提供的信息逐漸衰減，互聯(lián)網(wǎng)的信息需求不斷擴大;移動終端的便捷提高了搜集信息效率； 有序訓(xùn)練之后，學(xué)生從錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中不斷提高獲取信息的精準(zhǔn)度;經(jīng)大腦遴選加工，形 成由弱/小到強/大的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò):一是學(xué)生從多角度、多渠道向神經(jīng)元輸入目標(biāo)信息，在 大腦的多腦區(qū)存儲信息;二是大腦對信息的比較和遴選，激活多腦區(qū)協(xié)同工作，建立可持續(xù) 發(fā)展關(guān)于目標(biāo)信息的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò);三是增強的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)遴選加工信息能力有利于形 成終身學(xué)習(xí)模式;課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)不斷擴張使大腦神經(jīng)元對存儲信息進(jìn)行優(yōu)化連接，有利于 萌發(fā)創(chuàng)新思維。本發(fā)明定義的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)是:從大腦對課程產(chǎn)生認(rèn)知，到該課程的知識能 夠在大腦中快速運行，高效、正確地解決實際問題時，該課程的知識存儲在大腦的多個腦 區(qū)、可被喚醒的區(qū)域稱為課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)；由于神經(jīng)元的突觸連接是動態(tài)的，各課程的知識可 以互聯(lián)、擴張、優(yōu)化，由課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)擴展到學(xué)科認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。
[0008] 為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，實施的技術(shù)方案是：
[0009] 1.-種互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于按照實驗課程任務(wù)書（圖2)的要求，將 學(xué)生的學(xué)習(xí)視角從書本和課堂延伸到網(wǎng)絡(luò)空間，在學(xué)生+實驗室+互聯(lián)網(wǎng)+教師的框架中，構(gòu) 建為信息輸入輸出、信息遴選加工、實驗成品制作的實驗教學(xué)體系（圖1);其中所述信息輸 入輸出子系統(tǒng)由老師+學(xué)生+實驗室與操作+互聯(lián)網(wǎng)組成；信息遴選加工子系統(tǒng)由觸覺、視 覺、聽覺神經(jīng)元形成的課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，簡稱課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)存儲、加工、優(yōu)化，反饋新信息 到實驗成品制作子系統(tǒng);實驗成品制作子系統(tǒng)由實驗成品+實驗室+學(xué)生+互聯(lián)網(wǎng)組成，通過 子系統(tǒng)間互聯(lián)互動的多次運作，產(chǎn)出實驗成品；
[0010]隨著實驗教學(xué)施教進(jìn)程，靜態(tài)的實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)將隨課程進(jìn)度發(fā)生重組與變異，由 圖1結(jié)構(gòu)變異為圖3、4、5的結(jié)構(gòu)，其中信息輸入輸出子系統(tǒng)與實驗成品制作子系統(tǒng)將重組為 一種復(fù)合平臺，課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的功能作用由弱變強，復(fù)合平臺中的老師作用由主 導(dǎo)衰減為輔導(dǎo)，學(xué)生成為實驗教學(xué)模式的主體，獨自完成實驗成品的制作。
[0011] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于實驗教學(xué)系統(tǒng)的施 教過程，分為課前、初期、中期、后期四個階段：
[0012] -是施教的課前階段或課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建期:無實驗教材提供，只發(fā)實驗課程任 務(wù)書，學(xué)生接到實驗課程任務(wù)書后，教學(xué)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw實驗教學(xué)模式，學(xué)生盡可能在實驗 原理、實驗電路、實驗方案和實驗報告寫作上從網(wǎng)上獲取相關(guān)信息，為形成課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)作 預(yù)備；
[0013] 二是施教的初期階段或課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)嬰兒期（圖3):學(xué)生對課堂和老師的依賴大， 從互聯(lián)網(wǎng)搜集的實驗所需資料雜亂，信息可用度不高;實驗必須在老師指導(dǎo)下才得以完成； 實驗室給學(xué)生大腦提供了視、聽、觸的課程信息輸入，能夠快速、有效地在學(xué)生大腦中建立 起課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò);老師通過對比、分析和解釋實驗任務(wù)書（圖2)的方案，給學(xué)生提供多視角 獲取息的途徑；
[0014] 三是施教的中期階段或課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)成長期（圖4):學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)和老師指導(dǎo)下 進(jìn)行自主設(shè)計和儀器設(shè)備的操作，學(xué)生對教師的依賴降低，互聯(lián)網(wǎng)對課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 作用增強;學(xué)生能夠有效地從互聯(lián)網(wǎng)上遴選合用的實驗資料，拿到實驗室開展工作；當(dāng)學(xué)生 遇到難點時，先從網(wǎng)上搜索答案，從中獲得更多的課程認(rèn)知信息，推進(jìn)課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的發(fā) 展;例如，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的黃同學(xué)在實驗總結(jié)中寫道："掌握了用示波器顯示李薩 如圖形，對RLC交流電路有了更深入的了解。總的來說此次試驗比較順利，遇到的一些操作 問題也通過上網(wǎng)百度解決了"。此時學(xué)生更愿意借助互聯(lián)網(wǎng)找到問題的癥結(jié);這個過程中， 學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力開始形成；
[0015] 四是施教的后期階段或課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)成熟期（圖5):學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)和紙質(zhì)資料進(jìn) 行獨立設(shè)計和創(chuàng)作，不再依賴?yán)蠋煹闹笇?dǎo)，課程認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同作用增強與擴大，借 助互聯(lián)網(wǎng)獲得線索和關(guān)注信息，借助書籍期刊雜志等充實和完善創(chuàng)意知識，將這些知識帶 到實驗室從事創(chuàng)新性設(shè)計與制作。
[0016] 上述實驗教學(xué)系統(tǒng)的四個階段，通過以下操作流程實現(xiàn)（以電子、電路實驗教學(xué)為 例）：
[0017] 1.實驗課前給學(xué)生布置的工作
[0018] (1)實驗課計劃做12個實驗，一次設(shè)計測試。實驗內(nèi)容由三個部分組成，一是按照 李瀚蓀的電路分析基礎(chǔ)教材的內(nèi)容安排相應(yīng)的實驗，二是根據(jù)同學(xué)的需求和提議增減實 驗，三是根據(jù)實際電路應(yīng)用價值給同學(xué)們布置實驗任務(wù)；
[0019] (2)每次實驗的時間控制在2小時，若是課程上實驗結(jié)果不理想，或想超前完成實 驗任務(wù)的學(xué)生，可在實驗室沒課的情況下來實驗室自由自主做實驗，實驗室在課程運行期 間12小時開放；
[0020] (3)實驗課程計劃是，沒有給學(xué)生提供實驗教材，只提供實驗任務(wù)，具體的實驗電 路由學(xué)生根據(jù)所學(xué)的、或?qū)⒁獙W(xué)的知識，自己制定，也可以從網(wǎng)上搜索所需的電路資料。這 樣做，可能開始的時候感覺難，或不習(xí)慣，但不久，很快會適應(yīng)，在搜索和收集資料的過程 中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)收獲更多；
[0021 ] (4)電路設(shè)計軟件multisim和