实验平台（共12篇）
实验平台 篇1
网络作为一种新的远程学习环境, 能够支持更丰富的远程教学模式, 能够弥补传统远程学习环境中的不足, 改善远程教学课程的质量。通过网络实施远程交互学习, 特别是远程师生交互, 受到了教师和学生的高度关注。许多专家学者对远程师生交互教学的规律和方式进行了积极的实践探索和理论研究, 取得了丰富的研究成果。这些成果对提高网络学习中的交互起到了巨大的推动作用。在网络学习中, 学习者的交互水平已经得到国内外学者的普遍关注, 国外从20世纪80年代就开始研究“交互”的问题。Sims在1997年就提出, “对交互式学习过程支持方法是一门正在形成的新技术”。交互在远程学习中的重要作用早已得到广泛的重视, 由于信息技术对交互的有利支持, 交互己经成为远程教学质量保证的重要环节。国内对交互的研究是从1994年开始的, 如引入交互概念、多媒体教学交互特性、交互式多媒体教学系统的设计与开发等。目前, 对于远程交互教学应用模式的研究很多, 但对基于虚拟实验平台的远程交互实验应用模式研究的内容几乎没有, 因此, 本文将以教育部数字化学习支撑技术工程研究中心开发的初中理化生虚拟实验平台为依据, 探讨基于虚拟实验平台的远程交互实验的应用模式。
●理论基础
1. 行为科学理论
行为科学是研究人类行为一般规律的学问, 目的在于激发动机、推动行为、改造行为, 提高人的积极性和创造性。这对网络学习中的交互行为研究具有一定的指导意义:首先, 行为科学强调人的欲望、感情、动机等心理因素的作用, 因而在构建学习环境的时候强调满足人的需要和尊重人的个性, 以及采用激励和诱导的方式来调动人的主动性和创造性, 促进学生更多的交互。其次, 行为科学强调环境对行为的影响。最后, 运用行为科学的研究方法可以研究网络学习行为中的交互。网络学习行为研究的对象是学习者, 学习者的心理活动是看不见、摸不着的, 所以对内化的心理行为的研究需要采用观察、实验和调查等方法。
2.建构主义学习理论
由于多媒体计算机和网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境, 能有效地促进学生的认知发展, 所以随着多媒体计算机和网络教学应用的飞速发展, 建构主义学习理论越来越被广泛的应用于教学。它重新定位了教师与学生在教学中的地位, 学生不再是教学内容的被动接受者, 而是知识的主动获取与建构者。
3.交互理论
穆尔 (Moore) 在1972年提出了相互作用距离理论的基本框架。上世纪80年代末, 穆尔再次提出“三类交互作用”理论, 他在先前研究的基础上进一步明确提出“三类相互作用”, 即学生与教学内容的交互作用、学生与教师的交互作用、学生与学生之间的交互作用。这种分类对教学交互理论与远距离教学实践的发展都产生了深远的影响。
●虚拟实验平台的架构与功能
1. 虚拟实验平台的架构
虚拟实验平台指由计算机硬件系统和软件系统构建的一个具有交互功能的计算机网络虚拟实验平台。在平台中, 参与学习的个体之间可以利用文字、符号、图片、声音等多种数字媒介进行信息交互。这个平台可以让个体之间不受时间、空间的限制进行交互。虚拟实验平台架构如图1所示。
2. 虚拟实验平台各个组成部分的功能及特点
虚拟实验平台由辅助工具、素材库、同步实验、仿真工具、构建工具和交互实验组成, 各个组成部分的具体功能及特点如下。
(1) 辅助工具:主要功能是提供给用户所需的辅助工具, 如三角尺、量角器、天平、杠杆等工具, 以备在实验中辅助之用。
(2) 素材库:主要功能是提供给用户所需的各种图片、视频、动画、音频、文本等素材, 用户可以自由控制各种素材, 以备实验之用。
(3) 同步实验:主要功能是设置与课本中同步的实验操作, 全部同步实验是按照书本中的要求做的同步实验, 而且是模拟实验, 模拟操作和实际操作基本相同。目的是给予教师和学生指导的功能。
(4) 仿真工具:主要功能是根据属性设置, 按照实验规律, 自动生成实验工具, 由于是仿真工具, 因此具有和实际操作中使用的实验工具完全一样的功能。
(5) 构建工具:主要功能是用户可以根据需要设计整个实验过程, 这里有设计好的素材库, 用户只需将素材按照知识库的要求组装起来, 就可以构建一套用户需要的实验装置。整个构建过程方便快捷。
(6) 交互实验:用户可以登录该平台, 一同进行远程实验操作, 这是远程交互实验的核心技术。因为只有在网络上连接到该平台, 才能真正实现时间和空间上的交互。
以物理虚拟实验平台为例, 来说一下如何在平台上进行远程交互实验。
下页图2演示的是杠杆实验, 在该实验中, 本地的学生可以同时与异地的学生通过计算机协作进行此项实验, 如本地学生通过操作控制杠杆左端上的勾码的个数, 并且控制勾码悬挂在支架上的位置, 与此同时, 异地的学生通过控制杠杆右端勾码的个数和其在支架上的位置, 这样杠杆在两位学生的操作控制下达到平衡。
图3演示的是天平实验, 在该实验中, 本地的学生可以同时与异地的学生通过计算机协作进行此项实验, 如本地学生通过操作控制天平左盘上的物体, 与此同时, 异地的学生通过控制右盘上砝码的数量及游码的位置, 这样天平在两位学生的操作控制下达到平衡。
●基于虚拟实验平台的远程交互实验应用模式
以上面所介绍的虚拟实验平台为依据, 设计如下三种应用模式。
1.教师-教师交互模式
(1) 交互对象:是教师与教师的交互, 教师与教师可以通过远程进行教研活动, 如名校名师远程指导一般学校的教师, 通过指导学习, 达到共同提高的目的。
(2) 交互功能:教师与教师可以通过远程进行同步实验, 并进行实时交流, 对同一个问题进行讨论, 交换意见, 对有分歧的问题还可以组织一个多人讨论组。
(3) 优点:这种模式缩小了名校与普通一般学校的教学差距。
(4) 缺点:有些需要面对面交流解决的问题, 通过远程交流很难解决。
2. 教师-学生交互模式
(1) 交互对象:是教师与学生的交互, 可以是广义的学生, 也可以是狭义的学生, 如成人教育的学生是广义的学生, 在校生是狭义的学生。通过远程交互, 教师可以指导学生实验, 同时学生也可以向教师提问, 相互交流。
(2) 交互功能:教师与学生可以通过远程进行教材同步实验, 也可以是任务驱动式实验。并进行实时交流, 对同一个问题进行讨论, 交换意见。
(3) 优点:这种模式可以调动学生自主学习的积极性, 同时还解决了地域的限制, 教师还可以就学生的个人特点, 随时给予学生指导。而且在传统实验室很难实现的实验操作, 都可以在虚拟实验室实现, 学生可以反复观察实验, 真正理解实验, 掌握知识。还能做到随时有问题随时解决, 学生的学习效果会非常好。例如, 学生在家里就可以登录虚拟实验平台, 同时可以向自己喜欢的教师请教, 这样学生一定会有兴趣, 提高了学习效率
(4) 缺点:有些需要面对面交流解决的问题, 通过远程交流很难解决。
3. 学生-学生交互模式
(1) 交互对象:是学生与学生的交互。通过远程交互, 学生之间可以进行交互实验, 并进行交流, 同时也可以对一个问题进行讨论研究。
(2) 交互功能:学生与学生可以通过远程进行教材同步实验, 也可以一同进行任务驱动式实验, 并可以进行实时交流, 对同一个问题进行讨论, 相互交流, 对有分歧的问题还可以组织一个多人讨论组。
(3) 优点:这种模式可以调动学生自主学习的积极性, 同时可以形成团队精神, 增进同学之间的友谊。而且还解决了地域的限制, 学生与学生之间可以随时进行交流讨论。
(4) 缺点:有些需要面对面交流解决的问题, 通过远程交流很难解决。
以上三种模式基本囊括了远程交互实验的各种情况, 在实际操作中, 学校可以根据自身情况设计符合自己学校实情的模式, 做好实验, 提高学生的动手动脑能力, 势必提高学习效率。
以上三种模式是基于网络建立起来的, 因此对网络速度有所要求, 也就是说, 交互的速度应该足够快, 才能做到实时远程交互。也许这将成为远程学习的一种时尚。
实验平台 篇2
为教学中心实验室运维服务，逐渐面临着课程多变化快，实验室设备、软件多样化，服务人员不足等问题，很难全面的对实验教学工作提供较高质量的支持和保障。故为了适应教学中心的发展对支持部门的更高要求，为了进一步提高实验室的服务管理水平，更好的为师生服务，同时体现经济管理实验教学中心的特点，决定联合采用先进的服务管理理念和工具，规范化、流程化实验室运维服务过程。
实施方案
基于客户对网站、实验室预约和服务管理的整体需求，实验教学中心制定了集展示、管理和服务的三位一体实验教学管理平台解决方案。
实验教学管理平台包括实验教学中心网站、实验室预约系统和实验室运维服务系统三部分。其中实验室预约系统和实验室运维服务系统组成实验室管理系统。教学中心网站和实验室预约管理系统以网站作为用户入口，方便教师和学生浏览，且同时体现展示宣传功能和应用功能。
实验室运维服务系统采用先进的IT运维管理系统，结合运维流程梳理和改进，对内部服务进行统一规范化管理。由实验室预定系统产生的预定信息和从网站提交的服务保修请求自动在运维管理系统中生成服务工单。基于对系统安全的考虑，加强了从底层代码级严格防范各种入侵攻击，完善数据保护措施和应用系统自恢复能力，确保数据安全、快速地从故障恢复。
网站：
通过深入调研，并对比多家兄弟教学中心网站，对经济管理实验教学中心网站框架进行重新规划和组织，以突出实验教学、实验室资源等核心内容。并根据教学中心发展规划，教学特点和实际需要，新增实验教学论坛，常用教学软件、工具下载等模块。
通过搜集、整理教学中心现有教学资料、课程文档等，进行分类、筛选，定制课程展示的栏目和内容。其中包括详细的课程介绍，授课教师介绍，教学方法，典型教材、课件，心得体会等栏目，突出其在教育教学上的优势和特点。为了体现实验教学在校内外的互动性和开放性，在网站内集成了实验教学BBS论坛系统，方便校内外师生对课程、实验、学术问题等开展网上交流。网站布局基于传统的导航栏和栏目分块设计，稳重大方；配色多采用清晰明快且具有现代感的颜色，以体现实验教学中心在教学和管理上不断创新，并走在同行的前列。
实验室管理系统：
对于实验中心来说，对实验室的管理已经逐渐成为一项非常重要的任务。实验室管理包括对实验室的预约管理和实验室运维的管理，经济管理实验教学中心在管理学上的深刻理解和探索，试图在高校教学中心、实验室管理中摸索、总结出一套新方法。通过详细调研，充分了解实验室工作人员的日常工作内容、工作方式和问题，理解实验室管理者对实验室的管理要求，分析实验室使用者的使用范围、流程和习惯。根据调研结果，整理系统的功能需求和管理需求，完善系统设计。
实验室预约管理覆盖实验室资源信息维护，实验室查询和预定，统计等内容。实验室运维涉及日常的实验室设备维护，故障报修处理，巡检和系统软件安装与使用，实验室教学准备等具体事项。实验室预约管理和实验室运维管理之间有着必然的联系，实验室预约能够触发实验室运维事件，对运维事件的良好快速处理能够促进实验室更好的为师生服务，提高实验室的管理水平。两者在工作流程和管理结果上的结合，给高校实验室管理，提供了崭新的思路和方法。
结合上述思想，经济管理实验教学中心设计了基于校日历的实验室资源展示和预定管理系统。实验室使用者可通过查看日历上的颜色标注了解实验室空闲情况，并点击校历上的日期课时进行单次、批量实验室预定。同时，该系统还包含完整的学期管理、课程管理、用户管理和预定规则管理，预定冲突检查和预定历史记录等功能。为了满足实验室管理上的需要，系统还提供了实验室预定情况统计，课时统计等报表。
实验室被预定以后，需要工作人员对实验室进行准备、设备调试等运维工作。教学中心实验室的运维工作由IT服务中心中心负责，在本方案中我们为其提供了先进的IT运维管理系统作为日常运维管理工具，为了统一运维管理流程，简化步骤，实验室的预定结果会自动发送到运维管理系统，并生成运维工单，工单的内容包含实验室的使用时间，要用的软件和教具等，以及需要完成准备工作的实验室工作人员。实验室工作人员可对自身的运维工作进行统一记录、提醒和跟踪，实验室管理人员可对下面工作人员的工作内容、工作量和工作质量进行统一监督、管理和考核。
通过将实验教学中心业务流程和服务流程整合，业务系统与服务系统整合，很大程度上提高了工作人员的工作效率和管理人员的管理水平。
实验平台 篇3
【关键词】病毒；安全；虚拟机
我校高一学生的研究性学习的众多小组中，以潘承挥为课题组长的小组选择了《我校校园网安全与病毒防范研究》，他们的研究过程与研究报告给我留下了深刻的印象，我有幸作为他们的指导老师，也跟他们一样有所收获。
一、我校校园网的现状
我校校园网组建于2000年，经过几年的发展，把学生计算机教室、教师办公楼、教师宿舍相继接入了校园网，但2009年開始安装于各教学班中的多媒体计算机却没有铺设网络，这样教师上课需用到的课件、资料等都是通过移动存储介质进行传输，同时，许多学生手中也有移动存储介质，也在与教室中的计算机进行数据的交换，而教室中计算机的日常维护就主要靠班上的指定学生负责，由于学生自身水平参差不齐，有的班级的计算机病毒泛滥，从而传染了所在班级的教师和学生的移动存储介质，进而使得办公室、教师家中的计算机受到计算机病毒的威胁。
二、研究性学习课题的确立
基于我校校园内计算机的使用现状，校园内计算机病毒肆虐，所以该小组选择了《我校校园网安全与病毒防范研究》这个课题，但由于时间和所处环境的限制（活动时间主要集中在暑假），该小组此次调研主要针对学校计算机病毒方面的防范，希望通过对病毒的防范研究来改善校园内计算机的安全状况。
在开题报告中，该小组就提出了活动所需的一项“实验设备——用于搭建测试用的虚拟环境”。那么，从容易获得、安全、可靠、真实等角度来考虑，虚拟机无疑是非常合适的。
虚拟机（Virtual Machine），在计算机科学中的体系结构里，是指一种特殊的软件，它可以在计算机平台和终端用户之间创建一种环境，而终端用户则是基于这个软件所创建的环境来操作软件。在计算机科学中，虚拟机是指可以像真实机器一样运行程序的计算机的软件实现。
三、研究性学习的实施过程
1.对计算机病毒防范情况的调查
表1 计算机防护软件安装情况
2.对病毒样本的测试和分析
该小组从学校计算机提取的4个病毒样本进行了病毒查杀及一些功能测试及分析。
表2 直接对样本进行查杀/发生感染后进行查杀结果
同时，该小组还发现了一个问题，就是杀毒软件病毒库普遍较旧，主要原因是未能及时更新，或者因为还原软件的还原功能导致安装好的更新被抹除。
3.对使用人员的情况调查
该小组对使用人员进行了随机询问调查，结果如下：
（1）约75%对于病毒缺乏重视或者有较少认识，且无法自行清除威胁或者认为没有必要清除威胁。
（2）约10%对病毒有较多认识，但是仍然依赖自动化的安全软件清除威胁。
（3）约4%对病毒有较深入了解，能够利用系统调试工具清除威胁。
（4）仅1%极其了解病毒原理且能够利用系统自身或者使用Windows PE清除威胁。
4.感染病毒类型分析
经过实地样本提取，我校计算机中存在的主要病毒类型有：文件夹伪装病毒、Autorun僵尸病毒、DDoS网络攻击端等，而且还进行了各类病毒感染频率的统计和分析。
5.对校园内计算机病毒传播的状况以及病毒特征的分析
通过一个星期对教师与学生携带的可移动储存介质的观察，我校的病毒传染途径主要是通过U盘、移动硬盘、手机内置存储、闪存卡，以及在没有完全防护地下载风险文件并执行该文件。
让我意想不到的是，该小组把病毒查杀的过程详细记录并且将病毒的特征也进行了详尽地描述，以及病毒感染后的表现、如何有针对性地防范病毒都做了详细的说明。最后还作为附件提交了Autorun僵尸病毒的演示视频与文件夹伪装病毒的原理视频并附上采集的病毒样本。
6.讨论与建议
调研报告的最后部分，该小组对上述的几种类型的病毒进行了一些讨论，并附上自己的建议，比如加强对待病毒的态度、安全软件的选择、控制病毒的来源等。最后附上很详细的学校常见病毒的预防办法。
四、收获与体会
一直以来笔者也与其他教师在讨论，在学校里到底该使用哪款病毒防范软件才能获得好的效果，现在这份研究性学习调研报告，对我们来说具有非常好的参考价值。当然，选择这个课题的并不止潘承挥这个小组，而其他小组的调研报告就没有这么详细的研究过程与令人信服的数据了。也就是说，上述数据的取得，离不开虚拟机这个实验平台，再加上一个细致的可行的研究方案。
对于该小组提出的病毒库被还原软件抹除的问题，现在已经有“支持防病毒穿透、支持病毒库升级不恢复”这样功能的保护软件了。就是说，该系统提供病毒库升级功能，即使杀毒软件安装在受保护的系统分区内，升级更新的病毒数据重启也不会被还原，数据将永久写入硬盘内，并且不需要进行差异拷贝更新。
参考文献
电能质量设备实验方法及实验平台 篇4
电能质量设备用于改善电能质量,为用户提供优质电力。应用现代大功率电力电子和控制技术实现电能质量控制,为用户提供满足特定要求的电力供应技术,称为定制电力技术(custom power)。因此,电能质量设备考核、实验本质上是对大功率电力电子装置进行实验。国内目前对定制电力设备进行考核、实验的方法及平台的研究属起步阶段,迄今为止国内尚无类似的综合实验系统。“十一五”国家科技支撑计划重点项目之一“电能质量复合控制技术及装置”的重要内容之一就是电能质量实验方法及装置的研究。近年韩国LG Industrial Systems公司建立了定制电力设备实验场(Korea custom power plaza,KCPP)。KCPP由动态电压恢复器(DVR)、配电网静止无功补偿器(D-STATCOM)、固态转换开关(SSTS)、有源电力滤波器、谐波发生器、负载箱等构成。通过电能质量监测系统实现对定制电力设备性能的评估[1]。KCPP属于动模仿真系统,用于评估定制电力设备的性能。KCPP无法模拟被实验设备运行的电网环境,且造价较昂贵。
根据国家相应标准,电能质量设备的考核内容不仅包括测试电能质量设备本身固有的各种电气参数和性能,而且包括电能质量设备在电力系统环境运行时综合衡量设备的运行功能和各项性能指标。目前,无源/有源电力滤波器、静态和动态无功补偿设备、各种电能质量改善设备在工业供电系统和电力系统中广泛使用,但是,对这些设备缺乏有效可行的考核、实验方法。电能质量问题复杂性决定了其实验方法的多样性,如谐波、不平衡度、电压闪变、电压暂升、暂降等,构建如此复杂的实验电源存在困难。因此,有效的办法是将电能质量设备的考核建立在模拟电力系统环境的实时仿真平台上,并提供具有高电压、大电流的实验环境。
建立电能质量设备综合实验平台需要解决如下关键问题:①为被考核测试设备(以下简称被测设备)建立符合实际运行条件的电网环境,将被测设备置于模拟电网环境中,进行各种接近实际工况的运行考核;②将被测设备的各种运行状态反馈到模拟电网中,实时考核和评价被测设备在电网中的运行和控制情况,并根据其结果进行评估;③为实验平台提供高电压、大功率电力电子接口装置;④构建大功率电力电子负载,用于模拟任意负载特性,该负载应能受控于实时数字仿真系统,并可模拟各类负载特性,为实验平台提供负载环境。
大功率电力电子装置实验主要有物理模拟和数字仿真2种方式。物理模拟除了模拟效果的等效性问题外,建立相应的电力系统环境需不菲的投资。数字仿真由软件建立电力电子装置及其所运行的电力系统环境,成本低,易于实现,但其效果与建模精度密切相关,而理想化的模型无法完全真实反映电力电子装置的性能[2,3]。采用数字—物理混合仿真方法,即在数字仿真系统中建立电网环境,由模拟样机或原型装置再现实际装置,将两者结合,是解决大功率电力电子装置仿真难题的有效方法[4,5,6,7,8,9]。
1 理论依据
由物理器件对真实系统的行为进行仿真,两者之间的关系必须满足相似定理。物理仿真系统的过程可以用微分—代数方程组进行描述。数字仿真系统则是从描述实际系统行为的微分—代数方程出发,实时求解微分—代数方程,输出结果即为被仿真系统的行为。因此,物理模拟和实时数字仿真都再现了实际系统的行为,两者统一在描述系统行为的微分—代数方程组上。电力系统的微分—代数方程就是系统运行状态方程:
式中:x为微分方程组的状态向量;μ为输入向量;y为输出向量。
式(1)主要有如下几类微分方程:发电机暂态、次暂态电势变化过程;发电机转子运动、励磁系统暂态过程;原动机及其调速系统暂态过程;负荷或感应电动机暂态过程;网络电感、电容元件;线路暂态过程的偏微分方程;等等。式(2)描述上述微分方程以外的其他内在联系。
2 实验平台方案及实验方法
2.1 基本结构
综合实验平台结构原理示于图1,由实时数字仿真子系统、动态物理模拟子系统、监控单元等组成。实时数字仿真子系统包括数字仿真单元、数字等效受控源、输出端口、监控设备等,数字仿真单元采用目前国际上广泛应用的实时数字仿真仪(RTDS)[9]。动态物理模拟子系统包括大功率接口装置、被测试设备、监控设备等。
实时数字仿真子系统通过输入边界点的电压、电流信号,经A/D转换后变成数字量,形成数字仿真子系统的边界条件,称为软件接口;动态物理模拟子系统在读入信号的控制下,在其网络端口上形成相应的模拟电压和电流信号,称为硬件接口。实时数字仿真子系统的输出端口信号通过软件接口控制大功率电力电子接口装置的运行,即将输出端口信号放大到实际现场水平。被考核设备与接口装置相连,所产生的补偿信号通过硬件接口传给实时数字仿真子系统进行仿真;该补偿信号作为等效受控源反馈到输出端口。动态物理模拟子系统、实时数字仿真子系统、接口、信号传输等所有必需的系统运行信号,通过监控设备传送至监控单元的数据库和全局控制单元,供存储、分析、显示。
实时数字仿真子系统建立被测设备所运行电网的实时仿真模型。在已知端口电流或电压的条件下,实时数字仿真子系统的边界条件由动态刷新的电流源或电压源代替。大功率电力电子接口装置为被测设备提供电源,或作为大功率非线性负荷。被测设备由基本电路和控制单元组成。控制单元分析来自监控系统的运行数据,指导基本电路的运行。全局控制主要由人机界面、数据库和数据分析3部分组成,配合监控设备对平台的运行状态进行监控,消除接口时滞和放大误差。
2.2 体系结构
综合实验平台在功能上采用人工智能机器人体系结构(见图2),即按功能分为感知、规划和执行单元3个部分。感知部分作为机器人的信息来源是基础;规划部分主要包括监控单元中的全局控制单元,通过一定的规则,处理由感知单元得到的信息,指导执行单元的操作;执行部分主要包括接口控制单元,一方面根据感知信息和预先设定的程序动作,另一方面接受来自规划部分的指导。规划部分通过建立独立全局控制单元实现。通过建立平台机器人自学机制,利用实验的可重复性,通过对感知的外界信息进行多次学习、分析和处理,对平台仿真控制参数进行调整,逐渐达到实验所要求的运行状态和参数。
2.3 全局控制机制
全局控制系统由数据总线、人机界面、数据库、数据分析(状态监控、学习控制)组成,如图3所示。来自监控设备的系统运行参数通过数据总线传输到数据库;数据分析单元负责平台运行状态的监控和学习任务;人机界面为用户提供必要的图文信息,方便用户及时了解平台的运行状态。
2.4 实施流程
机器人的自学习能力体现在全局控制单元数据分析子单元内。全局控制的目的是分析数据库中已有的历史数据,通过对历史数据的学习,对平台当前运行参数进行修正,即修正接口装置逆变电路的输出。其流程如图4所示。
实验前对平台进行初始化;第n(n=1,2,…)次运行后,需检测全系统的状态是否符合测试、考核条件和要求;若不符合,进一步判断是否进行过第n次全局控制,以决定是否进行全局控制干预,即调整相应单元的参数,并记录运行情况;n=1时全局控制不介入;若已进行过第n次全局控制,则分析第n次运行状况,得出第n+1次的控制参数,指导第n+1次运行控制,为进入第n+1次循环做准备。重复上述步骤,在检测到运行参数满足实验条件和要求时结束实验。通过对最后一次运行结果进行分析,完成对被测设备的考核评估。
3 时滞和时变性问题及其解决措施
综合实验平台需要解决不同仿真系统之间的配合这一关键问题,其难点在于处理系统之间信号转换和传输引起的延时,以及不同算法之间的协调问题[10,11,12]。由于物理系统存在很大的能量流动,信号转换和传输延时较大;同时,物理仿真系统可以假设为步长无限小的数字仿真系统,即基本上不用考虑数字仿真系统与物理仿真系统之间的步长同步问题,只需重点考虑信号转换和传输延时的影响,接口设备的延时要尽可能小,存在延时的情况下通过全局控制等手段消除延时的影响,即机器人通过监控单元对平台运行进行全局监控,消除大功率电力电子接口装置的延时和放大误差。
实验平台采用连续—离散模型分离(CDMS)法解决高频开关引起的模型时变性、计算复杂程度高及误差大等问题(见图5)。将电路模型中的开关器件用理想电流源替代,然后用开关模型G(VSW)描述开关器件的电压、电流关系,从而将开关器件从整个电路模型中分离出来。由G(VSW)计算出开关电流,作为输入注入电路方程F(VSRC,ISRC,ISW,X)中;由电路方程计算出开关电压,亦作为输入注入开关模型G(VSW)中。因此,在大规模电路模型方程F中不再含开关器件,所以不受开关动作影响;开关动作时只需对G(VSW)进行更新,减少了计算量。
综合实验平台需解决不同模拟系统之间的配合问题。除了接口精度外,还要考虑各环节的传输和控制延时。实验平台延时主要由物理接口延时τf=τf1+τf2和数字接口延时τd=τd1+τd2组成。其中:τf1为数字仿真系统输出数据传输至接口装置控制单元所需的时间,主要取决于A/D、光隔等环节;τf2为接口装置接收数字仿真系统输出数据到形成相应输出所需的时间,包括控制系统采样、计算、下发命令和功率回路的固有延时;τd1为被测设备的返回功率信号经互感器、A/D、光隔等单元后到达数字仿真系统输入端口的延时;τd2为返回信号由数字仿真系统输入端口到写入寄存器所需的时间,主要取决于采样环节。信号采样延时主要由传感器相移造成,τf1≤20 μs,τd1≤20 μs;控制延时包括处理器计算延时和信号传递延时。接口装置采样和通信频率为96 kHz,考虑主控与驱动2部分的光纤通信,τf2为40 μs~60 μs。τd2主要由RTDS的采样和光隔环节决定,为20 μs~40 μs。因此,平台的混合仿真预计总延时为100 μs~140 μs。
采用PSCAD联合MATLAB对实验平台结构进行仿真,分别设置延时100 μs和200 μs进行仿真。测试对象为有源电力滤波器,负载为不可控整流桥,电压380 V,频率50 Hz。图6为接口装置输出的电压波形。结果表明,当总延时控制在100 μs以内时,仿真平台具有良好的性能;而当总延时达到200 μs时,输出电压发生振荡。
4 大功率电力电子接口装置
综合实验平台的大功率电力电子接口装置受控于虚拟数字电力系统,为被测设备所需的电力系统环境提供能量并完成所需能量的输入和回馈。大功率电力电子接口装置应具有响应快速、波形可任意设置等特点。大功率非线性负荷受控于实时数字仿真系统,并可模拟各类负载特性,为实验平台提供负载环境。大功率电力电子接口装置应能实现能量交换和回馈,使整个实验系统所需能耗最小。
大功率电力电子接口装置采用全控器件——绝缘栅双极晶体管(IGBT)和续流二极管等构成三相整流加逆变结构,主要由隔离变压器、整流电路、逆变电路及控制单元组成,如图7所示。
整流电路通过隔离变压器接交流电源,逆变电路接被测设备基本电路。为能提供稳定的直流电源,整流电路采用独立控制方式;考虑直流侧负荷变化的影响,采用脉宽调制整流控制策略减小注入电网的谐波,并实现单位功率因数的控制。逆变单元要求快速跟踪端口信号,采用响应快速无差拍控制技术,并与平台全局控制相结合,实现端口信号的精确跟踪。被测设备接到逆变器的交流输出侧,因而所需的无功能量通过逆变器进行实时交换和分配。由逆变器开关死区时间产生的电压波形校正、控制延时等问题均可通过人工智能机器人解决。
当需要大功率非线性负荷时,将三相整流电路变换成逆变电路,而将逆变电路变换成整流电路。非线性负荷由被测设备驱动,而负荷的性质、参数则由实时数字仿真子系统控制。
在以上研究的基础上,目前已完成100 kVA/380 V综合实验平台样机。样机接口装置输入为三相380 V市电电源,额定输出为三相380 V线电压,最大输出电流150 A,在接口装置的输出端接无源滤波器,对输出波形进行滤波。对电压380 V、补偿电流100 A的有源滤波器进行测试,效果接近有源滤波器实际运行效果。以A相为例,实验结果的电压波形见图8,可见输出电压与控制电压基本重合,实验平台输出电压总谐波畸变率不大于3%。
5 结语
电能质量设备考核测试综合实验平台利用物理仿真方法具有的现象直观、物理概念清晰、可以用原型机(实际装置)进行仿真等优势,利用数字仿真系统能够灵活方便地更改设置参数、通用性强、模拟规模较大等优势,将物理模拟与数字仿真相结合,充分发挥这2种仿真系统的优势,并与大功率电力电子技术结合,在提高接口电气参数的同时,实现大容量功率吞吐,解决数字—物理混合仿真中功率放大器的性能限制及大功率非线性负荷等问题。目前已完成100 kVA/380 V综合实验平台样机,下一步将研制2 MVA/10 kV的实验平台。作为一种尝试,本文的研究目标是解决电能质量设备检测难题,也是对电能质量设备仿真技术的一次探索。
参考文献
[1]CHUNG Y H,KWON G H,PARK T B,et al.Design ofKorea custom power plaza for the evaluation of custom powerdevices.Paris,France:CIGRE,2004.
[2]汤涌.电力系统数字仿真技术的现状与发展.电力系统自动化,2002,26(17):66-70.TANG Yong.Present situation and development of powersystemsi mulation technologies.Automation of Electric PowerSystems,2002,26(17):66-70.
[3]郑三立,雷宪章,RETZMANN D,等.电力系统计算机及实时数字仿真(下):电力系统实时数字仿真.电力系统自动化,2001,25(14):40-44.ZHENG Sanli,LEI Xianzhang,RETZMANN D,et al.Computer and real-ti me digital si mulation of power systems:Part two real-ti me digital si mulation of power systems.Automation of Electric Power Systems,2001,25(14):40-44.
[4]宋强,刘钟淇,张洪涛,等.大功率电力电子装置实时仿真的研究进展.系统仿真学报,2006,18(12):3329-3333.SONG Qiang,LI UZhongqi,ZHANG Hongtao,et al.Advanceof real ti me digital si mulation for high-power electronics.Journal of SystemSi mulation,2006,18(12):3329-3333.
[5]高源,陈允平,刘会金.电力系统物理与数字联合实时仿真.电网技术,2005,29(12):77-80.GAO Yuan,CHEN Yunping,LI U Huijin.Joint physio-digitalreal-ti me si mulation of power system.Power SystemTechnology,2005,29(12):77-80.
[6]王立伟,房大中,钟德成.含静止无功补偿器的电力系统混合仿真新算法研究.电力系统及其自动化学报,2004,16(1):76-79,84.WANG Li wei,FANG Dazhong,CHUNG T S.A new hybridsi mulation algorithm for power system with static VARcompensator.Proceedings of the CSU-EPSA,2004,16(1):76-79,84.
[7]CHENG Lin,SUN Yuanzhang,CUI Yuan,et al.The hybridsi mulation system with dynamic interaction between digitalsoftware and physical analogue//Proceedings of InternationalConference on Power System Technology(PowerCon’02):Vol 3,October 13-17,2002,Kunming,China:1583-1586.
[8]刘长胜,陈礼义,郑玉森,等.电力系统模数混合试验系统.天津大学学报,2004,37(1):82-85.LI U Changsheng,CHEN Liyi,ZHENG Yusen,et al.Analogue-digital mixedtest systemfor power system.Journal ofTianjin University,2004,37(1):82-85.
[9]KUFFE1 R,GIESBRECHTJ,MAGUIRE T,et al.RTDS—afully digital power system si mulator operating in real ti me//Proceedings of the 1st International Conference on Digital PowerSi mulator(ICDS’95),April 5-7,1995,College Station,TX,USA:19-24.
[10]贾宏杰,陈建华,余晓丹.时滞环节对电力系统小扰动稳定性的影响.电力系统自动化2006,30(5):5-8.JI A Hongjie,CHEN Jianhua,YU Xiaodan.I mpact of ti medelay on power systemsmall stability.Automation of ElectricPower Systems,2006,30(5):5-8.
[11]江全元,邹振宇,曹一家,等.考虑时滞影响的电力系统稳定分析和广域控制研究进展.电力系统自动化,2005,29(3):1-7.JI ANG Quanyuan,ZOU Zhenyu,CAO Yijia,et al.Overviewof power system stability analysis and wide-area control inconsideration of ti me delay.Automation of Electric PowerSystems,2005,29(3):1-7.
实验平台 篇5
电教平台是学校进行现代化教育教学的常用设备，它的完好程度决定了课堂教学信息化能否正常进行；为了保证学校正常的教学秩序，提高电教平台的使用率，延长设备使用寿命，特制定教室电教平台管理制度。
一、教室电教平台是学校开展教学信息化的主要工具，不得用于其它活动。
二、班主任为教室电教设备的责任人，一、二年级电教设备由班主任负责日常管理，三、四、五、六年级可由经过培训的、责任心强的学生协助管理；未经许可，其他学生一律不准操作平台的各种设备，如有使用不当造成的损坏，由个人照价赔偿。
三、未经学校同意，平台电脑不得安装与教学无关的软件，不得擅自拆卸任何设备，改变各种连线，不得擅自把设备挪到其它地方使用。使用多媒体设备的教师必须参加多媒体设备使用培训，熟悉设备的使用方法，严格按照操作流程使用。不可更改电脑的配置参数，如电脑桌面、控制面板、网络IP地址等。不可下载不明软件、不可随意安装软件或卸载软件，不可随便拷贝、删除任何文件。不可私自设置与破解密码，如开机密码、冰冻精灵密码，屏幕保护密码等。
四、教师应熟练掌握各种设备使用方法，严格按平台的操作程序规范操作，时刻注意设备运转情况，一旦有故障应立即停止使用，并及时向学校电教管理人员反映情况和报障，待查明原因，排除故障后
再使用。
五、每次使用结束，应整理好设备，为保证设备的正常运行，视频投影设备每次使用时间不得超过两小时。若教学需要延长时间，须关机十分钟后再开机使用。
六、各班每天在上课前打开平台，以便教师上课使用；平台使用完毕，应及时关闭，以减少损耗；每天中午和下午放学后, 应先整理设备，关闭设备电源和总电源，最后上好锁，以确保电教设备的安全。
七、班主任应注意设备存放柜的环境卫生，设备柜要经常打扫、除尘，不得在柜内存放杂物；设备柜的钥匙电教员和班主任各一套，其他人未经允许不得私自配匙，如有保管不当造成的失窃，由个人或班集体照价赔偿。
八、严禁学生进入电教平台范围玩耍，以免发生安全事故。
九、每学期放假前，电教员应检查各班平台设备，确认设备完好后，上好锁，并负责保管钥匙；班主任每学期初从电教员处领取电教平台的钥匙，学期末将钥匙交回电教员保管。
高校实验室信息管理平台构建 篇6
关键词：高校实验室；信息管理平台；实验室管理
中图分类号：G647 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2014）19-0058-03
实验室管理是高校工作的重要内容之一，是一项强度高、工作量大、费时、费力、影响教学和人才培养质量的重要工作。[1]随着高校建设和管理变革地推进 ，现有的管理方式和工具已很难处理好标准日益提高、项目日益繁杂的各项实验室工作。将计算机技术和网络化管理引入实验室日常管理中，对提高实验室管理效率和质量，促进实践教学质量的全面提升具有重要意义。
一、本校实验室现状
滨州学院是2004年成立的一所省属综合性普通本科院校，设有21个系（院），49个本科专业、38个专科专业，初步形成了文、理、工、管、教、艺术等学科协调发展的专业格局。近年来，学校围绕培养应用型人才的目标，不断优化系院布局，调整学科专业结构，创新人才培养模式。注重强化教学实验室和实习、实训基地的建设，不断改善实验和实习条件，采用多种方法改造和更新实验设备，注重实验设备的共享程度和使用效率。因此，各实验室特别是新上专业的实验室，在实验室建设、管理、仪器设备的配置与共享、实验教学及改革、实验室开放方面任务艰巨、挑战严峻。
作为建筑工程实验教学中心，是在原有建筑与城乡规划实验室基础上成立的。原实验室主要承担地理科学、地理信息系统专业的实验教学工作。随着建筑学和土木工程、建筑工程技术专业的招生，2013年对实验室进行重组、扩建，成立建筑工程实验中心。目前，实验中心主要面向4个本科专业、1个专科专业，承担其实验和实训工作。专业多且各专业独立性强，新建实验室以新上土木工程专业实验室为主。在管理和实验教学等方面工作繁杂、信息量大、面临新问题、新困难多，实验室管理人员较少。传统的实验室管理模式很难适应目前实验室发展和工作需要，如何将现代化信息管理技术运用到日常实验室管理中去，使实验室的各项工作科学化、信息化，从而提高管理工作的效率和水平，已经成为亟需解决的重要课题。
二、实验信息管理平台的需求分析
1.实验室档案管理的需要
实验室是学校固定资产的主要集中地，是教学、科研、学生实践创新的重要场所。[2]实验室建设、仪器设备、实验教学、实验室开放等项目繁杂、信息量庞大，实验室档案管理繁琐而沉重。目前，多数高校实验室档案信息收集仍靠手工操作，工作量大、效率低、易出错。而且占用大量空间，存档难度大，查询不便，若对某些多年延续性信息进行查询、比较工作难度就更大。若借助实验室信息化管理系统，能实时进行各项动态分析，使繁杂的数据快捷、自动生成，方便查询、分析和存档，从而实现电子档案功能。
2.实验教学与资源共享的需要
实验教学信息包括实践教学体系建设、实验教学课程安排、实验教学任务管理、实验项目管理、实验过程管理、实验室开放管理、实验耗材管理等，项目繁多，交互性较强。实验教学内容、方法传统而单一。实验信息管理平台的建立，可推进实验教学内容、方法、手段、及人才培养模式的改革与创新。学生可以灵活预约参与实验室开放，自主地选择仪器设备进行探索性、研究性学习，为培养学生的实践创新能力奠定了基础。另外，传统的实验教学信息统计、分析及存档等工作量大，不利于数据更新比较等信息的快捷统计。实验室信息化水平相对滞后，仪器设备共享利用率低、使用效益低，实验室开放内容较单一 ，各实验室之间各自独立、缺少交流协助 ，无法实现资源共享，大大制约了教学和科研水平的提高，也阻碍了学生实践能力的提高和创新意识的培养。
3.学校管理部门监管的需要
实验室是学校投资最大、资产最集中的部门，也是学校地方实验室监管部门包括学校国有资产管理处、教务处、财务处、科研处等，各部门需对全校各实验室进行实验用房、仪器设备、实验教学、实验经费、各实践环节等多方面的监管与调控。每个高校实验室至少在十几个到二十个以上，无论是在宏观遥控、协调上还是微观查询、监管，对于全校实验室的管理工作量都是庞大的。实验室管理信息化能够迅速、准确地进行资源供需的动态分析，适时调控教学、科研等， 为教学、科研提供更全面、高效的服务，并可辅助财务部门进行相关财务核查。通过实验室信息化管理系统的应用，使得实验室管理更务实、高效、现代化。
三、实验信息管理平台的构建
1.实验室信息管理平台流程
实验室信息管理平台的构建，旨在提高实验室管理的效率，使其更加合理化、科学化、现代化，更好地服务于教学和科研。[3]根据本学校及本实验室特点，把实验室信息管理系统分为6个模块：实验室管理模块、实验教学模块、固定资产管理模块、实验室开放管理模块、实验室共建管理模块、系统管理模块。利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术，对实验室进行全面管理。各个模块都具有相应的管理权限，系统针对不同用户，根据设置的角色和权限而呈现不同的操作界面。其流程如图所示。
2.系统功能设计
（1）实验室管理模块
该模块主要包括学校及实验中心的各项规章制度，实验中心管理人员、实验教师信息、岗位职责、工作日志、人员变动管理等信息；实验中心发展规划及发展历程，实验中心常规性工作、实验中心的各种档案管理等；各实验分室基本信息，各房间情况；统计、查询各分室相关的信息统计报表。另外，该系统还可以为专业评估和实验室检查提供原始资料及基础数据，促进校内外实验数据共享，实现数据的快捷、准确统计和上报。
（2）实验教学管理模块
实验教学管理模块是实验信息管理平台建设的核心。具有实验教学任务安排和管理、实验信息的发布、实验课程的安排、实验项目管理、实验过程管理、实验教学大纲管理、实验教学考核及成绩查询等功能。该平台能实现实验课程选课管理，学生可通过教学课件进行预习和复习，也可进行仿真实验、学生技能测评、师生互动、评教等活动。endprint
（3）固定资产管理模块
固定资产管理包括实验中心仪器设备、实验家具、实验场所的资产信息等。可实现实验设备帐卡物的管理，申购、使用、借用、调用、报废等环节的审批、出入库记录等功能；实现对仪器设备详细技术信息、日常管理、使用情况统计、开放共享管理等功能。实验低值品、耗材管理实现其采购、验收、入库、领用、统计查询等功能。 仪器设备维修模块，可实时查询仪器设备的使用维修状态、维修记录等，为仪器设备的更新、报废提供参考。
（4）实验室开放管理模块
实验室的开放是培养学生实践创新能力的重要平台，也是提高仪器设备使用效益的有效途径。[4]实验室开放时间一般为课余时间或非工作时间，因此就给实验室管理人员增加了管理难度。开放实验室管理系统可实现对实验室开放、实验项目开放、开放信息、学科竞赛、开放成果等的查询与管理功能。其中实验室的开放申请、预约、审核管理及实验室开放统计可以在网上实现开放互动、信息监控，大大提高了实验室开放的管理工作效率。部分虚拟实验项目，学生可直接在宿舍、图书馆等其他场所完成，无时间、场所限制，降低了实验室管理的工作量和难度。
（5）实验室共建管理模块
高校与企业合作共建实验室是实验室建设的一种灵活、互惠方式，是科技成果转化的重要途径和模式，能够弥补高等院校资金投入不足和科研与生产实际发展脱节的缺陷。该模块主要包括共建实验室的基本信息、共建项目、共建实验室的管理及日常运营等。实验室共建包括人才培养方案制定、课程设置、人力资源交流与援助、产学研合作等多个方面的合作共建。师生可根据共建信息参与到实验室建设和企业运营中去，在实践锻炼中成长和提高。
四、结束语
实验室信息化管理是高校管理工作中最薄弱的一个环节，信息化管理平台的构建可大大提高实验室的管理水平和利用效益，使管理人员从繁重的实验室管理工作中解脱出来，对提高实验室管理成效具有重大意义。开发符合高校实际的实验室信息管理系统是十分必要的。实验室信息化平台的建设需要投入大量的资金和人力物力，必须进行充分论证，量力而行。
参考文献：
[1]邓型深，姜吉琼.高校实验室管理存在的问题与解决措施[J].中国现代教育装备，2009（6）：112—113.
[2]汤小斌，张裔智.校园网在高校实验室运行管理的改革应用[J].高校讲坛，2010（13）：110—125.
[3]孟莉新，孙培禄，弓锵，续海峰.高校实验室管理模式初探[J].运城学院学报，2011（5）：107—109.
[4]朱宇林.以实验室信息化促进实验管理模式改革[J].玉林师范学院学报 （自然科学），2012（2）：150—152.
[5]邝孔武.管理信息系统分析与设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，1995.
[6]朱彤，胡明.高职院校实验室管理的研究[J].湖北广播电视大学学报，2010（30）：32—33.
借助实验平台,提高探究效果 篇7
一、把一些抽象的习题转化为实验
例如, 七年级用天平测物体质量, 会有这样的题目: (1) 物体和砝码左右盘放错, 游码读数已知, 求物体的实际质量; (2) 用生锈的砝码测物体质量, 测量值和真实值相比哪个大, 如果砝码缺损, 又会怎样; (3) 游码未移零就调节天平平衡, 则测得的物体质量将偏。这三个问题学生会想不通, 如果老师光是讲的话, 学生可能今天会做了, 明天又错了, 老师又讲, 这样反反复复, 有些学生到最后还是不太清楚。对于这三个问题我是这样做的, 我一开始就把它放进了实验中:先让学生测出物体的正确质量, 然后完成下列步骤并进行记录: (1) 物体和砝码左右盘放反, 读出游码数值, 进行比较; (2) 砝码粘上橡皮泥后再测物体质量, 和正确值比较; (3) 游码移到一定数值, 再调节天平平衡, 测同一物体质量, 和正确值比较。这些实验我让学生先做, 然后稍作解释, 大部分学生就接受了。同时在碰到类似有关联的题目时, 也可以对其进行解释。
二、给予学生自主探究平台, 加强学生互动交流
科学习题中会有一些估测题, 像某一物体的质量大概为多少, 重力为多大, 容器的体积为多少等。从我们老师方面来讲认为很简单, 往往不重视, 在课堂上讲一下好了, 但实际上对学生而言恰恰是个难点, 因为他们对于有些单位大小没有具体的概念。对于这个问题我常常是把测量仪器分组发给学生后, 让他们自行测量, 把数据记下来, 然后进行全班交流。例如在讲“力的测量”时, 我把弹簧测力计直接按组发给学生, 先让学生自己观察, 然后按组交流观察到了什么。学生能讲出弹簧测力计上一边写着“N”, 一边写着“g”, g是质量的单位, N应该是力的单位。又有学生会讲上面有零刻度线, 还有指针, 所以使用前要先把指针调零。也有学生补充其上有最大刻度值, 使用时不能超过最大刻度值。还有学生争着说读数时要注意最小刻度值 (这些学生应该理解, 因为已有测量的基础) 。然后我让他们测量自己感兴趣的物体, 物体挂在弹簧测力计下时, 记下数值, 最后交流。这样的效果非常好, 连我们班成绩最差的那个女生也能正确读出数据。甚至有一个学生说“老师, 通过这次测量, 我发现我这个人挂到量程足够大的弹簧测力计下, 对它的拉力大概为450N”, 我问他为什么, 他也说出了理由。而且这样做过后, 学生对力的大小有了一定的概念。这样学生对某一个单位大小就有一定的概念了。
三、借助实验平台, 帮助学生提高动手操作能力
目前, 我们使用的浙教版《科学》书本里, 有各种各样的实验, 我们老师正好以此为载体培养学生的动手操作能力。例如, 在使用日常的测量仪器诸如刻度尺、天平、弹簧、电流表、电压表时, 就应该着重培养学生动手操作能力。学生在在第一次使用仪器时, 由于没有实践经验, 操作时会不顺手, 不是缓慢, 就是出错, 这些现象是不可避免的。但第二次使用时, 应要求学生对仪器的基本性能有基本的掌握, 基本上能安装和使用。而第三次使用时, 应要求学生能够正确操作使用仪器。例如, 学生做电学实验时, 初学阶段很容易将电流表和电压表“+”“-”极接反。老师可以在学生实验前, 先做示范操作, 将电源的正极和电表的正接线柱先用红纸做上特殊标记, 然后用红色导线把电源的正极与电表的正接线柱连接起来, 用黑色导线将电表的负接线柱与电源负极相接 (在电路中有小灯泡) 。在学生实验时, 教师巡回指导, 发现有接错的, 再进行示范。
“动”起来是初中科学教学中的一种重要手段, 从实验中体验, 化抽象为形象, 不仅给学生提供了学习的感性材料, 验证科学定律, 而且能够提供科学的思维方法, 加深对基本知识的认识程度, 激发学生的求知欲, 培养学生的探究能力, 以实现教学目标。
摘要：随着科学新课标的实施, 帮助学生通过手脑并用的探究实验活动体验探究过程, 学习科学方法, 发展科学探究所需要的能力并增进其对科学探究的理解, 已经成为一种共识。学生科学素养的培养贯穿于科学教学之中, 这就要求科学老师借助众多的实验, 帮助学生在课堂上“动”起来, 实现掌握知识的目标。
物理实验大平台教学思考 篇8
大学物理实验教材编订和实验教学的开展往往围绕某个物理现象或物理定律的验证来进行, 特别是大纲规定的一些普通物理实验, 对仪器设备的介绍讲解普遍粗略。就具体情况来看, 学生做完实验后对理论非常熟悉而对具体仪器不了解, 以至于对做过什么、怎么做的很快就忘了。如果实验教学侧重于验证而忽视验证所需的仪器设备, 也就失去了它的意义——培养和锻炼学生的动手能力。很多学校采取的是增设开放性实验室、开设设计性实验来解决问题, 但就我校实际情况来看, 即使采取奖励措施, 大部分学生缺乏兴趣或充裕的时间参与, 没有普遍效果, 往往只起到了培优的作用。其实, 物理实验教学在纠正这方面的问题上还是大有可为的。
物理实验教学可以改变出发点: (1) 学生较易接受系统性的知识, 出发点不能太散; (2) 这个出发点要重实践, 但也不能忽视理论; (3) 由点及面和由面及点都可以, 尽量构建联系。
设想如下:“本末倒置”, 从通用性、大型仪器出发, 借助实验大平台的思维对物理实验设置、教学进行改组。实验教学不围绕理论进行, 而是围绕通用性、大型仪器的测量机理、构造, 特别是应用出发, 由点及面或由面及点, 再涉及理论验证。对实验仪器的深入认识, 有助于实验教学效果的提高, 不针对实验仪器的实验教学往往导致学生按部就班完成实验而不了解实验本身, 更谈不上动手能力的培养。在实验仪器的测量机理、构造、应用方面本身就蕴涵大量理论知识, 所以对理论教学会起到相辅相成的效果, 还避免了无实物的枯燥讲解。实验大平台针对不同实验及实验方案提供的灵活选择, 能扩展学生的思维, 以联系的方式培养学生灵活运用各种实验仪器的能力。
下面就大学物理实验的具体教学、设想的教学模式如何展开的问题进行探讨。
一实验室的设置
现有普通物理实验室往往按开展的实验课题不同, 分开设置, 开放型、创新型实验室除外。可做以下调整:按通用型、大型实验平台或仪器进行分类设置, 要保证实验教学以由点及面、由面及点、构造联系和集中出发点的原则进行。例如就力学方面而言, 气轨可以构筑一个近似无阻力实验大平台, 和气泵、计时计数测速仪以及各种小配件完成一系列力学规律的验证。实验室主题应该是气轨平台的应用, 尽量避免以某某定律的验证作为主题。电位差计是补偿法的典型应用, 实验室仪器配置应该围绕电位差计在各方面的应用展开。示波器作为电学中非常重要的仪器也应单独设置实验室开展一系列相关实验。光学方面, 分光计作为能精确测量角度的基本光学仪器与单色仪、摄谱仪等的基本构造、调节原理有相同之处, 可以集合在一个实验室。一些大型综合实验平台, 如光电综合实验平台和一些配套仪器更应单独构成实验室。总之, 实验室以仪器多方面应用或仪器相关体划分为原则。
二实验室的教学
实验室设置的重新划分, 若没有与之对应的教学方式的改变相配合会使效果大打折扣。教师的讲授重点应该在实验仪器的测量机理、构造及应用, 而不是所要验证的理论, 避免和大学物理教学重复。当然在针对仪器的讲解中, 特别是在具体应用的讲解时, 必须提及相关理论, 做到理论与实践的相结合。针对不同的实验室构成要有不同的讲授方式, 例如在以气轨应用为主题的实验室, 以不同的应用为讲解重点, 因为仪器构造相对简单。对综合实验平台则不能忽视仪器构造的讲解。相关实验平台如分光计、单色仪、摄谱仪等组成的实验室, 要注重仪器对比、联系, 还要强调教学大纲规定的重点使用仪器分光计。教学模式多样化以针对不同仪器构成的实验室是必需的。
三实验成绩的考核问题
实验成绩的考核问题一直是个难题, 难以量化。采用新的实验室设置和教学会使这个问题复杂化。一个实验室可以开展一个或多个实验。如果从学生动手能力出发, 应该鼓励学生在打好基本功的同时向更复杂的实验挑战。为追求评分标准的统一, 可以规定必做实验, 时间充余的学生可以选做本实验室条件允许的其他实验项目, 作为加分参考。鉴于实验考试难度差异大、考核面窄等而导致的随机误差较大, 不鼓励以最后考核为主, 平时实验成绩应作为评价学生的主要标准。
物理实验的大实验平台教学模式应能加深学生对仪器的了解, 给学生提供更加广阔的思维空间, 能有效地培养学生的动手能力以及用联系的思维思考问题的能力, 还有待实践。
参考文献
[1]宣学新、俞立先.大学物理实验教学的改革[J].天津市经理学院学报, 2007 (4) :61～62[1]宣学新、俞立先.大学物理实验教学的改革[J].天津市经理学院学报, 2007 (4) :61～62
[2]何春娟、李武军.大学物理实验教程[M].西安:西北工业大学出版社, 2004:44～48[2]何春娟、李武军.大学物理实验教程[M].西安:西北工业大学出版社, 2004:44～48
浅淡英语自主学习平台实验研究 篇9
1 研究现状
国内外不少学者教师探讨了如何通过建立自主学习中心促进学习者自主。Cotterall[1]讨论了促进学习者自主的一些具体方法,他描写的自主学习中心里提供了听、读、词汇、语法材料,对学习者和导师的职责也有相应的规定。Gardner和Miller[2]在其专著《外语自主学习———理论与实践》中,理论联系实际全面阐述了自主学习中心的建立、维护和发展体系。华维芬[3]探讨了自主语言学习的理论基础,分析了自主学习中心的构建要素、功能、种类及相关问题以及我国建立自主学习中心的必要性和应关注的问题。温志、韩涌波[4]以自主学习理论为基础,强调了自主语言学习的必要性和构成要素,并提出了自主语言学习中心的建设和应用,以实现教学和管理观念的更新。这些研究和实践无疑给供了有益的启迪和借鉴,但这些研究更多侧重于理论探讨或排列出似乎难以实现的理想英语学习中心的诸多要素,实证研究偏少。实践探索我国大学生自主学习环境的建立,为其提供自主学习的空间,从而促进他们独立自主和培养其承担责任及反思学习过程,具有高度的现实意义。
2 自主中心的建设与管理
英语自主学习中心是以“学习者自主,教师指导为辅”为主的一个学习系统,主要构成要素是:规划、资金、位置及其大小、辅导教师、管理人员、设备设施、学习资源、学习者的测评及中心的评估和监督等一系列具体问题,建立时必须给予综合考虑。
2.1 中心建设
首先我们于2008年5月组织参观了广东医学院的英语自主学习中心。该校已使用英语自主学习中心2年有余,积累了不少经验。我校积极吸取了该校建设的优点,将每个自主学习教室规定学生位100座。每个教室采用结构化布线,使得维护和管理非常方便。
我校引进了蓝鸽数字网络语音室系统,该系统基于ATM网络规则,采用专用设备,相对避免了电脑网络不通、网络拥塞、病毒、黑客等问题;通过全数字化的传输方式,彻底保障听说教学及听说考试的专业化要求。“蓝鸽数字网络语音室系统”不仅能实现模拟语音室的所有功能,而且引入了网络教学的功能。它由教学系统、考试系统、阅卷系统三大部分组成。系统采用全数字化的传输方式,损耗小,传输速率快,声音保真度高;采用ATM网络协议,专业用于音频、视频的传输与处理,保证传输的实时性与连续性;采用SMT表面安装工艺,系统稳定,可靠,扩容性强;结构化的布线,使得线路简捷,维护方便;资料来源有三种途径:本地库,外设,网络库。
2.2 中心管理
我们了解到教师与学生对中心应起相互协助的作用、提供的学习资料和设施、时间安排和教师以及管理人员的职责等方面的方法和态度。
1)教师和管理人员。中心配备了专职教师和技术管理人员,老师执行轮流值班制度,帮助学生制订水平相当的学习资料,提供有计划有组织的咨询服务,对学习者的学习进程进行适当的监督与指导,帮助他们提高独立学习的能力及调整策略和情绪,避免学生的挫折感。技术管理人员帮助学生解决学习中遇到的技术问题,以及中心设备的管理和维护。为此工作人员应熟悉中心的目的、作用、运作和日常事务,掌握中心的学习情况。他们应及时将学生的反馈意见向上级汇报,并负责处理偶发事件。
2)学生。我们详细介绍中心已有的自主学习素材,让学生熟悉中心的设施和运转方式,介绍语言学习技巧和策略,帮助学生认识自己学习风格和策略,找到自己最佳的方向和目标,还要求学习者自我确定学习目标、选择学习材料、及时合理地评估自己的学习过程和效果,自我监控,并做必要的调整。学生根据课任教师要求或学年计划,与中心辅导教师讨论,结合自己的目标和兴趣,大都自主选择了不同的学习目标。当学生需要更多的学习资源时,我们会不断及时更新,已跟上学生的学习需求。
3)日常运作。中心统一制定了工作制度和相关规定,否则易演绎成又一个自修室、阅览室。我们保证在开放时间段有至少一位辅导教师(本校教师或外籍教师)在场,他们的签名和情况记录作为与授课一样的工作量计算的重要依据,以调动其积极性。一旦出现技术问题,管理人员是随叫随到,及时解决技术问题。此外管理人员还负责中心的卫生保洁任务,使中心保持清洁舒适的状态,为学习者提供轻松愉快的环境,吸引更多同学前来。中心充分利用了网络资源,将部分学习资源(大纲、教师主页、练习和测试等)完善后上网,开展师生间学生间网上交流,开发和引进操练和测试教学软件,建立个性化和自主式课外英语学习平台,促进自主学习,提高语言学习效果。
我们及时调整了一些安排和做法,如:及时更新了一些最新英语资料、任课老师的讲义也统一规划和整理在固定服务器内,方便学生下载、添置英语活动所必须的音箱话筒等、每天课余晚上全部开放。
3 结束语
2009年2月起,中心继续运转,前来中心的人数虽有了改善,但人数还是不多。经过了解原因依然一是学生有自己的学习方式,认为学习英语不一定非得通过自主中心,还是习惯于传统学习方式。二是大部分学生感觉英语水平低,来自主学习找不到门路,来了只看英文电影。对此要求课任英语教师加强学生的英语底子,设法将课堂英语教学与中心的学习进行合理地衔接,互为补充,逐渐引导学生适应掌握自主学习英语的方式,也要求学校招生部门招生时将英语成绩作为一个重要指标,多招收英语水平好的学生,从源头上解决问题。另外,建议将学生来中心及其表现记录在册,作为学分,或作为评奖学金等的参考依据。这样可提高学生自主学习的积极性。以这种方式激励“迫使”学生参加,逐渐养成他们的自主意识,这样建设自主学习中心的目的就达到了。
本着“以实证研究为主,多一些实践、少一些观望”,我们就高等院校开展英语自主学习中心建设进行了一年多的探索,虽然还有这样那样的问题,但我们将踏踏实实继续探索之路,希冀同学们更快更多更好地习得语言,提高他们的学习自主性。
参考文献
[1]Cotterall S.1995.Developing a Course Strategy for Learner Autonomy[J].ELT Journal1995(3):219-227.
[2]Gardner D,Miller L.Establishing Self-Access:From Theory to Practice[M].Cambridge:CUP,1999.
[3]华维芬.自主学习中心——一种新型的语言学习环境[J].外语界,2001(5):41-45.
医院实验动物平台发展路径探讨 篇10
实验动物平台是生物医学研究中具有重要支持作用的技术平台, 实验数据和科研结论的可靠性直接与其管理水平和技术能力相关, 对科研水平的提高具有重要的基础性意义[1]。因此, 笔者欲结合自身工作, 谈谈综合性医院实验动物平台的发展模式。
1. 以评促建, 以AAALAC国际资质的评审推动实验动物工作发展
AAALAC是目前国际间最权威的实验动物管理和使用的认证机构, 保证动物福利是其核心内容, 它要求在生物医药领域人道、科学地对待动物。AAALAC认证是实验动物质量和生物安全水准的象征, 也是国际前沿医学研究的质量标志, 并且已经成为参与国际交流和竞争的重要基础条件。
2005年, 我院实验动物部正式启动了AAALAC资质的申报工作, 在合作伙伴哈佛大学医学院比较医学中心的帮助下, 经过3年多的准备, 平台正式向国际AAALAC组织提出认证申请, 并于2008年11月完成AAALAC现场评估工作, 2009年6月取得国际AAALAC资质完全认证, 2011年11月再次通过了AAALAC组织3年一期的复审。到目前为止, 我院是中国唯一获得该资质的“三级甲等”医院和西北唯一通过国际认证的实验动物科研机构。该资质的申报和获得虽然充满了辛苦, 但对平台自身管理水平的提高和人员观念、能力的培养产生了巨大的推动作用, 同时说明我院实验动物平台的建设和运行已与国际接轨, 位于国内医学科学研究实验动物基地前列, 对新疆医学科学实验研究和人才培养有重大支撑作用。
2. 以自身科研能力建设提升实验动物工作的水平
近年来, 平台自身的科研能力建设被放在非常重要的位置, 我们积极申报了相关科研项目, 主动与医院临床科室合作开发新的动物模型和开展研究。目前, 平台的科研项目有新疆维吾尔自治区科技支疆项目1项, 平台建设项目1项, 其他省部级项目7项, 院级项目5项, 自治区级重点实验室项目1项, 实验动物平台人员参与研究的科研项目每年均有数项。2011年, 由自治区科技厅批准成立自治区级重点实验室———新疆医学动物模型研究实验室。实验动物平台在地区影响力和自身科研能力得到了显著提升。
3. 以专业的技术服务为实验动物平台赢得地位
传统的观念认为, 实验动物工作就是饲养供应实验用的动物, 实验动物工作者一方面侍候动物, 一方面服务科技人员是后勤工作的一部分, 造成工作人员待遇和地位低下, 损害了工作热情[2]。平台自2001年成立以来, 一附院在实验设备和设施建设上投入了大量资金, 总面积达4000余平方米, 固定资产1000余万元, 医院投入基本运转经费30万/年。其中, 动物实验区域包括普通环境的动物模型中心和SPF级屏障环境, 共计2000平方米。大动物繁殖基地近千平方米, 基本可满足疆内医学研究用比格犬的供应。
动物实验技术平台作为生物医学研究的重要支撑条件, 应根据所提供服务的层次、内容和性质, 合理分层、科学规划, 从而提高平台的运转效益[3]。
(1) 基础型服务。实验动物平台可以为医学研究和外科手术示教提供符合国家和国际标准的动物实验设施与环境, 具备在不同条件下开展动物实验的能力。配备了动物实验相关的各类实验设备, 如手术显微镜、心脏超生诊断仪、数字剪影机、X-光机、支气管镜、腹腔镜、五分类动物专用血球仪、恒温电热手术台、大小动物麻醉机、大小动物呼吸机、动物跑台、大鼠脑立体定位仪、心电监护仪、手术电刀、微量泵等设备, 为开展各种动物实验提供了可靠的条件保障。
(2) 技术型服务。为动物实验提供技术服务与指导。不同的动物实验采取最佳的实验操作, 包括动物麻醉、各种途径给药、安乐死及各类标本采集等;开展动物实验标本的病理、血清生化、血常规等实验室检测服务。基本实验操作如给药 (皮下, 肌肉, 灌胃或腹腔注射) , 采血 (眼角静脉丛采血) , 测瘤, 称体重, 心脏、肝脏灌注, 特殊组织采样 (如脊髓神经、脑组织) , 糖耐量实验 (口服, 腹腔, 尾静脉) 等。
(3) 创新型服务。通过科技创新开发新的人类疾病动物模型和基因工程小鼠模型, 为生物医学研究提供实验动物技术平台。例如, 利用转基因、基因敲除小鼠建立食管癌、包虫病等新疆地域特色重大疾病的动物模型, 为这些重大疾病的发病机制研究和治疗方案、药物评价等提供动物实验技术服务。为了规范动物模型制作, 提供稳定可靠的疾病动物模型, 节约开支提高研究效益, 与国际实验动物研究接轨, 平台对现有的动物模型进行归类入库, 并在稳定现有模型的基础上, 开发出5种新方法复制的动物模型, 加上已整理的150余种成熟模型组成了人类疾病动物模型库。目前可以面向社会提供160余种疾病动物模型的制作, 对新疆生物医学研究起到了重大支撑作用。这类含有科技创新内容的公共技术服务, 已经大大超出了传统意义上实验动物技术服务的范畴[4]。
优质的专业技术服务受到了各方面的好评, 实验动物平台的管理水平和服务能力得到了显著提高, 也赢得了临床医生和其他科研院所研究人员的尊重。
4. 以专业人才队伍建设保证实验动物工作的可持续发展
实验动物平台的专业人才队伍建设是保证实验动物管理工作的基础与核心。作为公共技术服务平台, 提供优质的技术服务是其核心内涵所在。针对新进人员实验技能水平较低的情况, 我们建立了培训机制, 即采取定期集中培训和一对一培训的方式, 每周开展平台内部的业务学习, 主要从实验动物管理和操作技术方面进行行业规范、理论知识、实验操作技能等内容的培训, 并进行实验技能现场考核。为了培养高层次的技术带头人, 医院采用了灵活的人才培养和引进模式, 开展了“柔性引才”政策, 在改善平台的物质和技术条件的同时, 联系内地高水平的研究人才到平台开展短期工作, 指导科研课题的实验设计和科研立项。
鼓励和支持青年科技人员继续学习深造, 是我院实验动物平台又一重要举措。目前, 平台在读博士2人、硕士2人, 已毕业并获硕士学位的3人。近5年来已派到美国哈佛大学比较医学中心、澳大利亚贝克研究所、台湾台北医学大学出国培训与交流达8人次, 国内学习与培训年均5人次。
在平台建设过程中, 培养了一批符合医院科研工作需求的技术骨干, 平台的硬件水平和技术能力得到了显著提高。通过与国内外高水平的科研院所合作建立联合实验室, 合作开展科研项目, 带动并提升了新疆实验动物科研水平, 建立了一支符合医院科研发展需要的实验动物专业人才队伍。
经过近几年的不懈努力, 医院对实验动物平台不断加大基础设施建设和人员技术投入, 运作模式、技术平台和管理理念均以国际标准要求, 为中英国际合作大动物、包虫病研究课题、国家自然科学基金课题、国家人事部、国家外专局课题和许多省部级课题的完成及成果申报和获奖提供必备条件。实验动物平台全体工作人员将本着一切以项目为中心, 竭诚为各项目组和研究生提供优质的技术服务和科研平台。
参考文献
[1]瞿叶清, 郭玉琴, 哈惠馨.医院动物实验工作人员的素质要求和培养[J].中国比较医学杂志, 2008 (7) :72-74.
[2]邵义祥.高校实验动物发展工作路径探讨[J].实验动物科学, 2008 (1) :35-36.
[3]许家瑞, 周勤, 陈步云, 等.构建创新实验教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理, 2009 (5) :1-4.
实验平台 篇11
【关键词】计算机课程改革 云平台 实验报告
一、计算机课程实验报告的现状与分析
计算机实验教学改革是计算机教学改革不可缺少的重要组成部分。计算机课程实验项目的种类分为基础性、验证性、综合与设计性三类。其中。基础性、验证性实验项目内容均为计算机及其各种软件的使用操作。其目的是使学生学会并熟练使用计算机及其各种应用软件。因此，它与常规的物理、化学实验有较大的区别，没有观测结果和测量数据，也无需进行数据处理和误差处理。学生所做的实验操作结果全部都能保存在电子文件中，课后，老师可打开文件直接查看学生的文件或操作过程的结果进行评比，这是其它许多学科的实验无法做到的。在综合与设计性实验中，学生独立完成一定的实验任务。实验目的是要有最终的确定性的成果，即形成一个计算机的作品，不像物理、化学的综合与设计实验那样有明确的实验步骤和实验理论，因而在计算机实验教学中，学生编制书面的实验报告对于实验教学的掌握并无多大的实际作用。计算机课程的实验报告形式应编写电子实验报告为主，通过编写电子实验报告，可有利于提高学生的实验总结能力、文字表达能力、分析问题和解决问题等方面的能力，由此可以提高计算机教学质量。
学生的电子实验报告要求存放在一定的硬件介质中，以供教师进行批改。目前。对于计算机课程实验报告的形式与存放方式，教师批阅电子版实验报告的模式，由各学校自定，没有一个统一的标准与分数界定划分。为了解决这个问题，我们结合广州市“天云计划”的具体实施，构建了基于云平台的实验报告系统，系统运转二年来促进了计算机实验教学的课程改革，提高了计算机实验教学的质量。
二、基于云平台的实验报告系统的建设与计算机课程电子版实验报告的改革尝试
1.建立基于云平台的数字教育资源共建共享服务平台，学生依托校园网进行资源共享与电子版实验报告的存储，教师通过校园网络进行跟踪学生学习进度、网上对电子电子版实验报告评测。
我们现有的实验报告系统是云计算向服务化的方向发展后，建立在校园网内，依托现有已建成的多层次、多功能的“标准、开放、交互、协作、共建、共享”的基础教学综合应用资源库平台进行运作。云計算使得用户可以按需定制。可以以较低成本和较高性能解决无限增长的海量信息的存储和计算的问题。学生可依托校园网进行电子版实验报告的系列完成工作。
学生利用上实验课与自主学习时间，完成实验报告系统中的基础实验、验证实验与设计综合性的实验。并生成电子版的实验报告，存放在云平台中，学生的实验报告上交期结束后，由教师将学生提交的实验报告进行集中存档，学生不能再进行修改。
教师利用实验报告系统指导，预先布置上机实验，说明实验的原理，网上对电子电子版实验报告评测。
2.建立了批阅电子版实验报告的标准化模式
基于云平台的实验报告系统，通过对学生的实验报告生成的结果——电子文件进行自动的初步测试，再将测试结果汇总到对应数据分析库中，教师可根据数据分析，进一步明确批阅实验报告有问题的具体部分，及时发现实验教学或理论教学中存在的诸多问题。
同时，学生实验报告经过系统自动批示与教师重点回复批示后，会将结果保存在系统中，学生通过观看教师批改后的实验报告与观看教师推荐的学生示范实验报告后，总结自己知识点的不足，会对规范基础与验证性的实验报告的规格与形式形成概念，更好地完成该类别的实验项目。系统也会依据学生知识点的不足，自动生成一个针对知识类别的小型实验报告选题。要求学生重新自愿完成。
教师通过批阅实验报告来检查实验教学质量，认真批阅与审核学生的实验报告，可提高教师的教学能力，是实验教学的一个组成重要环节。学生通过撰写实验报告，既是实验项目要求技能操作的教学活动。也是促进学生今后从事科研及科研论文写作能力的培养和提高的一种锻炼过程。
通过实验报告系统，可加强师生之间的对于实验教学过程的交流。在实验报告的讨论栏中，有BBs区，可由学生提出各类实验的感悟与要求，对实验器材的准备要求与意见等。提供各类人员上线的消息服务，如教师上线，则系统可对在线的学生进行消息提醒，提示学生教师在线可以立即回复学生的提问。
3.系统建立了综合设计性实验项目的电子实验报告模式
针对在计算机课程的综合性实验中，学生需要通过设计实验方案，独立完成实验操作、观察、记录、整理思考和概括结论等活动。基于云平台的实验报告系统，建立了综合与设计实验前指导区，教师在综合与设计性实验项目之前就要求学生分成合作团队，要求实验报告不能简单地照抄书本，要求人人完成独立的设计实验方案。建立了阶段报告区，在完成的过程中。通过实验报告系统中的分段报告区上传内容，教师对学生进行网上指导。建立了团队合作区，在完成的过程中，学生要在此体现团队的讨论、分工过程。
对计算机课程综合性实验的学生实验报告的批阅，是根据教师布置的项目要求，考察学生的完成情况，对项目完成的比例、独立完成的程度、创新点、团队配合能力等多方面进行数据考核，将结果表格汇总给教师。再由教师对每个人进行验收答辩，强化学生对该门课程的理解。
4.建立具有抄袭识别的实验报告管理系统
基于云平台的实验报告系统针对电子版实验报告带来的学生抄袭方便的缺点，设计出了一种带有抄袭识别的管理系统，能自动检查综合与设计性实验报告项目的电子版实验报告的格式，检测抄袭度等问题。对于基础、验证性的实验报告。能将检测抄袭度形成数据，由教师根据教学的过程与了解学生的实际学习情况自行决定是否采用检测结果。
三、结束语
实验平台 篇12
一高校重点实验室向本科生开放现状与意义
高校重点实验室是区域性科技创新体系的重要科技基础设施之一, 是人才培养和开展科技创新的重要基地。近几年来高校重点实验室数量大幅增加, 但关于高校重点实验室向本科生开放模式方面的相关研究甚少, 现研究水平已无法满足高校重点实验室向本科生开放的发展需求。高校重点实验室目前在人才培养方面, 主要是针对硕士、博士研究生的培养, 而忽视对本科生高层次人才的培养, 因而未充分利用实验室优质教学资源, 未充分发挥实验室的人才优势和设备资源优势, 从而影响高校本科生创新意识和创新能力的培养。因此, 高校普遍存在的问题是在创新型高层次人才培养过程中本科生缺乏真正接触和参与高水平科研机会, 而重点实验室面向本科生开放就能有效破解这一难题[5,6,7]。
目前高校对重点实验室面向本科生开放模式研究的重要性认识还不够, 虽有部分高校积极参与了关于重点实验室面向本科生开放模式方面的研究, 但总体来说不够系统也不成体系[8]。普遍存在的问题是:实验室的运行与管理机制, 缺乏面向本科生开放的总体规划;缺乏实验室面向本科生开设实验课程的相关政策;缺乏本科生参与重点实验室科研项目的相关政策与措施;建立了大型仪器设备资源共享平台, 但面向本科生开放体现出针对性和可操作性不强;重点实验室虽拥有较好的科研条件和人才优势, 但却未向有利于培养本科生创新能力和动手能力的课外科技活动、大学生创新基金等活动开放。
因此, 高校重点实验室应发挥自身人才优势和设备资源优势, 采取科研和教学相结合的方式, 促进科研、教学、人才培养, 积极面向本科生开放, 建立适应本科生人才培养需求的重点实验室开放与管理模式, 深化实践教学改革, 提高本科生的创新与实践能力, 探索出一条切实有效的途径, 为实现高校培养高素质创新人才的培养目标贡献一份力量。
二高校重点实验室的建立、探索与实践
高校重点实验室是大学进行实验教学和科学研究的重要基地, 为了推进实验室向本科生开放是重点实验室实现可持续发展的重要工作之一, 因此, 如何建立高校重点实验室向本科生开放模式也是近年来许多高校探索重点实验室教学改革的重要方向之一, 现以四川理工学院“材料腐蚀与防护四川省重点实验室”为例, 介绍实验室积极探索向本科生开放的内容及模式, 经过几年的建设、探索和实践, 已取得了一些可喜成绩。
1重点实验室教学平台的建立
材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室成立于2007年, 2008年被授予“省级教学团队”, 2011年升格为四川省重点实验室。成立之初就把面向本科生的教学作为基本任务, 通过多年时间与探索已经成为:
(1) 应用型、创新型人才的培养基地。通过以专业课程和专业基础课程中的基本知识、基本理论为依据, 打造以培养学生动手能力、观察能力以及综合分析能力为目的的实验技能训练平台, 以及以培养学生工程实际应用能力为目的的工程训练平台, 使实验教学活动有其独立教学体系。
(2) 实验教学改革的重要窗口。通过多元化实验教学改革的实践, 以深化实验课程体系、教学模式、教学内容、教学方法的改革。
(3) 高素质师资队伍的建设平台。通过加大引进实验室人员的力度, 加强在职进修以提高业务水平, 改善了实验室队伍结构, 提高了学术水平和教学水平。
(4) 科研成果转化为教学资源的基地。利用重点实验室现有的先进仪器和基础设施, 开发了一些新实验设备和实验项目。
2实验室向本科开放的模式
充分利用高校重点实验室人才和资源优势, 促进实践教学改革, 以培养具有创新思维和能力的应用型技术人才为目标, 将最新研究进展和研究成果及时融入到教学内容中, 建立以兴趣为引导, 全方位开放的科研教学相互融合的实验室教学模式。
3重点实验室向本科开放的主要内容
(1) 新生专业教育是新生迈入大学校园的第一课, 是大学教育的一个重要环节, 了解、认知、熟悉、热爱自己所选择的专业, 培养专业兴趣, 专业教育至关重要。新生专业教育途径很多, 其中, 参观材料腐蚀与防护四川省重点实验室, 了解我校材料专业的主要研究内容和专业特点, 展示教师的教学科研成果, 激发学生的学习热情和专业爱好。
(2) 面向本科生的开放性实验充分利用重点实验室的科研平台优势和学生创新活动的需求, 开展以下几个方面的实验教学。
a.学生创新基金实验
大学生每年可申报并参加国家级大学生创新创业训练计划和四川理工学院大学生创新基金项目, 重点实验室发挥自身优势, 积极向本科学生开放实验室, 改革实验室的开放和管理模式, 探索重点实验室全方面向本科生开放的模式与体系, 最终实现培养本科生的创新能力、实践能力和科研素质。
b.课外科技活动实验
大学生课外科技活动是培养大学生创新能力的重要举措, 重点实验室依托良好的科研氛围和齐备的实验设备, 每年为基础好、能力强的大学生提供实验场地, 并指派科研能力较强的老师指导其实验过程, 通过课外科技活动的实验过程, 让学生掌握一定的科研能力和创新能力。近年来, 材料科学与工程学院组织本科生参加了全国高分子大赛、全国金相大赛等学生课外科技创新竞赛活动, 取得了不错成绩。
c.研究性实验
研究性实验是实验者在不知晓实验结果的前提下, 通过自己实验、探索、分析、研究得出结论, 从而形成科学概念的一种认知活动。重点实验室依托先进的大型仪器设备和良好的实验场所, 可给本科生的科学研究提供了一个重要基础实验平台, 本科生通过研究性实验获得相应实验结论, 分析解决问题, 从而激发学生好奇心, 培养科学探究能力。
d.综合性实验
综合性实验是指实验内容涉及本课程综合知识或与本课程相关知识的实验。该实验主要针对已有一定专业基础的学生, 鼓励学生选择教学计划以外的综合性实验, 通过整个实验过程的训练, 使学生熟练掌握各项实验技能和方法, 提高分析问题和解决问题的能力。
e.设计性实验
设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件, 由教师给定实验目标, 学生自行设计实验方案并加以实现的实验。该实验是大学生在理解实验原理的基础上, 灵活运用知识和技能, 进行创造性思维和实验活动。该实验主要综合考查学生实验能力和思维能力, 提高其分析、解决问题能力。
f.大型仪器设备的应用
向本科生开放大型仪器设备是重点实验室进行本科实验教学改革的一项重要举措。重点实验室依托大量先进的仪器设备, 由设备负责人对部分大型设备原理、操作方法、注意事项、研究领域等进行课堂和现场讲授, 并结合科研项目给学生一定的科研锻炼的机会, 也可由来重点实验室交流的专家学者对该设备的应用现状以讲座形式进行集中讲授, 让学生们尽早置身于研究环境中, 有利于加强科研资源转化为教学资源, 提高大学生的动手能力、理论与实践相结合的能力和创新能力具有重要意义。
总之, 培养具有创新思维和能力的应用型技术人才为目标, 充分利用重点实验室的科研平台优势, 建立和完善高校重点实验室向本科生开放的模式与体系, 加强管理, 更好的面向本科生开放, 切实提高实验教学水平, 大力促进实践教学改革, 提高本科生的创新与实践能力。
摘要：高校重点实验室在近几年发展较快, 它是区域性科技创新体系的重要科技基础设施之一, 也是人才培养和开展科技创新的重要基地, 但目前关于高校重点实验室向本科生开放模式方面的研究较少。高校重点实验室发挥自身的人才优势和仪器设备资源优势, 采取科研和教学相结合的方式, 促进科研、教学、人才培养。本文以四川理工学院“材料腐蚀与防护四川省重点实验室”为例, 探索了适应本科生创新型人才培养需求的重点实验室开放与管理模式, 并取得了一些成绩。
关键词：重点实验室,本科生,开放模式,探索与实践
参考文献
[1]张金凤.加强重点实验室建设管理促进学科发展[J].实验技术与管理, 2014, 31 (8) :236-238, 242.
[2]高居荣, 李圣福, 樊广华, 等.提高重点实验室开放使用效益的实践与探索[J].实验室科学, 2010, 13 (3) :139-140.
[3]孟淑娟, 孙万虹, 苏琼, 等.高校重点实验室管理队伍建设存在的问题与对策研究[J].甘肃科技纵横, 2014, 43 (5) :63-65.
[4]卢鑫, 陆芸婷, 郭森, 等.以重点实验室开放技术平台为项目载体的高职学生协同创新能力培养[J].教育教学论坛, 2015 (15) :207-208.
[5]李永秀, 胡凝, 赵小艳.高校省级重点实验室管理模式的改革与创新[J].高校实验室工作研究, 2011 (4) :48-51.
[6]李盛, 刘朝晖.高校重点实验室面向本科生开放模式的探索与实践[J].中国电力教育, 2013 (22) :186-187.
[7]季敬璋, 吕建新.依托省级重点实验室, 提高本科生科研创新能力[J].教书育人 (高教论坛) , 2009 (1) :70-71, 77.