一种辅助实验教学的系统和方法与流程

本发明涉及实验教学系统技术领域，特别是指一种辅助实验教学的系统和方法。

背景技术：

实验教学是理、工科高等院校学生接受系统的实验方法和实验技能训练的开端。由于实验课教学跟普通的课堂教学不同，不但需要学生具有普通理论课的学习及理解能力，同时也需要将学习到的理论的知识应用到实验上，同时由实验结果反馈来验证理论，两者之间应该是有机结合的。

目前学生进行实验的模式是：1课前预习实验；2课中进行实验操作；3课后实验结果处理。这种模式存在的不足是，在实验过程中，对大部分学生来说仅仅是进行实验的操作和数据的记录，实验结束后才对实验结果进行归纳。但是，作为实践实验，很重要的一点是根据结果反馈，改进，修正实验。而实验课堂时间宝贵且有限，在有限的时间里面，大部分学生很难做到“实验-数据处理-结果归纳-反馈修正实验”这种最佳模式。

所以，如果有一种方法能够更好地辅助学生在实验过程中根据反馈的实验结果来调整实验的操作，将能大大提高学生做实验的效率和加深学生对实验的认识。如今，随着移动智能终端的普及、云服务器等技术的发展，让这种理想的实验教学模式成为可能。

目前大多数教学辅助系统都是基于教师的角度(例如如何管理实验室，如何考核学生的成绩，如何减轻教师工作量)，未见有从学生角度的教学辅助发明。本发明主要从学生角度出发，发明一种辅助学生进行实验的系统和方法，同时该系统和方法也可以减轻教师的负担，提高实验教学的效率和效果。

以工科物理实验为例子(本发明不仅限于工科物理实验，其他如化学实验等)：学生进行物理实验时，大部分实验会涉及到大量的实验数据，而从大量的实验数据获得其中的物理规律或者结果(或者说数据是否符合要求)，另外还有比较多的实验条件设置等实际内容。对于绝大部分同学来说，是不可能的。那么就要由教师来进行判断，这当中容易出现的客观问题是：

1由于实验并非一对一而是一对多，教师的精力有限，不可能时时刻刻对每一个学生的实验结果进行判断(如果有一个“教师”能够对学生随时进行实时指导，就不存在此问题，本发明正是针对这个问题，利用本系统和方法对学生进行实时指导)。除了学生自己发现问题或者教师在巡视过程发现问题，一般是实验完成后由学生将实验结果提交给老师进行初步的判断，看是否符合要求。但是当实验完成时，大部分实验课已经是课堂快要结束的时候，这时如果才发现出问题，那么该学生也就没有时间重新进行实验，这样不利于学生的实验教学效果。

但是，如果使用本发明的系统和方法，在实验过程中，学生利用本系统，可以自行对数据和结果实时进行判断，如果出现问题，智能终端会根据“大数据”，“教师经验”，“学生数据”经过逻辑判断给出初步的建议，指导学生进行实验，如果出现的问题难以解决，则通知教师进行人工指导。这样的好处是可以将常见的问题交由系统来指导(对于常见的问题，相当于给每个学生配备了一个“指导老师”)，同时也可以降低教师的工作量，让教师把精力放在最需要指导的学生和最需要解决的问题身上。

2从教师的角度，有不少实验可能涉及到大量的数据和计算，老师要在短时间内进行判断，那么只能依靠经验，不能进行精确的分析，而本系统和方法的优势在于能够基于数据进行精确的分析，能够提供精确的分析结果给老师提供参考，这无疑大大减轻了教师的工作量，提高了教师的判断精度，从而能够更好地根据学生的实验结果来指导学时进行实验。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种辅助实验教学的系统和方法。

该系统学生智能移动终端、云服务器、教师智能移动终端、计算机模块、学生界面模块和教师界面模块，学生界面模块设置在学生智能移动终端内，教师界面模块设置在教师智能移动终端内，计算机模块设置在云服务器内，学生智能移动终端与云服务器通过有线或无线连接，教师移动终端与云服务器通过有线或无线连接，云服务器分别与学生智能移动终端和教师智能移动终端进行数据传输，数据在学生智能移动终端和教师智能移动终端输入，学生智能移动终端对数据进行预处理，云服务器对学生智能移动终端传输的数据进行处理反馈。

采用该系统进行辅助实验教学的方法，包括如下过程：

(1)学生在实验过程中通过学生智能移动终端输入自己的实验数据或结果；

(2)学生智能移动终端将实验数据或结果通过网络上传到云服务器，云服务器进行逻辑判断，即为预判；如果预判不合格，云服务器提出合理建议同时将该建议发送至学生智能移动终端和教师智能移动终端；如果预判合格，则将学生数据进行精细判断，对实验结果进行计算分析；

(3)将步骤(2)中预判合格，经过计算分析的数据在云服务器进行处理，云服务器进一步判断实验数据，是否符合实验的最终要求；如果经过进一步判断的实验数据不合格，云服务器提出合理建议发送至学生智能移动终端，要求学生重新进行实验，同时将进一步判断结果和建议发送至教师智能移动终端，给教师提出建议；如果经过进一步判断的实验数据合格，则将合格信息反馈至学生智能移动终端和教师智能移动终端，完成实验。

上述方法采用辅助实验教学的系统实时指导学生进行实验。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

通过本发明的系统，可以为每一个学生提供一个“实验指导教师”----智能实验辅助系统，指导学生进行实验，同时也为实验指导教师提供了精确分析学生实验结果的手段，有利于精确的实验指导和教学的效果。

附图说明

图1为本发明的辅助实验教学的系统工作流程图；

图2为本发明实施例1中学生智能移动终端界面图；

图3为本发明实施例2中学生智能移动终端界面图一；

图4为本发明实施例2中学生智能移动终端界面图二；

图5为本发明实施例3中学生智能移动终端界面图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种辅助实验教学的系统和方法。

该系统中学生界面模块设置在学生智能移动终端内，教师界面模块设置在教师智能移动终端内，计算机模块设置在云服务器内，学生智能移动终端与云服务器通过有线或无线连接，教师移动终端与云服务器通过有线或无线连接，云服务器分别与学生智能移动终端和教师智能移动终端进行数据传输，数据在学生智能移动终端和教师智能移动终端输入，学生智能移动终端对数据进行预处理，云服务器对学生智能移动终端传输的数据进行处理反馈。

如图1所示，该系统进行辅助实验教学的方法具体如下：

(1)学生在实验过程中通过学生智能移动终端输入自己的实验数据或结果；

(2)学生智能移动终端将实验数据或结果通过网络上传到云服务器，云服务器进行逻辑判断，即为预判；如果预判不合格，云服务器提出合理建议同时将该建议发送至学生智能移动终端和教师智能移动终端；如果预判合格，则将学生数据进行精细判断，对实验结果进行计算分析；

(3)将步骤(2)中预判合格，经过计算分析的数据在云服务器进行处理，云服务器进一步判断实验数据，是否符合实验的最终要求；如果经过进一步判断的实验数据不合格，云服务器提出合理建议发送至学生智能移动终端，要求学生重新进行实验，同时将进一步判断结果和建议发送至教师智能移动终端，给教师提出建议；如果经过进一步判断的实验数据合格，则将合格信息反馈至学生智能移动终端和教师智能移动终端，完成实验。

实施例1

如图2所示，学生在学生智能移动终端输入实验数据，系统会对数据进行初步判断。比如说有效位数的判断：当有效位数不对时，提示学生有效位数由问题。这样学生可以根据系统的提示，重新思考并采用正确的有效位数，这样可以在最开始就能得到正确的数据格式，而不会出现实验完成时，因为有效位数的问题，导致所有数据都是错误的，而需要重新进行测量。

实施例2

学生在学生智能移动终端输入实验数据，系统会对数据进行初步判断。比如说实验条件的选取：当实验条件选取不当时，提示学生进行修正。如图3和图4所示，在“空气比如容比测量”实验中，学生输入的实验数据为V1＝100.1，V2＝80.1，经过系统的计算分析，此结果偏大，经过系统判断认为是其中一个步骤“放气时间过短，未能完全放气导致未能实现压强平衡导致”，这样学生就可以根据系统的提示进行修改。

实施例3

以《电阻伏安特性》实验为例子，在进行伏安特性实验时需要选择合适的量程，当输入的数据合量程不匹配，说明学生选择的并非最佳选择，甚至是错误的选择时。经过系统的逻辑判断，在学生端进行提示(图5)。例如：电表的使用，当测量结果不够半偏，甚至是更小时，说明所选的量程不合适，则提示应选用合适的量程。当选择的量程不足时，则发出警告，避免发生事故。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。