一种数控类课程教学系统及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种数控类课程教学系统及其工作方法，所述的系统包括服务器、学生端、教师端和车间端，所述的服务器通过互联网分别与学生端、教师端和车间端双向联接。本发明利用服务器打通了教学环节与实验实践环节在空间上的壁垒，通过互联网技术有效连接了任课教师、学生和车间设备，实现了教学过程在空间域和时间域的统一。本发明借助互联网技术，能够充分利用本地、异地的一切可利用教学资源，有利于提升学生的培养质量和就业适应能力。本发明的上课过程充分调动学生耳、眼、脑、手的联动机能，学生学习中的灵感可以通过远程运行设备得到即时验证，提高了学生学习的主动性和积极性，加深了对知识的理解和掌握。
【专利说明】
一种数控类课程教学系统及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及实践应用类课程教学设备领域，特别是一种需要实时交互实验的数控类课程教学系统。
【背景技术】
[0002]数控类课程教学包括数控机床、数控加工、电气控制等课程在内的应用性课程教学，对该课程教学的研究偏重于编程、操作、结构与原理。目前，德国政府提出了工业4.0的高科技战略计划，我国也发布了中国制造2025国家战略，而机床是智能制造的基础支点之一，数控类课程教学更应注重学生的应用性和实践性，同时兼顾技术的先进性。
[0003]目前，数控类课程教学各类课程正在进行必要的教学改革以适应国家发展战略的需要。常用教学方法除了以教师为主的教学模式外，还包括基于问题学习模式、基于项目学习模式、翻转课堂模式、MOOC教学模式以及上述方法的复合模式。教学条件方面，学校均配备多媒体机房、多媒体教室、实验设备等硬件设施，同时还辅以网络直播教学、网络在线学习等方法。上述教学模式一定程度上适应了教育发展和社会需求，但是，上述方法尚未充分发挥现有条件的集成优势，不能实现学习和实践在时间和空间上的有机统一和融合。主要表现在学生在参与课堂学习时产生的创新想法无法立即通过实验设备完成，教学过程是按照预先设置的剧本重现，实验实践与教学分离，互动性、时效性差，该类课程存在学生规模大、经费和设备数量不足，教学内容先进、尖端设备不足，重复实验量大、老师积极性低等一系列问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能充分发挥现有条件的集成优势，并能实现学习和实践在时间域和空间域上的有机统一和融合的数控类课程教学系统及其工作方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种数控类课程教学系统，包括服务器、学生端、教师端和车间端，所述的服务器通过互联网分别与学生端、教师端和车间端双向连接;所述的学生端包括路由器A和智能终端A，所述的智能终端A与路由器A连接;所述的教师端包括路由器B和智能终端B，所述的智能终端B与路由器B连接;所述的车间端包括路由器C、设备和摄像机，所述的路由器C分别与设备和摄像机连接；
[0006]所述的服务器由来自教师端的指令控制，承担教学文件的存储、分发和管理功能，承担摄像机视频的存储和分发功能，承担来自教师端指令的执行功能，承担来自教师端对学生端、车间端设备控制指令的传送功能；
[0007]所述的教师端通过服务器管理车间端的设备，并使设备按照教师端发出的指令完成对应的动作;教师端通过服务器控制车间端的摄像机，并使摄像机调整拍摄角度记录设备动作的视频画面;教师端通过服务器控制教学文件和车间端即时视频画面对学生端的开放状态和开放时刻;任课教师在教师端借助服务器对学生开展教学活动；
[0008]所述的学生端用于学生参与教学活动，所述的参与教学活动包括下载和学习教学文件，完成作业，收看由教师端和车间端发出的教学信号，与教师端实时互动；
[0009]所述的车间端的设备运行活动由任课教师或学生主动发起并按照任课教师或学生的主观意识进行的活动。
[0010]进一步地，所述的路由器A、路由器B和路由器C分别通过互联网与服务器连接;所述的服务器包括主机，所述的主机上安装课程教学系统软件。
[0011]进一步地，所述的学生端有多个;所述的车间端有多个;每个车间端包含多台设备和多个摄像机。
[0012]进一步地，所述的服务器的主机包括物理主机或云主机。
[0013]进一步地，所述的教师端的智能终端B包括台式电脑、笔记本电脑或智能手机;所述的学生端的智能终端A包括台式电脑、笔记本电脑和智能手机;所述的设备包括数控加工中心、数控电火花加工机床、数控激光加工机或数控试验台；所述的摄像机包括基于网络的摄像机和通过网络控制摄像方位和角度的配套装置。
[0014]进一步地，所述的教师端包含录像和录音获取设备，所述的学生端包含录像和录音获取设备。
[0015]一种数控类课程教学系统的工作方法，包括以下步骤:
[0016]A、上课前，任课教师通过教师端开放服务器上的教学文件，学生通过学生端访问服务器并预习指定文件内容；
[0017]B、上课时，任课教师在教师端通过服务器对学生上课教学，学生在学生端参与教学活动并通过服务器与教师端实时互动；
[0018]C、在教学演示环节，任课教师在教师端通过服务器发送指令控制车间端设备完成对应动作，任课教师通过服务器调整摄像机到合适角度拍摄演示画面，并通过服务器传送到学生端；
[0019]D、在学生实践环节，学生根据任课教师要求在学生端完成对应指令后通过服务器发送给教师端，任课教师在教师端检查无误后由任课教师把学生的指令传送给车间端设备，并通过摄像机把设备工作过程视频和结果实时传送到学生端。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0021]1、本发明利用服务器打通了教学环节与实验实践环节在空间上的壁皇，通过互联网技术有效连接了任课教师、学生和车间设备，实现了教学过程在空间域和时间域的统一；
[0022]2、本发明借助互联网技术，能够充分利用本地、异地的一切可利用教学资源，有利于提升学生的培养质量和就业适应能力；
[0023]3、本发明的上课过程充分调动学生耳、眼、脑、手的联动机能，学生学习中的灵感可以通过远程运行设备得到即时验证，提高了学生学习的主动性和积极性，加深了对知识的理解和掌握；
[0024]4、本发明解决了观摩实验、验证实验和部分创新性实验中存在重复次数多、花费成本高的问题，降低了实验人员的劳动量，节约了所在单位在设备经费、实验经费的投入。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构示意图
[0026]图中:1、服务器，2、路由器A，3、智能终端A，4、路由器B，5、智能终端B，6、路由器C，
7、设备，8、摄像机。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例详细说明。本发明示意性实施例及其说明用于解释本发明，不作为对本发明的限定。
[0028]如图1所示为本发明实施例中教学系统结构示意图。
[0029]系统包括服务器1、教师端、多个学生端和多个车间端，每个车间端包含多台设备7和多个摄像机8;服务器I不局限于物理主机、云主机以及安装在主机的软件系统;教师端的智能终端不限于台式电脑、笔记本电脑、智能手机等，包含录像和录音获取设备，用于授课教师实施教学活动，接收、发送文本和语音信息，控制其他终端设备;学生端的智能终端不限于台式电脑、笔记本电脑、智能手机等，包含录像和录音获取设备，用于学生学习教学材料，接受教学活动，完成教学任务，与教师端互动交流；多个车间端不限于实验室、工厂车间；设备7是开展教学所需要的仪器设备，不限于数控加工中心、数控电火花加工机床、数控激光加工机、数控试验台；多个摄像机8包括基于网络的摄像机以及通过网络控制摄像方位、角度的配套装置;车间端的设备7运行活动是由任课教师或学生主动发起并按照任课教师或学生的主观意识进行的活动，不局限于通过互联网+技术遥控运行，也可以有人在现场协助完成。
[0030]系统使用步骤:教师通过教师端在服务器I发布课程授课计划和教学安排时间表，学生通过学生端注册选课后，察看课程授课计划;教师按照教学安排时间表发布教学文件供选修学生预习课程内容，教师同时选择车间端并完成实验准备;教师通过教师端开展教学，学生在学生端学习；需要演示实验时，教师在教师端操控设备7和摄像机8完成实验过程，学生通过学生端观看演示过程;需要学生实践时，学生在学生端依照任课老师的要求准备好对应的实验数据，教师按照学生提交顺序、质量优劣、随机、依次等规则选取、检查并完善一个或多个数据，教师把数据发送给车间端设备7使其根据数据完成对应的实验，教师遥控摄像机8摄录画面，对设备7运行状态予以解释点评分析等，学生端实时观看摄像机8记录车间端现场状态和最终结果，并与教师讨论交流。
[0031]本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种数控类课程教学系统，其特征在于:包括服务器(I)、学生端、教师端和车间端，所述的服务器(I)通过互联网分别与学生端、教师端和车间端双向连接;所述的学生端包括路由器A(2)和智能终端A(3)，所述的智能终端A(3)与路由器A(2)连接;所述的教师端包括路由器B(4)和智能终端B(5)，所述的智能终端B(5)与路由器B(4)连接;所述的车间端包括路由器C(6)、设备(7)和摄像机(8)，所述的路由器C(6)分别与设备(7)和摄像机(8)连接； 所述的服务器(I)由来自教师端的指令控制，承担教学文件的存储、分发和管理功能，承担摄像机(8)视频的存储和分发功能，承担来自教师端指令的执行功能，承担来自教师端对学生端、车间端设备(7)控制指令的传送功能； 所述的教师端通过服务器(I)管理车间端的设备(7)，并使设备(7)按照教师端发出的指令完成对应的动作;教师端通过服务器(I)控制车间端的摄像机(8)，并使摄像机(8)调整拍摄角度记录设备(7)动作的视频画面;教师端通过服务器(I)控制教学文件和车间端即时视频画面对学生端的开放状态和开放时刻;任课教师在教师端借助服务器(I)对学生开展教学活动； 所述的学生端用于学生参与教学活动，所述的参与教学活动包括下载和学习教学文件，完成作业，收看由教师端和车间端发出的教学信号，与教师端实时互动； 所述的车间端的设备(7)运行活动由任课教师或学生主动发起并按照任课教师或学生的主观意识进行的活动。2.根据权利要求1所述的一种数控类课程教学系统，其特征在于:所述的路由器A(2)、路由器B(4)和路由器C(6)分别通过互联网与服务器(I)连接;所述的服务器(I)包括主机，所述的主机上安装课程教学系统软件。3.根据权利要求1所述的一种数控类课程教学系统，其特征在于:所述的学生端有多个;所述的车间端有多个;每个车间端包含多台设备(7)和多个摄像机(8)。4.根据权利要求1所述的一种数控类课程教学系统，其特征在于:所述的服务器(I)的主机包括物理主机或云主机。5.根据权利要求1所述的一种数控类课程教学系统，其特征在于:所述的教师端的智能终端B(5)包括台式电脑、笔记本电脑或智能手机;所述的学生端的智能终端A(3)包括台式电脑、笔记本电脑和智能手机;所述的设备(7)包括数控加工中心、数控电火花加工机床、数控激光加工机或数控试验台；所述的摄像机(8)包括基于网络的摄像机和通过网络控制摄像方位和角度的配套装置。6.根据权利要求1所述的一种数控类课程教学系统，其特征在于:所述的教师端包含录像和录音获取设备，所述的学生端包含录像和录音获取设备。7.一种数控类课程教学系统的工作方法，其特征在于:包括以下步骤: A、上课前，任课教师通过教师端开放服务器(I)上的教学文件，学生通过学生端访问服务器(I)并预习指定文件内容； B、上课时，任课教师在教师端通过服务器(I)对学生上课教学，学生在学生端参与教学活动并通过服务器(I)与教师端实时互动； C、在教学演示环节，任课教师在教师端通过服务器(I)发送指令控制车间端设备(7)完成对应动作，任课教师通过服务器(I)调整摄像机(8)到合适角度拍摄演示画面，并通过服务器(I)传送到学生端；D、在学生实践环节，学生根据任课教师要求在学生端完成对应指令后通过服务器(I)发送给教师端，任课教师在教师端检查无误后由任课教师把学生的指令传送给车间端设备(7)，并通过摄像机(8)把设备(7)工作过程视频和结果实时传送到学生端。
【文档编号】G09B5/14GK105931512SQ201610559722
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】王元刚
【申请人】大连大学