[发明专利]一种理论、实验和创新训练有机集成的课群网络教学系统

说明书

技术领域

本发明属于教育教学领域，具体涉及一种理论、实验和创新训练有机集成的课群网络教学系统。

背景技术

国家创新驱动、转型发展战略高素质人才培养需求提出：理论、实验、创新实践教学是高校创新型人才培养课程群教学的三个关键环节，这三个环节需要协调一致、有机融合。所谓协调一致、有机融合，就是在整个理论教学过程中，深奥难懂的理论随时随地需要实验设备及其运行状态和特性演示来协助理解，需要创新实践环节践行实践能力和科学思维能力提升。同样，在整个实验教学过程中，随时随地需要理论教学做指导，创新实践实现能力升华。同理，创新实践随时随地需要理论教学做指导，实验教学做支撑。目前的现状是：

(1)对于高等学校课程群来说，由于如实验室面积、实验设备数量及功能、技术水平等因素的制约，使得理论、实验、创新实践教学这三者在时间域、空间域完全隔离，还有部分高校在课程教学中没有创新实践教学环节；

(2)对于比较流行的开放式网络课程来说，由于学生通过网络学习，难以实现真实实验设备实现的实验和创新实践教学环节，这也是开放式网络课程的不足之一。因此如何将三类教学环节有机融合问题已经是国家创新驱动、转型发展战略高素质人才培养迫切需要解决的关键问题和难点问题。

(3)专业内课程群中课程的独立性，造成专业内课程群教学内容重复、内容漏缺、欠衔接、无法同步学习等问题。

因此，迫切需要解决上述三个问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的教学问题，提供一种能够将理论、实验和创新训练有机集成的课群网络教学系统。

本发明的技术方案是：一种理论、实验和创新训练有机集成的课群网络教学系统，包括由各实验设备构成的设备群维，通过校园网对设备群维进行交互的服务器维，通过WEB浏览器访问服务器维完成教学的教师群维，通过WEB浏览器访问服务器维完成课后自主学习和参加教师群维进行课堂授课学习的学生群维组成；所述设备群维和服务器维通过网络进行互联，用于对实验设备的操作控制信号和实验设备的各种传感器信号、设备运行状态信号进行传输；所述教师群维通过登陆浏览器访问服务器维，用于访问各种教学信息，包括仿真、实验操作、实验曲线、设备运行视频以及各种理论教学资源，完成课堂理论、实验、创新实践一体化同步教学和训练；所述学生群维通过登陆浏览器访问服务器维，用于访问各种学习信息，包括仿真、实验操作、实验曲线、设备运行视频以及各种理论教学资源，完成课后理论、实验、创新实践一体化同步自主学习和创新训练，所述学生群维还用于在教室与教师群维进行互动，通过所述的各种教学信息与授课教师进行互动，完成课堂理论、实验、创新实践一体化同步教学。

上述设备群维由实验室一、实验室二、实验室三，…，直至实验室n这n个实验室组成，每个实验室包括若干实验设备。

上述的各实验室可以是教学实验室、专业实验室、创新实验室或教师科研实验室；所述实验设备包括各课程实验设备、科研实验设备以及教师研究实验设备；每个实验设备由设备机构子系统、传感子系统、控制子系统、驱动子系统、执行子系统以及通信子系统构成，其中，设备机构子系统是实验设备的本体，传感子系统完成实验设备各种运行信号的采集、处理功能，控制子系统完成对实验设备各执行子系统元件的控制，驱动子系统完成对控制信号的放大并对执行子系统进行驱动，执行子系统完成对实验本体各运动部件的拖动，通信子系统完成与实验设备的互联以及与服务器维的互联。

上述服务器群维由系统服务器一、系统服务器二、系统服务器三，…，直至系统服务器n这n个系统服务器组成；每个系统服务器由网络控制子系统、教学资源子系统、人机交互子系统、远程实验子系统、数据库子系统以及仿真子系统组成，是教师群维、学生群维与设备群维的枢纽和纽带，完成教师教学和学生自主学习功能；其中，所述网络控制子系统完成设备群维的网络控制功能，教学资源子系统含有理论教学资源，人机交互子系统完成理论、实验、创新训练一体化教师教学和学生自主学习的交互平台功能，远程实验子系统完成远程实验和创新训练功能，数据库子系统完成系统所有的资源和信息管理，仿真子系统提供仿真环境。

上述教师群维由教师一课堂、教师二课堂、教师三课堂，…，直至教师n课堂这n个教师课堂组成；每个教师课堂由教室讲台计算机、投影仪、投影屏幕及相关辅件组成，每个教师课堂的各设备之间通过通信线相连。

上述学生群维由每个教师课堂的若干个学生终端组成，每个学生终端由学生笔记本、台式机或手机以及浏览器等人机交互子系统组成。