[发明专利]一种基于远程实验的移动实验教学管理平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动实验教学管理平台，尤其涉及一种基于远程实验的移动实验教学管理平台，适用于实验教学，属于教学领域。

背景技术

随着科技的迅猛发展，学校信息化建设的要求也越来越高。数字化实验室伴随着科技的发展及国家对科技创新人才培养的要求，在校园里应运而生。数字化校园建设涉及到数字教室、数字办公、数字图书馆、数字化实验教学等诸多方面。较之于传统的实验教学，数字化实验教学具有开放性、人性化、过程化的特点，为我们的实验教学提供诸多便利，但同时仍有虚拟实验效果客观性差、实验操作员沉浸感低等不足。

传统实验室通过真实实验完成实验教学，随着时代的发展，尤其是高等学校扩招以来，传统实验室的不足逐步暴露：

(1)场地限制。真实实验需要老师和同学到指定实验室完成实验，实验操作员容纳率低，从而导致使用效率低下；

(2)时间限制。为了维护设备安全，以及考虑到教师工作时间，实验室不能实现任何时间都对外开放。这使得同学们无法随时进行实验。同时，将实验时间集中在教师工作时间，也造成了该时间段内实验器材资源紧张等问题；

(3)由于绝大多数实验器材是针对某门课程的某个章节购置的，而在该章节学习之前，该实验器材是完全闲置的，在该章节学习之后，同学们集中地进行大量实验，造成该实验器材供不应求。这种资源安排的不合理，造成了实验器材利用率很低；

(4)传统实验室不能充分利用实验操作员的碎片时间。实验操作员在一天之中有很多碎片时间，如早晨起床前、晚上睡觉前、路上等等，这些碎片时间并没有得到充分利用。如果能够利用好实验操作员的碎片时间进行实验，更好地提高时间利用率，可以给实验操作员留下更多的学习时间；

(5)需要投入大量资金。实验所需的设备往往价格昂贵，许多大学这方面的教学实验设备比较缺乏，加之现在许多的教学实践需要使用计算机，而一般来说计算机使用4年左右就要淘汰，所以各大学实验经费的大部分用于购买计算机，只剩下很少的资金用于一般性的工程实验室建设，这就导致了实验操作员虽然学习了不少新技术，但却很少有实践技能提高的机会；目前的手机完全可以替代简单的PC功能，而且由实验操作员自行负担，不必占用学校的投资。

(6)实验种类较为单一。受限于场地与资源的不合理安排，学校很难购置多种多样的实验器材供多类学科的同学进行实验，而且可供同学们进行实验的器材种类也较少，不利于跨学科的同学们自主选择实验，培养兴趣，也不利于开阔眼界。

如今的数字化实验室包含两部分：以信息化管理为基础的开放式实验教学支持服务系统；以网上教学为主的教育资源的拓展和教育形式的创新^[4]。其具有开放性、人性化、过程化的特点，将考核、练习、数据处理等一系列繁杂的操作交给计算机完成，实验操作员与老师可以专注地考虑实验相关的事情，大大提高了实验的效率，减少了冗余的机械劳动。

随着对实验教学要求的提高，数字化实验室已逐渐难以满足要求。数字化实验室采用虚拟实验，具有天然的缺陷：

(1)虚拟实验的实验效果难以比拟真实实验。虚拟实验过于“精确”，每次实验过程都一模一样，难以实际模拟实物实验中存在的各种干扰因素和误差，对实验操作员创新能力和发现问题意识的培养不利。

(2)在真实实验中，同学们可以通过视觉、听觉、触觉等多方面切实感受到实验器材与实验效果。而在虚拟试验中，同学们只是面对计算机中动画模拟的设备，难以满足要求。沉浸感对实验操作员的学习收获影响巨大，沉浸感较差的环境，难以给同学们留下切身体会。

如何借助于先进的互联网技术，将实物实验与虚拟实验的优势结合起来，建立一种新的更加利于师生互动的新型实验室是当前一个重要的挑战。

发明内容

本发明公开一种基于远程实验的移动实验教学管理平台，要解决的技术问题是，提供一种以移动终端为控制终端、基于远程实验的移动实验教学管理平台，能够根据实验目的和实验需求对底层实验设备进行远程实验控制，完成远程实验。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种基于远程实验的移动实验教学管理平台，包括移动控制终端APP、服务器、数据库、摄像头和底层实验设备，构成完整的闭环回路。

移动控制终端APP作为整个实验教学管理平台的入口，用于根据实际实验需要输入实验参数并发送到服务器，此外，还用于从服务器获取传来的实验数据，将所述的实验数据进行可视化处理，并将可视化处理数据结果在移动终端显示。

可视化处理数据结果包括以视频方式展现出来或折线图方式展现出来。