一种互联网+实验教学系统的制作方法
【专利说明】一种互联网+实验教学系统 技术背景
[0001] 本发明涉及实验教学、认知科学领域。具体涉及一种互联网+实验教学系统，它是 在实验教学环境中，由实验室+互联网+学生+教师形成的教学空间，经互联互动构建的一种 应对21世纪信息爆炸的新型实验教学系统。
【背景技术】
[0002]
[0003] 现有的实验教学模式是以实验室+老师+学生为主线的"喂食"式平面结构； 201310694588.0专利提出了"一种基于全景学习系统平台的师生互动教学方法"，实际上是 一个移动教室，学生在封闭的虚拟网络空间被动地接受知识，教学模式仍然是平面型的，缺 少在网络信息海洋中鉴别、遴选信息的思维冲击;发明人2009年发表的"觅食教学法一一数 字电路实验教学中的新模式"论文中，提到为适应知识经济时代对教学改革新要求，充分应 用互联网这一获取浩瀚知识的便捷平台，形成了一个开放的教学体系。在这个体系中，学生 是主体，他们独立地开展各项工作:收集实验素材、整理加工实验方案、相互咨询探讨，无形 中营造了互教互学互邦的极具活力的学习 氛围。由于教学时间与空间的延伸，引导学生从 传统的"喂食"学习状态，转化为"觅食"状态，极大地调动学生的主观能动性，特别有利于挖 掘学生个体的潜质。该文虽然在实验教学中，引入了互联网，展现了它的功能作用，但没有 从课程认知网络的视角探讨实验教学系统，也没有将人脑与电脑无线连接的课程认知网络 用于教学中。本发明是以学生为试验对象，取得良好实验教学效果的基础上，提出的一种互 联网+实验教学系统，或实验教学模式。
【发明内容】
[0004] 互联网+实验教学系统是发明人以所在985高校信息科学与工程学院计算机科学 与技术、信息安全、保密管理、智能科学与技术、物联网工程与软件工程6个专业、24个班， 657名学生为对象，进行电路和电子实验教学基础上提出的，如表1所示：
[0005] 表1 2013-2014年参与本专利进行电路和电子实验教学的专业与人数
[0006]
[0007]本专利所要解决的技术问题是:顺应互联网时代的要求，将学生的学习视角从书 本和课堂延伸到网络空间，在学生+实验室+互联网+教师的框架中，构建为图1所示的信息 输入输出、信息遴选加工、实验成品制作的实验教学施教模式，在这一模式中，老师给学生 提供的信息逐渐衰减，互联网的信息需求不断扩大;移动终端的便捷提高了搜集信息效率； 有序训练之后，学生从错综复杂的网络中不断提高获取信息的精准度;经大脑遴选加工，形 成由弱/小到强/大的课程认知网络:一是学生从多角度、多渠道向神经元输入目标信息，在 大脑的多脑区存储信息;二是大脑对信息的比较和遴选，激活多脑区协同工作，建立可持续 发展关于目标信息的课程认知网络;三是增强的课程认知网络遴选加工信息能力有利于形 成终身学习模式;课程认知网络不断扩张使大脑神经元对存储信息进行优化连接，有利于 萌发创新思维。本发明定义的课程认知网络是:从大脑对课程产生认知，到该课程的知识能 够在大脑中快速运行，高效、正确地解决实际问题时，该课程的知识存储在大脑的多个脑 区、可被唤醒的区域称为课程认知网络；由于神经元的突触连接是动态的，各课程的知识可 以互联、扩张、优化，由课程认知网络扩展到学科认知网络。
[0008] 为实现上述技术效果，实施的技术方案是：
[0009] 1.-种互联网+实验教学系统，其特征在于按照实验课程任务书（图2)的要求，将 学生的学习视角从书本和课堂延伸到网络空间，在学生+实验室+互联网+教师的框架中，构 建为信息输入输出、信息遴选加工、实验成品制作的实验教学体系（图1);其中所述信息输 入输出子系统由老师+学生+实验室与操作+互联网组成；信息遴选加工子系统由触觉、视 觉、听觉神经元形成的课程认知网络，简称课程认知网络，经存储、加工、优化，反馈新信息 到实验成品制作子系统;实验成品制作子系统由实验成品+实验室+学生+互联网组成，通过 子系统间互联互动的多次运作，产出实验成品；
[0010]随着实验教学施教进程，静态的实验教学结构将随课程进度发生重组与变异，由 图1结构变异为图3、4、5的结构，其中信息输入输出子系统与实验成品制作子系统将重组为 一种复合平台，课程认知网络与互联网的功能作用由弱变强，复合平台中的老师作用由主 导衰减为辅导，学生成为实验教学模式的主体，独自完成实验成品的制作。
[0011] 2.根据权利要求1所述一种互联网+实验教学系统，其特征在于实验教学系统的施 教过程，分为课前、初期、中期、后期四个阶段：
[0012] -是施教的课前阶段或课程认知网络创建期:无实验教材提供，只发实验课程任 务书，学生接到实验课程任务书后，教学环境转变为立体实验教学模式，学生尽可能在实验 原理、实验电路、实验方案和实验报告写作上从网上获取相关信息，为形成课程认知网络作 预备；
[0013] 二是施教的初期阶段或课程认知网络婴儿期（图3):学生对课堂和老师的依赖大， 从互联网搜集的实验所需资料杂乱，信息可用度不高;实验必须在老师指导下才得以完成； 实验室给学生大脑提供了视、听、触的课程信息输入，能够快速、有效地在学生大脑中建立 起课程认知网络;老师通过对比、分析和解释实验任务书（图2)的方案，给学生提供多视角 获取息的途径；
[0014] 三是施教的中期阶段或课程认知网络成长期（图4):学生在互联网和老师指导下 进行自主设计和仪器设备的操作，学生对教师的依赖降低，互联网对课程认知网络的发展 作用增强;学生能够有效地从互联网上遴选合用的实验资料，拿到实验室开展工作；当学生 遇到难点时，先从网上搜索答案，从中获得更多的课程认知信息，推进课程认知网络的发 展;例如，计算机科学与技术专业的黄同学在实验总结中写道："掌握了用示波器显示李萨 如图形，对RLC交流电路有了更深入的了解。总的来说此次试验比较顺利，遇到的一些操作 问题也通过上网百度解决了"。此时学生更愿意借助互联网找到问题的症结;这个过程中， 学生自主学习能力开始形成；
[0015] 四是施教的后期阶段或课程认知网络成熟期（图5):学生借助网络和纸质资料进 行独立设计和创作，不再依赖老师的指导，课程认知网络与互联网协同作用增强与扩大，借 助互联网获得线索和关注信息，借助书籍期刊杂志等充实和完善创意知识，将这些知识带 到实验室从事创新性设计与制作。
[0016] 上述实验教学系统的四个阶段，通过以下操作流程实现（以电子、电路实验教学为 例）：
[0017] 1.实验课前给学生布置的工作
[0018] (1)实验课计划做12个实验，一次设计测试。实验内容由三个部分组成，一是按照 李瀚荪的电路分析基础教材的内容安排相应的实验，二是根据同学的需求和提议增减实 验，三是根据实际电路应用价值给同学们布置实验任务；
[0019] (2)每次实验的时间控制在2小时，若是课程上实验结果不理想，或想超前完成实 验任务的学生，可在实验室没课的情况下来实验室自由自主做实验，实验室在课程运行期 间12小时开放；
[0020] (3)实验课程计划是，没有给学生提供实验教材，只提供实验任务，具体的实验电 路由学生根据所学的、或将要学的知识，自己制定，也可以从网上搜索所需的电路资料。这 样做，可能开始的时候感觉难，或不习惯，但不久，很快会适应，在搜索和收集资料的过程 中，学生会发现收获更多；
[0021 ] (4)电路设计软件multisim和