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泰克智能實驗室(TekSmartLab)在全球著名高校的應用介紹

添加時間:2018-08-03 10:11 文章來源:未知 作者:rtkb 點擊數: 【字體:
背景
傳統電工電子實驗室的大班教學方式在我國高校已經延續多年,實驗室老師負責在教室指導同學進行實驗操作,以口傳身教的方式通過操作實驗儀器幫助學生掌握實驗原理,熟悉實驗設備操作。

高校持續擴招,興建新校區等因素,導致傳統實驗室教學方法日漸不足,實驗室老師教學負擔日益加重,需要在多個教室甚至多個校區之間往返奔波。反復指導同學完成實驗內容,課程壓力較大。對同學來說,傳統實驗室操作方式固定,收到實驗室空間和時間限制,導致學生上機實驗時間不足,得不到有效的動手鍛煉。傳統實驗室在教學方面的局限性日益顯著。

而另一方面,學校信息化建設和網絡建設逐漸加強,越來越多的數據,信息和管理通過網絡完成,提高效率的同時,降低了運行成本。在這一信息化進程中,傳統實驗室逐漸成為信息化改革潮流中的孤島,被隔絕在信息化建設之外。

傳統電子電工實驗室
傳統電子電工實驗室
 
對未來實驗室的發展方向,教育部在信息化十年發展規劃中提到:縮小基礎教育差距,促進優質教育資源共享,推進信息技術與教學融合 ,建設智能化教學環境。另外2015年虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知中,將科學規劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展作為指導方針。并對虛擬實驗室建設提出了:虛實結合、相互補充、能實不虛的發展原則。

為加快創新型國家建設,學校的智能化和創新發展是必要條件。我們認為在未來實驗室建設中,提高效率,鼓勵創新,資源共享,虛實結合是傳統實驗室與創新型實驗室重要的區別。未來實驗室將至少具備:網絡化控制,集中管理,實驗室共享和發展實驗慕課的功能。幫助學生更好的為將來就業做好準備,熟悉工程師實驗室的工作環境,積極引導學生激發學習和工作興趣。
 
泰克智能實驗室(TekSmartLab)解決方案和應用案例介紹
在這樣的歷史環境要求下,泰克智能實驗室(TekSmartLab)方案于2014年應運而生。這是業內   一個基于網絡的智能化實驗室管理方案。在過去的幾年時間里,已經 建立40余個泰克智能實驗室樣本,成為目前成熟且受高校師生歡迎的智能創新實驗室解決方案。

TekSmartLab的設計原則是基于網絡管理整個實驗室的儀器儀表,通過網絡進行狀態查詢和遠程控制。因此整個實驗室使用標準以太網協議,可以通過有限網或無線網組成實驗室網絡。使用無線網絡的好處是無需對傳統實驗室結構進行大的調整,只要添加無線路由器組成新的局域網即可使用。

 
所有網絡相關設備都符合通用網絡標準,使用標準的有線或無線路由器,以及標準的無線網卡進行網絡連接??梢允褂孟鐘型緗辛?,也可以獨立建立專用的局域網絡。教師端服務器是通用PC機,使用常見的Windows操作系統。整個系統可以進行自動ip地址分配或手動ip地址分配。

每個實驗桌需要配置一個泰克公司自主研發的TSL-3000B智能連接終端,通過USB接口將實驗臺的儀器連接到有限網或者無線網上,每個終端最多可以同時連接6臺USB設備或儀器。智能連接終端采用工業化設計,直接管理實驗桌上的儀器儀表,降低實驗室服務器負擔。使實驗室儀器儀表通信具備高可靠性和快速響應能力,基于網絡的通信可以保證長時間穩定性,不會出現數據丟包和操控失靈的現象。整個網絡中所有的儀器設備設置和讀取速度非???。
TSL-3000B 智能連接終端
TSL-3000B 智能連接終端
 
這種配置下,一個實驗室最多可以同時連接100個實驗臺共600臺電子儀器。具備靈活配置的特點,可以隨時添加或刪除實驗臺和實驗儀器。支持的儀器儀表覆蓋泰克公司常見的主流示波器、信號源、電源和數字萬用表,可以按照學校教學實驗的需求,自行組合。
 
 
泰克智能實驗室(TekSmartLab)在教、學、管理三方面提供的革新
幫助老師提高教學效率


 
泰克智能實驗室管理界面,提供遠程監控和管理,實時查看實驗室儀器儀表連接狀態
 

 
上海交通大學實驗室,集中監查、集中控制實驗室儀器設備
 

 
英國華威(Warwick)大學搭建的泰克智能實驗室共計55個實驗桌,220臺儀器,可在實驗開始前對所以儀器進行統一的一鍵設置。避免出現手動配置常見的設置錯誤導致待測件受損
 

 
傳統手動設置如此大規模的實驗室儀器需要花費半小時以上的時間,但是用泰克方案后,老師在服務器進行統一操作,時間減少到1分鐘以內,收到任課老師的歡迎
 

 
老師在服務器端可隨時遠程查看和設置實驗桌儀器。例如示波器顯示波形是否正常,電源電壓電流設置是否正確等。配合簡單的電化教學工具,可以隨時將某一個實驗桌的情況分享給全班同學,進行點評。通過這樣的方式可以進一步提高教學效率,減少實驗室老師的工作強度。實現遠程指導實驗和分享實驗數據


北京郵電大學基礎教學實驗室,系統配合電化教學工具,幫助老師實現教學效率的提升
 

隨時在大屏幕上講解實驗步驟,分享實驗結果


南京郵電大學,使用投影屏也可以達到同樣的效果
 
提高學生學習效率


提供關閉示波器AutoSet功能,學生需要手動調節示波器觸發,使信號穩定下來。強制學生通過手動操作示波器,練習如何設置觸發,使信號穩定。鍛煉學生更加熟悉示波器的操作和原理


 
通過提供二維碼掃描方式,可以在智能手機上下載示波器波形文件。下載的波形帶有學生信息,從而杜絕了實驗結果抄襲的現象


 
在線下載編輯實驗報告,在線提交實驗報告,簡化學生操作流程
 

 
UCLAN 英國中央蘭開夏大學在創新實驗室使用智能創新實驗室套件,學生在實驗室自己開發項目,自己進行實驗,在線提交實驗結果,無需老師參與
 
實驗室管理效率的提升
傳統實驗室的資產管理非常繁瑣,需要老師手動抄寫儀器型號序列號進行統計,儀器使用時間的計算非常不精準。另外在教學中需要使用大量紙質資料復印講義和實驗指導書,造成了一定的資源浪費。
智能創新實驗室提供實驗室儀器儀表使用數據,老師可以隨時查看每臺實驗室儀器的型號/序列號以及使用時間,了解實驗室資產信息。另外老師可以為每一門課程建立自己的數據庫,包括儀器配置信息,課程教學資料等。學生可以在線上下載教學資料進行提前的預習和復習。同時泰克智能創新實驗室也為開展實驗慕課,以及實驗教學創新提供支持。


自動獲取精確的實驗室儀器儀表的資產信息和使用時間


西弗吉尼亞大學使用智能實驗室方案,掌握實驗室儀器儀表使用情況,為實驗室教學改革提供數據支持
 

 
為每一個老師的每一個實驗課程建立獨立的數據庫,包含儀器配置,教學資料和實驗報告文檔

北郵郵電大學在智能實驗室基礎上,探索遠程實驗教學和實驗慕課。同時在學生科創競賽方向持續投入,先后選購MDO4K,TSG4100和RSA306B,豐富的實驗資源鼓勵學生實踐更多貼近產業的科創應用。2017年北京郵電大學在全國大學生電子設計競賽取得了優異成績,包括4個一等獎和6個二等獎


泰克公司配合大學進行實驗課程講解的錄制,幫助同學在網上進行預習和復習
 
總結
泰克智能實驗室(TekSmartLab)提供穩定可靠的底層網絡控制方式,幫助老師、同學提高教學效率,幫助學校更好的管理實驗室資源。將虛擬的信息化技術,與實際的實驗室儀器儀表相結合,為未來的實驗室建設打下基礎。

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泰克智能實驗室
技術資料


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