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泰克智能实验室(TekSmartLab)在全球著名高校的应用

菜鸟
2019-07-29 16:20:40    评分

背景
传统电工电子实验室的大班教学方式在我国高校已经延续多年,实验室老师负责在教室指导同学进行实验操作,以口传身教的方式通过操作实验仪器帮助学生掌握实验原理,熟悉实验设备操作。

高校持续扩招,兴建新校区等因素,导致传统实验室教学方法日渐不足,实验室老师教学负担日益加重,需要在多个教室甚至多个校区之间往返奔波。反复指导同学完成实验内容,课程压力较大。对同学来说,传统实验室操作方式固定,受到实验室空间和时间限制,导致学生上机实验时间不足,得不到有效的动手锻炼。传统实验室在教学方面的局限性日益显著。

而另一方面,学校信息化建设和网络建设逐渐加强,越来越多的数据,信息和管理通过网络完成,提高效率的同时,降低了运行成本。在这一信息化进程中,传统实验室逐渐成为信息化改革潮流中的孤岛,被隔绝在信息化建设之外。

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传统电子电工实验室
 

对未来实验室的发展方向,教育部在信息化十年发展规划中提到:缩小基础教育差距,促进优质教育资源共享,推进信息技术与教学融合 ,建设智能化教学环境。另外2015年虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知中,将科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展作为指导方针。并对虚拟实验室建设提出了:虚实结合、相互补充、能实不虚的发展原则。

为加快创新型国家建设,学校的智能化和创新发展是必要条件。我们认为在未来实验室建设中,提高效率,鼓励创新,资源共享,虚实结合是传统实验室与创新型实验室重要的区别。未来实验室将至少具备:网络化控制,集中管理,实验室共享和发展实验慕课的功能。帮助学生更好的为将来就业做好准备,熟悉工程师实验室的工作环境,积极引导学生激发学习和工作兴趣。
 

泰克智能实验室(TekSmartLab)解决方案和应用案例介绍

在这样的历史环境要求下,泰克智能实验室(TekSmartLab)方案于2014年应运而生。这是业内第一个基于网络的智能化实验室管理方案。在过去的几年时间里,已经建立40余个泰克智能实验室样本,成为目前成熟且受高校师生欢迎的智能创新实验室解决方案。

TekSmartLab的设计原则是基于网络管理整个实验室的仪器仪表,通过网络进行状态查询和远程控制。因此整个实验室使用标准以太网协议,可以通过有限网或无线网组成实验室网络。使用无线网络的好处是无需对传统实验室结构进行大的调整,只要添加无线路由器组成新的局域网即可使用。

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所有网络相关设备都符合通用网络标准,使用标准的有线或无线路由器,以及标准的无线网卡进行网络连接。可以使用现有网络进行连接,也可以独立建立专用的局域网络。教师端服务器是通用PC机,使用常见的Windows操作系统。整个系统可以进行自动ip地址分配或手动ip地址分配。

每个实验桌需要配置一个泰克公司自主研发的TSL-3000B智能连接终端,通过USB接口将实验台的仪器连接到有限网或者无线网上,每个终端最多可以同时连接6台USB设备或仪器。智能连接终端采用工业化设计,直接管理实验桌上的仪器仪表,降低实验室服务器负担。使实验室仪器仪表通信具备高可靠性和快速响应能力,基于网络的通信可以保证长时间稳定性,不会出现数据丢包和操控失灵的现象。整个网络中所有的仪器设备设置和读取速度非常快。

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TSL-3000B 智能连接终端
 

这种配置下,一个实验室最多可以同时连接100个实验台共600台电子仪器。具备灵活配置的特点,可以随时添加或删除实验台和实验仪器。支持的仪器仪表覆盖泰克公司常见的主流示波器、信号源、电源和数字万用表,可以按照学校教学实验的需求,自行组合。
 
 

泰克智能实验室(TekSmartLab)在教、学、管理三方面提供的革新

帮助老师提高教学效率
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泰克智能实验室管理界面,提供远程监控和管理,实时查看实验室仪器仪表连接状态
 

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上海交通大学实验室,集中监查、集中控制实验室仪器设备
 

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英国华威(Warwick)大学搭建的泰克智能实验室共计55个实验桌,220台仪器,可在实验开始前对所以仪器进行统一的一键设置。避免出现手动配置常见的设置错误导致待测件受损
 

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传统手动设置如此大规模的实验室仪器需要花费半小时以上的时间,但是用泰克方案后,老师在服务器进行统一操作,时间减少到1分钟以内,受到任课老师的欢迎
 

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老师在服务器端可随时远程查看和设置实验桌仪器。例如示波器显示波形是否正常,电源电压电流设置是否正确等。配合简单的电化教学工具,可以随时将某一个实验桌的情况分享给全班同学,进行点评。通过这样的方式可以进一步提高教学效率,减少实验室老师的工作强度。实现远程指导实验和分享实验数据

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北京邮电大学基础教学实验室,系统配合电化教学工具,帮助老师实现教学效率的提升
 

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随时在大屏幕上讲解实验步骤,分享实验结果

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南京邮电大学,使用投影屏也可以达到同样的效果

 

提高学生学习效率

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提供关闭示波器AutoSet功能,学生需要手动调节示波器触发,使信号稳定下来。强制学生通过手动操作示波器,练习如何设置触发,使信号稳定。锻炼学生更加熟悉示波器的操作和原理

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通过提供二维码扫描方式,可以在智能手机上下载示波器波形文件。下载的波形带有学生信息,从而杜绝了实验结果抄袭的现象

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在线下载编辑实验报告,在线提交实验报告,简化学生操作流程
 

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UCLAN 英国中央兰开夏大学在创新实验室使用智能创新实验室套件,学生在实验室自己开发项目,自己进行实验,在线提交实验结果,无需老师参与

 
实验室管理效率的提升
传统实验室的资产管理非常繁琐,需要老师手动抄写仪器型号序列号进行统计,仪器使用时间的计算非常不精准。另外在教学中需要使用大量纸质资料复印讲义和实验指导书,造成了一定的资源浪费。
智能创新实验室提供实验室仪器仪表使用数据,老师可以随时查看每台实验室仪器的型号/序列号以及使用时间,了解实验室资产信息。另外老师可以为每一门课程建立自己的数据库,包括仪器配置信息,课程教学资料等。学生可以在线上下载教学资料进行提前的预习和复习。同时泰克智能创新实验室也为开展实验慕课,以及实验教学创新提供支持。

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自动获取精确的实验室仪器仪表的资产信息和使用时间

 

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西弗吉尼亚大学使用智能实验室方案,掌握实验室仪器仪表使用情况,为实验室教学改革提供数据支持
 

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为每一个老师的每一个实验课程建立独立的数据库,包含仪器配置,教学资料和实验报告文档


北邮邮电大学在智能实验室基础上,探索远程实验教学和实验慕课。同时在学生科创竞赛方向持续投入,先后选购MDO4K,TSG4100和RSA306B,丰富的实验资源鼓励学生实践更多贴近产业的科创应用。2017年北京邮电大学在全国大学生电子设计竞赛取得了优异成绩,包括4个一等奖和6个二等奖

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泰克公司配合大学进行实验课程讲解的录制,帮助同学在网上进行预习和复习

 
总结
泰克智能实验室(TekSmartLab)提供稳定可靠的底层网络控制方式,帮助老师、同学提高教学效率,帮助学校更好的管理实验室资源。将虚拟的信息化技术,与实际的实验室仪器仪表相结合,为未来的实验室建设打下基础。




关键词: 泰克 实验室 仪器仪表 电工 电子    

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