CN212569862U - 一种开放式实验教学信息化平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开放式实验教学信息化平台，包括教师端和若干学生端，所述学生端设于实验台上，所述教师端和学生端通过校园网与中心服务器连接，其特征在于：还包括视频辅助模块，所述视频辅助模块包括视频信号发射器、视频信号接收器、摄像机和视频采集卡，所述教师端和学生端分别包括教师端主机和学生端主机，所述摄像机与所述视频信号发射器连接，将摄像机采集到的视频通过视频信号发射器发送至视频信号接收器，所述视频信号接收器与所述视频采集卡连接，所述视频采集卡连接教师端主机并通过校园网连接至学生端主机，所述学生端主机还连接有用于学生身份信息读取与发送和实验台电源控制的控制终端。

Description

一种开放式实验教学信息化平台

技术领域

本实用新型主要涉及教学设备领域，尤其涉及一种开放式实验教学信息化平台。

背景技术

开放式实验教学是高校实验教学改革的方向，是培养高素质新型人才的有效途径，它能够有效提高学生的实验兴趣和动力，开拓思维，培养创新意识，增强工程实践能力和创新能力。可是随着人才培养方案的调整及信息化教学改革的不断深入，对实践性环节的教学和训练提出更高的要求。原系统在信息共享度、实验资源利用率、管理效率等方面，已无法适应实验室充分开放的发展趋势，现有实验教学手段也有待发展，以进一步提高实践教学效果。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上缺点，提供一种开放式实验教学信息化平台。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种开放式实验教学信息化平台，一种开放式实验教学信息化平台，包括教师端和与所述教师端通信连接的若干学生端，所述学生端设于实验台上，所述教师端和学生端通过校园网与中心服务器连接，还包括视频辅助模块，所述视频辅助模块包括视频信号发射器、视频信号接收器、摄像机和视频采集卡，所述教师端和学生端分别包括教师端主机和学生端主机，所述摄像机与所述视频信号发射器连接，将摄像机采集到的视频通过视频信号发射器发送至视频信号接收器，所述视频信号接收器与所述视频采集卡连接，所述视频采集卡连接通过校园网连接至学生端主机，所述学生端主机还连接有用于学生身份信息读取与发送和实验台电源控制的控制终端。

作为限定：还包括控制单元，所述控制单元包括设于各实验室门口用于将实验资源状态实时显示的主机、用于与所述控制终端通信连接的第一无线通信模块和用于教师身份信息读取与发送的非接触式读卡器。

作为限定：所述控制终端包括壳体、设于壳体上用以显示实验台使用信息和使用者信息的显示屏、设于壳体内用于学生身份信息读取与发送的ID卡读卡模块、设于壳体内用于接收来自所述第一无线通信模块信息的第二无线通信模块、设于壳体内用于将实验台使用信息发送至资源显示单元的单片机、设于壳体上用于控制实验台电源的开关电源模块和用于应急启动实验台电源的钥匙开关。

作为限定：还包括资源显示单元，所述资源显示单元包括用于显示各实验室实验资源状态的LED显示器，所述显示器通过校园网与中心服务器连接。

作为限定：所述教师端还包括操作屏、音响输出设备和文字输出设备，所述操作屏、音响输出设备和文字输出设备均与所述教师端主机连接。

作为限定：所述学生端还包括操作屏和文字输出设备，所述操作屏和文字输出设备均与所述学生端主机连接。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

通过信息化建设，教学运行管理系统增强信息要素，提高了共享程度；加强管理环节，提高了管理效率；优化结构设计，适于广泛推广。基于开放实验教学的实验室信息管理平台效率高、技术先进、适用性强，能够促进实验室的充分开放，有效提高实验室的管理水平和实验资源的利用率，使实验室的开放管理更加系统化、信息化、科学化，为广大学员创造自主进入实验室的学习空间，学员实践性环节的训练将得到有效加强，为培养高素质人才打好基础。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型控制终端的正面示意图。

图3为本实用新型控制终端的背面的示意图。

图4为本实用新型控制终端电源原理图。

图5为本实用新型为控制终端单相连接的连接图。

图6为本实用新型为控制终端三相连接的连接图。

图中：1-教师端，2-学生端，3-校园网，4-中心服务器，5-视频辅助单元，6-控制终端，7-控制单元，8-资源显示单元，9-壳体，10-显示屏，11-读卡区，12-钥匙开关，13-交流电输入端口，14-交流电输出端口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，图1示出了一种开放式实验教学信息化平台，包括教师端1和若干学生端2，其中教师端1包括教师端主机、操作屏、音响输出设备和文字输出设备，教师端1的操作屏、音响输出设备和文字输出设备均与教师端主机连接，学生端2包括学生端主机操作屏和文字输出设备，学生端2的操作屏和文字输出设备均与学生端2连接，学生端2设置在实验台上。教师端1和学生端2通过校园网3与中心服务器4连接。

通过校园网3与中心服务器4连接的还有视频辅助单元5，视频辅助单元5包括视频信号发射器、视频信号接收器、摄像机和视频采集卡，摄像机选择便携式摄像机，这样既可以实时投放宏观或微观场景，也可实现快速的场景切换，能够满足实践类课程及其它课程的实践环节的现场教学的需要。便携式摄像机将采集到的视频通过视频信号发射器发送至视频信号接收器，视频信号接收器与视频采集卡连接，视频采集卡连接教师端主机并通过校园网3连接至学生端主机。视频辅助单元5借助校园网3络资源，服务于现场教学，对教师所进行的操作实时显示在每个实验台学生端2的学生端主机上，学生在自己对应的实验位置就可以方便的进行观察学习，克服了以往学生围绕在教师的四周进行知识的讲解的局限性。教师端1上还连接有投影仪，通过投影仪投放，学员可通过大屏幕观看教师示范，可以大幅提高实践环节的授课效率和教学效果。同时还可以通过广播服务的方式，将现场视频发送至远程计算机终端，开展远程教学和远程辅导，拓展教学空间。

本实用新型还包括控制单元7，控制单元7以实验室为单位进行部署，负责该实验室内实验资源的控制，并实时显示当前时间段该实验室各实验台的状态信息，控制单元7由一台接入校园网3的主机、第一无线通信模块、非接触式读卡器及相应的控制软件组成。其中，控制软件采用C/S架构，由PowerBuilder编程实现；主机最好是一台触摸一体机，部署在实验室入口处方便查看的位置，便于教师和学生了解实验室资源的使用情况，第一无线通信模块(可以选择433无线通信模块)负责与实验台控制终端6进行通信，传输相关信息和指令，非接触式读卡器用于教师身份确认，仅经身份确认的教师才可操控软件，而且为防止学生操控，在教师操控结束30秒后即锁定界面，需再次刷卡确认教师身份方可操控。

控制终端6主要是完成学生身份读取与发送、实验台电源控制、状态检测、状态显示、使用历史记录查询等功能。每个实验台配备一台，如图2和图3所示，其包括壳体99、设于壳体99上用以显示实验台使用信息和使用者信息的显示屏1010、设于壳体99内用于学生身份信息读取与发送的ID卡读卡模块、设于壳体99外表面上的与ID卡读卡模块对应的读卡区1111、设于壳体99内用于接收来自第一无线通信模块信息的第二无线通信模块(可选择433无线通信模块)、设于壳体99内用于将实验台使用信息发送至资源显示单元8的单片机(可选择MSP430单片机)、设于壳体99内用于控制实验台电源的开关电源模块和设于壳体99上用于应急启动实验台电源的钥匙开关1212、设于壳体9上的交流电输入端口141313和交流电输出端口14。

(1)电源控制

实验台电源控制流程为：控制终端6读取并发送ID信息，经控制单元7中继接收后，向中心服务器4发出问询，通过身份及时段校验后，由控制单元7发送通电指令，并在中心服务器4形成使用记录，实验台控制终端6根据相应的指令作出响应，并在控制终端6的存储器中创建使用记录。如果在控制终端6的非接触式读卡区11长时间未探测到授权的ID卡，则自动切断实验台电源，并向控制单元7发送释放资源的控制信号。

另设有应急控制钥匙开关12，在无线或网络通信异常，控制信号无法传输的情况下，可使用专用钥匙启动应急控制开关，完成对实验台的电源控制。实验台控制终端6电源原理图如图4所示，在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻，能有效地抑制开机时的浪涌电流。D：表示阻值，5D表示阻值为5欧姆，10D表示阻值为10欧姆；？：表示瓷片直径φ？mm。(可以反映允许最大稳态电流，如7表示8.5A，9表示10.5A，13表示14.5A，15表示16.5A，20表示22A)。

压敏电阻一般并联在电路中使用，当电阻两端的电压发生急剧变化时，电阻短路将电流保险丝熔断，起到保护作用。压敏电阻在电路中，常用于电源过压保护和稳压。测量时将万用表置10k档，表笔接于电阻两端，万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值，如果超出这个数值很大，则说明压敏电阻已损。压敏电阻电压值即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等，＝2.2VAC，VAC为额定交流电压的有效值。如220V电源时，2.2×220V＝484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V之间。

实验台控制终端6连接市电的连接图如图5和图6所示，其中图5为单相连接的连接图，图6为三相连接的连接图。

(2)实验台状态信息显示及设置

通过实验台控制终端6的液晶显示屏6显示实验台当前的实验信息(学员姓名、实验内容等)、实验台状态(空闲、故障、正常)。也可对实验台的状态进行设置，并将状态信息发送给控制单元7，再经控制单元7发送至中心服务器4。

(3)实验台使用记录查询

实验台控制终端6内设有存储设备，能将实验台的使用记录(学员姓名、使用时间等信息)永久保存，实验室管理员可以直接调阅实验台的使用记录。

资源显示单元8设立在实验楼的一层，通过校园网3与中心服务器4连接，将实验室的运行状况及实验资源状态实时的显示出来。资源显示以实验室为单位，每个实验室的资源占用情况在LED显示器上滚动显示，方便学员掌握教学资源的状况，进行预约实验台的浏览，为现场补录实验项目提供信息。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种开放式实验教学信息化平台，包括教师端和若干学生端，所述学生端设于实验台上，所述教师端和学生端通过校园网与中心服务器连接，其特征在于：还包括视频辅助模块，所述视频辅助模块包括视频信号发射器、视频信号接收器、摄像机和视频采集卡，所述教师端和学生端分别包括教师端主机和学生端主机，所述摄像机与所述视频信号发射器连接，将摄像机采集到的视频通过视频信号发射器发送至视频信号接收器，所述视频信号接收器与所述视频采集卡连接，所述视频采集卡连接教师端主机并通过校园网连接至学生端主机，所述学生端主机还连接有用于学生身份信息读取与发送和实验台电源控制的控制终端。

2.根据权利要求1所述的一种开放式实验教学信息化平台，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元包括设于各实验室门口用于将实验资源状态实时显示的主机、用于与所述控制终端通信连接的第一无线通信模块和用于教师身份信息读取与发送的非接触式读卡器。

3.根据权利要求2所述的一种开放式实验教学信息化平台，其特征在于：所述控制终端包括壳体、设于壳体上用以显示实验台使用信息和使用者信息的显示屏、设于壳体内用于学生身份信息读取与发送的ID卡读卡模块、设于壳体外表面上的与ID卡读卡模块对应的读卡区、设于壳体内用于接收来自所述第一无线通信模块信息的第二无线通信模块、设于壳体内用于将实验台使用信息发送至资源显示单元的单片机、设于壳体内用于控制实验台电源的开关电源模块和设于壳体上用于应急启动实验台电源的钥匙开关。

4.根据权利要求3所述的一种开放式实验教学信息化平台，其特征在于：还包括资源显示单元，所述资源显示单元包括用于显示各实验室实验资源状态的LED显示器，所述LED显示器通过校园网与中心服务器连接。

5.根据权利要求1所述的一种开放式实验教学信息化平台，其特征在于：所述教师端还包括操作屏、音响输出设备和文字输出设备，所述操作屏、音响输出设备和文字输出设备均与所述教师端主机连接。

6.根据权利要求3所述的一种开放式实验教学信息化平台，其特征在于：所述学生端还包括操作屏和文字输出设备，所述操作屏和文字输出设备均与所述学生端主机连接。

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