高校互联网+实验云平台在终...以郑州铁路职业技术学院为例_王鹏宇.pdf

第 37 卷第 2 期2023 年 4 月河南财政税务高等专科学校学报Journal of Henan College of Finance TaxationVol.37No.2Apr.2023 收稿日期 2023 03 05 基金项目 河南省终身教育专项课题(豫教 2022 45760、豫教 2022 45756);河南省职业教育教学改革研究与实践项目(豫教 2023 03141);郑州铁路职业技术学院教育教学改革研究与实践项目(2021JG49)作者简介 王鹏宇(1992)，男，河南信阳人，郑州铁路职业技术学院讲师，管理学硕士，研究方向为铁路运输、终身教育;原方方(1987)，女，河南焦作人，郑州铁路职业技术学院讲师，管理学硕士，研究方向为职业教育、教育信息化;李文举(1987)，男，河南平顶山人，郑州电力高等专科学校副教授，工程硕士，研究方向为职业教育、创新创业教育;郭晚晴(1992)，女，河南郑州人，郑州西亚斯学院助教，经济学硕士，研究方向为人口经济、教育经济。高校互联网+实验云平台在终身教育中的应用研究 以郑州铁路职业技术学院为例王鹏宇1，原方方1，李文举2，郭晚晴3(1 郑州铁路职业技术学院 运输管理学院，河南 郑州 450046;2 郑州电力高等专科学校 教务处，河南 郑州 450046;3 郑州西亚斯学院 商学院，河南 郑州 451150)摘要 我国重视构建中国特色的终身教育体系，高校应利用自身的教育资源积极参与终身教育体系建设。以郑州铁路职业技术学院的互联网+实验云平台为例，分析互联网+实验云平台的技术方案和产品优势，发现在终身教育中应用互联网+实验云平台具有明显的优势，可以为推广高校在线实验平台在终身教育中的广泛应用、促进我国终身教育发展提供参考和借鉴。关键词 终身教育;实验云平台;教育创新 中图分类号 G720 文献标识码 A 文章编号 1008 5793(2023)02 0068 04一、引言终身教育是贯穿人一生的一种教育形态。1993 年我国首次使用“终身教育”概念并写入中国教育改革和发展纲要，1995 年 中华人民共和国教育法 提出要建立和完善终身教育体系。国家中长期教育改革和发展规划纲要(20102020 年)1 明确成人教育活动是终身学习体系的重要组成部分，提出要加快各类学习型组织建设，基本形成全民学习、终身学习的学习型社会。中国教育现代化 20352 更加注重终身学习，提出要建成服务全民终身学习的现代教育体系。2022 年5 月20 日，国家开放大学终身教育平台正式上线，面向社会大众开放共享，用互联网+的形式为人们自主学习、终身教育提供了便利条件。信息时代，终身教育在个体发展中将承担越来越重要的角色，发挥越来越重要的作用。二、高校采用互联网+形式参与终身教育体系建设20 世纪 60 年代，终身教育的理念由联合国教科文组织成人教育局局长保罗朗格朗提出。之后随着全球经济发展与各国对教育问题的愈加重视，终身教育的理念逐步得到普及，多个国家开始关注终身教育体系的构建。高校作为培养高素质人才的摇篮，也是所在地区重要的科研文化中心，能够带动本地区的科学文化建设。我国高校应利用自身教育资源，积极参与国家终身教育体系建设并发挥应有的作86用。我国出台的关于终身教育的一系列文件，有助于高校更好地平衡学校教育与校外教育、正规教育与非正规教育的关系，从而推动终身教育的落实和发展，为个体实现真正意义上的终身学习创造条件3。沈阳广播电视大学继续教育学院开展远程终身教育的做法具有一定的代表性，其在组织行业内职工参加远程教育培训的过程中，采用多种软硬件集成的教学平台，通过身份证识别器、条形码证书打印设备、条形码扫描识别设备等第三方硬件设备，配合已有的软件技术，解决了高校在服务终身教育的过程中受众面大、师资有限等现实难题，大大提高了远程终身教育的现代化教学水平4。厦门华天涉外职业技术学院的李素桂认为终身教育的门槛相对较低，受教育主体存在学历、文化、社会背景的差异，如果采取高校传统的教学模式不仅要投入大量的师资和设备，而且无法保证终身教育的效率和质量。高校在终身教育过程中推广人工智能课程教学辅助技术，可以针对受教育者的实际情况及需求，引入考试成绩分析、学习动态监控等技术支持，在无人干预的情况下对受教育者提供学习支持，提高课程教学效率。此外，人工智能服务终身教育还能提供智能作业批改及考试审核等功能服务，可以通过评估受教育者的学习过程，针对其实际情况提出学习建议，教师也能按照人工智能系统给出的建议及时调整教学策略5。互联网+的终身教育形式，让不同职业、不同学历的学习者可以参与不同学科、不同课程的学习。同时，高校也认识到教育服务的主体不仅有在校学生，而且已经扩容到更广大的社会学习群体，从而促使高校创新终身教育形式，将人工智能课程教学辅助技术引入终身教育，以满足社会学习群体的教育需求。三、互联网+实验云平台的技术方案与产品特点(一)互联网+实验云平台的技术方案本研究以郑州铁路职业技术学院使用的互联网+实验云平台为例，分析互联网+实验云平台的技术方案及产品特点，为高校在终身教育中推广使用这种线上实验平台提供参考。互联网+实验云平台即在互联网上通过运用远程数据及图像(声音)采集、远程控制技术、计算机仿真技术等技术手段，让实验者可在异地通过浏览器进入线上实验室，实现线上实验操作和现象观察，得到真实客观的实验数据和实验曲线的一种线上实验平台。郑州铁路职业技术学院的互联网+实验云平台主要应用于电子信息工程技术、铁道通信与信息化技术、轨道交通通信信号设备制造与维护、铁道信号自动控制、城市轨道交通通信信号技术等9 个专业的模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、电气控制技术、屏蔽门控制技术等9门课程的实验实训教学。以模拟电子技术课程实验实训教学为例，互联网+实验云平台将信号源、示波器、逻辑分析仪等仪器硬件电路直接与实验电路连接在一起，分为集成测量仪器的主控板和需要实验的被测板，主控系统采用 AM+FPGA 架构，如果更换实验内容则只需改变被测板，这样的设计可以提升系统的稳定性，减少硬件成本。一个实验电路板可以同时满足多个用户的实验需求，硬件资源占用比较少，大大提升了实验实训教学的效率和质量。(二)互联网+实验云平台的产品特点可行性。郑州铁路职业技术学院在互联网+实验云平台的硬件方面，数据采集处理采用高端STM32F429VET6 芯片，它基于高性能 ArmCortexM4 32 位 ISC 内核，工作频率高达 180 MHz。Cortex M4 内核具有浮点单元(FPU)单精度，支持所有 Arm单精度数据处理指令和数据类型，确保采集数据的精确性。在该平台的软件方面，系统编程语言选用 java，数据库选用轻量级关系型数据库 MySql 及非关系型数据库 edis，框架则选用了 Spring、Spring MVC 和 Spring Boot 框架技术，便于系统后台进行二次开发与维护。此外，采用 layui 作为前端页面样式框架，设计简洁、美观。采用阿里云服务器，既可以利用云端服务器强大的计算功能，对传送过来的数据进行二次处理，如卡尔曼滤波滤除干扰，小波变换对波形进行优化，又可以根据使用人数的多少和计算量大小，随时调整计算速度、带宽和容量，保证系统处于最佳稳定状态。学习者借助互联网，通过电脑终端与实验设备进行线上远程连接后，根据实验指导书要求，向主控板发出请求数据命令，主控板根据命令采集被测电路的电压、电流和波形等数据并发送数据给云端服务器进行96处理，再通过标准协议和高级通信接口将数据返给学习者的电脑终端。可操作性。每个学习者的学习情况不一样，实验时所使用的仪器仪表的厂家型号不一样，实验电路和使用方法也有所不同。为了满足学习者可操作性强和界面友好的学习需求，在 PC 终端采用虚拟仿真技术，不仅能虚拟仿真多种仪器仪表，如多通道示波器、信号发生器、频谱分析仪、频率计、波特图分析仪、交直流电压表、交直流电流表、万用表等，还能仿真同一款设备的不同厂家，如示波器可以仿真普源、优利德、鼎阳等国内外厂家，同时也可以根据实验电路定制被测板，仿真不同厂家的实验设备。可扩展性。针对不同专业课程教学改革及实验项目更新需求，互联网+实验云平台的构架和主控电路只需要改变被测电路，就能实现整个实验课程和实验项目的更新、完善，为不同类型、不同领域的实践教学提供实验平台。安全性。互联网是一个公共平台，在服务器部署方面可以采取校园网服务器和云服务器两种方式。为了网站维护方便及系统运行安全，郑州铁路职业技术学院互联网+实验云平台部署在阿里云服务器上，既能防范黑客的非法侵入与攻击，又能避免出现系统瘫痪、数据流失等问题。同时，学院把互联网+实验云平台分为实验操作端、网络管理端和系统管理员端等不同的端口，对不同端口人员的权限进行了必要的信息加密，有效保护了用户的信息安全6。四、传统虚拟仿真环境下在线实验的弊端与互联网+实验云平台的优势分析郑州铁路职业技术学院使用互联网+实验云平台进行实践教学，有效弥补了传统虚拟仿真环境下在线实验的不足，对教师完成专业课程实践教学及指导学生参赛和进行科技创新均具有重要的辅助作用，可以方便快捷地将在线实验的科研成果转化为教学内容和比赛数据，从而带动教学改革和课程建设，提高学校的教学水平和人才培养水平。实践课程运用虚拟仿真技术可以构建以仿真资源、课程资源、全景资源为要素的教学资源，但实验的真实性与准确性不高。虚拟仿真技术与实践课程的结合虽然有效支持了模拟训练、实践训练等教学任务的完成，却只能得到模拟程序中的数据和结果7。郑州铁路职业技术学院的互联网+实验云平台采用互联网+、现代通信、虚拟仪器和嵌入式测试技术，把电源、信号源、示波器、万用表等测试仪器仪表与被测电路集成在一起，将原来必须在实验室进行的实验项目转移到线上，突破了时间和地点的限制，支持学生线下线上结合开展实验活动，学生既能在实验室用传统方法做线下实验，又能通过互联网在客户端浏览器上进行线上实验。一套硬件设备可支持 10人同时在线进行实验，从而实现了大规模远程在线实践课程教学。五、互联网+实验云平台在终身教育中的应用目前，郑州铁路职业技术学院的互联网+实验云平台已完成 9 门课程实验实训教学的开发、近 70 个实验项目的建设。该平台除了可以满足本校学生实践学习的需求外，还可以服务企业的员工培训、社会从业人员的在线学习以及国内外相关专业爱好者的自主学习。郑州铁路职业技术学院借助互联网+实验云平台不仅完成了河南省高职、中职院校 4 个师资班的在线实验培训，而且组织实施了郑州机场集团、郑州地铁集团、郑州新工科研究院有限公司等多个单位的员工在线技能培训，目前注册人数有 25 000 多名。由此可以看出，高校将互联网+实验云平台应用于终身教育，不仅能够满足大规模远程在线实践课程的教学需求，而且创新了终身教育形式，为不同学习者提供了方便快捷的学习平台，满足了学习者的不同学习需求，终身教育的效率和质量也得到了提升，具有一定的应用优势。(一)可充分利用学校的实践实验资源高校工科专业的实习实训需要配备大量的实验设备，有些实验设备价值昂贵且损耗率高，使得相关专业的终身学习者难以承担高昂的实践实验成本，参与相关实践实验的学习机会较少，这成为他们自主学习、终身学习的阻碍。在终身教育中采用互联网+实验云平台，为终身学习者提供参与实践实验活动的平台和机会，不仅可以提高学习者的学习兴趣，而且学习者可以用较少的费用完成所需的实践实验，同07时高校的实践实验资源也能够得到充分利用。(二)可灵活选择实践实验时间和地点高校使用互联网+实验云平台可以实现开放式实践实验教学，更适合有本职工作但想利用业余时间进行自主学习和实践实验的终身学习者完成相关的实践实验活动。该平台在终身教育中的推广使用，突破了传统实践实验教学的时间、地点限制，使得越来越多的终身学习者可以根据自己的情况和需求灵活地选择线上或线下的实践实验时间和地点。(三)具有友好的智慧交互方式互联网+实验云平台的移动端界面设计美观，操作逻辑合理，对终身学习者来说简便易行，能够