课题申报范本互联网+电子信息模块化实景实验建设与研究.docx
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课题申报范本互联网+电子信息模块化实景实验建设与研究.docx
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课题申报范本互联网+电子信息模块化实景实验建设与研究
课题申报范例精选
【导语】课题要坚持正确的政治方向,充分体现中央有关精神和要求,具有鲜明的问题导向和创新价值。
应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性;基础理论类选题要立足学术前沿,具有原创性和开拓性;跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。
选题文字表述科学、严谨、规范。
以下是课题优秀成果,是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。
互联网+电子信息模块化实景实验建设与研究
课题名称:
互联网+电子信息模块化实景实验建设与研究
关键词:
电子信息,网络化,模块化,虚拟仪器
申报级别:
全国教育信息技术研究课题
课题类别:
专项课题
学科分类:
信息技术
研究类型:
信息技术
预期研究成果:
立项号:
166232915
课题设计论证
一、本课题国内外研究现状述评、选题意义和研究价值
1.国内外研究现状述评
在电子信息专业教学中,实验课是重要的教学环节,为了改善学生的实验条件,各高校除了提高实验设备利用率,还加大了资金投入。
近年来,类似“基础实验室”、“综合实验室”、“创新实验室”和“虚拟实验室”成为了各大高校兴建实验室的主流。
在虚拟实验室就是利用互联网技术将实验设备连接起来,以实现数据采集、分析和远程操作的一个系统,具有传统实验室无法比拟的优势。
随着虚拟实验技术的成熟,人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高、易维护等诸多优点。
近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。
目前高校教学型虚拟实验室的建设和应用有如下问题:
1、虚拟实验项目常采用软件仿真方式,实验效果一般:
采用软件仿真原理搭建的虚拟实验平台,成本低、结构简单、实验重复性好。
但是所模仿的元器件、仪器仪表与真实实验必然存在着一些差异。
此外,仿真实验不是在真实环境中操作完成,会降低学生对实验操作技能的重视程度,降低学生应对偶然事件的能力。
而这些能力往往是电子信息专业实验教学的主要教学任务。
2、虚拟实验室多根据具体课程需要建设,通用性较差:
虚拟实验系统常基于某一门课程开发,应用面较窄。
对于某一类学科的虚拟实验通用平台技术研究较少。
针对以上问题,提出了互联网+电子信息模块化实景实验平台的研究内容,建立的网络平台允许学生、教师甚至社会人员通过网络实景操作实验设备、获取和分析实验数据。
此外采用模块化的设计理念,可以通过添加相应模块面向多门课程,实验模块的增添保障实验平台具备了长期可扩展性,不会过早地过时甚至报废。
最值得一提的是,由于具备模块化的特点,学生还可以按照自己的创意将多个模块一起放在实验平台上搭建自己的系统,在更高层次上做各种综合实验,契合了我单位应用型人才的培养模式。
2.选题意义
本项目综合考虑电子信息专业课程特点、相互联系,明确以探索问题为中心、以提高动手能力为重点和了解先进工业技术为扩展的综合实验教学模式。
拟培养学生理论联系实际的能力、培养学生发现问题及解决问题的能力。
1、采用“互联网+”概念,实现网络化实验方式:
实验教学中心设计了网络化实景实验方式,学生可以利用课余时间完成感兴趣的实验内容。
这种新型的教学体系在保证实验效果的前提下,摆脱了实验室的时空限制、设备限制,实质上摆脱了旧有思想的限制。
可以对学生进行全面、系统性的规范化科研培训。
2、立足专业基本理论,通过综合实验设计将相关知识优化组合:
在综合性实验课程中力求将相关实验技术进行有机整合或集中传授,做到最大限度的资源优化,相应地把原先分散安排的实验组合为有机的整体,既提高了效率,又节省了消耗,提高了学生综合应用、分析问题和解决问题的能力。
3.将教师的科研教研成果转化为实验教学内容
依托教师的教科研项目,利用学校的专业学科和科研平台技术支撑,把科研教研成果以及与其相配套的先进技术融入到实验教学中。
3.研究价值
1、本项目顺利实施的成果拟在本单位的相关专业推行,改进提升的教学效果可以覆盖电子类专业学生。
建设的电子信息实验网络平台不受时空限制,可以全天候向在校学生甚至任何人开放,能够极大地提升实验室利用率,也减少了实验室购置成本和运营成本。
2、模块化的设计方式保证了综合性、创造性实验的可能性,丰富了实验内容和实验范围,丰富电子信息类实验的层次。
3、随着项目的逐步推进,实验平台及相关资源可以向其他高校开发,工业级实验设备也可以向各企业开放,实现仪器设备共享,直接为经济发展做出贡献。
二本课题的研究目标、研究内容、主要观点和创新之处
1.本课题的研究目标
本课题采用互联网+实验室的新思维,利用模块化的设计理念,运用虚拟仪器技术建设新型电子信息实景实验平台。
用户可以在实验室或在网络上操作实验设备。
2.研究内容
1、采用虚拟仪器技术对实验平台进行网络化设计
学生可在任时任地通过网络操作实验设备,并可以实时获得实验数据和实验影像。
在网络平台上完成的功能包括硬件驱动的支持,数据采集和分析任务的进行,排队系统的维护,实验列表的管理,以及实时实验镜像信息的传输。
所有的实验程序都是在服务器上运行的,通过TCP/IP协议与网络用户进行信息交流。
2、搭建模块化实验设备
可以通过添加相应模块为多门课程服务,模块化又保证实验设备具备长期可扩展性。
采用LabVIEW技术设计软件模块,采用PXI总线搭建工业级实验平台,采用ELVISII设备搭建教学实验平台,外围设备与模块化软硬件配合,具备完成各种实验的能力。
3、设计电子信息类综合实验
采用上述搭建的模块化实验设备,设计涵盖范围广、知识面宽的综合类实验,有助于学生从全局角度理解电子信息专业内容。
3.主要观点和创新之处
电子信息模块化实景实验技术以网络化教学理念和模块化实验教学模式为突破口,在实验教学体系、开放管理模式、学科发展与实验教学的融通和渗透等方面形成了鲜明的特色。
1、网络化实景实验教学理念
仿真实验的理想化会使真实实验中可能出现的随机性故障、误差及其它异常情况等被掩盖。
而本课题设计的网络平台提供了远程操作实验设备的可能,通过视频传输保证实时观察实验现象,最大限度地降低了网络虚拟实验的失真度。
2、模块化实验教学模式
随着电子信息专业技术的突飞猛进,能够提高实验室的包容性和灵活性却意义重大。
本课题在LabVIEW平台上设计各软件内容,基于PXI和ELVISII的“科研+教学”双模硬件平台,软硬件兼容、功能多样且升级潜力巨大。
适合作为学生综合设计、创新创造的实验平台。
3、科研+科技服务+教研教改三位一体的创新实验平台
实验平台不仅可以承担教学任务,PXI工业平台及虚拟仪器软件也适合电子信息类科学研究,ELVISII平台适合进行相关课程的教研教改。
由于实验平台处在虚拟仪器技术框架下,因此科研、科技服务和教研教改可以相互融合和促进。
三本课题的研究思路、研究方法、技术路线和实施步骤
1.研究思路
拟通过网络实验与实际实验相呼应,综合实验与普通实验相呼应,理论教学与工业生产相呼应的研究思路实施项目,从而提高教学质量。
2.研究方法
依据研究思路,实验室建设拟采用以下研究方法:
1、首先利用LabVIEW软件设计网络框架及数据库管理模块,嵌入影音实时传输单元,最大程度保证远程实验的真实性,加强操作者的体验感。
2、然后设计基于PXI总线和基于ELVISII设备的双模块化实验设备,PXI设备的工业级应用范围可以保证实验与工业生产无缝对接,ELVISII内含14种常用仪器,性能可以满足实际需要。
3、接着设计和编写适合电子信息专业的模块化软件内容,通过调用可以实现各种数据处理、存储和分析等功能,为了保证兼容性,软件在LabVIEW环境下开发。
4、最后设计综合性开放性的实验内容,形成网络实验平台的实际应用。
3.技术路线
考虑专业特点和学生基本情况,根据专业知识点和工业生产的实际应用规划实验要求,对实验内容进行模块化设计和综合性考量,形成具体的工作内容。
项目主要分三部分同时实施,即网络化实验平台建设,模块化软件设计和模块化硬件设计,最终形成实验平台,通过专家和学生反馈修正后完成项目。
4.实施步骤
1、2016年8月——2016年12月:
调研与资料查阅阶段;
2、2017年1月——2017年6月:
实验网络平台建设;
3、2017年7月——2017年12月:
模块化实验设计;
4、2018年1月——2018年6月:
课程推广和实施;
5、2018年7月——2018年8月:
资料整理,项目结题。
课题可行性分析
一、已取得的相关研究成果和主要参考文献
(一)已取得的相关研究成果部分教研项目:
1、2014年广东省质量工程一般项目:
高频电子线路课程应用式教学改革,于效宇2、2014年广东省质量工程一般项目:
电子科学与技术,杨健君3、2014年校级质量工程重点项目:
高频电子线路课程应用式教学改革,于效宇4、2014年校级质量工程重点项目:
《移动通信》教材建设,卢晶琦部分教研论文:
1、于效宇,基于虚拟仪器的信号处理实验室建设路径,黑龙江教育(高教研究与评估),2016-012、于效宇,高频电子线路知识点总结与教学实践,电气电子教学学报,2016-063、于效宇,基于频谱分析的高频电子实验教学研究,中国电力教育,2013-074、于效宇,高频电子线路广义教学法探究,黑龙江教育(高教研究与评估),2015-01出版教材1、黄杰勇,PADS软件基础与应用实例,电子工业出版社,2015-02 2、黄杰勇,AltiumDesigner实战攻略与高速PCB设计,电子工业出版社,2015-073、卢晶琦,C/C++程序设计(第2版),清华大学出版社,2013-02 部分教学奖励1、于效宇,2013年度中山市优秀教师2、杨健君,2013年度中山市优秀教师3、于效宇,2014年度中山市优秀教师
(二)主要参考文献[1]王卫国,胡今鸿,刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索,2015,34(5):
214-219.[2]SuCai,XuWang,Feng-KuangChiang.CasestudyofAugmentedRealitysimulationsystemapplicationinachemistrycourse[J].ComputersinHumanBehavior,2014,(37):
31-40.[3]杨建良.电类基础课程实验教学“虚实结合”模式的构建[J].实验室研究与探索,2014,33(7):
101-104.[4]李海芳,张民,陈俊杰.LabVIEW下远程虚拟实验室的研究与实现[J].太原理工大学学报,2010,41
(2):
147-149.[5]毋妙丽.基于云桌面技术的实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索,2014,33(12):
290-293.[6]刘宏达,闻子侠,马忠丽.基于虚拟仪器技术的远程测控实验系统开发[J].实验技术与管理,2009,26(11):
75-79.二、主要参加者的学术背景和研究经验、组成结构
(一)主要参加者的学术背景 课题负责人:
于效宇,工学博士,2013、2014年市优秀教师,2011、2014校优秀教师,2011、2014校教学优秀奖。
近五年来发表教研论文6篇。
主持省级、校级教研项目各1项。
主持和参与科研项目十余项,发表科研论文十余篇,个人到账经费四十余万元。
其中主持的微波炉电路板测试系统项目采用LabVIEW技术,并获市科技进步三等奖,因此在本课题的研究过程中可熟练应用此技术。
参加人员:
刘艳,博士,负责实验硬件设备搭建、电路设计;杨健君,博士,教学副院长,负责电子信息专业培养方案设计与优化;袁海军,博士,电信系主任,负责综合性实验设计;黄杰勇,硕士,负责硬件电路设计;卢晶琦,硕士,负责模块化程序设计。
汤绮婷,硕士,教学秘书,负责资料整理,教学情况分析。
(二)研究经验1、教研科研水平近年来项目组教师共承担教研课题9项,发表论文11篇,编写教材3本。
承担科研课题14项,发表学术研究论文13篇,获得实用新型专利1项,软件版权2项,外观专利1项,获得中山市科技进步奖1项,获得其他各类奖励20项。
项目组依托虚拟仪器技术开发了电脑板功能测试设备。
为了推广其在企业中的应用,并通过应用完善系统功能,提高系统可靠性。
与广东美的厨房电器制造有限公司展开合作,用于美的公司的微波炉电脑板功能测试,效率提高100%,有效缩短新产品的研发周期。
通过此系统共研发3个新微波炉机型,获得了市场的一致认可,年度新增产值1500万,新增利润75万。
2、信息平台预研成果 利用LabVIEW软件的TCP/IP技术,建立网络化实景实验中心,构建开放共享的实验教学网络资源,学生可以通过互联网实际操作实验室设备,获得真实实验数据。
目前已经完成了网络框架设计,学生不仅可以实际操作实验室设备,还可以通过实时视频获悉设备工作状态,提高远程实验体验感。
3、预研教学成果 尽管实验中心本学期才开始承担教学任务,但是依然取得了良好的教学效果。
1)采样定理分析实验 采样定理分析的实验目的是应用LabVIEW验证采样定理,加深理解时域采样定理的概念,通过虚拟仪器强大的分析能力,帮助学生构建频谱概念,教学效果较好。
2)DA电路验证 DA电路验证的实验目的是应用LabVIEW软件和ELVIS设备验证D/A输出。
学生在实际实验操作ELVIS设备处理各类信号,方便学生理解D/A转换原理。
3)毕业设计 本年度有三组毕业设计都选择了虚拟仪器技术的相关题目,教学效果较好,《基于ELVIS的信号处理技术研究》论文查重率<2%,且获得校级优秀,《基于ELVIS的测试设备研究》获得了院级优秀,《基于ELVIS的电路分析技术研究》获得了院级良好。
4)创新训练 本年度依托实验平台的《电路板功能检测系统》理工科评分第一,被评为国家级创新训练项目,《基于LabVIEW的皮带轮多参数尺寸检测研究》被评为校级创新训练项目。
(三)组成结构 实验平台实施电子信息学院和教务处双头管理,在资源利用方面,由于实验设备和软件均采用虚拟仪器技术,因此各实验平台可专管共用、资源共享,也方便进行实验项目移植,提高了设备与环境的使用率。
同时利用网络化实景教学方式,将所有教师和学生的电脑均纳入我们的教学系统,使实验教学资源得到最高效率与最充分的利用。
三、完成课题的保障条件
(一)单位条件电子科技大学中山学院是伟人故里——中山市的最高学府。
学院以培养高层次应用型人才为目标,积极探索人才培养模式。
加大教学改革力度,推进“教学质量工程”,创新人才培养体系,以专业建设、教学团队建设、优秀实践教学基地建设、数字化学习中心、教材建设等为抓手,教学研究与改革成绩斐然,教学质量不断提高。
(二)实验条件 2015年,实验中心获批建设,投入经费约89万元,其中设备费约69万元:
实验中心运行获得了设备保障,已能完成电子信息专业综合性、设计性和创新性等现代化实验教学要求。
此外自制机械零件检测设备一套(约10万元),自制电路板功能测试设备一套(约10万元)。
(三)完成本课题研究的时间和经费保证 如本课题获得立项,课题组承诺将在2018年9月前按时结题;同时,根据学校对国家级教育研究课题立项规定,课题立项后学校将划拨一笔专项经费,保证课题的顺利开展和实施。
预期研究成果
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 课题 申报 范本 互联网 电子信息 模块化 实景 实验 建设 研究