[论文解读] Web-Based Learning and Training for Virtual Metrology Lab

Fahad Ahmed Al-Zahrani|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2010

Experimental Learning in Engineering参考文献 9被引用 11

一句话总结

本文介绍了一种基于网络的虚拟计量实验室，采用Java小程序实现，为沙特阿拉伯阿尔巴赫大学的一年级计量学课程工程专业学生提供互动式、在线的实验体验，以增强传统课堂教学。该系统支持远程、自解释性学习，运行可靠且经过测试，学生在课堂测试中反馈体验积极。

ABSTRACT

The use of World Web Wide for distance education has received increasing attention over the past decades. The real challenge of adapting this technology for engineering education and training is to facilitate the laboratory experiments via Internet. In the sciences, measurement plays an important role. The accuracy of the measurement, as well as the units, help scientists to better understand phenomena occurring in nature. This paper introduces Metrology educators to the use and adoption of Java-applets in order to create virtual, online Metrology laboratories for students. These techniques have been used to successfully form a laboratory course which augments the more conventional lectures in concepts of Metrology course at Faculty of Engineering, Albaha University, KSA. Improvements of the package are still undergoing to incorporate Web-based technologies (Internet home page, HTML, Java programming etc...). This Web-based education and training has been successfully class-tested within an undergraduate preliminary year engineering course and students reported a positive experience with its use. The use of these labs should be self-explanatory and their reliable operation has been thoroughly tested.

研究动机与目标

• 解决通过网络技术有效提供工程教育实验培训的挑战。
• 利用网络标准开发一种可访问、互动的虚拟实验环境，用于计量学概念教学。
• 将虚拟实验体验整合到传统的一年级工程课程中，以提高学生参与度和理解力。
• 评估真实学术环境中基于网络的虚拟实验室的可用性和有效性。
• 为计量学提供一种可扩展、自解释性的培训工具，支持远程教育。

提出的方法

• 开发交互式Java小程序，模拟物理计量实验，实现在线交付。
• 将虚拟实验室整合到阿尔巴赫大学的一门正式本科工程课程中。
• 使用HTML等标准网络技术实现，确保可访问性。
• 设计实验室以支持自主学习，具备直观的导航功能。
• 采用基于网络的部署方式，允许通过标准互联网连接设备远程访问。
• 对系统可靠性及学生使用过程中的操作一致性进行充分测试。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于网络的虚拟实验室能否有效复现工程专业学生在计量学中的动手实验体验？
• RQ2 学生如何看待基于网络的虚拟计量实验室的可用性和教育价值？
• RQ3 虚拟实验室在多大程度上能够提升传统讲授式计量学课程中的学习效果？
• RQ4 该虚拟实验室系统在课堂教学中是否可靠且运行稳定？
• RQ5 使用Java小程序是否能够实现远程工程教育中有效、互动且自解释性的学习？

主要发现

• 该虚拟计量实验室已在本科工程课程中成功完成课堂测试，证明了其实际可行性。
• 学生对基于网络的虚拟实验室反馈积极，表明用户接受度高。
• 经过充分测试，该系统证明运行可靠且操作稳定。
• 虚拟实验室的整合使学习体验超越了传统讲授。
• 使用Java小程序成功实现了在网页环境中对计量实验的有效模拟。
• 虚拟实验环境具备自解释性，在使用过程中几乎无需教师干预。