نظام التجريب التفاعلي والمصور عبر الإنترنت للتعليم والبحث الهندسي

ملخص

يصف هذا العمل نظام التجريب عبر الإنترنت الذي يوفر تجارب مرئية ، بما في ذلك تصور النظريات والمفاهيم والصيغ ، وتصور العملية التجريبية باستخدام منصات اختبار افتراضية ثلاثية الأبعاد (3-D) ، وتصور نظام التحكم والمراقبة باستخدام عناصر واجهة مستخدم مثل الرسوم البيانية والكاميرات.

الملخص

التجريب أمر بالغ الأهمية في التعليم الهندسي. يستكشف هذا العمل التجارب المصورة في المختبرات عبر الإنترنت للتعليم والتعلم وكذلك البحث. تتم مناقشة الميزات التفاعلية والتصورية ، بما في ذلك تنفيذ الخوارزمية الموجهة نظريا ، وتصميم الخوارزمية المستندة إلى الويب ، وواجهة المراقبة القابلة للتخصيص ، ومنصات الاختبار الافتراضية ثلاثية الأبعاد (3-D). ولتوضيح سمات المختبرات المقترحة ووظائفها، تقدم ثلاثة أمثلة، بما في ذلك استكشاف النظام من الدرجة الأولى باستخدام نظام قائم على الدائرة مع عناصر كهربائية، وتصميم خوارزمية تحكم على شبكة الإنترنت للتجريب الافتراضي وعن بعد. باستخدام خوارزميات التحكم المصممة من قبل المستخدم ، لا يمكن إجراء عمليات المحاكاة فحسب ، بل يمكن أيضا إجراء تجارب في الوقت الفعلي بمجرد تجميع خوارزميات التحكم المصممة في خوارزميات تحكم قابلة للتنفيذ. يوفر المختبر المقترح عبر الإنترنت أيضا واجهة مراقبة قابلة للتخصيص ، حيث يمكن للمستخدمين تخصيص واجهة المستخدم الخاصة بهم باستخدام الأدوات المتوفرة مثل مربع النص والرسم البياني و 3-D وأداة الكاميرا. يمكن للمعلمين استخدام النظام للعرض التوضيحي عبر الإنترنت في الفصل الدراسي ، والطلاب للتجريب بعد الفصل الدراسي ، والباحثين للتحقق من استراتيجيات التحكم.

المقدمة

المختبرات هي بنية تحتية حيوية للبحث والتعليم. عندما لا تكون المختبرات التقليدية متاحة و / أو يمكن الوصول إليها لأسباب مختلفة ، على سبيل المثال ، تكاليف الشراء والصيانة التي لا يمكن تحملها ، واعتبارات السلامة ، والأزمات مثل جائحة مرض فيروس كورونا 2019 (COVID-19) ، يمكن للمختبرات عبر الإنترنت تقديم ^{بدائل1،2،3}. وعلى غرار المختبرات التقليدية، أحرز تقدم كبير مثل الميزات ^{التفاعلية4} والتجارب القابلة ^{للتخصيص5} في المختبرات عبر الإنترنت. قبل وأثناء جائحة COVID-19 ، تقدم المختبرات عبر الإنترنت خدمات تجريبية للمستخدمين في جميع أنحاء

البروتوكول

في هذا العمل ، يتم توفير ثلاثة أمثلة مرئية منفصلة لتعزيز التعليم والتعلم والبحث ، والتي يمكن الوصول إليها عبر مختبر نظام التحكم الشبكي (NCSLab https://www.powersim.whu.edu.cn/react).

1. مثال 1: نظام من الدرجة الأولى باستخدام بروتوكول التجريب القائم على الدائرة

1. الوصول إلى نظام NCSLab.
   1. افتح متصفح ويب سائد وأدخل عنوان URL https://www.powersim.whu.edu.cn/react.
   2. انقر فوق الزر "بدء التجربة " على الجانب الأيسر من الصفحة الرئيسية لتسجيل الدخول إلى النظام. اسم المستخدم: whutest; كلمة المرور: whutest.
      ملاحظة: تناسب هذه الخطوة أيضا مثالين آخرين (المثال 2 والمثال 3).
   3. أ....

النتائج

تم استخدام نظام المختبر المقترح في العديد من التلاميذ المختلفين في جامعة ووهان ، مثل الأتمتة وهندسة الطاقة والطاقة والهندسة الميكانيكية وجامعات أخرى ، مثل جامعة خنان ^{الزراعية6}.

يتم تزويد المعلمين / الطلاب / الباحثين بمرونة كبيرة لاستكشاف النظام باستخدام منصات اختبار افتراضية و / أو مادية مختلفة ، وتحديد خوارزميات التحكم الخاصة بهم ، وتخصيص واجهة المراقبة الخاصة بهم ؛ وبالتالي، يمكن للمستخدمين على مختلف المستويات الاستفادة من النظام المقترح. يمكن للتجارب المرئية التي يوف.......

المناقشة

يصف البروتوكول المقدم نظام مختبر هجين عبر الإنترنت يدمج منصات الاختبار المادية للتجريب عن بعد ومنصات الاختبار الافتراضية 3-D للتجريب الافتراضي. يتم توفير العديد من مكتبات الكتل المختلفة لعملية تصميم الخوارزمية ، مثل العناصر الكهربائية للتصميم القائم على الدائرة. يمكن للمستخدمين من خلفيات التحكم التركيز على التعلم دون مهارات البرمجة. يجب النظر في التصميم السليم لخوارزمية التحكم التي يمكن تطبيقها على جهاز اختبار مناسب. من الصعب أيضا تصميم وحدة تحكم لضمان أداء تحكم جيد (مع الأخذ في الاعتبار مؤشر أداء التحكم ، بما في ذلك تجا.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
نظام التحكم في سرعة المروحة	/	/	صنع من قبل فريقنا
https://www.powersim.whu.edu.cn/react			صنع من قبل فريقنا