導(dǎo)語(yǔ)

　　為落實(shí)教育部推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作相關(guān)工作部署，促進(jìn)高校教學(xué)改革，推動(dòng)產(chǎn)教融合型企業(yè)建設(shè)，中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)于2019年5月啟動(dòng)了中國(guó)高等教育博覽會(huì)“校企合作 雙百計(jì)劃”典型案例推選工作。經(jīng)資格審核、通訊推選、會(huì)議推選、路演展示以及網(wǎng)上公示，2020年6月10日，中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)公布了2019年“校企合作 雙百計(jì)劃”典型案例。近期，“中國(guó)高等教育博覽會(huì)”微信號(hào)將陸續(xù)推出“雙百計(jì)劃”典型案例推介專欄，歡迎關(guān)注。

　　中國(guó)高等教育博覽會(huì) 2019年“校企合作 雙百計(jì)劃”推介典型案例之十

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)

　　是德科技電工電子遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

　　一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　01項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心與是德科技公司有很好的合作基礎(chǔ)，在是德科技的前身HP、安捷倫公司時(shí)代，就有過(guò)多次校企共建實(shí)驗(yàn)室合作。2009年、2011年先后進(jìn)行了第3、4期國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，每年約3000名學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全開(kāi)放、自主學(xué)習(xí)模式的電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程的學(xué)習(xí)。

　　2016年，是德科技公司資助電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行了遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)改革項(xiàng)目的研究。2018年，在該項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上建設(shè)了哈工大-是德科技電工電子遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室為教師和學(xué)生提供了全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，使大家隨時(shí)隨地進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。本案例是將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，結(jié)合了云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、AI等思想，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的典型案例。

　　02參與單位

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)

　　是德科技(中國(guó))有限公司

　　03所屬學(xué)科

　　電氣工程

　　04合作類別

　　實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、課堂教學(xué)改革

　　05成就簡(jiǎn)介

　　哈工大-是德科技電工電子遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室和所支撐的遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，已經(jīng)面向哈爾濱工業(yè)大學(xué)非電類專業(yè)的同學(xué)，面向“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”和 “電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程開(kāi)放，得到了同學(xué)們的歡迎和高度評(píng)價(jià)。在使用過(guò)程中，同學(xué)們針對(duì)性地提出了一些修改建議，使實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綏l理更加清晰，人機(jī)交互界面更加友好和真實(shí)，更加方便學(xué)生進(jìn)行電工電子實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練。目前，平臺(tái)已使用3000余人，累計(jì)超過(guò)2萬(wàn)人時(shí)，隨著線上教學(xué)內(nèi)容的不斷完善和豐富，受益人將會(huì)越來(lái)越多。

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和基于該模式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有虛實(shí)結(jié)合、方便移植、易于開(kāi)放共享的特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　在2018年中國(guó)高教博覽會(huì)上，該實(shí)驗(yàn)室所支撐的“遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)”受到了參會(huì)同行的極大關(guān)注。獲得全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽——第五屆全國(guó)高等學(xué)校教師自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽的唯一金獎(jiǎng)，并獲得了終評(píng)一等獎(jiǎng)。

　　二、理念與模式

　　通過(guò)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)電工電子遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，把企業(yè)提供的帶互聯(lián)網(wǎng)接口的真實(shí)的儀器設(shè)備和自建的實(shí)驗(yàn)裝置與瀏覽器中顯示的虛擬界面連通，將原本必須在實(shí)驗(yàn)室才能完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，移植到線上，實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的電工電子遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

　　01遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

　　1.1實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)建設(shè)

　　由實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置組成40個(gè)遠(yuǎn)程在線硬件實(shí)驗(yàn)臺(tái)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括：Keysigh DSOX3104T數(shù)字存儲(chǔ)示波器、Keysight 34461A臺(tái)式萬(wàn)用表、Keysight E36313A可編程直流電源、遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)裝置各1套。這些設(shè)備和遠(yuǎn)程在線人機(jī)交互界面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作代理單元進(jìn)行連通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)。

　　實(shí)驗(yàn)室硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

　　1.2遠(yuǎn)程在線虛擬人機(jī)交互界面

　　人機(jī)交互界面提供兩個(gè)主要功能：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容操作虛擬環(huán)境和專家系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容操作虛擬界面無(wú)縫嵌入到網(wǎng)頁(yè)中，普通瀏覽器即可打開(kāi)運(yùn)行。界面中包括示波器操作與顯示調(diào)節(jié)、信號(hào)源配置、直流穩(wěn)壓電源設(shè)置和實(shí)驗(yàn)電路搭接操作等內(nèi)容組成。

　　人機(jī)交互界面與實(shí)物操作模塊

　　遠(yuǎn)程儀器設(shè)備操作界面

　　1.3網(wǎng)絡(luò)操作代理單元(Agent)

　　該操作代理單元由硬件模塊和軟件中間件兩部分組成，硬件模塊內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，接收遠(yuǎn)程人機(jī)交互界面?zhèn)鞯椒?wù)器，并有軟件中間件處理的操作指令，電路的搭接操作，使用戶的虛擬界面遠(yuǎn)程操作與實(shí)驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的硬件連線操作完全一致，達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的目的。

　　1.4網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放管理信息平臺(tái)

　　對(duì)用戶的訪問(wèn)進(jìn)行全開(kāi)放的管理，使多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以協(xié)同向互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放。

　　1.5網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

　　為了確保遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放，進(jìn)行了專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建。

　　02遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

　　遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)采用了將實(shí)驗(yàn)室硬件資源按照時(shí)間片劃分，在所預(yù)約的時(shí)間內(nèi)，每人獨(dú)享1個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)資源，在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)臺(tái)沒(méi)有預(yù)約的前提下，采用先到先得的實(shí)驗(yàn)資源全開(kāi)放方式，通過(guò)“電工電子實(shí)驗(yàn)MOOC”的建設(shè)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的視頻教學(xué)資源。

　　根據(jù)遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，針對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，建設(shè)了10余個(gè)遠(yuǎn)程在線虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。教學(xué)內(nèi)容還在不斷建設(shè)、增加和完善。

　　其教學(xué)過(guò)程如下：

　　(1)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)MOOC課程、理論課程、實(shí)驗(yàn)教材等資源進(jìn)行學(xué)習(xí);

　　(2)通過(guò)管理平臺(tái)獲取遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)資源;

　　(3)通過(guò)平臺(tái)的虛擬實(shí)驗(yàn)界面遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)電路的搭接、調(diào)整參數(shù)、選擇測(cè)試點(diǎn)、操作儀器設(shè)備，獲取實(shí)驗(yàn)設(shè)備真實(shí)數(shù)據(jù);

　　(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)的整理，按照人機(jī)交互界面提供的模板完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并通過(guò)管理信息平臺(tái)進(jìn)行提交;

　　(5)教師根據(jù)系統(tǒng)記錄的結(jié)果和學(xué)生所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的評(píng)分，與通過(guò)平臺(tái)的專家系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分相結(jié)合的方式進(jìn)行。

　　教學(xué)過(guò)程示意圖

　　03以學(xué)生為中心的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　以學(xué)生為中心的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式示意圖

　　04邀請(qǐng)是德科技企業(yè)工程師做工程應(yīng)用講座

　　德科技企業(yè)工程師來(lái)中心為學(xué)生進(jìn)行工程應(yīng)用講座

　　目前，基于上述建設(shè)內(nèi)容，已經(jīng)獲得5項(xiàng)軟件著作權(quán)，并有一系列發(fā)明專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)正在申請(qǐng)過(guò)程中。

　　軟件著作權(quán)

　　三、創(chuàng)新點(diǎn)

　　1.基于云平臺(tái)思想的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)：本平臺(tái)從本質(zhì)上是真實(shí)的硬件實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)置于云端，通過(guò)虛擬界面實(shí)現(xiàn)對(duì)云上教學(xué)資源的使用，充分體現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合”思想，用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的真實(shí)電路進(jìn)行連接與操作，操控與線下硬件實(shí)驗(yàn)室相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，獲得真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果，為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)真實(shí)、生動(dòng)、便捷的自主學(xué)習(xí)環(huán)境。

　　2.信息化技術(shù)與教學(xué)的深度融合：虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有別于時(shí)下流行的完全虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)真實(shí)性和操作的同步性，其管理過(guò)程和信息平臺(tái)也體現(xiàn)了“虛”與“實(shí)”的完美結(jié)合。

　　3.大數(shù)據(jù)思想的應(yīng)用：傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和水平是課程規(guī)劃設(shè)計(jì)的老師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估的，很難真實(shí)反映學(xué)生的動(dòng)手過(guò)程。而遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)則可以利用大數(shù)據(jù)思想對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、操作習(xí)慣、時(shí)間、易錯(cuò)問(wèn)題等進(jìn)行記錄與重現(xiàn)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，為真實(shí)實(shí)驗(yàn)難易程度的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化和擴(kuò)展提供有力的支撐。

　　4.人工智能的潛在運(yùn)用：在虛擬界面的設(shè)計(jì)前期，依據(jù)教師的經(jīng)驗(yàn)將錯(cuò)誤操作進(jìn)行提示，讓學(xué)生能夠在誤操作時(shí)，及時(shí)思考和改正，隨著數(shù)據(jù)的積累，得到學(xué)生操作過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化成有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息反饋給學(xué)生。

　　四、社會(huì)影響力

　　遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室建成后，累計(jì)接待兄弟院校領(lǐng)導(dǎo)和教師參觀達(dá)百余人次，包括中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)、天大等兄弟院校國(guó)家示范中心主任參觀遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)。此外，項(xiàng)目組成員在各類會(huì)議上作特邀報(bào)告介紹平臺(tái)情況。

　　專家參觀遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)室

　　項(xiàng)目組成員在國(guó)內(nèi)各類會(huì)議作報(bào)告