導(dǎo)語

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

　　中國高等教育博覽會 2019年“校企合作 雙百計劃”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程在線實驗室建設(shè)

　　一、項目簡介

　　01項目簡介

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工電子國家級實驗教學(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、安捷倫公司時代，就有過多次校企共建實驗室合作。2009年、2011年先后進行了第3、4期國際聯(lián)合實驗室的建設(shè)，每年約3000名學(xué)生在該實驗室進行全開放、自主學(xué)習(xí)模式的電工電子實驗系列課程的學(xué)習(xí)。

　　2016年，是德科技公司資助電工電子實驗教學(xué)中心進行了遠程在線實驗室的教學(xué)改革項目的研究。2018年，在該項目成果的基礎(chǔ)上建設(shè)了哈工大-是德科技電工電子遠程在線實驗室。實驗室為教師和學(xué)生提供了全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，使大家隨時隨地進行在線實驗，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。本案例是將實驗教學(xué)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，結(jié)合了云平臺、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)有限公司

　　03所屬學(xué)科

　　電氣工程

　　04合作類別

　　實驗室建設(shè)、課堂教學(xué)改革

　　05成就簡介

　　哈工大-是德科技電工電子遠程在線實驗室和所支撐的遠程在線虛實結(jié)合電工電子實驗教學(xué)平臺，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)實驗”和 “電工與電子技術(shù)實驗”課程開放，得到了同學(xué)們的歡迎和高度評價。在使用過程中，同學(xué)們針對性地提出了一些修改建議，使實驗?zāi)Ｊ綏l理更加清晰，人機交互界面更加友好和真實，更加方便學(xué)生進行電工電子實驗課程的學(xué)習(xí)和實踐動手能力的訓(xùn)練。目前，平臺已使用3000余人，累計超過2萬人時，隨著線上教學(xué)內(nèi)容的不斷完善和豐富，受益人將會越來越多。

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程在線虛實結(jié)合實驗教學(xué)模式和基于該模式的實驗平臺，具有虛實結(jié)合、方便移植、易于開放共享的特點，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　在2018年中國高教博覽會上，該實驗室所支撐的“遠程在線虛實結(jié)合電工電子實驗教學(xué)平臺”受到了參會同行的極大關(guān)注。獲得全國高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽——第五屆全國高等學(xué)校教師自制實驗教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽的唯一金獎，并獲得了終評一等獎。

　　二、理念與模式

　　通過國際聯(lián)合實驗室的建設(shè)，實現(xiàn)電工電子遠程在線虛實結(jié)合實驗教學(xué)平臺，把企業(yè)提供的帶互聯(lián)網(wǎng)接口的真實的儀器設(shè)備和自建的實驗裝置與瀏覽器中顯示的虛擬界面連通，將原本必須在實驗室才能完成的實驗內(nèi)容，移植到線上，實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的電工電子遠程在線實驗教學(xué)模式。

　　01遠程在線虛實結(jié)合電工電子實驗教學(xué)平臺

　　1.1實驗室硬件平臺建設(shè)

　　由實驗設(shè)備與裝置組成40個遠程在線硬件實驗臺，每個實驗臺包括：Keysigh DSOX3104T數(shù)字存儲示波器、Keysight 34461A臺式萬用表、Keysight E36313A可編程直流電源、遠程在線實驗裝置各1套。這些設(shè)備和遠程在線人機交互界面通過網(wǎng)絡(luò)操作代理單元進行連通，實現(xiàn)遠程在線實驗。

　　實驗室硬件實驗平臺

　　1.2遠程在線虛擬人機交互界面

　　人機交互界面提供兩個主要功能：實驗內(nèi)容操作虛擬環(huán)境和專家系統(tǒng)。實驗內(nèi)容操作虛擬界面無縫嵌入到網(wǎng)頁中，普通瀏覽器即可打開運行。界面中包括示波器操作與顯示調(diào)節(jié)、信號源配置、直流穩(wěn)壓電源設(shè)置和實驗電路搭接操作等內(nèi)容組成。

　　人機交互界面與實物操作模塊

　　遠程儀器設(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，接收遠程人機交互界面?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程操作與實驗臺現(xiàn)場的硬件連線操作完全一致，達到虛實結(jié)合的目的。

　　1.4網(wǎng)絡(luò)開放管理信息平臺

　　對用戶的訪問進行全開放的管理，使多個實驗臺可以協(xié)同向互聯(lián)網(wǎng)開放。

　　1.5網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺建設(shè)

　　為了確保遠程在線虛實結(jié)合實驗的開放，進行了專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)平臺搭建。

　　02遠程在線虛實結(jié)合實驗教學(xué)模式

　　遠程在線實驗采用了將實驗室硬件資源按照時間片劃分，在所預(yù)約的時間內(nèi)，每人獨享1個實驗臺的實驗資源，在當前實驗臺沒有預(yù)約的前提下，采用先到先得的實驗資源全開放方式，通過“電工電子實驗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)遠程在線實驗的特點，針對電工電子實驗課程的關(guān)鍵知識點，建設(shè)了10余個遠程在線虛實結(jié)合實驗教學(xué)項目。教學(xué)內(nèi)容還在不斷建設(shè)、增加和完善。

　　其教學(xué)過程如下：

　　(1)學(xué)生通過實驗MOOC課程、理論課程、實驗教材等資源進行學(xué)習(xí);

　　(2)通過管理平臺獲取遠程在線實驗時間和對應(yīng)的實驗資源;

　　(3)通過平臺的虛擬實驗界面遠程控制實驗電路的搭接、調(diào)整參數(shù)、選擇測試點、操作儀器設(shè)備，獲取實驗設(shè)備真實數(shù)據(jù);

　　(4)進行實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)的整理，按照人機交互界面提供的模板完成相應(yīng)實驗報告，并通過管理信息平臺進行提交;

　　(5)教師根據(jù)系統(tǒng)記錄的結(jié)果和學(xué)生所提交的實驗報告進行實驗項目的評分，與通過平臺的專家系統(tǒng)進行自動評分相結(jié)合的方式進行。

　　教學(xué)過程示意圖

　　03以學(xué)生為中心的線上線下混合式實驗教學(xué)

　　以學(xué)生為中心的線上線下混合式實驗教學(xué)模式示意圖

　　04邀請是德科技企業(yè)工程師做工程應(yīng)用講座

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

　　目前，基于上述建設(shè)內(nèi)容，已經(jīng)獲得5項軟件著作權(quán)，并有一系列發(fā)明專利等知識產(chǎn)權(quán)正在申請過程中。

　　軟件著作權(quán)

　　三、創(chuàng)新點

　　1.基于云平臺思想的實驗室平臺：本平臺從本質(zhì)上是真實的硬件實驗室，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)置于云端，通過虛擬界面實現(xiàn)對云上教學(xué)資源的使用，充分體現(xiàn)“虛實結(jié)合”思想，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)，遠程對實驗室內(nèi)的真實電路進行連接與操作，操控與線下硬件實驗室相同的實驗設(shè)備，獲得真實的實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果，為學(xué)生構(gòu)建了一個真實、生動、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：虛實結(jié)合的實驗教學(xué)有別于時下流行的完全虛擬仿真的實驗教學(xué)管理，強調(diào)實驗和數(shù)據(jù)真實性和操作的同步性，其管理過程和信息平臺也體現(xiàn)了“虛”與“實”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)計的老師根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估的，很難真實反映學(xué)生的動手過程。而遠程在線實驗則可以利用大數(shù)據(jù)思想對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、操作習(xí)慣、時間、易錯問題等進行記錄與重現(xiàn)，通過大數(shù)據(jù)分析，為真實實驗難易程度的調(diào)節(jié)、實驗內(nèi)容的優(yōu)化和擴展提供有力的支撐。

　　4.人工智能的潛在運用：在虛擬界面的設(shè)計前期，依據(jù)教師的經(jīng)驗將錯誤操作進行提示，讓學(xué)生能夠在誤操作時，及時思考和改正，隨著數(shù)據(jù)的積累，得到學(xué)生操作過程數(shù)據(jù)，通過人工智能技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化成有效的實驗教學(xué)信息反饋給學(xué)生。

　　四、社會影響力

　　遠程在線實驗室建成后，累計接待兄弟院校領(lǐng)導(dǎo)和教師參觀達百余人次，包括中國高等教育學(xué)會領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場體驗遠程在線實驗、天大等兄弟院校國家示范中心主任參觀遠程在線實驗。此外，項目組成員在各類會議上作特邀報告介紹平臺情況。

　　專家參觀遠程在線實驗室

　　項目組成員在國內(nèi)各類會議作報告