新工科物联网实践教学云平台开发与应用

2017年，教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。在当前国内外经济浪潮中，市场对复合人才迫切需求，使得新工科建设已成为高校和社会共识。新工科更加注重学科实用性、综合性与交叉性，也要求新技术与传统技术结合。而采用怎样的教学模式培养新工科复合型人才，是近几年高校教育产业重点发展方向。

贝尔数据科技（大连）有限公司将云计算、物联网、工业APP、人工智能、大数据、智能制造等新一代信息技术融入到机械相关专业实践教学过程，推出“新工科（线上线下融合）实践教学平台”通过项目牵引贯穿实践教学环节，实现产品设计、智造、实验、数据闭环，助力高校培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。

该实践平台首次将机械原理实验和机械设计实验有机联系起来，贯穿两门课程的内容体系，树立工程观念，为学生抽象机器运动本质和进行机器结构设计提供实验平台。

新工科实践教学平台主要构成

· 可重组实验机

可重组实验机由模块化、标准化的典型机构、传动系统、典型结构及连接方式搭建构成，以供学生进行拆装、调试、测试等实践活动；提供的标准化单元可以进行重构，以满足实现创新性机构的设计实践。

典型机构——四杆机构、六杆机构、凸轮机构

典型传动——齿轮传动、带传动、链传动

典型结构及连接方式——轴系、导轨、螺栓连接

· 实践教学云平台

实践教学云平台是一款基于Web端的软件，分为学生端和老师端，分别为学生实践过程以及老师教学过程提供软件支撑。

学生端主要包括实验预习、零件绘制、三维装配、物联网控制、数据采集、数据分析等功能，能够帮助学生线上完成知识学习、理论分析、结构设计、实验测试、实验报告撰写、作业提交等任务；采用线上流程化的实验过程能够学生提供实验步骤引导，学生简便地循序完成实验过程。

教师端主要包括班级管理、实验配置、实验设备管理、实验进度管理、实验作业批改、成绩管理等功能，能够帮助老师便捷地完成实践教学任务；同时平台提供全面的实验过程数据记录功能，记录学生在实验中的所有操作和结果数据；通过学生的过程数据分析，助力教师对整个实验过程学生表现进行综合评价。

· 物联网测控系统

物联网控制系统是集伺服电机控制，电动推杆控制，传感器数据采集于一体的多功能物联网测控系统；通过MQTT协议与贝尔实验教学平台进行交互，教学平台传输运动控制指令与采集开始指令给物联网测控系统，由测控系统进行运动控制与数据采集，并将采集数据上传回平台。

新工科实践教学平台特色

· 线上虚拟线下现实融合

新工科物联网实践教学平台通过搭建课程学习APP和实践教学云平台，实现了线上学习线下实践、线上虚拟仿真线下实际操作、线上互动讨论与线下实验数据等不同类型的线上虚拟线下现实融合场景。

· 数字化技术应用

在实验准备阶段，平台系统模拟智能制造工厂定制环境，学生可以作为产品设计者，在系统上利用数字化设计相关的工业APP实现实验设备的结构设计、虚拟仿真、在线装配、生成物料BOM等过程。

· 教学数据分析评价系统

新工科物联网实践教学平台旨在建立基于学生实验过程数据多维度的综合能力评价模型，收集学生在互联网平台上开展的一系列实验活动痕迹产生的数据，制定学生综合能力评价指标与评价曲线，逐步形成基于过程数据的综合能力评价体系。

高校合作部分案例

截至今日，贝尔数据科技已服务众多高校，并完成项目落地，助力高校新工科实践教学创新与高质量复合型人才培养。

哈尔滨工程大学

大连海洋大学

大连理工大学

景德镇陶瓷大学

郑州科技学院