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实训设备引进 | 新工科教育实践平台
上海交大教育集团·2022-01-17 15:17:39 · 210 {{OKTimes}} ·

2017年,教育部提出探索新工科研究与实践,以智能制造、云计算、人工智能、机器人等数字技术手段对传统工科升级改造,培养未来新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。

公司与大连理工大学合作开发 以新工科实验软件平台、物联网测控终端、组合式机械实验机为基础, 打造集机器设计、原理计算、结构设计、仿真分析、定制组装、控制测试为一体的新工科物联网实践云平台,并在此基础上连续开发了课程设计、物联网测控、行走机器人、创新机械等 机械基础与机电一体化实验案例。 可以同时满足课程教学、课程实验、课程设计、毕业设计、创新大赛等多个环节全方位的教学活动需求。

教育实践平台包含新工科实验软件平台、物联网、组合式机械实验机

新工科实验软件平台
新工科实验软件平台支撑学生在线完成实验/实践课程,主要包括课程预习、原理分析、物料选择、虚拟装配、在线数据采集、数据分析、实验报告等模块;平台采用B/S架构,学生账号登陆,通过平台提供的工具和具体的设计流程,完成不同机器的创新设计与实验测试;学生通过线下选择物料,完成对创新机器的组装、调试、测试等实验内容。教师可通过本系统进行实验任务发布、过程数据管理、实验报告批阅等操作。

物联网测控终端
物联网测控终端的集成软件、测试与控制系统的物联网终端,可以支持9种不同类型的传感器数据采集,并且支持伺服电机、电动推杆的控制,能够实现对机械设备的远程控制与数据采集功能。

组合式机械实验机
采用模块化的设计,可以实现零件/组件—部件—单机—多机连线的组合,学生通过线上完成设计工作,通过线下组装完成实验机的组装、调试、测试,并有针对性地完成与机械基础、机电一体化课程相关实验。

有利于课程理论与现实工程问题深度融合
目前国内高校为本科生开设的实验课,主要实验目的基本是验证课程内容的理论模型,而现实工程中实验目的往往是通过实验寻找理论模型以外的客观规律。本平台内,学生将通过运用课程学习理论方法完成对实验对象的设计、仿真、装配,并动手组装、调试控制与测试系统、编程数据分析等过程,体会现实工程与理论模型的呼应与区别关系。

有利于现代设计制造理念的工程实践应用
“新工科”要求以互联网和工业智能为核心,培养未来新兴产业和新经济需要的实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。
基于当前“新工科”教学改革的背景与要求,本平台教学项目将互联网+、物联网、数字化设计、大数据分析、知识共享、智能制造等理念通过现代信息技术融入实验教学,打造一个集实验台设计、原理计算、仿真分析、实验台搭建、实验测试为一体的“虚拟—现实”场景,让学生在开展实验的过程中,充分理解现代数字化设计、智能制造、工业物联网、工业大数据分析的工程实践应用,是机械学科提升实验教学水平的重要体现。

有助于建立基于过程数据的综合能力评价体系
目前对学生实验课程的常规评价基本停留在对实验结果与实验报告的评价上,未体现学生在实验过程中多维度能力(创新性、效率、投入度等)的评价。
本平台提出基于实验教学过程数据的综合能力评价体系,基于互联网软件系统记录学生从“设计-组装-测试分析”等一系列开展实验的活动痕迹,收集并分析整个过程产生的数据,建立基于过程数据的综合能力评价模型,并以此来真实地评价学生真实的对知识掌握程度以及动手实践能力。
该评价体系将有利于授课老师实时掌握学生对知识掌握与运用情况,可以不断推进理论授课与实验教学改革,也为高校综合评价学生能力提供客观数据支撑。

平台实验内容
教育实践平台提供机械基础与机电一体化实验课程,主要的列表如下:

增值服务:机械基础课程设计平台
主要包括设计算法库、三维设计、三维装配、有限元分析等模块。
其中,设计算法库采用类“工业APP”模式,建设与课程设计相关的算法资源库,包括齿轮、轴承、机构等相关设计计算算法,学生可以通过调用算法实现对相关课程设计内容的计算与分析;三维设计和三维装配是采用华天云CAD平台,并建立了标准零件库和初始零件数据库,学生可以通过这两个模块在线完成零件的三维设计和组件的三维装配;有限元分析模块是采用数巧云CAE平台,学生可以通过该模块在线完成设计零件或部件的力学分析。
机械基础课程设计平台目前为免费开放,采购新工科物联网实践云平台,即可免费为在校学生开通免费相关服务。

增值服务:物联网实验室搭建
定制化多功能示范实验平台,具备实验桌、基础装配工具箱、测试工具箱、视频系统、PC终端与软件系统等,基础装配工具箱支持学生对组合式实验台的装配测量基准、调试、测试、安装等;测试工具箱支持在装配过程中进行调整、标定、测试等;视频系统支持现场实验直播,为在线直播、观摩、分享实验教学过程和数据做支撑;PC终端与软件系统可以指导学生完成装配、调试过程,并收集装配过程数据。

物联网实验室效果图

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