“沒想到在家還能控制學(xué)校實驗設(shè)備，很便捷，學(xué)習(xí)效率也提高了。”說這話的是杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院大三學(xué)生郭奔崢。疫情期間由于不能去學(xué)校做電機(jī)實驗，郭奔崢擔(dān)心線上體驗不深刻。但是讓他驚喜的是，學(xué)校研發(fā)的遠(yuǎn)程控制實驗平臺，可以讓他在千里之外，一邊直接操控學(xué)校實驗室里的實體實驗設(shè)備，一邊通過家里電腦屏幕對即時電壓、電流、相位差變化有直觀深刻理解。

　　“通過學(xué)校的遠(yuǎn)程實驗平臺，不管大家離得多遠(yuǎn)，都能身臨其境地做實驗搞科研。”杭電黨委書記王興杰自豪地說。

　　虛實結(jié)合做實驗“如臂使指”

　　讓郭奔崢驚喜不已的“電機(jī)遠(yuǎn)程實驗平臺”，是杭電正在大力推進(jìn)的遠(yuǎn)程實驗系統(tǒng)的冰山一角。“作為電子信息特色大學(xué)，學(xué)校高度重視學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)，必須面對信息技術(shù)日新月異帶來的挑戰(zhàn)，在實踐教學(xué)模式和教學(xué)手段上不斷進(jìn)行探索與創(chuàng)新。但我們也發(fā)現(xiàn)，由于實驗設(shè)備陳舊、理念匱乏落后等問題，‘實驗水課’也有存在。所以我們把打造遠(yuǎn)程‘實驗金課’，作為學(xué)校大力提升人才培養(yǎng)水平的重要抓手。”王興杰說。

　　電子信息學(xué)院教師馬學(xué)條，則從實踐教學(xué)的痛點出發(fā)，說出了一線實驗教學(xué)人員的苦惱。“部分理工科類實驗內(nèi)容，存在概念抽象、理論深奧、學(xué)生不易掌握等特點，比如正弦穩(wěn)態(tài)電路相量的研究，傳統(tǒng)實驗授課方式，學(xué)生很難理解，學(xué)生親自做問題較多，常出故障，學(xué)生實驗效率很低。常有學(xué)生抱怨，完成一次實驗操作后，還是云里霧里的，吐槽學(xué)校的實驗課程用處不大。”對此，學(xué)校2019年下半年開發(fā)的“遠(yuǎn)程實驗平臺”，切切實實地提升了實驗課的“含金量”。

　　“遠(yuǎn)程實驗平臺”不是一般意義上的完全模擬的虛擬仿真實驗平臺，而是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作，不管相距千山萬水，實驗都是在遠(yuǎn)端真實的實驗設(shè)備上進(jìn)行的。

　　無死角對“水課”開刀

　　以杭電目前已經(jīng)在運(yùn)行的電機(jī)遠(yuǎn)程實驗平臺為例。它是由模擬操作界面、云端服務(wù)器，加上實體實驗設(shè)備以及相關(guān)傳感器組成。用戶可以通過電腦上的操作界面來下達(dá)指令，指令再上傳到云端服務(wù)器，云端服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)，把指令傳輸?shù)綄嶒炘O(shè)備上，實驗設(shè)備根據(jù)這些指令進(jìn)行一系列的實驗動作，這些實驗動作中產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)被傳感器采集，再傳回云端服務(wù)器，從而到達(dá)用戶界面，這些數(shù)據(jù)形成可視化的圖線。同時，用戶可以通過高端“攝像頭”實時觀察實驗設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。“互聯(lián)網(wǎng)所及，不管你離實驗設(shè)備有多遠(yuǎn)，就像在設(shè)備前親自做實驗一樣。”

　　在杭電電子信息學(xué)院的一堂創(chuàng)新性實驗課上，十幾個實驗成員，通過遠(yuǎn)程實驗平臺，同時上機(jī)。他們有的是在圖書館里，有的是在咖啡館里，有的是在寢室里，甚至有的在地鐵上。坐在咖啡館里一邊喝咖啡一邊操作實驗界面的馬翔龍，正在通過平板電腦對電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)電機(jī)啟動時，從平板中傳來電機(jī)的嗡鳴聲，界面上顯示出電機(jī)內(nèi)部的電流、電壓相量圖，而且圖線在實時變化。馬翔龍知道，自己看到的界面上的實驗畫面和數(shù)據(jù)變化，正是實驗室里實驗設(shè)備正在運(yùn)行真實發(fā)生的。

　　電子信息學(xué)院副院長、遠(yuǎn)程實驗平臺開發(fā)項目負(fù)責(zé)人陳龍教授指著界面上的畫面說，這個實驗中，電機(jī)轉(zhuǎn)速快，易傷人，電壓高，易觸電，存在一定的安全隱患，傳統(tǒng)實驗中，只能用人工記錄數(shù)據(jù)，再輸入到電腦中進(jìn)行處理，誤差較大，費時費力。

　　遠(yuǎn)程實驗平臺可以把實驗中的數(shù)據(jù)，直接反饋到我們的電腦界面上，可以直接繪制成圖線，反映動態(tài)變化，更加形象直觀地說明問題，提高學(xué)習(xí)效率，有效解決了以往“高階性實驗普及性不高”的難題。

　　“傳統(tǒng)實驗方式，受時空及軟硬件條件限制，從事的實驗內(nèi)容有限，挑戰(zhàn)度不高，培養(yǎng)的力度和效果與設(shè)想有一定的差距，導(dǎo)致收獲不大。有了遠(yuǎn)程實驗平臺，運(yùn)用云端技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)硬核應(yīng)用賦能實驗過程，打破時空等條件限制，可以滿足學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計的需求，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。”陳龍表示。

　　全時空共享“實驗金課”

　　打造實驗“金課”，構(gòu)建虛擬仿真實驗平臺是一個重要方向。遠(yuǎn)程實驗平臺，是其中難度較高的實現(xiàn)方式。“而目前，杭電電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、光電工程、集成電路、電氣與自動化等 22個電類專業(yè)，占全校專業(yè)總數(shù)近一半，打造這些專業(yè)的遠(yuǎn)程實驗課程，關(guān)系到學(xué)校提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本大計，也是我們開發(fā)遠(yuǎn)程實驗平臺的動力所在。”杭電副校長徐江榮表示。

　　杭電電子信息技術(shù)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心、電工電子國家級實驗教學(xué)示范中心與墨西哥蒙特雷科技大學(xué)遠(yuǎn)程控制實驗中心，采取“共研、共建、共享”的方式，聯(lián)合建設(shè)了這個中國領(lǐng)先的“實驗金課”平臺。

　　陳龍教授領(lǐng)銜的近10人攻關(guān)團(tuán)隊，加上墨西哥蒙特雷科技大學(xué)Macias(曼紐爾·馬西亞斯)教授帶領(lǐng)的4位專家，2019年整個下半年，一直在全力開發(fā)這個遠(yuǎn)程實驗平臺，采用的是“邊開發(fā)學(xué)生邊用”的模式。而在此之前，墨西哥蒙特雷科技大學(xué)已經(jīng)積累了非常豐富的遠(yuǎn)程實驗平臺設(shè)計經(jīng)驗。

　　“蒙特雷科技大學(xué)，在遠(yuǎn)程控制解決方案、頁面UI設(shè)計等領(lǐng)域?qū)儆跇I(yè)界頂尖水平，我們是站在巨人的肩膀上，結(jié)合杭電在電工電子實驗教學(xué)上的長期探索，和我們在資源調(diào)度整合上的優(yōu)勢，打造出杭電版遠(yuǎn)程實驗平臺，全力推進(jìn)杭電實驗‘金課’攻堅工程。”陳龍表示。

　　做了十幾年電機(jī)實驗指導(dǎo)老師的自動化學(xué)院教師余善恩認(rèn)為，遠(yuǎn)程實驗平臺，將“共享實驗室”的理念和實踐，向前推進(jìn)了一大步。“之前說共享實驗室，說的是通過網(wǎng)上界面預(yù)約做實驗，但本人還是要到實驗室做實驗，這就意味著還是要受限于時空，受限于實驗設(shè)備數(shù)量和實驗指導(dǎo)人員量。而杭電推行的遠(yuǎn)程實驗平臺，可以在連接的實驗設(shè)備上做實驗，而且是全真實驗，等于是擁有了一個實驗室。”

　　“我開設(shè)過電工、電路、模電、可編程控制器等實踐類課程，深感這些課講起來抽象乏味，學(xué)生很難理解，通過遠(yuǎn)程實驗平臺講課，學(xué)生聽起來會生動有趣、易于吸收。”長春工程學(xué)院蔡常青教授常年關(guān)注、研究創(chuàng)新性實驗教學(xué)，她認(rèn)為遠(yuǎn)程實驗平臺“最令人激動的地方，是實驗設(shè)備全世界共享。比方說，杭電實驗室人員下午5點鐘下班了，墨西哥蒙特雷科技大學(xué)的人員，可以通過遠(yuǎn)程控制，用杭電的實驗設(shè)備。反之，墨西哥蒙特雷科技大學(xué)的實驗設(shè)備，在他們的下班時間，杭電師生同樣可以通過遠(yuǎn)程實驗平臺在他們的實驗設(shè)備上做實驗。這樣的‘共享實驗金課’前景，讓人振奮!”