亮点与创新

 

一、国家一流课程建设——机电液系统分析与测控实验技术

该课程是机械工程专业技术基础实验课（必修），涵盖“控制工程”、“液压传动”和“测试技术”三门课程实验教学内容，课程教学通过强化跨学科知识融会贯通，解决学生综合运用机电液控知识的创新实践能力弱的问题；通过融入互联网+学科前沿技术，解决课程知识体系的先进性以及24小时开放教学的问题； 通过优化考核方式，倒逼学生主动学习，解决学生实验与创新实践的主动性差的问题。在教学过程中，大力弘扬工程控制论创始人钱学森大师报效祖国、追求真理、崇尚创新的精神，培养学生使命担当，同时加强工程伦理、学术诚信教育，实现对学生的价值引领。 

（1）改革建设亮点与创新

重构实验教学体系：贯通机电液控知识，构建以解决复杂工程问题能力为导向，线上线下两链融合，虚实结合优势互补，基础、综合和研究性实验三级递进的层次模块化实验教学体系，体现学科知识的交叉、并行、协同和有机联系。 

重组优选实验内容：融入学科前沿和科技成果转化，将依附于理论教学孤立、分散的3门课程实验的知识点、技能点进行优选、重组，构建层次模块化的创新实验内容，让学生进入前沿、知识交叉、跨界和融合的境界。

强化课程的开放性：结合互联网+虚拟现实，将高危、高消耗的实验研制成虚拟仿真实验，研发远程网络化实验，通过在中心云端服务器部署机电液系统测控等虚拟仿真实验环境，解决综合设计型及创新研究型虚拟仿真实验在线实施的难题。

教学内容开发：依托两个国家级实验教学平台和省部级重点实验室等科研平台，建设涵盖机电液系统分析与测控能力的学习、机电液控知识综合运用与创新能力的实验项目近百项。 

（2）取得的成效

课程已在我校机自和机电专业应用十多年，并出版了配套实验教材；开发网络化虚拟仿真实验 27 项，线上实验资源也共享到北部湾大学、南宁学院等；开发《机电液系统分析与测控实验技术》实验课程于 2020 年获评为自治 区级一流课程，于 2023 年获评为国家级一流课程。

课程已在我院本科生实施多年，实验教学的系统性、关联性、开放性得到充分体现，学生在后续课程、课程设计和毕业设计的机电液知识综合运用能力显著提升。完全开放的实验教学模式，极大地激发了学生的自主学习热情，提高了学生实践动手和创新设计能力，近年来学生获得省级以上学科竞赛奖励 204 项（其中60%是机电类作品），其中国家级奖励 30 项，自治区级奖励 174 项，获得学科竞赛省级以上奖励 1002人次，获得专利授权118项。

二、网络化虚拟仿真实验项目的建设——汽车防抱死制动系统仿真实验

（1）平台概述

目前﹐汽车整车性能检测一般采用道路试验法﹑台架试验法和“虚实结合”混合模拟试验法,道路试验法具有一定危险性且需要耗费大量的时间和资金；台架试验法一般仅能分析汽车的一些局部性能是否正常且直观性较差。虚拟仿真实验能够方便模拟车辆不同系统和工况的各项性能,并可以真实直观地展示,非常利于学生学习掌握相关的知识点,逐渐成为目前高校高危和高消耗实验教学的主要手段。鉴于此,中心集成开发了网络化远程汽车虚拟仿真实验教学系统,实验教学内容贯穿了“控制工程”、“测试技术”、“汽车电控技术”三门课程的主要知识点。

结合虚拟现实、互联网和云技术，构建“基于虚拟现实的汽车性能仿真实验平台＋基于云技术管理的虚拟实验室”两大平台为载体的网络化开放式自主学习环境，线上从验证性、综合性和设计性三个层次循序渐进的引导学生自主开展实验，最终线下到实验室进行硬件在环“虚实结合”的混合模拟实验分析，同时建立完善的实验评价考核评价体系对学生实验学习结果进行考核。

（2）平台应用成效

汽车制动防抱死控制系统虚拟仿真实验应用于车辆工程专业课程《汽车试验学》、《汽车电控技术》实验教学；机械电子工程专业的《控制工程》等基础专业课程实验教学，通过网络的自主预约实验，学生可以自由地选择实验时间，实验活动不受时间、场地、课时的限制。虚拟仿真、网络技术和云技术的有机结合，解决了高危、高成本和高消耗实验教学问题，同时也有效实现了24小时完全开放的实验教学，使实验资源可以扩展到不同校区、不同学校，甚至实现社会共享，特别是对解决远程教育存在的实验瓶颈问题，更具实际意义。

该实验项目已经面向我校车辆工程和机械电子工程专业本科生开放，完全开放的实验教学模式，极大地激发了学生的自主学习热情，提高了学生实践动手和创新设计能力。

三、虚实结合实验教学平台的建设——机器人虚实结合实验平台

（1）机器人虚实结合实验平台概述

现有的机器人实验平台存在价格高昂、开放性差的不足，制约了其在教学上的应用。自主研制的机器人虚实结合实验平台由机器人本体、机器人虚拟仿真软件、机器人控制器以及虚实结合连接设备组成，是集虚拟设计、虚拟仿真及分析、控制系统硬件设计、控制程序开发、“虚实结合”控制与调试、实体制造及虚实联合调试等功能于一体的开放性综合实验教学平台。

机器人本体采用3D打印制造，极大降低开发及制造成本，基于Virtual Universe Pro软件平台建立机器人的三维虚拟仿真软件，并可通过信号接口设备，接收实际控制器输出的运动控制信号，或向实际控制器发送内部仿真数据，实现实际控制器对机器人虚拟结构模型的控制器在环仿真实验。

机器人虚实结合实验平台综合了机械大类多门课程的内容，集成了机械、计算机等不同学科的专业技术和工程实践知识。可开展对机械手的机构学、运动学、动力学、控制模型等的探究实验，以及对机械手控制程序的验证实验。

（2）取得的成效

已经将实验平台应用于本科生课内实验、课程设计毕业设计以及研究生课题研究中。由于实验平台本体结构由3D打印机打印制造，改变了以往实验室实验仪器昂贵和搬移不方便的缺点，极大的提高了学生自主学习积极性，学生综合创新能力得到很好的锻炼。

本实验平台参加“全国高校教师教学创新大赛 ——第五届全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛”，获得全国三等奖。

学生基于本虚实结合机器人实验平台开展实验，研究其功能拓展及工程应用方法。完成的作品获得广西高校大学生创新设计与制作大赛一等奖。