“互聯網+”背景下的實驗實訓教學體系設計

華　馳, 顧曉燕

(1. 江蘇信息職業技術學院 教學與科研處, 江蘇 無錫　214153；2. 江蘇信息職業技術學院 物聯網工程系, 江蘇 無錫　214153)

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“互聯網+”背景下的實驗實訓教學體系設計

華馳1, 顧曉燕2

(1. 江蘇信息職業技術學院 教學與科研處, 江蘇 無錫214153；2. 江蘇信息職業技術學院 物聯網工程系, 江蘇 無錫214153)

以江蘇信息職業技術學院為例,針對高職院校專業綜合實驗實訓室共享性較差、利用率不高的共性問題,構建了“互聯網+”背景下的新的實驗實訓教學體系,并給出了該校電信工程系、機電工程系、電氣工程系和物聯網工程系在“互聯網+”背景下綜合實驗實訓體系的主要內容。該體系能夠在信息技術的幫助下,提高專業綜合實驗實訓室的共享度和利用率,并能有效提升教學質量。

互聯網+； 實驗實訓教學； 教學改革

2015年3月5日,李克強總理在政府工作報告中首次提出制定“互聯網+”行動計劃,推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合,促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展,引導互聯網企業拓展國際市場[1]。

在教育部等6部門制定的《現代職業教育體系建設規劃(2014—2020年)》中明確指出:加快發展現代職業教育是黨中央、國務院作出的重大戰略決策?，F代職業教育是服務經濟社會發展需要,面向經濟社會發展和生產服務一線,培養高素質勞動者和技術技能人才并促進全體勞動者可持續職業發展的教育類型[2]。技術技能型人才的培養與實踐教學密不可分,研究“互聯網+”背景下的高職院校綜合實訓體系對于培養符合時代特征的技術技能型人才有著積極的意義。

本文主要探討在校企合作共建實驗實訓室的基礎上,如何完成規范化的實驗實訓體系構建規劃,以及各專業(群)核心技能培養所需實驗實訓軟硬件環境的互聯互通、提高各綜合實驗實訓室的共享度及利用率的問題[3-5]。

1　高職院校實驗實訓體系的設計思路

“互聯網+”時代到來,新的制造模式不斷誕生[6],新的經營方式不斷產生[7],制造業與服務業的廣泛協同[8],必然要求高職院校培養的人才符合社會對多能型人才增長的需求。高職院校綜合實驗實訓體系的建設應緊跟“互聯網+”時代的發展,以校企共建為基本原則,結合數字化校園建設,統一數據標準,在專業綜合實驗實訓教學資源完備的基礎上,加速各專業綜合實驗實訓室的互通與融合,為多能型技術技能人才的培養搭建良好平臺。

將信息技術應用于各專業綜合實驗實訓室建設與改造,將目前地理位置相互獨立的各實驗實訓基地、專業綜合實驗實訓室的設備互聯互通,將全校各專業綜合實驗實訓室整合成符合智能制造、“互聯網+”特點的綜合實驗實訓體系,以期提高實驗實訓室的多功能性、共享性、開放性和利用率。

2　實驗實訓體系建設可行性分析

2.1學院專業(群)現狀分析

江蘇信息職業技術學院的專業設置和專業方向緊密契合區域經濟發展和產業結構調整[9]。學院現設有電子信息工程系、機電工程系、電氣工程系、物聯網工程系、藝術設計系、商學院、繼續教育學院,共有11個專業群,45個專業,87個專業方向,其中中央財政支持的重點專業2個,省品牌專業2個,省特色專業3個,省級重點專業群4個,形成了以微電子技術、物聯網應用技術、模具設計與制造、數控設備應用與維護、軟件技術、動漫設計與制作、電氣自動化技術等省市級品牌、特色專業為龍頭,重點建設專業為支撐的專業群。

2.2學院數字化校園建設情況分析

學院已經完成了萬兆校園以太網和千兆無線網的校園全覆蓋,并已經完成統一信息門戶平臺、統一身份認證平臺、數據中心平臺三大平臺的搭建。當前教學區域網絡示意圖如圖1所示,這些都為構建學院綜合實驗實訓體系提供了基礎條件。

圖1　教學區域網絡示意圖

3　“互聯網+”背景下的學院綜合實驗實訓體系的設計

“互聯網+”背景下的學院綜合實驗實訓體系由學校組織完成規劃,由各院系統籌協調本院系專業帶頭人完成相關綜合實驗實訓室的調研、論證、立項、建設、驗收等工作。

以我院微電子技術專業、物聯網應用技術專業獲評江蘇省品牌專業建設項目為契機,根據我院各專業實驗實訓室建設現狀,結合品牌專業建設工作,以校企深度合作為建設前提,各專業各自規劃其專業基礎實驗實訓室及專業實驗實訓室的建設。為了提升綜合實驗實訓室的共享度和利用率,學校層面應能統籌規劃各院系綜合實驗實訓體系,具體如圖2所示。

3.1電信工程系綜合實驗實訓體系構建內容

3.1.1擬合作企業

(1) 集成電路設計和制造:華潤矽科微電子有限公司、無錫力芯微電子有限公司、華潤上華科技有限公司等；

(2) 集成電路封測:江蘇長電科技股份有限公司,華進封裝先導技術研發中心等；

(3) 集成電路裝備:華晶電子設備制造有限公司等；

(4) 移動通信:中興通訊等；

(5) 數據采集:南京能瑞自動化設備股份有限公司等。

圖2　“互聯網+”背景下的各院系綜合實驗實訓室設計

3.1.2建設任務

(1) 基于“市場牽引,企業支撐、開放合作”[10]的原則組建微電子技術協同創新中心。

共享專業:微電子技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術、軟件技術等。

主要功能:各院系可以將特殊傳感器、芯片設計要求發送到微電子技術協同創新中心,協同創新中心組織論證、遴選及設計,并聯系協同創新合作企業完成芯片設計、制造及封測。

(2) 移動通信。

共享專業:通信技術、電子信息工程等。

主要功能:通過移動通信綜合實驗實訓室中的4G設備搭建校內移動4G網絡,基于此4G網絡形成校內測試用4G網絡覆蓋,滿足移動通信專業授課需要和形成我院綜合實驗實訓體系數據傳輸的可靠鏈路之一。

(3) 數據采集設備的安裝。

共享專業:機電一體化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術、軟件技術等。

主要功能:在微電子技術綜合實訓基地主要大型設備上安裝智能電表和監測設備運行狀況的傳感器,將數據通過網絡(有線/無線)傳送到數據中心。

3.2機電工程系綜合實驗實訓體系構建內容

3.2.1擬合作企業

(1) 數控智能制造:南通科技、China Window 德國國際信息技術合作公司等；

(2) 汽車實訓中心:保時捷、一汽大眾、比亞迪、南京能瑞自動化設備股份有限公司等；

(3) 模具智能制造:無錫微研有限公司、無錫尚誠精密模具有限公司；

(4) 數據采集:南京能瑞自動化設備股份有限公司等。

3.2.2建設任務

(1) 數維基地數控智能制造中心。

共享專業:數控技術、數控設備應用與維護、機械制造與自動化、機電一體化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術、工業機器人等。

主要功能:

① 采用網絡DNC[11]聯網,實現設備代碼的通信和設備信息的管理,從而達到車間的數字化生產和數字化教學管理的目的；在軟件教學區,搭建數字化的設計平臺、工藝平臺、網絡制造平臺和管理平臺等,學生在企業的設計、工藝、制造、維修等崗位上得到產品全生命周期管理的體驗。車間配備大屏幕終端,方便數據傳輸和查看工藝數據,實現數字化、無紙化車間管理。2臺四軸數控機床和1臺五軸數控機床,安裝高清攝像頭,可遠程轉播至各院系智慧教室；配置1～2臺工業機器人(關節機器人),適用于機床、生產線的上下料、工件翻轉、工件轉序等；將在數維實訓基地完成的模具設計數據傳輸到數據中心；在智能設備上完成相關數據分析,教師利用數據中心進行作業的接收和批閱；從數據中心下載數據,能夠在數控機床中完成自動加工。

② 安裝智能電表,采集各類智能制造設備能耗數據；在各類智能制造設備中安裝物聯網工程系、電信工程系、電氣工程系教學所需的、應用面較廣的各類傳感器。

③ 通過網絡(有線/無線)將制造過程中采集的數據傳送到數據中心。

④ 依托江蘇省區域開放共享型無錫市數控設備維護維修實訓基地,引進德國凱勒數控教學方案資源庫,建成理-虛-實一體化的數控教學解決方案,同時引進德國的評價體系、技能證書和德國工商會(IHK)教師培訓計劃。

(2) 汽車實訓中心。

共享專業:汽車檢測與維修技術、汽車電子技術、汽車技術服務與營銷、機電一體化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術等。

主要功能:

① 實驗實訓樣品汽車中使用的各類傳感器分布、數字化演示及數據采集；

② 汽車實訓基地充電樁狀態數據采集；

③ 安裝智能電表，采集能耗數據；

④ 采集的各類數據通過網絡(有線/無線)傳送到數據中心。

(3) 模具智能制造中心。

共享專業:模具設計與制造、機電一體化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術、移動通信技術等。

主要功能:

① 將模具設計研究院及模具實訓基地中完成的各類模具設計數據傳輸到數據中心；

② 在智能設備上完成相關數據分析,教師利用數據中心進行作業的接收及批閱；

③ 從數據中心下載數據,能夠在3D打印機中完成打印或在相關設備中完成加工。

3.3電氣工程系綜合實驗實訓體系構建內容

3.3.1擬合作企業

南京能瑞自動化設備股份有限公司、庫卡(KUKA)柔性系統制造有限公司等。

3.3.2建設任務

(1) 工業機器人。

共享專業:機電一體化技術、工業機器人、數控技術、數控設備應用與維護、機械制造與自動化、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術等。

主要功能:建設工業機器人專業綜合實訓室,可兼工業機器人專業全國職業院校技能競賽實訓室；搭建全國工業機器人競賽環境,模擬工業機器人完整工作過程,滿足新開專業工業機器人專業綜合實訓教學所需；圍繞數控智能制造中心及服裝智能制造中心的建設引入工業機器人。

(2) 智能電表的安裝及完成各類智能制造設備數據采集。

共享專業:機電一體化技術、電氣自動化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術等。

主要功能:在全院各綜合實訓基地的大型儀器設備上協作安裝智能電表,采集各大型儀器設備的運行狀態數據及能耗數據。

(3)各類傳感器的安裝及數據采集。

共享專業:機電一體化技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術、電子信息工程技術等。

主要功能:在全院大型設備中選型并安裝各類傳感器,完成數據的采集；配合生態校園的建設安裝各類傳感器并完成數據的采集。

3.4物聯網工程系綜合實驗實訓體系構建內容

3.4.1擬合作企業

聯想集團、H3C通信股份有限公司、無錫英臻科技有限公司、無線龍科技有限公司等。

3.4.2建設任務

(1) 基于云計算技術的備份數據中心建設。

共享專業:軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術、數控技術、數控設備應用與維護、模具設計與制造、機電一體化技術、工業機器人、服裝設計、國際貿易實務、電子商務、物流管理等。

主要功能:完成校內智能制造私有云的搭建,作為現代教育技術中心數據中心的鏡像服務器,所有校內智能制造示范項目的數據采集在傳送到現代教育技術中心數據中心的同時也傳送到該云服務器,并依賴此私有云完成校內智能制造示范項目的數據分析和各類報表生成。

(2) 構建“互聯網+”背景下的學院綜合實驗實訓體系控制分析中心。

共享專業:軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術、數控技術、數控設備應用與維護、模具設計與制造、機電一體化技術、工業機器人、服裝設計、國際貿易實務、電子商務、物流管理等。

主要功能:

① 智慧校園APP,通過APP完成校內各實訓基地的地圖導航,顯示校內智能制造網絡拓撲圖,點擊可看到各節點當前運行狀態；實時查看校園內各智能制造中心的運行情況,查看校內各類傳感器的工作狀態和各類數據報表(含三維報表)；

② 觸摸操控大屏,顯示校內智能制造網絡拓撲圖,點擊可看到各節點當前運行狀態；可以實時查看校園內各智能制造中心的運行情況,并可以查看校內各類傳感器的工作狀態和各類數據報表(三維顯示),可通過操控大屏,切換各類場景及切換各類報表；

③ 全院支持云端采集的攝像數據調用；

④ 可在各智能設備終端完成包括物聯網實訓基地在內的全院各類支持遠程控制設備的遠程操控。

3.5藝術設計系綜合實驗實訓體系構建內容

3.5.1擬合作企業

中興一品裝飾股份有限公司、海瀾之家等。

3.5.2建設任務

(1) 智能設計中心。

共享專業:環境藝術設計、工業設計、軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術等。

主要功能:將工業設計中完成的成品模型數據上傳到數據中心,預授權用戶聯網下載數據并用機電系模具設計研究院的3D打印機完成3D打??；將環境藝術設計專業的作品數據上傳到數據中心,并可由預授權用戶聯網下載數據并打印。

(2) 服裝智能生產中心。

共享專業:服裝設計、國際貿易實務、電子商務、物流管理、軟件技術、工業機器人、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術。

主要功能:在智能終端設備上接單進入服裝生產流程,嵌入電子標簽。

3.6商學院綜合實驗實訓體系構建內容

3.6.1擬合作企業

海瀾之家、吉姆兄弟服裝有限公司等。

3.6.2建設任務

(1) 服裝智能生產中心。

共享專業:國際貿易實務、電子商務、物流管理、服裝設計、軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術、工業機器人。

主要功能:用戶通過移動終端或者Web下單,接單后通過傳統服裝制造工藝的設計或通過信息技術完成大規模服裝在線設計,通過服裝裁剪機器人完成剪裁,加上標簽后實施智能物流,到達客戶手中。所生成的各類數據通過智能網關傳輸到數據中心。

(2) 智能建筑設計中心。

共享專業:工程造價、建筑工程管理、軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術、物聯網應用技術、移動互聯技術等。

主要功能:在BIM (building information modeling)[12]實驗室中完成的建筑模型數據上傳到數據中心,由預授權用戶聯網機電系模具設計研究院3D打印機完成3D打印。

4　項目實施預期成效分析

學校各院系根據規劃,積極聯系企業,制訂符合專業綜合實訓教學資源特點的建設方案,并在人才培養方案中加以落實。

通過“互聯網+”背景下的綜合實驗實訓體系構建,專業覆蓋率達到96.75%,讓新生在入學教育時對于本專業核心技能在先進制造業中的應用有感性認識,在專業綜合實訓階段能夠實際掌握和實施本專業核心技能,從而讓學生在校期間能夠完成本專業核心技能從感性認識到理性認識的升華。

實踐證明,綜合實驗實訓室的排課率平均在8節/天以上,達到了規劃建設的預期目標。

5　結語

高職院校實驗實訓體系建設應緊跟“互聯網+”時代發展的步伐,加強校企合作,加速各專業互通與融合,提高實驗實訓的多功能性、共享性和開放性,為多能型人才培養搭建良好平臺。

References)

[1] 李克強.政府工作報告[J].人民日報, 2014-03-15(001).

[2] 教育部,國家發展改革委,財政部,等.教育部等六部門關于印發《現代職業教育體系建設規劃(2014—2020年)》的通知[EB/OL].(2014-06-23)[2015-08-03]. http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_630/201406/xxgk_170737.html.

[3] 胡俊.高職院校實驗室建設的現狀分析[J].高等函授學報:自然科學版,2010,23(6):59-60.

[4] 李雅文,張云華.高職院校建筑材料實驗室規劃建設探討[J].實驗技術與管理,2014,31(2):218-220.

[5] 強偉綱.高等職業院校實驗(訓)室建設規范化策略研究[J].實驗技術與管理,2014,31(2):198-200.

[6] 姚錫凡,練肇通,楊屹,等.智慧制造:面向未來互聯網的人機物協同制造新模式[J].計算機集成制造系統,2014,20(6):1490-1498.

[7] 孟凡林,蒼遹聰.試析互聯網金融對我國商業銀行的影響[J].中國經貿,2015(13):154.

[8] 郭新寶.我國制造業轉型升級的目標和路徑[J].中國特色社會主義研究,2014(3):33-37.

[9] 華馳,畢海峰,王輝,等.基于太陽能光伏組件監測的物聯網專業綜合實驗研究[J].實驗技術與管理,2014,31(2):135-139.

[10] 呂景泉,湯曉華,張興會,等.“大賽-職教改革試驗區-人才培養”互動模式的系統設計與實踐[J].中國職業技術教育,2014(15):35.

[11] 孫建巍,楊建新,左晶.面向多平臺的DNC網絡通信系統研究與開發[J].機械設計與制造,2015(6):180-182.

[12] 武大勇.基于云計算的BIM建筑運營維護系統設計及挑戰[J].土木建筑工程信息技術,2014,6(5):46-52.

Design of comprehensive experimental and practical training system based on ”Internet+”

Hua Chi, Gu Xiaoyan

(1. Dean’s office,Jiangsu College of Information Technology,Wuxi 214153, China;2. Internet of Things Engineering Department,Jiangsu College of Information Technology,Wuxi 214153, China)

Based on a survey analysis of the comprehensive experimental and practical training laboratory, the normal problems existing in the laboratory are not used effectively . Taking Jiangsu College of information Technology as an example,with the construction of comprehensive experimental and practiceal training system based on “Internet+,” it could increase the laboratory utilization ratio and uptake significantly,and the teaching quality could be improved.

internet+; experimental and practical teaching; teaching reform

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.044

2015- 08- 11

江蘇高校哲學社會科學研究基金資助項目(2014SJB351)；2012年度江蘇省高?！扒嗨{工程”資助項目(蘇教師[2012]39號)；2013年江蘇省教改研究立項課題(2013JSJG339)資助；2015年江蘇省品牌專業項目資助；2015年度學院招標課題項目資助

華馳(1979—),男,江蘇興化,碩士,副教授,主要研究方向為軟件技術、物聯網應用技術及計算機教學.

E-mail:huac@jsit.edu.cn

G642.0

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1002-4956(2016)3- 0172- 05