教育乃千秋大業(yè)，國之大計(jì)。近年來，全面工程教育理論在國內(nèi)外教育界不斷被提起。從全球教育變革這一宏觀背景來看，強(qiáng)調(diào)全過程、全包容、全民性的全面工程教育，正作為新時(shí)代需要的一種新的教育哲學(xué)而得到重視。就工程教育而言，其最根本的目的是為學(xué)習(xí)者建立以理論指導(dǎo)實(shí)踐、以實(shí)踐完善理論的思想。實(shí)驗(yàn)作為工科類專業(yè)教學(xué)過程的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題能力的重要環(huán)節(jié)，被認(rèn)為是工科“學(xué)習(xí)的核心”。 《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》(國發(fā)〔2015〕40號)已提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”正式成為國家戰(zhàn)略。目前，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”正迅速成為一種教育新理念。正是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展和對遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué)的社會需求，基于“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室是工程教育遠(yuǎn)程教學(xué)的重要組成部分，也是我國發(fā)展遠(yuǎn)程教育的一個(gè)重要內(nèi)容。隨著我國遠(yuǎn)程教育工程的啟動，開發(fā)建設(shè)遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的熱潮已在全國各大院校蓬勃發(fā)展。結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)方法，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，通過網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺工作站就可以不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬。 在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的研究熱潮中，國內(nèi)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺快速地趨于多元化發(fā)展，目前已進(jìn)入到“戰(zhàn)國時(shí)代”：部分高校紛紛開始建立相應(yīng)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)中心和實(shí)驗(yàn)平臺，相關(guān)企業(yè)正在逐步開發(fā)各類面向公眾的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺。目前國內(nèi)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺主要有“遠(yuǎn)程虛擬”和“遠(yuǎn)程實(shí)物”兩種形式。遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)建立在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過交互界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，模擬產(chǎn)生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是根據(jù)理論模型計(jì)算得到的，無法獲得客觀真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的各種誤差數(shù)據(jù)，而且真實(shí)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種故障也無法體現(xiàn)，因此，缺乏實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和臨場感。與遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)不同，遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)是在真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺主要由監(jiān)控端、客戶端和服務(wù)器端組成，通過各種接口與硬件設(shè)備相連，由遠(yuǎn)程控制面板發(fā)送控制指令，遠(yuǎn)程控制真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并通過攝像頭觀察現(xiàn)象，獲得數(shù)據(jù)。但是，遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)大多是控制遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)儀器，遠(yuǎn)程觀察示波器等儀器的測量現(xiàn)象，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備的連線都是事先接好的，實(shí)驗(yàn)者仍然無法在實(shí)驗(yàn)中觀察到實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的相關(guān)故障，也無法獲得實(shí)驗(yàn)的各種誤差數(shù)據(jù)。因此，也可以說遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)是一種“虛擬的偽真實(shí)”。另外，不同的儀器廠商及相關(guān)企業(yè)制定的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)儀器接口協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)都略有不同，缺乏通用性。 本書提出的工程教育遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，是一種新的采用基于社交即時(shí)消息(IM)應(yīng)用程序架構(gòu)的TURN-KEY遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)集成解決方案。這個(gè)新框架作為遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，通過HTML 5和Web 2.0技術(shù)，將遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程作為唯一的ID節(jié)點(diǎn)靈活地添加到遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，而且易于集成到大多數(shù)流行的、基于Web的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)(LMS)中，并連接到社交網(wǎng)絡(luò)。本工程教育遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)共享平臺是目前第一個(gè)使用流行的社交IM應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的集成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，無需額外插件就能將電子信息類、人工智能類、機(jī)械控制類、結(jié)構(gòu)工程類等工程教育相關(guān)實(shí)驗(yàn)接入，包括實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)與存儲系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻、桌面共享、實(shí)驗(yàn)論壇、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程控制、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理和實(shí)驗(yàn)評分等功能，同時(shí)還可擴(kuò)展集成第三方的虛擬實(shí)驗(yàn)課程資源或者自建課程資源，為各類院校提供遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境與服務(wù)。該平臺還以課程管理為基礎(chǔ)，結(jié)合視頻點(diǎn)播、視頻直播和其他功能模塊，實(shí)現(xiàn)了班級管理、課程發(fā)布、課程預(yù)習(xí)、作業(yè)練習(xí)、小組討論及在線考試等功能，有效提高了教學(xué)過程管理的效率與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)平臺的教學(xué)黏性，為工程教育的實(shí)驗(yàn)課程提供了一個(gè)非常重要的教學(xué)平臺。 本書為高級遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的開發(fā)提供了完整的指南，為該領(lǐng)域當(dāng)前研究和應(yīng)用中遇到的核心問題提供了相應(yīng)的解決方案。授其業(yè)謂之為“魚”，傳其法才能謂之為“漁”。為達(dá)到“魚漁雙授”的目的，本書所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以提升學(xué)習(xí)者在“理論→實(shí)踐→理論”過程中的學(xué)習(xí)能力為目的，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)方法，設(shè)置科學(xué)、合理的教學(xué)模式，張弛有度，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過獨(dú)立思考、討論等各種方法進(jìn)行探索，獲得新知，激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的主觀能動性，同時(shí)教會學(xué)習(xí)者理論聯(lián)系實(shí)際的方法，并引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過實(shí)踐反饋來印證理論，甚至是完善理論的思維方式。本書可作為高校相關(guān)專業(yè)本科生及研究生的學(xué)習(xí)參考資料，也可作為相關(guān)領(lǐng)域的教師及工程師開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的參考資料。 本書共8章。第1章介紹了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的概念，分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并對遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。第2章在分析國內(nèi)外主流遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的基于社交即時(shí)消息(IM)應(yīng)用程序架構(gòu)的TURN-KEY遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)集成解決方案，以提高學(xué)習(xí)者的工程教育和研究能力以及利用工業(yè)應(yīng)用程序自定義遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的能力。第3章基于一種新型在線可編程實(shí)驗(yàn)平臺，介紹了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)(實(shí)驗(yàn)平臺)的相關(guān)設(shè)計(jì)方法。第4章介紹了一種新型的面向移動設(shè)備優(yōu)化的應(yīng)用程序架構(gòu)，該應(yīng)用程序架構(gòu)作為一種開發(fā)工具，為眾多應(yīng)用領(lǐng)域(如M-Learning應(yīng)用、工業(yè)電子應(yīng)用等)的應(yīng)用程序開發(fā)提供了新的解決方案。第5章介紹了基于工程教育遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)共享平臺的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置方法，并探討了其教學(xué)模式，同時(shí)給出了四個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，涉及嵌入式技術(shù)、人工智能、結(jié)構(gòu)檢測等領(lǐng)域，供學(xué)習(xí)者參考。第6章介紹了一種基于Web的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)的在線可編程平臺，借助這個(gè)平臺，用戶可以協(xié)作設(shè)計(jì)和實(shí)施新的遠(yuǎn)程可編程控制實(shí)驗(yàn)。第7章介紹了一種基于Wiki技術(shù)的優(yōu)勢和靈活性的統(tǒng)一框架開發(fā)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(RL)的創(chuàng)新方法，可為學(xué)習(xí)者開發(fā)新的平臺提供新的思路。第8章作為全書的總結(jié)，探討了建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺的核心與要素，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。 本書由昆山陽澄湖科技園、西安電子科技大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院、昂徠博智能科技(昆山)有限公司、蘇州豐華聲赫智能科技有限公司和國家電工電子教學(xué)基地(西安電子科技大學(xué))共同策劃。參與本書編寫的有鄧軍、戚玉濤、羅明璋、哈睿、王寧、劉旨陽、李修權(quán)、袁曉龍。在編寫本書的過程中得到了昆山陽澄湖科技園管理委員會和西安電子科技大學(xué)出版社的大力支持，在此表示衷心的感謝！ 由于作者知識水平和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，加之書中一些內(nèi)容為創(chuàng)新嘗試，因此難免存在不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。 作者聯(lián)系郵箱為：dengjun@xidian.edu.cn。 作 者 2022年3月