11月24日，振动与声基础A（主讲教师：张明辉、陈文剑、朱广平、张超、李磊）的线上实验课正式开课，水声工程学院混合式实验教学课程又开始了新一轮实践。

随着我国的科技发展和资源建设，解决了新冠肺炎疫情下大部分理论课程的开展问题。但实验课程不同于理论课程，涉及设备的认知和操作、实验材料的使用和学生协作动手能力的训练等。水声工程学院教学科研实验中心将信息技术融入传统教学，开展线上线下教学融合一体化的应用实践，使非常时期的非常模式常态化、科学化、系统化。打破了传统实验教学模式的局限，创新了实验教学方式，促进了传统实验教学与现代新兴科技有机融合，很好地保障了实验教学的正常进行，解决了远程操作使用实验设备的问题，弥补了在线教学只有理论课授课的不足。

虚仿实验“遥”教学

中心依托国家级科研和教学平台，结合现代模拟和网络技术构建网络虚拟实验室，提升专业实验教学效果，对专业教学和学生的能力培养都有明显的促进作用。实验中心先后建设国家级一流课程（虚拟仿真）1门、省级一流课程（虚拟仿真）3门、省级虚拟教研室1个，初步建立立体化虚拟仿真实验教学体系，为“遥”教学、“遥”教研搭建平台。

立体化虚拟仿真实验教学平台

国家级一流课程（虚拟仿真）——声波基本要素的测量与分析实验

省级一流课程（虚拟仿真）——声呐信息与系统虚拟实验

省级一流课程（虚拟仿真）——海洋环境中的声纳探测性能分析实验

省级一流课程（虚拟仿真）——换能器制作工艺虚拟仿真实验

中心将虚拟仿真技术融入专业实验课程体系，提供“菜单式”教学，打破千人一课的传统实验参与模式，充分调动学生的学习积极性和主动性。通过在线虚拟仿真实验拓展了实验教学的深度和广度，保证了疫情下实验教学的开展。

虚拟仿真技术融入专业实验课程体系

实物实验“遥”操作

实验教学是提高学生理论理解和实践能力的必要环节，这就需要坚持“虚实结合,能实不虚”的基本原则，实物实验必不可少。然而疫情的严峻性导致全国大范围的居家隔离，而实物实验因需要借助实验设备，在恢复正常实验教学日期不明朗的前提下，需要有新的方法来满足实物实验教学的要求。

疫情发展导致线下教学停摆

针对这种情况，中心大胆引进人工智能和机器人专业领域的思维，创新开展实验“遥”操作。遥操作(Teleoperation)，也可以称为Telerobotics，其精确定义为：在相关机器人控制中把人类操作包含在控制回路中，任何的上层规划和认知决定都是由人类用户下达的，而机器人本体只是负责相应的实体应用。

遥操作(Teleoperation)示意图

首先，中心发挥“主讲教师+助课教师”的优势，在主讲教师无法进入实验室的情况下，开启了“主讲老师腾讯会议远程指导+助课教师现场指导”的实验课授课模式，为教学改革探索了新思路。

主讲教师远程指导

然而，随着疫情发展，线下教学全面暂停，学生无法进入实验室。中心借助水声工程虚拟教研室和水声工程虚拟实验室的网络设备，以学生志愿者代替机器人，为学生提供远端的操作环境，并进行实时的教学互动，实现初阶阶段实物实验“遥”操作。同时还提供“现场直播+录播回放”的选项，现场直播可以提高对课程的参与度，真实的实验室环境带入感极强，沉浸式的互动可以缓解疫情下学生的焦虑情绪；而录播回放可以让自己充分消化相关理论知识，对比较难理解的知识点和不易操作的实验环节，可以有针对性的反复观看，教学效果更直观、更清晰、更高效。

水声工程虚拟教研室、水声工程虚拟实验室

线上实验现场直播（学生视角）

线上实验现场直播（互动环节）

线上实验现场直播（教师视角）

线上实验录播回放

虚实结合，联通时空

“新冠”疫情的爆发给实验教学带来了前所未有的压力，通过以上的应急措施，虽然顺利保障了实验教学的开展，但还有许多需要改革和亟需解决的保障性建设问题。实操是实验学习的必要环节，待疫情结束后，还需要补充实物实操的环节，并与线上内容一并纳入评价体系。同时，中心将与智能工程学院庞明老师的“水下智能机器人及系统”团队进行深入合作，积极开展学科交叉融合，研发基于远程人机协作系统与技术的水下声学实验平台，融合人机协作技术，实现对实验过程的远程遥操作处理。

实验平台组成示意图

平台在传统水下声学实验装置的基础上赋予其局部自主能力和环境感知能力，实现水下实验设备和装置的智能控制能力，通过多传感器及信息集成，为遥操作端的学生和教师提供临场感和人机协作操作的局部智能。学生和教师在主操作端，通过操作主手或者计算机虚拟操作环境，与远端智能装置通过人机协作技术进行实验研究，完成实验过程，提取实验数据，获得良好的过程临场感。

平台架构

2022年11月14日，教育部党组书记、部长怀进鹏怀进鹏强调，要深入贯彻落实党的二十大精神，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持守正创新，纵深推进教育数字化战略行动，着力开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。中心将坚决贯彻党中央、教育部的部署，坚守教书育人的初心使命，坚持立德树人的根本任务，加强教育信息化基础设施建设和示范共享，着力提高教育人员应用现代信息技术的能力，探索高校创新型人才培养的新模式。