西安财经学院推荐申报2018年度陕西高等学校科学技术奖励成果公示信息.doc

项目公示信息 项目名称：理论、实验、创新实践一体化同步创新型人才培 养平台关键技术 完成单位：西北工业大学、西安财经学院 完成人： 樊泽明、余孝军、任静、袁朝辉、王鸿辉、王长 青、卢京潮、吴娟、张强、刘游龙 项目简介：本项目属多学科技术在教育技术领域的应用。陕西及国家创新驱 动、转型发展战略高素质人才培养需求提出理论、实验、创新实践教学是高校创 新型人才培养课程群教学的三个关键环节，这三个环节需要协调一致、有机融合。 但目前存在下列问题：（1）初中、高中、大学课程中理论、实验、创新实践三 个人才培养环节在时间域上不同时、在空间域上不同地，造成了学生理解难、效 率低、无兴趣、能力差，即“环节 1+环节 2+环节 3+环节 4<<4 倍环节”的教学 效果；（2）既使从 2012 年以来风靡全球的大型开放式网络课程（MOOCs，幕课） 只有理论教学，缺少真实的实验、创新实践两个关键的教学环节，这是目前 MOOCs 的瓶颈问题；（3）教师科学研究的大型实验设备由于台数少、价格昂贵，目前 除了部分给学生做演示性实验外，很难实现对学生基于程序级的完全深度实验、 创新实践开放；（4）实验设备封闭、利用率极低，不能实现学生从入学到毕业 全程培养的实验设备共享与专有这一矛盾问题。 为了解决上述教学问题，在陕西省自然基金、全国工程专业学位研究生教育 自选研究课题、陕西高校在线开放课程教学改革研究项目、高教研究基金等多个 研究课题的资助下，经过 15 年的潜心研究，推出了由软、硬件组成的具有理论、 实验、创新实践三个人才培养环节有机融合的创新型人才培养平台。该平台集成 了教育学、计算机学、网络通信学、控制学、机械学、工程学、心里学、机器人 学等跨多学科的综合学科技术。主要取得的发明成果： （1）提出了多层自主网络时延消除技术。针对学生在远程网络环境下实验 必须与在实验室本地实验同效这一难题，构建了从信息传输调度、网络资源调度 到网络控制算法的全闭环网络控制模型，形成了基于大系统理论的自主网络延时、 丢包、乱序处理机制。基本消除了由网络的引入而影响实验原理、性能、结果等 实验失效问题，实现了学生在远程实验与实验室本地实验相同的实验过程、实验 性能、实验结果，该技术可以应用在多个网络控制系统领域。 （2）提出了自主网络时延处理算法与嵌入式网络编程环境有机集成技术。 针对学生通过登录 WEB 浏览器进行无网络时延的实验程序编辑、编译、运行、实 验控制这一难题，提出了时延处理算法与编译环境有机集成方法，构建了二者有 机集成体系架构，形成了学生编辑、编译、运行、实验控制的程序实验环境，解 决了学生本地客户端设备与远程实验设备组成本人专有和实验设备多人共享这 一矛盾问题，实现了学生从入学到毕业随时随地进行实验的全程创新型人才培养 模式。 （3）建立了学生与实验平台通信的理论模型并提出了提高系统通信效率和 稳定性的方法。针对实际教学实验过程中，存在的由于学生人数与平台数目的不 等，造成多个学生同时向实验平台发送指令时，指令被平台拒绝的网络阻塞问题， 建立了学生与实验平台通信的理论模型。并在此基础上，提出了全新的中心控制 器动态单播及多播业务疏导算法，在提高信道带宽利用率的同时，也对学生动态 业务请求提供保护，解决了在实验高峰期，因为学生业务请求量增大而造成的网 络阻塞或通信链路中断等造成的一系列问题，大大提高了教学平台的稳定性和使 用效率。另外，还分析了通信链路中各种因素对学生与实验平台通信的影响，为 学生与实验平台间通讯路径的建立提供指导。 （4）提出了理论、实验、创新实践有机集成技术。以现代教学思维方式为 牵引，现代教学理论和方法为指导，现代网络测控技术为依托、经典教材为理论 教学基础、科研前沿成果为实验与实践设备支撑，提出并实现了理论、实验、创 新实践三个教学环节有机融合的课程群一体化教师线下教学模式和学生线上自 主学习模式（MOOCS）的线上、线下一体化课程教学模式。呈现：①团结的力量， 倍增的研究生培养效果；②“理论+真实物理实验+真实物理系统创新实践>>理论 +仿真+录制实验视频”的研究生培养效果。 该成果发表高水平论文 106 篇，其中 SCI 33 篇，总引用 463 次，各级奖项 10 项，发明专利 2 项，其中授权 1 项，制定行业标准 3 项。 该成果已经销售到国防科技大学、中国农业大学、西安航空学院等高校和兰 州飞行控制有限公司等企业人才培养中，销售金额近 500 万元，其中，西北工业 大学应用 6 年，国防科技大学应用了 4 年，兰州飞行控制有限公司应用了 3 年。 该成果直接推动了我国创新型人才培养的跨代发展，将为我国创新型人才培养做 出重要贡献。 主要知识产权目录(15 篇代表作及专利、计算机软件著作权 等)： 主要论文专著目录（限 15 条） 序号 论文专著名称 刊名 作者 Survivable Multicast Trafc Grooming Optical Fiber Technology (SCI: 000354025800001) Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao and Tee-Hiang Cheng 2015,23(1) An Efcient Mechanism for Dynamic 2 Multicast Traffic Grooming in Overlay IP/MPLS over WDM Networks 通讯作者 第一作者 Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu 2015 An Efcient Mechanism for Dynamic 1 年卷页码（xx 发表 年 xx 卷 xx 页） 时间 2014 Optical Fiber Technology Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao and Tee-Hiang Cheng 2014,20(4) (SCI: 000340550700008) Dynamic multicast traffic grooming in optical 3 WDM mesh networks: Lightpath vs light-tree (SCI: 000323493600005) 2013 IEEE Journal of Optical Communications and Networking Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao and Tee-Hiang Cheng 2013,5(8) Historical data learning based dynamic LSP routing for overlay IP over WDM 4 networks (SCI: 000319511400008) Optical Fiber Technology Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao and Tee-Hiang Cheng 2013 2013,19(4) Influences of link cost and routing methods on dynamic 5 multicasting in overlay IP/MPLS over Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao Proc. IEEE ICOCN ’2015 and Tee-Hiang Cheng 2015 2015,7 Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Gaoxi Xiao Xiaojun Yu Ying Wu Ying Wu WDM networks (EI: 20160201802071) Impacts of methods 6 performance link-cost on and routing overlay for 2014 network dynamic trafc Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao Proc. IEEE ICOCN ’2014 and Tee-Hiang Cheng grooming 2014,11 (EI: 20150300427065) Connection Level Segment Shared Protection for Dynamic 7 Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao Proc. IEEE ICICS ’2013 Multicast Traffic Grooming and Tee-Hiang Cheng 2013 2013,12 (EI: 20141817670501) Performance 8 Comparisons between 2012 Lightpath and Lighttree Schemes in Proc. Dynamic Multicast Traffic Grooming Global Process Conference (PGC) ’2012 (EI: IEEE Photonics Xiaojun Yu, Gaoxi Xiao and Tee-Hiang Cheng 2012,12 20131016082292) Observer-based control predictor for networked 9 control system with uncertain time delays and packet dropouts (EI: 20130415917545) International Conference on Intelligent Control Information Processing & 2012 Ying Wu, Zhaohui Yuan and Yanpeng Wu 2012,12 10 LMI-Based Tracking Control For Networked Control Systems With Random Time Delay and Packet Dropout 2012 Journal of Industrial & Management Optimization Ying Wu, Zhaohui Yuan Ying Wu 2012, 11(4) Yuan Ying Wu (EI: 20125015788558) Stochastic Stability Analysis and 2013 Control of Networked Control Systems 11 Journal of Computers with Multiple Markovian Processes Ying Wu, Zhaohui Yuan and Yanpeng Wu 2013, 8(12) Ying Wu Ying Wu (EI: 20135017084571) 12 Optimal Tracking Control for Networked Control Systems with Random Time Delays and Packet Dropouts Journal of Industrial and Ying Wu, Zhaohui Yuan Management Optimization and Yanpeng Wu 2015 2015, 11(4) Ying Wu Yuan Ying Wu (SCI: 000352235100018) Stochastic stabilization of networked 13 control systems with combined stochastic distributed processes Mathematical Methods in the Applied Sciences (SCI: 000353355400016) Ying Wu, Tianshi Liu, Yanpeng Wu and Zhaohui 2015, 38(8) 2015 Yuan Yuan 14 计算机控制系统设计理论与实 验一体化同步教学系统研究 教学研究 樊泽明、梁振涛、任静 2014，37（3） 15 混联机器人测控软件多任务实 时解耦容错调度 仪器仪表学报 樊泽明、黄玉美等 2002，23（3） Ying Wu 2014 2002 Ying Wu 樊泽明 樊泽明 樊泽明 樊泽明 主要知识产权证明目录（限 10 条） 知识产权类别 知识产权具体名称 国家 （地区） 授权号 授权 日期 2016 .7.6 发明专利 一种理论与实验一体化同步教学 系统 中国 ZL20131035 5788.3 发明专利 一种理论、实验、创新训练有机 集成的课群网络教学系统 中国 2016102698 18.2 证书编号 2142363 权利人 发明人 专利有效 状态 西北工业大学 樊泽明、 梁振涛 有效 西北工业大学 樊泽明、 任静 有效