新工科視域下高校智能制造專業實踐平臺建設研究

摘 要 作為培養未來制造業高端人才的重要陣地，高校智能制造專業實踐平臺的建設，不僅承載著深化教育改革的使命，還是落實“新工科”教育理念的重要抓手。尤其在技術快速迭代和產業競爭加劇的背景下，實踐平臺的建設正逐步從單一功能的教學支持向多元化的復合生態發展。文章通過分析高校智能制造專業實踐平臺建設的難點，提出從提升實踐設備的適配性與工業對接水平、優化實踐平臺建設條件、構建跨學科綜合性實踐體系等實施策略，以實現教育與產業的深度融合，為智能制造行業提供人才保障。

關鍵詞 新工科；高校；智能制造；實踐平臺

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.09.011

Research on the Construction of Practice Platform for Intelligent Manufacturing Major in Universities from the Perspective of Emerging Engineering Education

WEN Yang， WANG Hui， ZHANG Chao

（School of Mechanical Engineering， Tianjin University， Tianjin 300350）

Abstract As an important position for cultivating high-end talents in the future manufacturing industry， the construction of the practice platform for the intelligent manufacturing major in universities not only undertakes the mission of deepening educational reform but also serves as an important means to implement the educational concept of \"emerging engineering education\". Especially under the rapid technological iteration and intensified industrial competition， the construction of the practice platform is gradually evolving from a single-function teaching support to a diversified composite ecosystem. By analyzing the difficulties in the construction of the practice platform for the intelligent manufacturing major in universities， implementation strategies such as improving the adaptability of practice equipment and its connection level with the industry， optimizing the construction conditions of the practice platform， and constructing an interdisciplinary comprehensive practice system are proposed， so as to achieve the deep integration of education and industry and provide talent guarantee for the intelligent manufacturing industry.

Keywords emerging engineering education; universities; intelligent manufacturing; practice platform

隨著人工智能、大數據、物聯網和5G技術的快速發展，制造業正向數字化、智能化方向邁進。而智能制造作為產業鏈升級的核心環節，其從業人員不僅需要扎實的工程技術基礎，還需具備跨領域知識整合與創新能力?！靶鹿た啤笔俏覈叩冉逃龖獙ξ磥懋a業變革的重要戰略，強調以工程教育的現代化、跨學科性和創新性為導向，全面提升學生的工程實踐能力與創新素養[1]。對于高校智能制造專業而言，也須推動學科交叉融合和技術創新，致力于實現工業技術的智能化發展，助力實現“中國制造2025”戰略目標。

1" 高校智能制造專業實踐平臺建設的必要性

在制造業邁向數字化、智能化的發展過程中，智能制造已成為新工業革命的核心驅動力。高校作為培養高端制造業人才的重要基地，如何構建面向產業需求的實踐平臺，是智能制造專業教育體系改革的重要課題。

1.1" 滿足智能化工業生產對人才的迫切需求

在智能制造行業中，其工業生產流程逐步向智能化方向發展，不僅體現在自動化設備的大規模應用上，還包括生產過程中的實時數據監測和動態優化能力[2]。如在生產流程中，嵌入式傳感器、數字孿生技術以及虛擬仿真環境的使用，已經成為現代制造業的技術標配?；诂F代智能制造需求，高校要加強實踐平臺建設，為學生提供從理論到實操的全鏈條學習路徑，幫助他們深入理解智能生產流程的工作原理和優化方法。

1.2" 應對智能協同和資源優化配置的實際挑戰

智能制造依賴于資源設備的優化配置和生產單元的智能協同，對高校實踐教育提出了新的挑戰。傳統實驗室以靜態配置為主，資源利用率低、動態調整能力不足，已無法滿足現代制造業對于資源高效整合和協作的要求[3]。而引入物聯網、云計算和工業互聯網技術的實踐平臺，可以構建動態、協同的實驗環境，讓學生切實體驗工業環境中的生產模式。例如，在模擬工業場景中，當某一設備發生故障時，平臺可以引導學生通過智能系統重新分配任務，從而保障生產的連續性。這種實踐能力的培養，對于學生未來適應復雜制造環境、解決實際問題具有重要意義。

1.3" 實現高質量高效率制造目標

在智能制造背景下，高質量和高效率是制造業的核心追求。高校實踐平臺建設能夠有效承載質量控制和生產效率提升的教學需求，幫助學生掌握全流程監控、質量追溯以及柔性生產的關鍵技術。通過平臺的全生命周期質量管理模塊，學生可以體驗從產品設計到成品檢驗的全流程質量控制。比如，結合大數據分析技術，學生能追溯生產過程中出現的質量問題，并通過實驗優化生產工藝，逐步提升產品的質量標準。

2" 高校智能制造專業實踐平臺建設的難點

高校在推動智能制造專業實踐平臺建設時，其難點主要體現在技術對接、資源配置與協同創新三個層面，直接影響實踐平臺的建設成效及其對人才培養的效果。

2.1" 實訓設備與工業實際需求的適配性不足

高校采購的教學設備往往由供應商主導設計，其功能多以單項技能訓練為主，如PLC編程、自動化生產線操作、工業互聯網數據傳輸等。這些設備雖然能滿足特定技能的教學需求，但在功能整合與系統聯動方面缺乏綜合性，難以還原工業生產環境的復雜場景。工業生產實際強調多環節協同、實時優化與動態調整，而高校教學設備由于缺乏跨領域的技術集成能力，無法全面呈現真實的生產過程[4]。如在實際工廠中，生產線需要機械設備、工業機器人、傳感系統和控制軟件之間的高效協作，而教學設備通常分散于各獨立模塊，學生很難體驗到系統性的操作流程。

2.2" 資金與場地條件的多重制約

智能制造設備通常融合多項技術模塊，如大數據分析、云計算、工業互聯網等，設備采購成本高昂。一些高校預算有限，難以大規模引進這些高端設備，且此類設備占地面積大，運行過程復雜，對教學場地和配套設施有較高的要求，高校難以滿足其部署條件。為了緩解資源不足，不少高校采用虛擬仿真技術作為實踐教學的替代方案。然而，虛擬仿真雖然在模擬教學中具備一定的優勢，但其局限性也較為明顯。學生在虛擬環境中無法感知真實設備的操作邏輯和運行細節，對復雜設備的使用缺乏直觀認知，其“脫離實物”的實踐方式削弱了學生的實際動手能力，使其在面對復雜工程問題時缺乏經驗與信心。

2.3" 實踐平臺建設中校企協同難度大

目前高校在構建綜合性實踐平臺時，面臨校企協同難度大、資源整合能力不足的問題。一方面，設備供應商通常專注于技術研發，但對教育需求的理解較為有限，其設計的設備功能更多聚焦于工業應用而非教學優化。另一方面，高校教師雖熟悉教學內容，但對工廠實際運行模式和行業前沿技術的理解相對薄弱，難以單獨完成綜合性實踐平臺的設計。其供需兩端的脫節，導致實踐平臺建設無法滿足智能制造領域對復合型人才的培養要求。

3" 新工科背景下高校智能制造專業實踐平臺建設策略

3.1" 提升實踐設備的適配性與工業對接水平

新工科背景下，高校應主動與智能制造領域的龍頭企業建立合作關系，依托企業的技術支持與實踐經驗，定制開發多功能、模塊化的實踐設備[5]。與傳統設備單一的技能培養模式不同，這類設備需在設計時考慮工業場景中多技術協同的特點，如將工業機器人操作、PLC控制、嵌入式系統開發和傳感器應用等技術集成到單一設備中，讓學生可在真實的生產情境中學習到完整的工藝鏈操作?；诮虒W需求，高校還應積極引入企業實際生產中的典型設備或生產單元，直接將其改造為教學設備。比如在自動化流水線的教學中，可以采購來源于工業實際的智能化生產模塊，如裝配機器人、自動化輸送帶以及視覺檢測設備，并將教學功能嵌入其中，同時要定制化設計設備功能，使學生在基礎技能學習中也能了解工業系統的整體運行邏輯和協作機制。

數字技術作為工業4.0時代的重要技術手段，為解決高校設備資源有限和工業適配性不足提供了突破口。通過建立設備的虛擬模型并實時映射實際運行狀態，可讓學生在虛擬環境中直觀感受設備操作的動態變化和工業工藝的整體流程，以虛實結合的教學方式彌補傳統教學設備在呈現工業場景復雜性和系統性上的不足，為學生提供更加全面的學習體驗。例如，在學習自動化流水線調試方法的過程中，學生可以利用數字平臺查看生產線中每個設備的實時狀態，如機器人運行軌跡、傳感器反饋數據以及生產變化等，并與虛擬模型進行交互，學生可以在不影響設備實際運行的情況下反復進行實驗操作和優化設計。另外，一些高危或高精度的操作并不適合直接在真實設備上進行教學，如化學品的自動化分裝、高溫焊接機器人操作等，在此情形下教師也可利用數字技術，讓學生在虛擬場景中完成高風險工藝的操作練習，并通過系統反饋及時調整操作參數。

3.2" 打破資源與場地限制，優化實踐平臺建設條件

一是推進共享實踐平臺建設，優化資源配置。面對資金與場地的限制，高?？梢越ㄔO共享實踐平臺實現資源的高效利用。高?？梢月摵险?、科研機構或企業，集中投入資金引進高端設備，按照資源共建共享的原則，制定錯峰安排、分時使用的管理機制，降低建設成本，提高設備的整體利用率。此外，同一區域的高校可以分工部署智能制造相關設備，形成優勢互補的實驗資源網絡。例如，一所高校重點建設數控加工實驗模塊，另一所高校聚焦工業機器人和傳感器實驗模塊，緩解高校預算和場地的雙重壓力，同時促進區域內高等教育資源的協同發展。

二是引入模塊化設備，降低成本與空間需求。智能制造設備的高昂成本和大面積占用對高校實踐教學形成較大挑戰，引入模塊化設備是一種務實高效的解決方案。例如，購買小型數控機床、移動式工業機器人或傳感器套件，不僅可以滿足基礎操作訓練，還可以通過功能擴展適應多樣化的教學場景。同時，模塊化設備易于拆裝和運輸，有助于高校靈活安排實驗場地，避免傳統設備因固定占地而造成的空間浪費。

三是深化虛擬仿真技術與實物操作的融合。高校可以將虛擬仿真技術與實物操作結合起來，提升學生的實踐體驗。例如，采用數字孿生技術將虛擬仿真環境與真實設備連接，通過數據共享和動態交互，讓學生在虛擬操作中實時觀察實際設備的運行狀態，增強學習的直觀性和真實性。此外，高校還可以通過混合教學模式優化實踐教學流程。學生在前期利用虛擬仿真完成理論學習和流程演練，熟悉設備運行的基礎知識，隨后通過共享實踐平臺或模塊化設備進行實物操作，強化實踐技能和動手能力。

3.3" 構建跨學科綜合性實踐體系，強化系統性與工程性

新工科背景下，高校智能制造實踐平臺建設應致力于構建跨學科、系統化的綜合實踐體系，以滿足智能制造領域對復合型人才的需求。智能制造作為典型的跨學科領域，涉及機械工程、電子信息、工業互聯網、大數據分析等多個技術方向。因此，高校在構建實踐平臺時，應將這些學科的核心技術要素有機整合，設計覆蓋全流程的跨學科實踐項目，如模擬智能工廠的實際生產場景，從設備的設計、組裝、調試到數據采集與工藝優化，讓學生在項目中體驗多學科協作的全過程。在實踐項目設計上，需以復雜的工程問題為導向，鼓勵學生通過跨學科協作解決實際生產問題。例如，在模擬柔性制造生產線的實踐中，學生需要綜合應用機械設計與控制、電氣自動化、數據分析和網絡通信等技術，完成生產線的布局優化與系統集成。

在跨學科綜合性實踐體系中，要進一步加強校企協同育人。一方面，高?？梢耘c設備供應商和智能制造企業聯合組建實踐平臺建設團隊，通過定期召開技術交流會或行業研討會，將高校的教學需求和企業的技術優勢結合起來。例如，高?？梢匝埰髽I技術專家參與實踐平臺的設計和優化，在設備選型、功能模塊設計以及教學應用場景規劃上提供指導，確保設備既能滿足工業應用標準，又適合教學使用。在此過程中，企業可以為高校教師提供技術培訓和行業實踐機會，提升其對行業前沿技術和實際生產流程的理解，從而縮小高校在教學與行業實踐之間的認知差距。以“校企共建、協同開發”的模式優化實踐平臺的功能設計，幫助高校提升教育與產業對接的效率和深度。另一方面，高校還可以與企業共同開發智能制造教學課程或教材，結合具體的行業案例，增強學生對實際生產問題的理解，彌補高校在綜合性實踐平臺建設中的不足，推動高校智能制造人才培養與產業需求的深度融合。

4" 結語

在新工科理念下，高校智能制造專業實踐平臺建設已成為培養復合型、創新型工程技術人才的重要路徑。通過構建綜合性、跨學科的實踐平臺，可縮小教學內容與工業需求之間的差距，也為學生提供了面向未來的學習與實踐環境。未來，高校需繼續以新工科建設理念為導向，抓住智能制造技術快速迭代的契機，優化實踐平臺建設的內容與形式，打造更具開放性、靈活性和實用性的教學平臺。

參考文獻

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[3] 陳益飛.勞動賦能高職教育——以“智能制造專業群”為例[J].繼續教育研究，2023（7）：61-65.

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