“課程內(nèi)容豐富，設(shè)備齊全，培養(yǎng)了我們動手、創(chuàng)新能力，課堂成果即制造出簡單的機器人，極大增強了我們對機器人研究的興趣和自信。”

“講課內(nèi)容布置合理，能在極短時間內(nèi)了解增材制造的背景、發(fā)展、原理及實際應(yīng)用，同時圖文并茂，視頻輔助加深了印象?！?/p>

“我們對3D打印技術(shù)了解得較少，基本上沒有什么基礎(chǔ)，能親手打印一個自己的模型十分興奮?！?/p>

……

最近，記者來到了工程創(chuàng)新實踐中心，不僅看到了新設(shè)備、新環(huán)境，還了解了這里的新思路、新舉措，3D打印、AR、VR、機器人等帶來的新變化讓學生紛紛對工程創(chuàng)新實踐中心“點贊”。

突出“創(chuàng)新”與“特色”

工程創(chuàng)新實踐中心成立于2017年6月，是以工程訓(xùn)練的功能和體系為基礎(chǔ)，以加強學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐功能、拓展高端裝備智能制造人才培養(yǎng)功能為原則，整合原工程訓(xùn)練中心、大學生機械創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)實踐中心和國家級高端裝備虛擬仿真實驗教學中心的優(yōu)勢資源，打造的新型工程創(chuàng)新實踐中心。這其中，工程訓(xùn)練中心是1999年國家首批11所工程訓(xùn)練中心之一，并作為機械工程實驗教學中心的主體被批準為國家級實驗教學示范中心，開設(shè)有工程訓(xùn)練系列課程和金工系列課程。

“學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是國內(nèi)外高校都極為重視的任務(wù)，中心的成立是為了讓學生在工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)中更加適應(yīng)科技進步和產(chǎn)業(yè)變革的新形勢，提升工程創(chuàng)新實踐教學的品質(zhì)，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融合?！惫こ虅?chuàng)新實踐中心主任、機電學院黨委書記趙航介紹說，面對新形勢下學生對新技術(shù)的實踐能力培養(yǎng)，中心依托實、虛的雙國家級實驗教學中心，采用了“實-虛”結(jié)合的教學理念，梳理出了虛輔、實操和創(chuàng)新的學生實踐能力培養(yǎng)的主線。

中心對教學組織進行了重新梳理，改革了制造技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練部、數(shù)字制造技術(shù)訓(xùn)練部、電工電子技術(shù)訓(xùn)練部，新建了智能技術(shù)訓(xùn)練部和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐訓(xùn)練部，新建了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心、3D打印技術(shù)訓(xùn)練室、H2-VR全息實訓(xùn)室等共計10余個，新增了機器人、3D打印和虛擬仿真等設(shè)備225臺套、總值價值1485萬元，目前中心設(shè)備總值3100余萬元。同時，為創(chuàng)造出一個富有創(chuàng)新精神和人文氣息的環(huán)境氛圍，中心對公共空間進行了改善，重點打造了創(chuàng)客空間、素拓平臺、陽光走廊、休閑水吧、綜合展廳、階梯講臺等6個重點區(qū)域。

“在進行教學項目規(guī)劃和建設(shè)時，我們充分貫徹了以學生為中心的理念，思考了學生應(yīng)該從實踐中學習到什么內(nèi)容，讓學生通過工程實踐，帶著問題進入專業(yè)知識的學習?！惫こ虅?chuàng)新實踐中心副主任潘旭東介紹說，中心構(gòu)建了四橫（機械化類-電氣和信息化類-智能化類-綜合創(chuàng)新類）三縱（基礎(chǔ)工程實踐訓(xùn)練-智能制造創(chuàng)新探究和學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐三個層次）的課程體系，開設(shè)項目60項，服務(wù)專業(yè)52個，每年有學生5200余人進入中心學習，每年總?cè)藭r數(shù)45萬，同時組織創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽21項。如在智能制造創(chuàng)新探究課程設(shè)計中就強化高端智能裝備制造實踐能力，設(shè)計了快速成型、虛擬仿真、智能工廠、機器人等課程。

學生自主設(shè)計成果走進實驗室

機械產(chǎn)品的拆裝是工程訓(xùn)練中的重要訓(xùn)練內(nèi)容，而隨著機電產(chǎn)品朝著集成化和復(fù)雜化的方向持續(xù)發(fā)展，機械結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，帶來了操作復(fù)雜難以被掌握、難以系統(tǒng)化等問題。

在工程創(chuàng)新實踐中心的機械拆裝訓(xùn)練中，記者看到在一個沖床模具實驗平臺上，有學生正在認真地操作著，他一邊利用增強現(xiàn)實技術(shù)顯示的信息進行操作，如操作的零件擺放位置、應(yīng)采取的操作等，一邊不時從旁邊的工具架上選取零件。拆裝作業(yè)完成后，機器會判斷結(jié)果是否滿足要求，并給出提示，滿足要求就會進行下一步的拆裝操作，否則重新進行操作直至滿足要求，這讓學生們的興趣大增。這臺設(shè)備并不是采購的，而是學生自主設(shè)計的成果。1408105班王佳鈺同學畢業(yè)設(shè)計（論文）題目就是基于AR技術(shù)的模具拆裝訓(xùn)練系統(tǒng)研制。在潘旭東指導(dǎo)下，成功研制出這臺系統(tǒng)的王佳鈺認為，采用增強現(xiàn)實技術(shù)改進拆裝訓(xùn)練方式，使得被訓(xùn)練者能夠更直觀、準確、全面的了解每一步操作的過程和特點，從而提升訓(xùn)練效率。王佳鈺的成果讓潘旭東靈機一動，“這么好的思路和設(shè)備為什么不能用于學生實驗?zāi)?？”就這樣，王佳鈺的成果被制作成了6臺樣機，走進了實驗室。

在課程改革過程，像王佳鈺這種師生自主研究成果被應(yīng)用于學生實驗的還有許多。如羅慶有同學的畢業(yè)設(shè)計題目是基于移動AR的車削訓(xùn)練教學輔助系統(tǒng)開發(fā)，內(nèi)容包括安全注意事項、教具、訓(xùn)練指導(dǎo)、學生作品展等，實現(xiàn)了課前-課中-課后全流程輔助，同時充分利用手機的作用，將手機變?yōu)閷W習機，提升了學生主動學習積極性。如在H2-VR全息實訓(xùn)室中，月球車月面巡游虛擬操控也是基于我校科研成果進行的轉(zhuǎn)化。

虛實結(jié)合讓工程訓(xùn)練走向智能化

“掃描二維碼，查看設(shè)備信息?！?/p>

“i5M4.2智能立式加工中心設(shè)備簡介……”

走進各個實驗室，記者在一臺臺設(shè)備上發(fā)現(xiàn)了一個個數(shù)字化TWIN標識。只要通過手機掃描，學生就可以知曉這個設(shè)備背后的“秘密”，包括使用方法、設(shè)備參數(shù)等。這種基于CPS（信息物理系統(tǒng)）的思想讓設(shè)備活了起來，也給學生提供了一個自主認知設(shè)備的機會和條件。

基于CPS的自主設(shè)備認知

在本次改革中，中心注意虛實結(jié)合，這其中不僅包括了基于AR的典型機械產(chǎn)品拆裝、基于移動AR的車削教學輔助系統(tǒng)、傳統(tǒng)金工錘升級為“智造錘”綜合訓(xùn)練等“老樹開新枝”，也包括了新開設(shè)的全息型虛擬現(xiàn)實教學平臺。中心結(jié)合科研開發(fā)了空間極特殊環(huán)境效應(yīng)及宇航空間機構(gòu)交互設(shè)計、智能數(shù)控機床、汽車虛擬設(shè)計和裝配3套VR資源。

傳統(tǒng)金工錘升級為智造錘

VR平臺采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合沉浸式體驗設(shè)備，學生可以“親身體驗”機械零件、機器設(shè)備、傳送路線或管理學應(yīng)用等，讓學生一目了然地了解復(fù)雜設(shè)備的“底細”。如在汽車虛擬設(shè)計和裝配中，學生使用交互設(shè)備像在真實環(huán)境中一樣對產(chǎn)品的零部件進行汽車裝配操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等功能，從而對汽車的可裝配性進行分析、對零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃等。在裝配（或拆卸）結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，并生成評審報告、視頻錄像等供隨后的分析使用。

潘旭東介紹說，VR平臺完全建成后，面向本科生、碩士研究生和博士研究生所支撐的訓(xùn)練項目和課程將達到35項。

“課堂中，老師講了機器人歷史、功能，播放了視頻，內(nèi)容豐富精彩。開始制作后，發(fā)現(xiàn)還有很多不會的內(nèi)容，在老師全程輔導(dǎo)下，我們最終制成了一個可實現(xiàn)特定功能的機器人?！标惵锻瑢W表示，“自己動手學到了很多，很棒的課?！?/p>

工程創(chuàng)新實踐中心堅持以學生為中心，面向智能制造及創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型的創(chuàng)新工程技術(shù)領(lǐng)軍人才培養(yǎng)需求，構(gòu)建創(chuàng)新人才實踐能力培養(yǎng)的“三位一體”培養(yǎng)模式和教學體系。該培養(yǎng)體系由基礎(chǔ)工程實踐訓(xùn)練、智能制造創(chuàng)新探究和學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育三個模塊組成。

基礎(chǔ)工程實踐訓(xùn)練面向本科各專業(yè)學生，給予大學生以工程實踐的教育、工業(yè)制造的了解、工業(yè)文化的體驗，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識的基礎(chǔ)。智能制造探究強調(diào)學科交叉和知識的綜合運用，針對智能制造高端裝備的原理、組成、開發(fā)和管理，采用“實虛結(jié)合”的實踐手段，培養(yǎng)學生對高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備等與高端裝備制造相關(guān)的領(lǐng)域的認知、了解和掌握，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識的深化。學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐貫穿于人才培養(yǎng)全過程，采用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程、科技創(chuàng)新、學科競賽和創(chuàng)業(yè)孵化四個層次逐步深入，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識的綜合。

在大學生雙創(chuàng)（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)）平臺建設(shè)方面，中心采用“教學-創(chuàng)新-競賽”一體的過程培養(yǎng)模式，豐富的科技創(chuàng)新活動吸引著從大一年級到大四年級的學生參與其中。大一、大二年度突出創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，開設(shè)“機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計及仿真”“機械創(chuàng)新設(shè)計與制作”課程，學生以項目組的形式自主開展設(shè)計與制作。大一階段依托全國“歐特克杯大學生機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽”、大二階段依托“聯(lián)盟杯仿生機器人設(shè)計大賽”開展創(chuàng)新訓(xùn)練。大三重點在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，結(jié)合全國機械設(shè)計創(chuàng)新大賽和相關(guān)學科專業(yè)的競賽，提高工程能力和競爭意識。大四重點在將四年所學知識的綜合運用并根據(jù)實際需要，自學其他知識，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計、組織學生積極參與更高層次（亞太大學生機器人大賽和全國機器人大賽等）競賽活動，形成競爭實力強的機器人團隊，進一步強化創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。

大學生雙創(chuàng)（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)）平臺

中心自成立以來，就一直受到學校和廣大師生的關(guān)注，校領(lǐng)導(dǎo)多次到中心調(diào)研指導(dǎo)工作。在本科教學評估中，評估專家組在考察完工程創(chuàng)新實踐中心后說：“采用虛實深度結(jié)合的新的方式進行工程訓(xùn)練教學對于學生適應(yīng)信息時代和智能制造時代具有重要的意義，哈工大工程創(chuàng)新實踐中心已經(jīng)進行了有益的探索，并取得了收獲?！?/p>

本科教學評估專家組考察工程創(chuàng)新實踐中心

還有很多留學生、柬埔寨和韓國學生，中小學生和市民等慕名而來，一睹工程創(chuàng)新實踐中心，體驗哈工大的“高科技”。5月31日和6月1日，工程創(chuàng)新實踐中心先后舉辦了3場歡樂六一狂歡夜活動，讓兒童體驗了機器人、VR平臺帶給大家的奇妙之旅。

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。談到工程創(chuàng)新實踐中心未來的發(fā)展，趙航說：“在今后的工作中，中心將在智能制造技術(shù)項目、訓(xùn)練項目的寬廣度、學科交叉度、教學效率和效果等方面進一步改革和創(chuàng)新，以更好地適應(yīng)世界一流大學建設(shè)和學生培養(yǎng)的需要?！?/p>

來源：中國3d打印網(wǎng)

編輯：董強