“課程內容豐富，設備齊全，培養了我們動手、創新能力，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。”

“講課內容布置合理，能在極短時間內了解增材制造的背景、發展、原理及實際應用，同時圖文并茂，視頻輔助加深了印象。”

“我們對3D打印技術了解得較少，基本上沒有什么基礎，能親手打印一個自己的模型十分興奮。”

……

最近，記者來到了工程創新實踐中心，不僅看到了新設備、新環境，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新實踐中心“點贊”。

突出“創新”與“特色”

工程創新實踐中心成立于2017年6月，是以工程訓練的功能和體系為基礎，以加強學生創新創業實踐功能、拓展高端裝備智能制造人才培養功能為原則，整合原工程訓練中心、大學生機械創新與創業實踐中心和國家級高端裝備虛擬仿真實驗教學中心的優勢資源，打造的新型工程創新實踐中心。這其中，工程訓練中心是1999年國家首批11所工程訓練中心之一，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，開設有工程訓練系列課程和金工系列課程。

“學生工程實踐能力、創新能力的培養是國內外高校都極為重視的任務，中心的成立是為了讓學生在工程訓練環節中更加適應科技進步和產業變革的新形勢，提升工程創新實踐教學的品質，推動創新創業教育的融合。”工程創新實踐中心主任、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的實踐能力培養，中心依托實、虛的雙國家級實驗教學中心，采用了“實-虛”結合的教學理念，梳理出了虛輔、實操和創新的學生實踐能力培養的主線。

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

“在進行教學項目規劃和建設時，我們充分貫徹了以學生為中心的理念，思考了學生應該從實踐中學習到什么內容，讓學生通過工程實踐，帶著問題進入專業知識的學習。”工程創新實踐中心副主任潘旭東介紹說，中心構建了四橫（機械化類-電氣和信息化類-智能化類-綜合創新類）三縱（基礎工程實踐訓練-智能制造創新探究和學生創新創業實踐三個層次）的課程體系，開設項目60項，服務專業52個，每年有學生5200余人進入中心學習，每年總人時數45萬，同時組織創新創業競賽21項。如在智能制造創新探究課程設計中就強化高端智能裝備制造實踐能力，設計了快速成型、虛擬仿真、智能工廠、機器人等課程。

學生自主設計成果走進實驗室

機械產品的拆裝是工程訓練中的重要訓練內容，而隨著機電產品朝著集成化和復雜化的方向持續發展，機械結構也日趨復雜，帶來了操作復雜難以被掌握、難以系統化等問題。

在工程創新實踐中心的機械拆裝訓練中，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，他一邊利用增強現實技術顯示的信息進行操作，如操作的零件擺放位置、應采取的操作等，一邊不時從旁邊的工具架上選取零件。拆裝作業完成后，機器會判斷結果是否滿足要求，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。這臺設備并不是采購的，而是學生自主設計的成果。1408105班王佳鈺同學畢業設計（論文）題目就是基于AR技術的模具拆裝訓練系統研制。在潘旭東指導下，成功研制出這臺系統的王佳鈺認為，采用增強現實技術改進拆裝訓練方式，使得被訓練者能夠更直觀、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，“這么好的思路和設備為什么不能用于學生實驗呢？”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用于學生實驗的還有許多。如羅慶有同學的畢業設計題目是基于移動AR的車削訓練教學輔助系統開發，內容包括安全注意事項、教具、訓練指導、學生作品展等，實現了課前-課中-課后全流程輔助，同時充分利用手機的作用，將手機變為學習機，提升了學生主動學習積極性。如在H2-VR全息實訓室中，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化。

虛實結合讓工程訓練走向智能化

“掃描二維碼，查看設備信息。”

“i5M4.2智能立式加工中心設備簡介……”

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

基于CPS的自主設備認知

在本次改革中，中心注意虛實結合，這其中不僅包括了基于AR的典型機械產品拆裝、基于移動AR的車削教學輔助系統、傳統金工錘升級為“智造錘”綜合訓練等“老樹開新枝”，也包括了新開設的全息型虛擬現實教學平臺。中心結合科研開發了空間極特殊環境效應及宇航空間機構交互設計、智能數控機床、汽車虛擬設計和裝配3套VR資源。

傳統金工錘升級為智造錘

VR平臺采用虛擬現實技術結合沉浸式體驗設備，學生可以“親身體驗”機械零件、機器設備、傳送路線或管理學應用等，讓學生一目了然地了解復雜設備的“底細”。如在汽車虛擬設計和裝配中，學生使用交互設備像在真實環境中一樣對產品的零部件進行汽車裝配操作，在操作過程中系統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劃等。在裝配（或拆卸）結束以后，系統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，內容豐富精彩。開始制作后，發現還有很多不會的內容，在老師全程輔導下，我們最終制成了一個可實現特定功能的機器人。”陳露同學表示，“自己動手學到了很多，很棒的課。”

工程創新實踐中心堅持以學生為中心，面向智能制造及創新型、應用型、復合型的創新工程技術領軍人才培養需求，構建創新人才實踐能力培養的“三位一體”培養模式和教學體系。該培養體系由基礎工程實踐訓練、智能制造創新探究和學生創新創業教育三個模塊組成。

基礎工程實踐訓練面向本科各專業學生，給予大學生以工程實踐的教育、工業制造的了解、工業文化的體驗，是培養學生實踐能力和創新意識的基礎。智能制造探究強調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、開發和管理，采用“實虛結合”的實踐手段，培養學生對高檔數控機床和機器人、航空航天裝備等與高端裝備制造相關的領域的認知、了解和掌握，是培養學生實踐能力和創新意識的深化。學生創新創業實踐貫穿于人才培養全過程，采用創新創業課程、科技創新、學科競賽和創業孵化四個層次逐步深入，是培養學生實踐能力和創新意識的綜合。

在大學生雙創（創新創業）平臺建設方面，中心采用“教學-創新-競賽”一體的過程培養模式，豐富的科技創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、大二年度突出創新意識和創新思維的培養，開設“機械產品創新設計及仿真”“機械創新設計與制作”課程，學生以項目組的形式自主開展設計與制作。大一階段依托全國“歐特克杯大學生機械產品數字化設計大賽”、大二階段依托“聯盟杯仿生機器人設計大賽”開展創新訓練。大三重點在創新能力的培養，結合全國機械設計創新大賽和相關學科專業的競賽，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實際需要，自學其他知識，結合畢業設計、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，進一步強化創新思維和能力的培養。

大學生雙創（創新創業）平臺

中心自成立以來，就一直受到學校和廣大師生的關注，校領導多次到中心調研指導工作。在本科教學評估中，評估專家組在考察完工程創新實踐中心后說：“采用虛實深度結合的新的方式進行工程訓練教學對于學生適應信息時代和智能制造時代具有重要的意義，哈工大工程創新實踐中心已經進行了有益的探索，并取得了收獲。”

本科教學評估專家組考察工程創新實踐中心

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。

雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。談到工程創新實踐中心未來的發展，趙航說：“在今后的工作中，中心將在智能制造技術項目、訓練項目的寬廣度、學科交叉度、教學效率和效果等方面進一步改革和創新，以更好地適應世界一流大學建設和學生培養的需要。”

來源：中國3d打印網

編輯：董強