高校數字化實訓平臺建設探討

韋相貴 歐躍發 張杰權 任港賢 韋俞廷

【摘 要】本文分析數字化實訓平臺建設的意義，以北部灣大學工程訓練中心數字化實踐基地建設為例，從實訓基地的庫房建設、體驗中心建設、可視化建設、教學資源管理、實訓室及設備管理等方面論述數字化實訓平臺建設，提出互聯網技術的數字化、網絡化的先進制造技術實訓平臺的建設方案，為高校加強實訓平臺數字化建設提供參考。

【關鍵詞】高校 ?互聯網 ?數字化 ?實訓平臺 ?實訓教學

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）05C-0183-03

隨著云計算、大數據、5G技術和智能制造的不斷發展，“互聯網+”“萬物互聯”“數字化”等已然成為我國乃至全世界經濟發展新引擎。如何迎接這巨大的商機和歷史性發展機遇，很多專家學者就“互聯網+”相關問題開展了分析研究。2019年5月7日，華為公司在廣西欽州市建設的全國首個5G華為數字小鎮項目正式啟動。欽州市政府搶抓機遇，依托華為數字小鎮建設，進一步整合資源，打造廣西數字經濟產業高地。為提高中心的設備使用率和管理水平，更好地服務學校人才培養和國家的發展戰略，北部灣大學工程訓練中心積極利用互聯網技術，與北京數碼大方科技有限公司開展校企合作，探索實訓平臺的數字化建設。

一、數字化實訓平臺建設的意義

隨著“互聯網+”的不斷發展，人類的生產生活等各方面已發生很大改變，推動人類社會向“物質世界智能化”發展。2015年國務院頒布的“互聯網+”行動計劃指導意見指出，加速互聯網與傳統制造產業的融合，推動云計算、物聯網、智能工業機器人、增材制造等技術在生產過程中的應用，推進生產裝備智能化升級、工藝流程改造和基礎數據共享，構建開放、共享、協作的智能制造產業生態。

高校教學信息化硬件環境是實現教育現代化的基礎，是開展現代教育工作的條件和前提。針對我國戰略性新興產業發展對職業技術技能人才提出的新要求和新特征，在“互聯網+”背景下開展互聯網技術的數字化實訓平臺建設的研究，探索和總結我國高等院校技術技能人才的培養模式，其意義在于：通過網絡信息技術，將實訓室聯網、設備聯網，實現優質教學資源共享，實現資源的最大利用，提高實訓室的管理水平，全方位地滿足應用型本科大學技術專業教師教學、學生學習的需求;讓學生對“智能制造”“物聯技術”“無人技術”有初步了解;帶動機械制造與自動化、機電一體化技術等相關專業領域的教學資源開發;推動全國應用型本科大學院校同類專業教學模式和教學方法改革，促進我國應用型本科大學同類專業人才培養質量和社會服務能力的提升。

工程訓練是在大工程、大制造背景下提出的全新教育理念，工程訓練中心是高校對學生實施工程訓練的重要平臺。為將工程訓練中心打造成學校面向全校學生全面貫徹落實素質教育基地，打造成培養基礎寬、能力強、素質高的復合型人才的基地，為更好地培養應用型人才，很多高校特別是應用型高校，紛紛加大了實踐基地的建設，投入大量的人力、物力、財力，購置了很多先進的設備。為滿足“中國制造2025”對智能制造、智能工廠、數字化車間的人才需求，工程訓練中心必須加強軟硬件建設，與“中國制造2025”“互聯網+”“物聯網+”等緊密聯系，關聯云存儲、大數據、智能制造。數字化實訓平臺建設，不僅有助于提高工程訓練平臺的教學效率和管理水平，而且將會促進工程訓練中心的數字化建設，并將成為工程訓練中心建設的一個亮點。

二、數字化實訓平臺的建設思路

北部灣大學工程訓練中心結合數字化建設經驗，基于學生的通識課程、專業課程教學實際，以工業企業先進的產品研發制造業務模式和流程為核心，提出基于互聯網的數字化實訓平臺（見圖1）建設的思路：利用先進的數字化技術，探索庫房建設、體驗中心建設和實訓室可視化建設，以加強教學資源管理、實訓室及設備管理，努力實現平臺硬件合理、軟件先進、功能完整、兼有教學、科研、技能實踐、校企合作和社會培訓“五位一體”的復合功能，形成教學、科研、生產三者有機結合、互相促進、共同發展的現代化工程訓練中心。

（一）庫房建設

工程訓練中心是高校最大的校內實訓教學平臺。由于承擔著全校的工程實訓教學任務，到工程訓練中心參加工程實踐的學生人數每年都有數千人，每天需要的各種耗材及工具不計其數。工程訓練中心庫房管理的工作量及其難度與日俱增。因此，建設信息化的庫房管理系統具有緊迫性和現實意義。

建設信息化的庫房系統既符合時代進步的要求，也是學校信息化建設的重要一環。北部灣大學與北京數碼大方科技有限公司開展合作，構建北部灣大學工程訓練中心數字化庫房管理系統（見圖2）。該系統實現了庫房管理與查詢、信息分類及報表生成等諸多功能。系統的構建，使北部灣大學開展工程訓練教學所需各種耗材、工具的采購及管理得以加強，各種耗材、工具的庫存情況和材料消耗情況以及它們的流向與成本都得到了控制，實訓效益和管理水平得到了提升，較好地實現了庫房的數字化管理，有效保障了實訓教學活動的開展。

（二）智能化協同制造體驗中心建設

智能化協同制造體驗中心是數字化實訓平臺的重要組成部分。體驗中心以就業為導向、以教學為中心，利用信息化技術，關聯設備物聯、輔助制造、制造過程規劃、智能設計、加工校對、數字營銷（見圖3），開展數字化實訓和數字化教學，促進以“工作過程為導向”的課程開發及教學模式。

體驗中心主要配置了計算機、觸控一體機、觸控查詢機、投影及音響設備、會議桌椅及展示柜等硬件設施，以及CAXA教學資源管理系統、CAXA實體設計、CAXA工藝圖表、CAXA制造工程、CAXA數控車、CAXA設備物聯等軟件設施。

體驗中心根據不同功能劃分為體驗區、展示區、教學區等功能區。

體驗區：按照企業設計、工藝、生產流程，完成所有相關的技術文件及產品數據，展現現代制造企業數字化設計、工藝、編程、制造的工作過程。

云平臺展示區：主要有軟件資源云、車間管理云、教學資源云、實訓管理云、設備管理云、人才能力云展示，以展示工程訓練中心車間信息化水平、軟硬件實力及教學成果。

教學區：此區域配置投影、圓形會議桌椅等設施。通過訪問云資源，作為教學互動的平臺和車間信息化的展示窗口。

（三）實訓室可視化建設

運用互聯網技術及視頻無線技術加強實訓室的可視化建設，是數字化實訓平臺建設的重要內容，主要包括可視化學習平臺的搭建、實訓室內部可視化建設、工程訓練中心大廳大屏幕可視化建設。

通過車間機床查詢、資源信息查詢、學生成長查詢、數字化車間介紹等模塊的構建，搭建可以通過互聯網等各種移動終端自主學習、實訓的可視化學習平臺，即能讓師生自主學習、開發實習的平臺。

加強實訓室內部可視化建設，努力營造一個與理論教學相結合的實訓教學環境，讓學生在這樣的一個環境下可以實時看到實訓指導老師在機床上加工零件的操作及加工過程，便于學生學習零件加工操作的技能。通過這一可視化系統，教師既可對學生進行機床操作的指導與點評，也可組織學生進行相關問題的討論，大大激發了學生參加工程訓練的熱情和興趣。

加強工程訓練中心大廳大屏幕可視化建設。運用互聯網技術及視頻無線技術將各實訓室聯網、實訓室設備與電腦聯網，在大廳可隨時調閱或觀看各實訓室的實訓教學情況。這不僅有利于教學管理監督，也有利于教師間的相互學習，更有利于線上、線下混合教學模式的開展。而且，還可以成為舉辦比賽的重要看點和展示窗口。

（四）教學資源管理

數字化實訓平臺建設中很重要的一項內容就是教學資源管理。它將教學及生產軟件、教學課件、視頻資料、教學計劃、教學方案、課程安排等各種相關的教學資源整理匯集于此。它既是教學計劃內工程訓練、金工實習、課程設計等實訓課程的應用平臺，也是教學計劃內機械制圖、機械設計、機械制造技術基礎、CAD/CAM等設計與制造類學科基礎課和專業課的輔助教學平臺。既是教學計劃內利用課程教學改革進行創新教育的實踐平臺，也是學生課外科技活動、學科競賽等教學計劃外創新教育的實踐平臺。

教學資源管理平臺既能保證實訓內容的先進性，充分反映現代化企業的生產流程和制造技術的發展方向，又能保證滿足擴大實訓能力，有效利用現有設備資源的要求。既能實現分層次實訓，在基本技能訓練的基礎上，進行綜合性、設計性和創新性等高層次實訓，又能進行二維、三維CAD、CAM數控工藝員等職業技能培訓。既有利于高素質實訓教學師資隊伍的培養，也有利于激發學生學習實踐知識和提高實踐技能的興趣，進而不斷提高實訓教學質量，提高人才培養質量。

（五）實訓設備管理

加強實訓室的設備管理是工程實訓教學管理工作中很重要的一項工作，也是數字化實訓平臺建設中很重要的一項內容，主要包括設備通信管理和設備監控管理系統的建設。

設備聯網通信及管理：在實訓室根據設備情況建立局域網絡，為每臺實訓設備設置獨立的IP地址，使師生編輯好的加工程序可以隨時隨地進行上傳、下載或在線加工，縮短了程序輸入的準確率和所占用的教學時間，從而實現實訓教學設備的數字化管理，并有效提高實訓教學的效率。設備的聯網通信，不僅方便學生通過安裝在實訓室內的查詢機、大屏幕等多媒體終端或者網絡設備查詢加工設備的設計及生產數據，還有利于促進師生在實訓教學過程中的互動，有利于促進理論教學與實訓教學一體化教學的改革。

設備的監控與管理：通過生產設備聯網，利用數控系統開放的數據采集接口，通過數控系統的網口將數據發送到網卡采集，同時通過數控機床加裝傳感器、繼電器、控制器等硬件獲取各種加工狀態數據和相關信息。方便查看或了解實訓教學設備的實時數據及當天的開關機狀態以及轉速、負載和進給等各種參數，實現對設備的監控。

三、數字化實訓平臺建設效果

北部灣大學工程訓練中心利用北京數碼大方科技有限公司提供的工業云平臺，按現代制造類企業真實生產流程規劃建設了數字化實訓平臺，實現了實訓教學及管理的數字化、網絡化、智能化，促進了工程訓練課程的教學改革，有效提高了工程訓練實訓教學質量，也促進了實踐指導教師的能力提升和工程訓練中心產、學、研工作的開展，有利于工程訓練中心服務教學、服務師生、服務各二級學院、服務地方經濟等各項服務功能的開展。

經過幾年建設，北部灣大學工程訓練中心互聯網技術的數字化實訓平臺建設已初見成效，成為北部灣大學轉型發展的一大特色和亮點：在工程實訓項目中融入企業生產流程及項目管理模式，實現工程實訓教學與生產崗位的無縫對接;實現訓練內容從單一的技能訓練到綜合技術訓練的提升，提高了工程實訓教學質量;深化了工程實踐課程的改革，促進了以“工作過程為導向”的課程及教學模式開發;有效提高了工程訓練中心的管理水平，促進了工程實踐指導教師隊伍的建設;實現了促進資源共享、優化資源配置、提升創新創業能力，展示了工程訓練過程和效果。

推進數字化教學管理、實行數字化教學實訓將成為高校學生實訓教學基地建設的重點和發展趨勢。建設數字化實訓平臺，有利于實現工程訓練中心的優質資源本地區和跨地區共享，校內和校外共享，以及學校、企業和社會共享。因此，工程訓練中心應充分利用信息化手段，整合人力資源、教學資源、實訓資源，積極推進工程訓練中心的“信息化”“智能化”和“數字化”建設，以更好地服務人才培養。

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【基金項目】廣西教育廳教改重點項目“互聯網+背景下職業教育教學改革研究與實踐”（GXGZJG2017A003）;教育部機基/工訓教指委項目“地方本科院校工程訓練教學改革研究”（JJ-GX-JY201733）;欽州市“互聯網+先進制造”工程技術研究中心（欽州市科技項目[2016]138號）

【作者簡介】韋相貴（1967— ），男，廣西桂平人，北部灣大學工程訓練中心教授，研究方向：工程訓練和教育教學管理等。

（責編 王 一）