浅谈制造业高质量发展与工程实践教学创新

浅谈制造业高质量发展与工程实践教学创新

摘要

制造业是立国之本、强国之基，制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重。本文首先阐述了制造业高质量发展的背景与必要性，并结合当前工程实践教学的现状，分析了制造业高质量发展对工程实践教学的新需求，最后，提出了工程实践教学创新的思考及对策。

关键词：制造业高质量发展工程实践教学创新

一、背景与必要性

1） 制造业转型升级是时代趋势

德国于2013年汉诺威工业博览会提出“工业4.0”，随后，美国GE公司提出工业互联网，我国也相继提出中国制造2025、制造业高质量发展等战略规划。随着新冠疫情的发展，给全球制造业带来的冲击日益凸显，同时也加速全球产业链的重构，“黑灯工厂”、“灯塔工厂”逐渐兴起，可极大提升了生产效率与质量。据2020年世界经济论坛（WEF）数据，在全球总计54家灯塔工厂中，中国灯塔工厂增至16家，成为全球拥有“灯塔工厂”最多的国家。

工业发展进程

2） 制造业高质量发展是构建“国内大循环”的基石

面对新时期发展中面临的挑战，党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出，要加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。通过制造业高质量发展，可有效提升供给侧的质量，弥补国内产业链不足，满足人民群众对美好生活的向往，为国内大循环提供供给侧基础，同时提升产业竞争力，有效支撑国内国际双循环体系建设。

3） 工程实践教学是支撑制造业高质量发展的重要手段

“工程实践”是一门实践性的技术基础课，是培养学生动手能力，结合实践学习理论的重要环节。通过实践教学，使学生初步接触机械制造、电子制造、产品设计等流程，具备初步的工程意识和实践能力。工程实践是工程师的启蒙课，工程师是制造业高质量发展的人才支撑。

二、工程实践教学现状

目前我国的工程训练正处在从传统金工实习到现代工程训练的转变时期，工程训练对于提升学生的综合素质和培养学生的创新能力的作用是其他教学手段不能完全替代的。为此，国家不惜投入重金，加强工程实践教学投入，在2006年开设了国家试验示范中心；随后，各级各类学校相继成立工程训练中心，实践课程涵盖机械、电子、设计等众多方向，满足了大多数专业的工程实践教学的基本需求。

在工程实践过程中，仍存在一些不足。比如与社会实际需求结合度不高，很多实践环节仍以“小榔头”一统天下；数控机床等高端装备数量不足；在工程实践仍面临“缺芯少魂”的窘境，缺少针对芯片设计、制造等领域的实践课程与硬件设施，同时缺少针对工业软件应用的课程，缺少对“卡脖子”技术的实践支撑。

三、制造业高质量发展对工程实践教学提出的新需求

制造业高质量发展，即通过数字化、网络化、智能化等手段，提升智能制造水平。三者不断融合、叠加、迭代，相互促进，长期并存。

1） 数字化

数字化是制造业高质量发展的基础，强调信息应用的计算机化和全面数据化。数字化包括数据的采集、聚合、分析、应用和反馈等，目的是把正确的数据以正确的方式在正确的时间传递至正确的人和机器，提高制造资源配置效率。在工程实践教学中，需“全景感知”学生的设计数据、教师的教学数据、实践的过程数据，提升教学的可视化及教学过程的师生实时互动。

2） 网络化

网络化是制造业高质量发展的载体，强调各生产要素的互联，实现人、机、物和知识的“连接”。通过现场总线、工业以太网、工业无线网络、时间敏感网络、5G等，将人、机、物连接起来，解决实践环节内部的自动控制、数据采集、互联互通等问题。

3） 智能化

智能化是制造业高质量发展的方向，强调通过全面感知、可靠传输、智能处理、精准决策，实现对各类主体的“赋能”。在工程实践教学中，需充分利用大数据、人工智能等与工程实践技术的融合应用。畅通教学、学习、管理、运维的数据渠道，将工艺要求、运行流程、实践经验等工业知识模型化、模块化、软件化，将闭锁的、散落的、凌乱的工业知识整合汇聚起来，并通过优化配置和反复调用，不断提高工程教学质量。

四、工程实践教学创新思考及对策

1） 面向典型场景开展针对性教学

在经济高质量发展的大背景下，2018年12月，中央经济工作会议确定2019年重点工作任务时提出“加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”，这是新基建首次出现在中央层面的会议中，其中工业互联网是新基建的重点。工业互联网体系架构包含网络、平台、安全等三要素，在工程实践教学过程中，需改造机床等重点设备的联网能力；同时建设工程实践教学云平台，利用云平台畅通教学、学习、教学管理、内外部协作等环节；最后，应提升教学过程中的信息安全与设备功能安全防护能力。

另外，世界汽车产业正经历第三次变革，其核心特征是“智能化、网联化、电动化、共享化”。中国智能网联汽车发展已上升至国家战略层面，发展定位从原来以车联网概念的一个重要组成部分，向智能制造、智能网联等智能化集成行业转移。面对新的需求与挑战，前期，可引进包括汽车关键零部件设计、汽车电子电气架构设计、自动驾驶算法、自动驾驶场景模拟、汽车模拟生产线等仿真系统，带动机械类、电子类、汽车工程类、产品设计类等教学科目的转型升级。在有条件的基础上，可引入基于5G的V2X车路协同试验场，进一步提升示范应用效果。

2） 建立产学研联动机制

与大院大所、具有行业代表性的企业建立联合创新实验室。为新技术提供试验验证环境，同时开展相关的示范应用，提升影响力；另外，建立人才联合培养机制，重点培养符合科研、企业需求的各类人才，拓宽学生的就业途径，还应适当“引进”学术界、产业界专家定期对教师进行技术培训，鼓励教师参加各类行业展会、研讨会等。

3） 激发师生“自主创新”能力

行政“搭台”，师生“唱戏”。行政管理部门应做好实验平台、实验环境建设。同时通过机制体制创新，建立科学的、灵活的工作机制，如采用预约等形式适度在非教学时间开放实验室资源，并且对参与其中的教师与学生给予一定的学分鼓励。对有影响力的成果，应积极协助成果的孵化与转化，逐渐培育自主创新的土壤，激发师生的创新潜能。

结语

综上所述，工程实践教学作为培养“新时代”工程师的重要教学手段之一，需重点在“数字化、智能化、网络化”等环节发力。同时通过课程创新、教学方式创新、机制体制创新着力营造自主创新氛围，为制造业高质量发展、经济转型升级提供人才支撑。