武昌職業(yè)學(xué)院：自主研發(fā)智慧教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，讓專業(yè)教學(xué)由2D課堂變成3D實(shí)操

樓下，生產(chǎn)加工一派繁忙；樓上，仿真教學(xué)緊鑼密鼓。近日，記者在湖北省武漢市武昌職業(yè)學(xué)院校辦工廠——湖北中鑲精密制造有限公司車間里看到，4個(gè)班200多名機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，正在一比一還原真實(shí)數(shù)控機(jī)床的智慧教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)上，同步模擬操作制造航空航天飛行器上的精密結(jié)構(gòu)件、緊固件。

武昌職業(yè)學(xué)院運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)自主創(chuàng)新機(jī)電一體化智慧教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，助力專業(yè)教學(xué)由傳統(tǒng)的2D課堂轉(zhuǎn)變?yōu)?D實(shí)操，有效降低了實(shí)訓(xùn)、培養(yǎng)成本，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生“上課就上班、畢業(yè)即就業(yè)”，令該校機(jī)電一體化省級(jí)品牌專業(yè)迎來了“涅槃重生”，為加快培養(yǎng)高端裝備產(chǎn)業(yè)人才提供了值得借鑒的數(shù)智教育新樣本。

研發(fā)數(shù)字孿生機(jī)床破解教學(xué)難題

“我們學(xué)校的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)是王牌專業(yè)，也是省級(jí)品牌專業(yè)之一，招生規(guī)模常年穩(wěn)定在12個(gè)教學(xué)班級(jí)。但在2017年后，短暫出現(xiàn)了招生難的局面?！痹撔８叨搜b備智造學(xué)院院長(zhǎng)汪洋說道。

“高端精密加工的精度在納米級(jí)別，要熟練操作這些數(shù)控機(jī)床，學(xué)生入門難、慢、險(xiǎn)?！焙敝需偩茇?fù)責(zé)人、武昌職院“雙師型”教師胡田秀介紹道，“實(shí)地教學(xué)風(fēng)險(xiǎn)高、成本高、場(chǎng)地受限、難以實(shí)現(xiàn)；虛擬教學(xué)效果差、周期長(zhǎng)、脫離現(xiàn)實(shí)，這給實(shí)際教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)?！?

胡田秀和團(tuán)隊(duì)歷時(shí)大半年的開發(fā)研制，首批50臺(tái)“昌職智教——數(shù)字孿生虛擬教學(xué)平臺(tái)”在2024年3月搬進(jìn)了課堂。“我們搭建了基于真實(shí)機(jī)床的數(shù)字化孿生模擬機(jī)床，一比一還原實(shí)際生產(chǎn)操作，接入局域網(wǎng)還可直接實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)?！焙镄憬榻B，“操作面板與真實(shí)機(jī)床面板一模一樣，甚至考慮到實(shí)際生產(chǎn)為站立操作，還專門將數(shù)字孿生機(jī)床設(shè)計(jì)成了立式的?！?

經(jīng)過學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地為期8個(gè)月的滾動(dòng)式培訓(xùn)與調(diào)試，數(shù)字孿生機(jī)床取得了遠(yuǎn)超預(yù)期的教學(xué)成果。

模擬實(shí)操讓學(xué)用不再脫節(jié)

“現(xiàn)在我們把模式切換到手輪模式，X軸手輪倍率選擇100%……”在湖北中鑲精密車間，身著藍(lán)色工服、推著黃色小推車的青年教師肖力將黃色小推車上的攝像頭對(duì)準(zhǔn)工作機(jī)床的操作面板，向身后的一群學(xué)生進(jìn)行講解。而小推車顯示屏上的畫面也同步出現(xiàn)在樓上實(shí)訓(xùn)中心S201教室里。站在數(shù)字孿生機(jī)床前的學(xué)生們一邊學(xué)習(xí)屏幕上的直播講解，一邊跟著要點(diǎn)操作。

肖力介紹，他教授的《數(shù)控編程與操作》課程共有72課時(shí)，其中超50個(gè)課時(shí)都與數(shù)字孿生機(jī)床的實(shí)際操作有關(guān)?！皩W(xué)校研制的數(shù)字孿生平臺(tái)，對(duì)教學(xué)幫助非常大?！?

“數(shù)字孿生機(jī)床投入使用后，學(xué)生實(shí)訓(xùn)成本下降了超80%?！蓖粞蠼榻B，“過去一名零基礎(chǔ)的學(xué)生培養(yǎng)到規(guī)范操作機(jī)床平均需要6個(gè)月，在學(xué)習(xí)數(shù)字孿生機(jī)床模擬操作后，這個(gè)時(shí)間縮短到了3個(gè)月?！?

數(shù)智教育加速產(chǎn)教融合

“不僅要培養(yǎng)全面型人才，還要培養(yǎng)專業(yè)型高精尖人才。”汪洋說道，在學(xué)生培養(yǎng)后期強(qiáng)化階段，學(xué)校采用了項(xiàng)目式、工卡式實(shí)踐教學(xué)模式。根據(jù)工藝、編程、操機(jī)、管理、機(jī)床維護(hù)等不同的工種進(jìn)行專業(yè)分流，定向小班式培養(yǎng)。真正做到了“以產(chǎn)帶教”，將課堂無縫銜接到生產(chǎn)線上。

機(jī)械與自動(dòng)化專業(yè)的大二學(xué)生張俊坤，經(jīng)過學(xué)習(xí)，成了湖北中鑲精密的一名實(shí)訓(xùn)銑工，從去年10月進(jìn)入工廠跟崗實(shí)訓(xùn)，他已工作了7個(gè)月，每個(gè)月實(shí)訓(xùn)補(bǔ)貼到手4000余元。

工廠銑工組長(zhǎng)曾勝告訴記者，張俊坤目前已經(jīng)掌握了工廠3套系統(tǒng)的操作技能，生產(chǎn)的定制精密零部件已超100款，廢品率控制在5%以內(nèi)。曾勝說：“學(xué)校的‘實(shí)景教學(xué)’對(duì)初學(xué)者入門很有幫助，可以更快、更安全、更低成本地幫助初學(xué)者打好基礎(chǔ)，降低廢品率?！?

從“樓上上課”到“樓下上班”，在湖北中鑲精密，像張俊坤這樣的實(shí)訓(xùn)學(xué)生有70余名，且數(shù)量還在不斷增加。

據(jù)了解，武昌職業(yè)學(xué)院高端裝備智造實(shí)訓(xùn)基地內(nèi)現(xiàn)有加工車間2萬余平方米 ，擁有各類生產(chǎn)、檢驗(yàn)、先進(jìn)設(shè)備設(shè)施150余臺(tái)套，專任教師、高級(jí)技工、技師、高級(jí)技師、管理人員均有長(zhǎng)期高端精密制造領(lǐng)域的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過培養(yǎng)，90%學(xué)生“上課就上班、畢業(yè)即就業(yè)”。