楼下，生产加工一派繁忙；楼上，仿真教学紧锣密鼓。5月14日，在武昌职业学院校办工厂——湖北中镶精密制造有限公司车间里，记者看到，4个班200多名机电一体化专业的学生们，正在一比一还原真实数控机床的智慧教学实践平台上，同步模拟操作制造航空航天飞行器上的精密结构件、紧固件。
武昌职业学院着眼解决“学用脱节”“产学两张皮”等问题，聚焦湖北“51020”现代产业集群建设，坚持产教融合、科教融汇，运用数字孪生技术自主创新机电一体化智慧教学实践平台，助力专业教学由传统的2D课堂转变为3D实操，不仅有效降低了实训成本，还大幅缩减了培养周期，令该校机电一体化省级品牌专业迎来了“涅槃重生”。学生也实现了“上课就上班、毕业即就业”，为加快培养高端装备产业人才提供了值得借鉴的数智教育新样本。
王牌专业遭遇“水土不服”——
自掏腰包300余万研发数字孪生机床
“我们学校的机电一体化技术专业是王牌专业，也是省级立项品牌专业之一，专业对口就业率高达96%。”该校高端装备智造学院院长汪洋介绍，“这个专业的招生规模常居学校40余个专业前列，平均每届开设12个班级。培养的人才十分抢手，部分直接订单输送到中国船舶、航天科工等强势企业。”
然而，随着“工业强国”“智造强国”战略的推进对“新质生产力”提出了更高维度要求，昔日的王牌专业也遭遇了“水土不服”——传统的理论课堂教育模式因“学用脱节”，无法满足瞬息万变的市场需求，导致“产学两张皮”。“学生上完理论课后不会运用，无法满足企业的用人需求，导致了学生不满意、企业不满意。有一时期，报读这个专业的学生降至了一半。”汪洋回忆。
举例来看，有数据显示，高端精密加工行业存在超3000万的技术人才缺口，但同时也对人才培养提出了更高的要求。“高精加密的精度在纳米级别，学生入门难、慢、险。”湖北中镶精密负责人、武昌职院“双师型”教师胡田秀介绍道，“实地教学风险高、成本高、场地受限、难以实现；虚拟教学效果差、周期长、脱离现实。这给实际教学带来了挑战。”
经过调研，胡田秀和团队发现市面上的模拟教学平台大都基于PC系统，“学生利用鼠标键盘在电脑里模拟操作，对机床实际面板依旧没概念，不敢上手。”他灵机一动，“能不能‘虚实结合’，开发基于实际机床的‘数字机床’？”
说干就干。测试系统、选配零件、还原面板、搭建线路、信号转换、选型测试……自掏腰包300余万元，历时大半年，“昌职智教——数字孪生虚拟教学平台”在他的努力下诞生了。
该平台以FANUC数字技术产品为基础，采用铣床DV1000和车床GLS2800型号作为仿真模型，左车右铣。可自定义刀具、工件、夹具，对加工过程中出现的超程、碰撞、过切等异常情况信息实时输出。操作面板一比一完全还原真实机床面板，学生可使用该平台进工件分中、对刀、编程、调机、PMC梯图等操作的学习。
“抛弃基于PC的模拟操作平台，我们首次搭建了基于真实机床的数字化孪生模拟机床，一比一还原实际生产操作。”胡田秀介绍，“操作面板与真实机床面板一模一样，甚至，考虑到实际生产为站立操作，我们专门将数字孪生机床设计成了立式的。”
经过在学校实训基地为期8 个月的滚动式培训与测试，数字孪生机床取得了远超预期的教学成果，获得了师生的一致好评。学校扩大推广数字孪生机床应用规模，耗费千万元搭建近100台数字孪生机床投入生产教学中。不仅校办工厂订单纷至沓来，学生学习的积极性与效果也大大提高，胡田秀心中的大石头也终于落到了地上。
“今年我们的招生规模将再翻一番，计划开办20余个班级，校办工厂的学生公寓与课堂也在加紧改造与建设中。”汪洋表示。至此，王牌专业华丽转身，实现“涅槃重生”。
模拟实操破解“学用脱节”——人才培养周期减半，实训成本降低80%
在湖北中镶精密车间，一名身着蓝色工服、推着黄色小推车的青年教师肖力引起了记者的注意。
“现在我们把模式切换到手轮模式，选择X轴手轮倍率选择100%……”只见他将黄色小推车上的摄像头对准工作机床的操作面板，朝身后的一群学生开始了讲解。与此同时，小推车显示屏上的画面也同步出现在楼上校厂实训中心S201教室里，站在数字孪生机床前的学生们认真学习荧幕上老师的直播讲解，根据要点操作起来。
“这跟教室里的数字孪生机床一模一样，学起来也没那么难。”该校机械制造及自动化专业大二学生周净斌，听着肖力的讲解感叹道。
据肖力介绍，自己所使用的正是学校耗资近 400 万元升级改造的智慧教室3.0，并配备了“直播小推车”。为了破解“学用脱节”，学校利用校办工厂的实际生产环境进行教学，采用了“楼下直播，楼上模拟”的分组学习模式。学生可以现场观看实际生产过程，还可以根据直播讲解操作数字孪生机床。肖力介绍，自己教授的《数控编程与操作》课程共有72课时，其中有超50个课时都基于数字孪生机床的实际操作进行教学。
“据统计，数字孪生机床投入使用后，学生实训成本下降了超80%。”汪洋介绍，“过去一名零基础的学生培养到规范操作机床平均需要6个月，在学习数字孪生机床模拟操作后，这个时间缩短到了3个月。”
机电一体化技术专业大一学生顾雨晴，正在南厂区机床前专心作业。刚满18岁的她，已完成《机械制图》《互换性与测量技术基础》等专业课程的学习，通过了校办工厂筛选和汰换，成为同批十余名跟厂实训学生中唯一的一名女孩子。“机床操作没有想象中那么难，女孩子也可以做。”顾雨晴说。
工厂生产主管王翠华告诉记者，自己从业三四十年，退休后被返聘到湖北中镶精密主管生产，“兴趣是最好的老师，小顾和我一样，都爱好这一行。”她笑着说，“把不同形状的精密零部件从图纸变成具备工业之美的实物，非常有成就感。”据她介绍，实训时长刚过一周的顾雨晴积极好学，目前已经学习掌握了3款不同零部件的制作过程。
“一台真实高端精密机床售价高达千万元，而一台数字孪生机床仅需约10万元即可搭建，并且可以模拟市场上90%的零部件生产过程。模拟操作无需耗材，成本大幅度降低的同时更加安全。”胡田秀补充，“除此，数字孪生机床接入局域网还可直接实现生产。”这意味着，数字孪生机床更安全、更高效，不仅可作为教学实训设备，还具备一定的生产功能。
数智教育加速“产教融合”——
90%学生“上课就上班、毕业即就业”
指着车间墙壁上张贴的“6S管理”科普牌，教师唐园园介绍道，“除了机床实操和基础理论，学校还开设了《机械制造工艺学》《生产运作管理》等课程，实现从理论、设计到实操、管理的人才培养链条闭环。”
“不仅要培养全面型人才，还要培养专业型高精尖人才。”汪洋补充，“在学生培养后期强化阶段，学校采用了项目式、工卡式实践教学模式。根据工艺、编程、操机、管理、机床维护等不同的工种进行专业分流，进行定向小班式培养。”真正做到了“以产带教”，“将课堂接到产线上。”
机械与自动化专业的大二学生张俊坤，经过学习，成为了中镶精密的一名实训铣工，从去年10月进入工厂跟岗实训，他已工作了7个月，每个月实训补贴到手4000余元。
铣工组长曾胜告诉记者，张俊坤目前已经掌握了工厂3套系统的操作技能，生产的定制精密零部件已超100款，废品率控制在5%以内。曾胜说：“学校的‘实景教学’对初学者入门很有帮助，可以更快、更安全、更低成本地帮助初学者打好基础，降低废品率。”
“未来我想留厂工作，正式职工的综合收入要高很多。”张俊坤腼腆地说。从“楼上上课”到“楼下上班”，在湖北中镶精密，像张俊坤这样的实训学生有70余名，且数量还在不断增加。
据了解，武昌职业学院高端装备智造实训基地内现有加工车间20000余平米 ，拥有各类生产、检验、先进设备设施150余台套，专任教师、高级技工、技师、高级技师、管理人员均有长期高端精密制造领域的从业经验。经过培养，90%学生“上课就上班、毕业即就业”。
据汪洋透露，目前，“昌职智教——数字孪生虚拟教学平台”已经受到市场的关注，已有中职院校签署采购订单，部分本科院校和高精加工企业正在洽谈采购事宜。（通讯员：朱丽 唐青青 来源：武昌职业学院）