“双闭环”驱动机制：机械工程人才项目式培养与社会需求适配性研究

摘要：面向机械工程领域教育供给与产业需求协同发展的现实诉求，本研究创新性提出“双闭环”驱动机制，通过项目化培养体系实现教育体系与产业体系的深度衔接。该模式以职业能力形成为主线，借助数字技术平台搭建教学场景与生产场景的实时交互通道，在知识转化、产教协同和技术赋能三个层面构建动态反馈回路。研究探索出以能力图谱为牵引、项目载体为纽带、智能算法为支撑的培养新范式，为破解传统工程教育中知识更新滞后、实践环节脱节等瓶颈问题提供创新路径。

关键词：双闭环机制；项目式培养；机械工程

引言：机械工程领域正经历智能化、数字化转型，产业对复合型人才的需求呈现多维化特征。传统培养模式中理论教学与实践应用脱节、技能更新滞后技术迭代等问题逐渐凸显。通过构建“双闭环”驱动机制，将人才培养过程分解为“能力培养内环”与“需求响应外环”，形成动态调节的生态系统。这种模式强调教育主体与产业主体的深度协同，借助数字技术搭建虚实结合的培养场景，使人才成长轨迹与产业发展曲线保持同频共振。

一、机械工程人才培养的行业需求分析

在制造业智能化转型的推动下，机械工程领域的人才需求正朝着高端化与复合型方向加速演进。用人单位在要求扎实机械设计与制造功底的同时，更加注重智能控制技术、工业大数据分析等跨领域技术的融合应用能力。调研数据显示，兼具多学科知识结构且具备复杂工程项目主导能力的复合型人才供需矛盾日益突出。特别是在数字化转型进程中，同时掌握工艺优化方法与数字孪生技术实施能力的工程师，已成为企业争夺的核心资源。这种需求变革导致人才培养体系突破传统学科壁垒，亟需建立涵盖技术实践、工程管理及创新思维等维度的综合能力培养架构。值得关注的是，区域产业需求呈现显著差异特征：长三角智能制造企业重点关注机器人系统集成能力，珠三角地区则更强调精密加工技术与自动化设备研发能力。这种差异化特征要求人才培养机制需具备动态调节能力[1]。

二、机械工程项目式培养模式设计

（一）从理论到实践的渐进式培养体系

培养体系按照“认知-模拟-实操-创新”四阶段递进设计，每个阶段设置对应的项目载体。初期通过机械原理拆装项目建立基础认知，中期借助虚拟仿真平台开展机电系统设计，后期进入企业真实产线完成技改课题。这种阶梯式架构确保知识转化与能力提升同步推进。在实施过程中，理论课程模块与项目任务形成映射关系，例如材料力学课程对接结构强度分析项目，控制工程课程衔接运动控制调试任务。教师团队采用“双师协同”模式，校内导师负责知识体系构建，企业导师指导工程实践应用，双方共同设计项目评价标准。

（二）产教融合模式下的项目协作机制

校企协同创新中心作为技术转化枢纽，集成五轴加工中心、智能协作机器人等先进装备，配套建设虚实映射的数字孪生验证平台。企业技术部门按季度梳理产线改造需求，形成包含工艺优化、设备升级的课题池，师生团队通过技术方案比选参与攻关。驻场工程师在原型开发阶段导入企业质量控制规范，例如在齿轮箱降噪项目中，学生需完成参数化建模、载荷仿真到原型制造的全链开发，企业开放精密三坐标测量机等检测资源进行工艺验证。这种双向赋能机制突破传统校企合作的表层对接，使课堂知识体系与产业技术标准形成动态校准。课题成果直接嵌入企业产品迭代流程，例如某型号减速器的轻量化设计方案通过台架测试后，已应用于新能源汽车驱动系统产线升级。

（三）技术驱动的智能化学习平台构建

构建融合物联网技术与大数据分析的智能化教学管理平台，实现教育过程的全数字化管控。平台核心资源库集成典型机械装备的数字孪生模型，支持参数化重构与多维度仿真验证，模型库架构参考工业级标准实现动态扩展。通过机器学习算法动态追踪学习者操作轨迹，构建个性化能力画像，在运动控制等实践模块中实现薄弱环节的智能诊断与靶向训练[2]。以机器人编程为例，系统采用实时代码分析技术评估运动轨迹平滑度与能耗效率，结合增强现实技术实现优化区域的三维标注。平台创新性建立产教需求对接模块，将企业技术攻关课题转化为教学实训项目，形成全流程培养路径。又例如江苏某高职院校与某工业机器人制造商合作开展智能分拣系统开发项目，完整展现培养模式运行机制。项目启动阶段学生团队拆解企业提供的旧型号分拣机，测绘关键部件尺寸并建立三维模型库，同步学习《机械原理》课程中的凸轮机构设计法则。进入虚拟仿真环节，使用数字孪生平台重构传送带与机械臂协同作业场景，利用参数化调整抓取频率测试系统稳定性，AI算法实时标注机械臂关节角速度异常区域。另外企业导师携带真实订单数据入驻实验室，要求团队在四周内完成新型分拣机原型开发。学生分组进行模块化攻关：机械组优化吸盘结构提升异形件抓取成功率，控制组编写视觉识别算法实现物料自动分类，电气组设计安全互锁电路防止设备碰撞。期间智能学习平台持续监测操作记录，当检测到某组员频繁修改气缸行程参数时，自动推送气动系统特性曲线微课，并关联《液压与气动技术》教材对应章节。最后项目验收阶段，原型机接入企业产线进行实战测试。分拣机遭遇透明包装识别难题时，团队利用增强现实工具在真实设备上叠加虚拟标识框，通过调整光照补偿参数提升识别精度。

三、人才培养与社会需求适配性分析

（一）机械工程人才核心能力模型构建

构建“基础认知-系统集成-创新突破”三阶能力培养链。初级阶段依托虚拟仿真平台，通过机械臂运动学可视化工具解析连杆机构原理，将抽象数学模型转化为可交互的关节运动轨迹。中级阶段引入企业真实技改项目，如某型号注塑机节能改造任务，要求团队完成能耗分析、液压系统优化与控制系统重构。高级阶段设置开放式创新挑战，提供智能产线数字孪生模型库，支持学生自主搭建个性化解决方案。而且知识迁移机制贯穿培养全程，理论课程采用问题导入式教学设计。讲授有限元分析时，同步发布某型机床横梁变形优化课题，引导学生将网格划分原则与应力集中现象关联分析。这种“理论即时验证”模式打破知识传授与工程应用的时空壁垒，使抽象概念转化为可感知的技术参数[3]。

（二）产业趋势对人才需求的影响分析

智能制造浪潮推动人才需求向数字化技能倾斜，工业软件应用、数字孪生技术等成为核心能力指标。企业用人标准从单一岗位胜任转向跨岗位胜任，要求工程师既能操作智能产线，又能参与工艺规划。这种变化促使培养体系必须强化数字技术融合，例如在数控加工项目中增加CAM编程与虚拟调试环节。同时，绿色制造趋势催生新的能力要求，学生需在项目中掌握能效评估、低碳设计等知识模块。

（三）关键技能与岗位匹配度研究

通过岗位能力矩阵分析发现，机械设计工程师需重点强化三维建模与仿真验证能力，而现场工程师则侧重设备调试与故障诊断技能。培养体系设置差异化项目路径：研发导向型学生参与新产品开发项目，侧重创新设计与技术突破;应用导向型学生进入企业技改项目组，强化工艺优化与实施能力。在协作机器人应用项目中，设置机械结构组、控制算法组、系统集成组等不同角色，使学生在项目实践中明确职业定位。

结语：“双闭环”驱动机制通过教育链与产业链的深度咬合，构建了需求牵引、项目驱动、技术赋能的人才培养新范式。这种模式有效解决了传统教育中知识更新滞后、实践环节薄弱等痛点，为机械工程领域输送兼具专业深度与跨界能力的新型人才提供了可行路径。

参考文献：

[1]纪仁杰，刘永红，李小朋，蔡宝平.机械制造工程创新人才培养探索与实践[J].高教学刊，2024，10（31）：81-85.

[2]吴璇，陆雨薇，毛成芳.新工科背景下复合型人才培养模式探究——以机械工程专业本科生培养方案为例[J].大学教育，2024，（23）：140-144.

[3]尹大庆，杨柯，王品魁，柴权进.“双创”形势下机械工程专业人才培养模式探索[J].高教学刊，2024，10（33）：68-71.

作者简介：石春景，女，汉族，1990.6，黑龙江齐齐哈尔人，凝聚态物理博士，特聘副教授，研究方向：功能纳米材料、超精密加工。