浙江大学IBE双创实践基地建设初探

张林初，傅建中，徐志农，钱 俊，唐 洁，沈洪垚

（浙江大学机械工程学院，杭州 310058）

0 引言

科技创新是提高综合国力的战略支撑，是国家发展的核心动力。创新是社会进步的灵魂，创业是推动经济社会发展、改善民生的重要途径。当前社会发展对创新创业的需求越来越迫切，期待以双创促进经济转型升级［1-3］。高校承担着培养创新创业人才的重要使命，我校立足区域经济发展，响应“大众创业、万众创新”号召，充分发挥学科综合优势和区域创新创业资源优势，主动服务国家创新驱动发展战略，以基于创新的创业（Innovation-based Entrepreneurship，IBE）为特色，紧密融合创新创业教育与专业教育构建一流高校创新创业全链条教育体系［4-5］。

工程训练（金工）中心作为学校IBE 双创实践的载体，承担着学校IBE 双创实践的基地建设重任。工程训练（金工）中心现有一支由教师、工程师和实验师组成的三师型师资队伍，在教学与科研实践中形成以优秀教学团队为骨干，职称、学历、年龄、学缘结构合理，教学为主、重视科研、勇于创新、乐于奉献的教师队伍。另外，还有20 余名经过严格培训上岗，由高级技师、技师、技工，以及工程师和助理工程师组成的实践指导人员。依靠这支团队，中心在创新创业系列课程的课程体系和内容改革、教学基地建设、教学管理、教学方法及教学手段现代化等方面，全方位进行改革与实践，取得了显著成果，在国内创新创业教学领域的保持领先［6-8］。

1 现有IBE双创实践基地存在的不足

落实以IBE为特色的创新创业教育实践，除了在制度、导师、资源、资金等各种创业资源上给予扶持和政策倾斜外，对于以技术创新为主阵地的高校创新模式而言，最基础的是在创新阶段为其创造最佳条件，例如，不断完善创新创业课程体系，强化学生创业实践基地的空间支持，积极推进强化学生创新创业实践的平台建设等［9-13］。然而，由于受空间、设备等一系列因素的制约，学校现有的一些双创实践平台发展已不能满足蓬勃发展的双创教育客观需求，限制了以IBE 为特色的教育理念的进一步落实。

（1）创意设计阶段效率提升缺乏信息化体系支撑。创意设计一方面要关注设计的新颖性，另一方面也更注重设计的快速响应性，即在实际设计中考虑如何将主要精力投入在设计的创新部分，而将已经成熟部分直接借用已有基础。当前我校各类双创平台均缺乏设计信息的有效共享机制，极大制约了IBE 创新教育的设计效率。

（2）创新产品快速实现阶段缺乏先进制造装备支持。基于实物产品的创业基础是获得原型产品，实物产品的多工艺制造涉及系列加工制造装备，创新型产品甚至经常会提出一系列特殊的高精尖工艺及装备需求。当前我校可开放的加工制造装备在种类、数量、性能等方面均无法完全覆盖双创产品快速实现需求，延缓了双创产业化进程。

（3）创新能力训练阶段缺乏深层次实践手段依托。创新能力培养离不开动手实践训练，创新实践训练注重训练的广度和深度，这对当前创新能力训练平台提出了极高的要求，①需要训练装备能覆盖相关技术，②要求训练手段能达到足够的深度，避免浅尝辄止。当前我校各类实训平台在实训装备和手段的丰富性上亟待提升。

（4）双创活动开展缺乏全方位服务空间承载。双创实践活动的开展是复杂和个性化的，对活动环境具有较高的要求，具有空间多元化，时间无约束，信息上开放。因此，保障双创活动的高效开展，需要建设友好的创新创业环境，提供适宜的创新创业服务，这就需要多数双创平台持续改进。

2 建设目标与建设原则

2.1 建设目标

IBE-双创实践基地是面向全校开放共享、承担创新创业实践与基础工程教育基地。在现有条件基础上，进一步扩充内涵，拓展外延，打通学科界限，升级基础设施，形成满足多元化人才培养需求的双创实践基地。

IBE-双创实践基地建设的目标是聚合学校创新创业实践资源，打造国内领先、世界一流的创新创业教育基地，立足于校内，面向多学科，并向全社会开放同时，形成可推广的双创教育体系、创业孵化模式，并加大成果辐射，促进创新创业教育在全国范围内的推广。

实施后，以更加优质的教学资源支持双创活动，包括基础工程综合能力训练、系统性创新思维训练、创意原型产品开发、技术成果产业化、创业企业培训服务等。将每年通过工程训练系列课程、实验室科研探究课程、创新创业系列课程等为全校学生的工程实践和创新创业教育服务，支持20 余项学生科技竞赛以及创新创业大赛，为其他高校学生、职业院校师资、中小学学生开放创新创业实践资源，为数百个学生创业初创团队提供孵化服务。

2.2 建设原则

IBE-双创实践基地面向全校学生，平台建设遵循以下原则：

（1）体现“学生为主体、创新为驱动”的育人理念，培养学生的创意设计、创新制作和团队协作能力；

（2）以社会需求为导向，启迪创新精神，为学生的创新创业、产学研合作搭建良好的平台；

（3）以前沿为引导、队伍建设为主线、加强理论基础与实践教学体系建设，形成浙江大学双创实践基地特有的创客培养模式；

（4）体现虚实结合、相互补充，依托平台培养学生科学研究和动手能力，强化学生实践能力和创新精神培养；

（5）突显创新思维与创新实战能力的培养，建立创业教育引导机制，形成独有的创客教育全生命周期服务平台；

（6）立足长远，可持续发展，根据学科和产业的长远发展趋势，为浙江大学的“双一流”学科建设作出应有的贡献；

（7）按照功能和层次关系，详细规划基地系统构架，避免重复建设。

3 建设内容与主要功能

3.1 建设内容

IBE-双创实践基地，以基于创新创业为特色，构建一流高校创新创业全链条教育体系，体现创新、创业、专业教育紧密融合，形成创新创业的“浙大模式”。同时，形成可推广的双创教育体系、创业孵化模式，并加大成果辐射，促进创新创业教育在全国范围内推广。

3.1.1 面向创意产品的创新云设计中心

创意产品的呈现与传播离不开信息化表达，依托科学设计软件的创新设计中心为创意设计提供了表达窗口。基于云技术的创新设计中心实现了各类设计软件的云端运行和设计数据的云端存储，借助面向创意产品的创新云设计中心建设，解决创意设计阶段效率提升缺乏信息化体系支撑问题。

（1）通过设计软件云架构建设，提高创新设计中心软件复用率，改善基地软件升级及维护便捷性，提高基地创新设计室在空间布局上的自由度，建设期实现软件上云率大于95%；

（2）依托云设计中心实现设计资源的大数据积累，缩短了创新设计的迭代周期，助力新大学生创新质量快速提升，实现学生作品数据云端存储率大于80%；

（3）通过CAD、CAM、CAE、CAPP等系列设计、仿真软件的教学和应用，强化科学量化设计的必要性认识，促进仿真设计软件在双创中的应用，建设期内布置云端设计软件20 套，单套平均节点50 个。

3.1.2 服务于创新应用实现的数字化制造中心

基础工艺及装备的认识与操作是工程训练课程的基本任务，同时，在双创活动中，创新应用的最终实现必须依赖实物的制造，建设具有系列设备的数字化加工装备群，是双创基地建设的基本任务。借助服务于创新应用实现的数字化制造中心的建设，解决创新产品快速实现阶段缺乏先进制造装备支持。

（1）围绕创新创意对产品快速实现的需求特点，规划多工艺、广覆盖、高性能的数字化制造装备及单元，推动创意作品及双创产品的快速实现，加速产业化实现过程；

（2）利用数字化制造中心，开发相应双创教学单元、项目，帮助学生建立对“双创”“中国制造2025”等国家重要战略发展方向的认识，培养具有先进发展思路、掌握先进技术的创新创业型人才；

（3）向校内外开放教学资源服务，建设实践指导团队，为社会教学机构解决高端设备资源匮乏问题，更好地提升基地社会服务能力。

3.1.3 面向智能制造的虚实融合实践中心

面向各行业对智能制造技术应用的广泛和迫切需求，为工程技术教学提供智能制造创新探索的实践平台，并以智能制造硬件平台为基础，融合虚拟现实与增强现实技术，实现虚实教学形式在智能制造教学过程中的优势互补。借助面向智能制造的虚实融合实践中心的建设，解决创新能力训练阶段缺乏深层次实践手段依托问题。

（1）依托成套机器人智能制造单元、智慧工厂智能制造实训系统等先进硬件平台，在认识和使用先进装备的基础上，创新和探索智能传感、智能控制、智能规划等系列人工智能技术在制造中的应用；

（2）通过虚拟现实教学改善教学过程的绿色、低碳水平，降低大型、高价值智能设备的维护成本，改善人机友好性，保护学生学习和创新兴趣；

（3）通过增强现实教学手段，强化人机交互教学程度，扩展虚拟教学渗透维度，让学生在学习技术内容本身的同时，强化对增强现实技术的认识和价值评价。

3.1.4 建设综合双创空间

建设创新创业教育生态环境，为多元化的学生双创项目提供不同层面的条件支撑及服务。从开发平台、信息化技术服务、环境条件建设等方面进行建设，为学生的双创教学与项目开发提供更高效的协作条件，以实现双创基地生态环境的整体升级。借助双创教育服务引导下的综合双创空间的建设，解决双创活动开展缺乏全方位服务空间承载问题。

（1）建设创新创业教学空间，从资源管理、教学环境条件等方面进行智能化改造，从而提高资源使用效率，增强平台接待能力，项目建成后创新交流类空间面积不少于500 m2；

（2）提供创客交互应用开发平台、可计算知识管理平台、本地云服务、学习行为分析等专项研究与开发条件，形成专项功能模块、软件系统不少于5 套；

（3）开展创新学习行为分析，形成对学生参与双创活动过程测量和评估的能力，跟踪学生学习的绩效并记录反馈，持续改善教学服务水平，建设创新学习行为分析专门实验室1 个；

（4）拓展功能建设远程协作平台，将建设内容及基地其他智慧资源，进行共享与辐射，形成示范性，并促进全校及社会创新创业项目的孵化。

3.2 主要功能

建设项目以“依托创新、服务育人”为核心，依托学校工程训练中心场地，联合学校3D 创客中心、工程师学院实践创新中心等，聚合学校相关创新创业实践资源，建设打造IBE-双创实践基地，以优质实践教学资源支持全校创新创业生态系统，并对其他高校、职业院校、中小学以及社会开放，服务于广大创客群体和社会大众，旨在打造国内领先、世界一流的创新创业教育实践基地。同时，借助创客实践平台，不断改进现有创新创业教育方法、不断完善创新创业项目孵化体系，不断提高学生的双创素质和能力，形成可推广的双创教育实践模式，如图1 所示。

图1 浙江大学IBE-双创实践基地建设

（1）优化创新创业实践环境。打破学科界限，充分融合各学科优势，形成开放的创新生态环境基础建设，具备云计算、虚拟现实、智能制造、协同设计等功能，为学生和创客团队提供便利的双创环境，以及丰富的双创资源，更好地服务于高校的双创建设，为双创人才的培养提供硬性支撑。

（2）深化创新创业教学体系。依托双创实践平台，结合浙江大学已经开展的各类创新创业课程、项目、竞赛，不断完善高校学生双创教学体系建设，实现创新创业训练与现有教育培养模式的有机融合，为双创人才的培养推进提供软性支撑。

（3）推广创新创业成果。借助双创实践平台，助推双创项目的产业化。提供产品设计到实现的快速化通道，结合在校教师、企业精英所提供的创业指导，以双创项目的长期可持续发展为前提，加速产品孵化过程。通过各类双创项目建设，实现更为丰富的创业知识资源积累与应用，为双创项目的孵化提供有力支撑。

4 建设方案

项目以“依托创新、服务育人”为核心要旨，通过拓展创新创业服务，建设新型可重组、动态、数字化、开放的创新创业活动基地，提升创新创业服务质量，打造国内领先的工程实践与创新创业教育基地。

4.1 面向创意产品的创新设计云中心

（1）面向设计应用的云服务信息系统。双创基地的软件系统基于云架构，需要构建覆盖整个工程训练中心的云服务信息系统，实现各CAx 设计间、逆向工程室等设计空间终端之间的网络互联和权限接入，便于学生在任一设计间开展创新设计。

（2）云架构的CAx 设计软件群。在学生创新设计和研究探索中需要用到一系列成熟的设计或计算商业软件，引入覆盖典型应用的各类软件，并开展云架构布局，包括二维三维造型软件、点云处理软件、电路设计软件、图像处理软件、模具设计软件、创意设计软件、轻量化设计软件等。

（3）逆向工程数据获取平台。升级原有的三维扫描仪、三维相机；引入便携式高精度三维彩色扫描系统，实现三维零件几何及颜色信息的快速获取；引入快速人体三维扫描系统，快速获得人体三维模型，并结合创新教育研发大尺寸三维打印机，实现原尺寸人体模型打印；引入工业CT，打造机械零件及内部结构的快速逆向反求，快速建立设计基础模型。

4.2 服务于创新应用实现的数字化制造中心

（1）3D打印快速原型实现平台。结合原有3D打印创客中心的系列装备，引入EOS 金属打印机、SLA打印机、工业级FDM打印机、喷墨彩色3D打印机，实现3D打印装备多工艺覆盖，解决创新创业活动中制造实现难的问题；建设打造3D 打印无人车间，展示自动化生产在增材制造中的应用切入点，同时为创客比赛批量零件制造提供基础生产平台；升级彩色打印装备和多材料打印装备，为创新研发提供多彩艺术件和复合性能多材料功能件。

（2）高端精密加工制造体系。结合已有的Mikron五轴精密加工中心、精雕五轴加工中心、精密雕刻系统、i5 车铣复合加工中心等高端精密加工制造装备，培养提升实验指导团队加工技能水平，为高水平创新创业提供复杂精密零件的加工服务。

（3）数字化制造精密测量平台。基于已有的激光干涉仪、球杆仪等精密测量装备，搭建机床精度检测平台，为装备测量的创新应用提供硬件支持；升级三坐标测量机，实现零件五自由度在线精密检测；升级机床动态误差补偿控制器，融入创新探索研究项目，瞄准产业化开展高精度机床误差的补偿与测量新应用；依托已有激光跟踪仪，实现大尺寸构件空间测量，满足创客设计中对大尺寸构件与空间的尺寸评定需要。

（4）电路板制作及SMT 生产线。升级完善现有电路板制造系统，从创客PCB 设计图开始，基于铣削钻孔等工艺实现电路板制造，并利用SMT线的全自动印刷机、全自动贴片机、热风焊接回流炉以及AOI 检测系统实现电路板表面组装过程。通过SMT 生产线平台实现电子产品主要核心部件板级产品的实现，解决创新创业活动中对电控板快速制作的瓶颈问题。

（5）激光便捷加工系统。利用已有的高精度光纤激光切割、射频激光切割系统实现不同材料及厚度的板材数控化切割需求，为创客、竞赛活动中大量的薄板构件单件制作提供了便捷实现手段；利用光纤激光打标系统，实现零件表面铭文的刻录，提升创客产品外观品质。

（6）高效特种加工机群。当前基地已经具备若干线切割加工设备，可以满足厚金属件异型裁切需求，与激光切割形成功能互补；已有的电火花成形加工装备，可实现复杂型腔和微孔等特征制造，以满足覆盖创新探索中的极端和特殊需求。

（7）数字化铸件创新制作平台。结合已有的铸造实践设备和基础，包括砂型铸造、显微组织及热处理等，升级数字化浇铸系统，实现铸件从设计、浇铸、性能检测的全过程，有助于学生让学生全方位了解铸件的成形工具，体验铸件制作全过程，培养学生的创意设计、创新制作和团队协作能力。

（8）面向教学及小批量数字化制造装备机群。当前基地已具备一定数量的数控及普通机床，但部分设备老旧已无法满足当前工业背景下的教学需求。此外在进行双创教育的过程中，存在共性零件的小批量加工需求，同时，部分工艺缺少装备覆盖，需升级或引入部分新装备，以满足日常教学和创新教育的需要。

4.3 面向智能制造的虚实融合实践中心

面向智能制造的虚实融合实践平台由智慧工厂实训平台、工业机器人系统教学单元、虚拟现实实训系统组成。

（1）智慧工厂实训平台。面向智能制造人才培养和创新教学需求，已建设完成系统级智慧工厂实训平台，展现智能制造基本技术体系框架。平台包括上料工站、个性化定制车铣工站、视觉质量检测工站、多轴联动机器人制造工站、个性化定制激光打标工站、机器人辅助柔性装配工站以及成品智能分选下料工站，配智能移载输送系统、智能仓储物流系统（含立体仓库和AGV）、个性化定制下单交付系统、智慧工厂指挥中心、数据采集系统、智慧工厂MES软件、智慧工厂ERP软件和云服务平台，可实现产品的个性化下单与制造、订单的跟踪与生产排程、现场数据的集中监控与管理分析。平台可应用于电气原理、PLC 编程、工业通信、机器人示教编程、数控机床调试及编程、机器视觉、智能仓储系统、AGV调度、MES软件、工业云平台等工程领域的创新教学、培训和科研。

（2）工业机器人系统教学单元。结合已有的焊接实践设备和基础，强化双机器人协同焊接系统在教学过程中的引领效应，体现传统工艺在现代制造业中的创新应用空间；发掘机器人增减材复合制造系统在创新教学中的有效切入；升级工业机器人3D 打印系统，引导创客活动基于机械臂的3D 打印开展创新应用；提高既有柔性加工单元中上下料机器人在流程协调中的主导作用，引导学生开展面向定制化需求的机器人编程创新应用。

（3）虚拟现实实训系统。引入数字化工厂仿真软件实现虚拟工厂搭建和流程模拟；引入多物理场虚拟仿真进行设计场景的再现，为创客中涉及较多的人体工程学仿真提供基础工具；引入数控加工编程与机床虚拟仿真软件，实现加工过程虚拟呈现，保证加工质量和安全性。引入基于虚拟现实与增强现实的实训系统，将焊接系统虚拟化，引入焊接仿真系统，模拟焊接工艺过程及产品质量，再现焊接作业动作，实现操作过程的自我可视化与后评价。采用Ladybug 全景摄像系统、光学跟踪交互系统、高精度数据手套、立体眼镜、桌面式立体增强现实系统进行体感互动。

4.4 双创教育服务引导下的综合双创空间

（1）双创教育空间基础硬件系统。建设各类制作、设计、交流物理空间，提供覆盖全基地的计算机信息系统硬件平台，充实木工坊、陶艺坊等各空间工具设施，构件立体生态空间中的基础硬件部分。

（2）远程视频教学与协作系统。远程视频教学与协作系统可以在不同地理位置建立起远程多人协作的环境，连接起设计工作坊、制作工作坊、教室、会议室、产品应用场景等不同类型的地点，提升产品开发过程中沟通协作的效率，改善创意产品开发的过程。

（3）智能空间及设施管理系统。智能门禁系统通过智能身份识别系统，给予门禁权限，同时进行签到、信息记录等功能。软标签管理系统将实现智能工具、设备管理，减少贵重工具、设备、零件等物品的丢失。信息发布大屏幕设置于开发工作室，作为学生成果的展示窗口。

（4）学习行为分析平台。创客教学内容的设计与实施，需要进行学习者行为分析，以持续进行改进。平台将提供人机环境同步平台、眼动分析仪、脑电分析仪等，对学生学习过程中的行为进行精确测量和分析，以更好地研究创客行为，提高教学规划品质。

5 实施成效

IBE双创实践基地在前期良好基础上，经过科学规划、有效组织和积极推进，建设取得明显成效。目前已基本完成创新设计云中心、数字化制造中心、虚实融合实践中心、双创教综合双创空间等4 大中心，为创新创业活动开展奠定了软硬件平台基础。

同时，基于已建设成果开展了一系列创新创业活动，组织承办了大学生科创大赛等若干赛事，吸引校内优秀学生组建了“考拉工作室”课外科技探索创新团队，形成了良好示范效应，受到了同学的广泛欢迎和积极评价。

双创实践基地将新的教育理念与设施融入常规工程训练课程的创新教学中，有效推动了工程实践教学的开展，并助推了一门新课程开设。

6 结语

“双创”有助于推动我国经济结构调整、打造发展新引擎、增强发展新动力、走创新驱动发展道路。浙江大学IBE-双创实践基地建设项目，不仅是大众创业、万众创新时代的内在需求，是实现高等教育可持续发展的必然要求，也是实现创新引领创业、创业带动就业的现实需求，是建设创新型国家的长远动力［14-16］。

学校开展创新创新创业教育不仅是新形势下国家和社会对高校人才培养的必然要求，也是浙江大学立足浙江、服务地方经济的职责所在，更是浙江大学自身开展双一流高校建设的内在需求，将对学校人才培养核心竞争力起到非常关键的作用。