摘要：工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正在推动制造业的数字化转型。然而，当前高等职业教育在工业互联网人才培养方面仍面临诸多挑战，如实训设备与企业实际需求脱节、课程体系碎片化等。以工业互联网数据采集及可视化实训室建设为例，探讨了基于产教融合数字化转型的工业互联网实训室建设新模式。通过“物理-数字-服务”三域融合的创新架构设计，构建与产业数字化转型深度耦合的教学生态系统。同时，设计“基础—专项—综合”3级递进的实践教学体系，并通过“多元协同”的教学模式，实现从知识传授到能力培养的转变，为工业互联网技术技能人才培养提供新的思路。
工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正在引领全球制造业的数字化转型浪潮。中国工业互联网已进入规模化发展新阶段，成为推动经济高质量发展的关键引擎。在此背景下，制造业的数字化转型对技术技能人才提出了更高要求，特别是具备工业互联网平台应用、工业大数据分析、工业应用程序开发等复合型能力的专业人才需求呈现爆发式增长。
然而，当前高等职业教育在人才培养方面仍面临诸多挑战，亟须通过深化产教融合、推进实训教学数字化转型摆脱发展困境。
从产业发展需求来看，工业互联网的快速普及对人才素质提出了全新要求，其中既懂工业运营技术（OT）又懂信息技术（IT）的复合型人才缺口尤为突出。这种人才供需矛盾在中小企业“智改数转”过程中表现得更为明显。刘军梅和陶立敏在制造业企业的调研中发现，企业反映难以招聘到符合要求的工业互联网技术人才，特别是在设备数据采集、边缘计算、工业大数据可视化等关键技术岗位上面临严重的人才短缺。这种供需失衡不仅制约了企业的数字化转型进程，也反映出当前职业教育与产业发展之间的脱节问题。对此，王国平等指出多数高职院校的工业互联网实训设备仍停留在传统自动化阶段，采用传统工业总线技术，而现代制造企业已普遍采用先进协议的工业以太网架构。这种技术代差导致学生掌握的实践技能难以满足企业实际需求。陈磊和何秀娟在对高职院校的调研中发现，较少院校配备了与企业同步的边缘计算设备，这直接影响了学生对新技术的掌握程度。此外，在课程体系设计方面，董可雷和张棉好研究发现，大多数院校将工业互联网相关课程机械地划分为数据采集、网络通信、平台应用等独立模块，缺乏系统性的项目化教学设计。
以系统教学为例，刘沥指出院校仅进行组态软件的基础操作训练，而未能将其与企业级信息系统进行有机整合，导致学生难以建立完整的工业互联网应用认知。这种碎片化的教学模式影响了学习效果，存在明显的知识割裂问题，制约了学生解决复杂工程问题能力的培养。
面对这些挑战，探索基于产教融合数字化转型的工业互联网实训室建设新模式尤为重要。本文以工业互联网数据采集及可视化实训室建设为例，探讨了工业互联网在实训室创新架构、实践场景类项目、教学实施路径等3个层面的产教协同共进的建设与教学改革，为进一步完善工业互联网实训室结构性建设提供一定的思路。
1实训室创新架构设计
工业互联网实训室的架构创新本质上是对传统实践教学范式的一次系统性重构，其核心价值在于构建一个与产业数字化转型深度耦合的教学生态系统。从技术哲学的视角来看，新型实验室架构设计应突破物理实体与数字虚体的二元对立，通过“物理-数字-服务”三域融合的拓扑结构，实现工业互联网全要素在教学场景中的有机整合。
1.1物理域架构
物理域构建应遵循工业级技术标准，采用与企业生产环境同构的设备配置方案，其创新性不仅体现在硬件选型的先进性上，更在于通过过程现场网络（PROFINET）工业以太网和开放式平台通信统一架构（OPC UA），复现现代工业控制系统的通信范式。这种设计使学生能够在真实的技术环境中培养符合产业需求的工程实践能力，有效解决传统实训设备与企业现役系统代际差这一结构性矛盾。
1.2数字域架构
数字孪生教学系统开发应体现虚实融合教育理论在工程实践领域的深化应用。基于Unity3D引擎构建的虚拟产线并非简单的三维可视化模型，而是具有完整物理属性和行为逻辑的数字映射体。该系统能够实现技术、教学、认知3个维度的创新性突破。技术上，通过轻量化渲染算法和分布式计算架构，解决复杂工业场景在普通计算设备上的实时渲染难题；教学上，双向数据通道的建立创造虚实联动的学习环境，使抽象的理论知识得以具象化呈现；认知上，故障模拟引擎的设计为学生提供探索复杂系统行为的实验场，能够有效培养其系统思维和故障诊断能力。这种数字孪生系统本质上构建了一个可扩展、可迭代的认知脚手架，为学生的技术能力成长提供渐进式的支持环境。
1.3服务域架构
服务域架构创新集中体现在产教融合理论的最新发展。服务域平台应采用微服务架构，设计的深层意义在于建立一个开放式的教育-产业协同创新网络。通过标准化接口接入企业真实数据，不仅能够有效解决教学资源真实性的问题，更重要的是构建知识生产与应用的闭环系统。基于此服务域系统，时序数据库（InfluxDB）和消息队列（Apache Kafka）等技术组件能够得到应用，使学生能够接触到工业互联网领域的主流技术栈。与互联根云操作系统（OS）的对接，能让学生直观理解工业互联网平台的实际运作模式。这种设计在技术社会学层面具有重要价值，打破了教育系统与产业系统之间的制度壁垒，使人才培养与技术演进形成良性互动关系。
基于“物理-数字-服务”三域融合的实训室创新架构，具有显著的教育学价值。新型创新架构构建了一个全要素、多层次的实践教学环境，使工业互联网的复杂技术体系得以系统化呈现，能够有效创造虚实结合、理实一体的新型学习空间，支持探究式、项目式等先进教学方法的实施。最重要的是，该创新架构能够建立教育与产业的双向联通机制，突破传统实训室作为单纯技能训练场所的局限，将其提升为集教学、研发、服务于一体的综合性平台，拓展了实训室的功能边界，使人才培养能够动态适应技术发展的需求。在这个架构下，技术学习与工程实践、知识掌握与能力培养、学校教育与社会服务形成有机统一，实现了教学资源、技术环境和产业需求的有机融合，为技术技能人才的培养提供了理想的成长环境。
2实践场景类项目建设
工业互联网人才培养的核心在于实践教学场景的真实性与系统性构建。基于产教融合理念，突破传统实训项目碎片化、模拟化的局限，构建“基础能力培养—专项技能训练—综合创新实践”3级递进的实践教学体系，实现从单项技术训练到复杂工程问题解决的全链条能力培养。体系设计遵循工业互联网技术体系的内在逻辑，充分对接江苏省传统行业及区域重点产业的数字化转型需求，使实践教学与产业发展保持同频共振。
2.1基础类项目设计
实践场景类基础项目设计应聚焦工业互联网核心技术模块，通过标准化实训单元夯实学生的专业基础。例如，工业传感器标定项目可引入真实工业场景中的温度监测需求，使学生掌握不同工况下的传感器选型原则与标定方法，涵盖铂电阻（PT100）与热电偶等常见传感器的特性对比实验；通过与企业合作获取的实际工况数据，让学生理解工业环境中信号干扰抑制、测量误差补偿等实际问题。Modbus传输控制协议（TCP）解析项目则通过构建完整的“设备-网关-平台”通信链路，使学生深入理解工业通信协议的应用场景与技术要点。此类基础项目虽规模有限，但设计精心，既保证了教学目标的明确性，又确保了技术内容的先进性，为专项技能训练奠定了坚实基础。
2.2专项类项目设计
实践场景类专项技能训练项目应面向工业互联网典型应用场景，通过全流程项目开发培养学生的工程实践能力。例如，设备预测性维护项目以旋转机械健康监测为切入点，要求学生完成从振动信号采集、特征提取、模型训练到可视化展示的完整开发流程。项目设计特别强调工业数据的特性分析，引导学生关注采样频率选择、噪声滤波处理、特征有效性评估等工程细节；能效优化分析项目则聚焦生产车间的能源管理系统，通过多源数据融合分析，培养学生发现能效瓶颈、制定优化策略的系统思维能力。此类专项项目均来源于企业实际需求，在保持教学适切性的同时，最大程度保留了工业场景的技术复杂性和工程挑战性，有效弥合了学校教育与产业实践之间的鸿沟。
2.3综合类项目设计
综合创新实践项目可采用“企业出题、学校解题”的模式，组织跨专业学生团队解决复杂工程问题。例如，新能源汽车电池数字孪生系统开发项目要求学生构建从电芯生产到模组装配的全流程虚拟映射，涉及机械结构建模、生产工艺仿真、质量数据分析等多个技术领域。项目需遵循企业产品开发流程，完成需求分析、方案设计、系统实现和验收测试等完整环节，体验真实的工程开发过程；智能仓储优化项目则整合自动导引车（AGV）调度算法、库存分析模型和可视化监控系统，培养学生的系统集成能力。此类综合项目不仅考查学生的专业技术水平，更注重团队协作、工程规范和创新思维等综合素质的培养，实现从技术能力到工程素养的全面提升。
项目制设计是确保实践教学质量的关键环节，这种分级分类的项目体系设计具有显著的教学优势：①基础项目的标准化实施保证了专业基础的扎实性；②专项项目的场景化设计强化了技术应用的针对性；③综合项目的跨学科特性培养了系统思维能力。3个层次的项目既相对独立又有机衔接，构建了能力递进的训练体系，通过分层设计实现从基础到综合的能力跃升，共同构成完整的实践能力培养链条。通过与区域企业的深度合作，项目库不断丰富和更新，确保教学内容的先进性和实用性。学生在完成项目训练后，不仅掌握了工业互联网相关技术技能，更建立了完整的工程思维框架，具备了解决复杂工程问题的综合能力。
3实施路径的教学改革
工业互联网人才培养质量的提升，不仅依赖于先进的实训环境和优质的教学资源，更需要系统化的教学实施路径作为保障。基于产教融合理念，结合职业教育特点和工业互联网领域技术特征，构建“三阶递进、多元协同”的教学模式，实现工业互联网人才培养从知识传授到能力培养的转变。
结合项目场景的三阶能力培养目标，教学改革重点如下：在基础能力培养阶段，着力解决专业基础课程与企业岗位需求脱节问题。教学应深入分析工业互联网实施与运维岗位的典型工作任务，将1+X证书标准有机融入课程体系，实现“课证融通”的教学设计。例如，在“工业数据采集技术”课程中，可围绕边缘数据采集器开发这一典型任务，重构教学内容与实训项目。学生在学习过程中需完成从传感器接口开发、通信协议转换到数据上传云平台的全流程实践，这种基于工作过程的教学设计，使学生能够建立完整的知识框架和技能体系。为支持个性化学习，通过开发模块化的活页式教材和系列微课资源，学生可根据自身基础和学习进度灵活选择学习路径。基础能力培养阶段采用“教师引导、学生主导”的混合式教学模式，课堂时间主要用于项目研讨和问题解决，基础知识学习则通过线上资源在课前完成，既有效提高了教学效率，夯实了学生的专业基础，更培养了其自主学习能力和工程思维习惯。
专项能力训练阶段的教学改革以项目式教学为核心，通过真实项目的全过程实践培养学生的工程应用能力。教学组织打破传统按知识点授课的模式，改为以16周为一个教学周期，学生分组承担完整的工业互联网项目开发任务，在真实环境中使用企业真实数据解决真实技术问题。此阶段教学过程中，教师角色从知识传授者转变为项目指导者，主要提供方法论支持和过程把控；学生则成为项目主体，需自主进行任务分解、技术选型和方案实施。为保障教学效果，建立完善的项目管理制度，包括每周进度汇报、阶段性评审和最终验收答辩等环节。
在综合创新能力培养的进阶阶段，采用“工作室制”的精英化培养模式，通过参与企业真实技术攻关项目提升学生的创新实践能力。工业互联网创新工作室模拟企业研发部门的运作模式，实行导师负责制和项目组长制，采用敏捷开发方法进行项目管理。每个迭代周期都需完成明确的任务目标并演示项目成果，这种持续交付的开发模式使学生能够快速积累工程经验。工作室项目主要来源于企业的实际技术需求，如设备缺陷检测系统开发、生产能效优化方案设计等，这些项目通常涉及多学科知识的综合应用，要求学生具备系统思维和创新能力。在项目开展过程中，企业工程师与学校教师共同组成指导团队，既保证了项目的技术先进性，又确保了教学目标的实现。工作室成员通过参与完整的产品开发周期，不仅深化了专业技术能力，更培养了工程规范意识、质量意识和职业精神，实现了从学生到准工程师的角色转变。
师资队伍建设是支撑教学实施、确保教学成效的关键因素。校企共建的教师发展中心为教师提供了持续专业发展的平台，定期组织的技术沙龙和教学研讨促进了经验分享和协同成长；企业技术骨干作为兼职教师深度参与人才培养全过程，形成优势互补的教学共同体。这种师资配置模式既保证了教学内容与产业需求的同步更新，又为学生提供了多元化的学习指导，有效提升了教学质量。
4结束语
工业互联网的快速发展对技术技能人才提出了更高的要求，特别是具备工业互联网平台应用、工业大数据分析、工业应用程序开发等复合型能力的专业人才需求呈现爆发式增长。然而，当前高等职业教育在人才培养方面仍面临诸多挑战。本文通过深入分析工业互联网产业发展的现状和人才需求特点，结合实际调研数据，指出了当前高职院校在工业互联网人才培养中存在的问题，如实训设备与企业实际需求脱节、课程体系碎片化、教学方法单一等。
针对这些问题，本文提出基于产教融合数字化转型的工业互联网实训室建设新模式。通过“物理-数字-服务”三域融合的创新架构设计，构建与产业数字化转型深度耦合的教学生态系统；在实践教学方面，设计“基础能力培养—专项技能训练—综合创新实践”3级递进的实践教学体系，通过分层递进的方式实现从基础到综合的能力跃升，有效弥合学校教育与产业实践之间的鸿沟；在教学实施路径方面，提出校企共建教师发展中心的模式，通过定期组织技术沙龙和教学研讨促进教师持续专业发展，企业技术骨干作为兼职教师参与人才培养全过程，形成优势互补的教学共同体。
基于产教融合数字化转型的工业互联网实训室建设新模式，通过创新的架构设计、系统的实践教学体系和科学的教学实施路径，为工业互联网技术技能人才培养提供了新的思路和方法。这种模式不仅能够有效提升学生的工程实践能力和创新思维，还为高等职业教育与产业发展的深度融合提供了有益探索。
作者：左新龙，袁加奇
单位：江苏开放大学信息工程学院
本文刊于《科技与创新》2026年3期
编辑：严丽琴 转载请注明
