学校针对应用型本科人才培养的定位和特点，建立了理论教学体系、实践教学体系、素质拓展提升体系、创新创业教学与体系，贯彻理论与实践教学相结合、能力与素质培养相协调的教学理念。本中心在实践教学体系方面，建立了与理论教学有机结合，以能力培养为核心，涵盖课程基本实验、综合实训、创新实践、工程实战等四层次实验教学体系如图4所示：
第一层次：课内实验
课内基础实验目的是帮助学生对专业基础课程理论知识的理解和掌握，同时进行试验方法和测试技术的基本训练。通过该层次的实验可以加深学生对相应课程基础理论、基本概念的理解，掌握基本的实验方法和实验技能，能够熟练地使用仪器设备，正确地采集、处理和分析实验数据;培养学生观察问题、分析问题、解决问题的基本能力和实事求是的科学态度，使之具备基本的科学素养。该层次实验依托中心课程实验平台，教学对象主要为一、二年级本科生。
第二层次：综合实训
本层次的实训主要是培养学生综合运用所学专业基础知识分析和解决实际问题的综合技能。在本层次的实训中，一方面通过实验教学改革已经升级改造了传统实训内容，包括机械设计与制造工艺综合设计、机电液传动系统及控制综合设计、数字化制造综合实训、传感器检测与控制技术综合实训、摩托车发动机拆装绘综合实训、动力装备综合设计等，结合明确的工程应用背景，促进学生对各专业课程核心理论和技术的综合应用;另一方面建立新的实验实训平台，设置机器人轨迹规划、设计、交互仿真实训、智能制造系统集成运行维护与管理综合训练，紧密围绕前沿技术，培养学生适应行业发展的综合技能。
该层次的实训依托中心的综合实训平台进行，教学对象主要为二、三年级本科生。通过实训可有效提升学生综合应用所学专业知识分析和解决实际问题的技能、以及动手能力。
第三层次：创新实践
创新实践训练是在专业综合实验实训基础上的进一步提升其创新能力，主要是基于项目的创新实践教学，针对具体创新实践项目，按照CDIO模式开展创新实践活动，即按照构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四个环节完成创新实践项目。具体教学过程是结合本中心组织的系列化的学科竞赛开展，例如从大一到大四期间开展的“手工艺制作及机械创意大赛”、“工程制图与3D建模大赛”、“工程训练综合能力大赛”、“机械创新设计大赛”等，就是以CDIO模式进行创新实践，并通过在校级、省级和国家级学科大赛过程，培养学生的创新实践能力。该层次的能力培养是依托中心的创新平台和省部级以上的科技竞赛平台进行，教学对象主要为三、四年级本科生。
第四层次：工程实战
工程实战环节主要是针对应用型本科人才培养目标，通过校企深度融合协作育人的实践平台，培养学生的工程意识和实战能力，为学生在行业内就业打下坚实的实践基础。
工程实战教学环节具体是通过与吉利汽车集团深度融合建立的以“工学交替”和“教学工厂”形式和“3+1”培养模式进行，在校内开设结合吉利汽车方面的企业文化讲座、产品设计讲座、新能源汽车制造讲座、以及通过企业参观等形式，提高学生的工程意识，大四学生通过在企业顶岗实习，提高学生的工程实战能力;与美国康明斯西安分公司合作建立的发动机设计制造联合实验室，有企业派技术人员到学校与教师紧密配合，针对实际的发动机产品设计和制造问题，以现场教学形式培养学生的工程实践能力。与广州数控集团公司合作建立工业机器人集成与应用工程实战平台，与陕建集团西安金牛公司深度合作建立的动力装备设计制造工程实战平台，为培养学生的工程实践实战能力创造了很好的条件。
