專業(yè)認證視角下創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：針對專業(yè)認證在優(yōu)化工程教育人才培養(yǎng)體系和培養(yǎng)模式中對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的要求，結(jié)合我校石油工程專業(yè)以認證標(biāo)準為基準的教育教學(xué)改革實際，介紹了以軟硬件相結(jié)合的創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺的設(shè)計和實現(xiàn)，闡述了其作為石油工程專業(yè)認證中持續(xù)改進工作抓手的有益作用，為相關(guān)專業(yè)開展工程教育改革與創(chuàng)新提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué);實驗平臺;管理平臺;專業(yè)認證;石油工程

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）22-0269-03

作為工程教育人才培養(yǎng)體系和培養(yǎng)模式優(yōu)化的一種有效途徑，專業(yè)認證已在檢驗專業(yè)的競爭力、重構(gòu)系統(tǒng)的人才培養(yǎng)體系、形成持續(xù)的人才培養(yǎng)保障機制及全面提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量方面發(fā)揮著抓手性作用[1，2]。實踐教學(xué)作為支持人才培養(yǎng)目標(biāo)達成的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，其教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、教學(xué)模式及最終的教學(xué)效果等直接支撐專業(yè)認證產(chǎn)出導(dǎo)向理念的貫徹和落實[3]。石油工程專業(yè)認證標(biāo)準中也對包括實驗、工程設(shè)計、實習(xí)、科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和社會實踐等在內(nèi)的實踐環(huán)節(jié)提出了具體要求，尤其是在支持條件標(biāo)準里就實驗條件明確指出：實驗室面積和實驗教學(xué)設(shè)備滿足教學(xué)需要，實驗室安全管理規(guī)范，安全警示標(biāo)識清晰，裝備安全措施有效，實驗涉及的危險化學(xué)藥品均備有安全說明，存取有記錄，實驗項目有安全操作規(guī)程;基礎(chǔ)實驗每組學(xué)生數(shù)不超過2人，專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗每組學(xué)生數(shù)原則上不超過4人;每位教師不得同時指導(dǎo)兩個以上不同內(nèi)容的實驗[4，5]。這便為專業(yè)實驗教學(xué)的設(shè)計、運行及管理提出了更高的要求，同時也為實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的持續(xù)改進提供了契機。

一、專業(yè)概況及認證背景

我校石油工程專業(yè)依托于石油與天然氣工程國家一級重點學(xué)科及油氣田開發(fā)工程和油氣井工程國家二級重點學(xué)科，目前為黑龍江省重點建設(shè)專業(yè)、國家第二類特色專業(yè)、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)、地方高校國家綜合改革試點專業(yè)[6]。本專業(yè)一直致力于培養(yǎng)具有扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)和良好的人文素養(yǎng)，掌握石油工程領(lǐng)域?qū)I(yè)的基礎(chǔ)知識，具有社會責(zé)任感、創(chuàng)新意識和國際交流能力，能夠在石油與天然氣工程及相關(guān)行業(yè)從事工程設(shè)計與施工、科技開發(fā)和經(jīng)營管理等方面工作或能夠進入相關(guān)專業(yè)繼續(xù)深造的石油工程領(lǐng)域高級專門人才[7，8]。在促成國際通行教育質(zhì)量保障制度的專業(yè)認證背景下，我校石油工程專業(yè)正在申請工程教育認證，相關(guān)的教學(xué)改革及持續(xù)改進工作也在有序梳理并順利開展中。本文介紹的是創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺設(shè)計與實現(xiàn)正是其中一個縮影。

二、搭建創(chuàng)新實驗平臺

以現(xiàn)有實驗教學(xué)中心和重點實驗室為依托，整合包括儀器設(shè)備、實驗場所等在內(nèi)的各種硬件資源，考慮鉆井、油藏、采油及地面等石油工程專業(yè)領(lǐng)域，從基本參數(shù)測定、性能表征、工藝模擬，到方案優(yōu)選，設(shè)計流體性能參數(shù)測試、流體性能評價、鉆采工藝模擬、驅(qū)油方案優(yōu)選等小型一體化實驗臺，進而搭建了為石油工程專業(yè)大學(xué)生共享開放使用的創(chuàng)新實驗平臺，為本專業(yè)大學(xué)生開展創(chuàng)新性實踐活動提供了專門場所和優(yōu)越環(huán)境條件，同時也豐富了“石油工程與地質(zhì)”國家級實驗教學(xué)示范中心、“石油與天然氣工程”國家級虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心的內(nèi)涵建設(shè)。

該創(chuàng)新實驗平臺在實驗管理層面上開放、實驗內(nèi)容層面上開放、課內(nèi)外科技創(chuàng)新活動層面上開放，滿足了學(xué)生個性化培養(yǎng)的需求，為實現(xiàn)課程基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計實驗，尤其是探索創(chuàng)新實驗等層次教學(xué)目標(biāo)提供了可靠保障。

三、開發(fā)創(chuàng)新實驗教學(xué)管理系統(tǒng)

為了提高所搭建創(chuàng)新實驗平臺的利用效率，并強化專業(yè)認證視角下創(chuàng)新實驗教學(xué)的信息化建設(shè)，開發(fā)了涵蓋網(wǎng)站系統(tǒng)和選課系統(tǒng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)管理系統(tǒng)（校內(nèi)訪問地址：http：//118.203.135.156：8080/openlab/），并發(fā)揮其在教學(xué)過程中的網(wǎng)絡(luò)信息化功能。

（一）網(wǎng)站系統(tǒng)

如圖1，創(chuàng)新實驗網(wǎng)站系統(tǒng)在設(shè)計時使用多層架構(gòu)開發(fā)模式，包括持久層、業(yè)務(wù)層、表示層。持久層使用Hibernate框架實現(xiàn)，表示層使用MVC Model2模式。視圖（V）采用Freemarker，控制器（C）采用Struts2，通過使用Struts2來實現(xiàn)MVC Model2模式，可以讓系統(tǒng)程序數(shù)據(jù)的顯示與業(yè)務(wù)邏輯分離。此設(shè)計模式是目前比較流行的MVC模式之一，采用此種模式主要是考慮數(shù)據(jù)的安全性和用戶操作的方便性。后臺管理模塊開發(fā)基于Java語言，Java語言最大的特點是能夠在Windows、Linux服務(wù)器上進行部署。從網(wǎng)站的安全方面，Java語言運行時，Java類需要類加載器載入，并經(jīng)由字節(jié)碼校驗器校驗之后才可以運行。Java類在網(wǎng)絡(luò)上使用時，對它的權(quán)限進行了設(shè)置，保證了被訪問用戶的安全性，從而保證了用戶在使用過程中數(shù)據(jù)的安全?；谝陨系目蚣芎驼Z言，網(wǎng)站系統(tǒng)開發(fā)中使用目前比較流行的Tomcat作為應(yīng)用服務(wù)器，Mysql數(shù)據(jù)庫作為存儲工具，同時Tomcat和Mysql也可以跨平臺進行部署，以便兼容后期服務(wù)器操作系統(tǒng)的變更。

（二）選課系統(tǒng)

如圖2，選課系統(tǒng)包含創(chuàng)新實驗教務(wù)管理、創(chuàng)新實驗教學(xué)管理、創(chuàng)新實驗平臺開放預(yù)約管理、創(chuàng)新實驗過程智能指導(dǎo)與報告提交等功能。

1.教務(wù)管理的設(shè)計與實現(xiàn)。教務(wù)可直接導(dǎo)入學(xué)期課程表或者對教學(xué)計劃和開課管理進行詳細管理。其中教學(xué)計劃主要包括課程計劃、培養(yǎng)計劃及開課計劃，開課管理主要包括選課日期設(shè)定、學(xué)期日期設(shè)定、開課審核及開課查詢。

2.教學(xué)管理的設(shè)計與實現(xiàn)。教師編制并發(fā)布開課計劃，學(xué)生在教務(wù)發(fā)布后可查看開課計劃并進行選課。教師可自主添加創(chuàng)新實驗，并可根據(jù)實際情況進行安排。

3.開放預(yù)約管理的設(shè)計與實現(xiàn)。學(xué)生登錄系統(tǒng)后點擊“預(yù)約工位”，單擊已選實驗室信息，彈出信息提示框按鈕，點擊提交，該實驗工位預(yù)約成功。工位預(yù)約成功后，可在“我的預(yù)約”下查看預(yù)約的工位。另外，實驗室管理員點擊每個工位下的“操作”按鈕，頁面彈出當(dāng)前工位的操作層，用戶可點擊“添加儀器”按鈕，即進入附屬于工位的儀器設(shè)備添加頁面。

4.過程智能指導(dǎo)與報告提交。教師可點擊向?qū)D中的“考勤管理”按鈕完成對相應(yīng)學(xué)生的考勤管理，學(xué)生點擊“提交報告”按鈕，可進入填寫實驗報告頁面。教師點擊批改按鈕，進入批改實驗頁面，完成對實驗報告的批改，并可以在下側(cè)輸入該學(xué)生的實驗成績及評語。

另外，系統(tǒng)還可以實現(xiàn)創(chuàng)新實驗平臺的資產(chǎn)管理、互動交流通知管理等。

四、創(chuàng)新實驗教學(xué)運行實踐

基于創(chuàng)新實驗平臺硬件和創(chuàng)新實驗教學(xué)管理系統(tǒng)軟件，在專業(yè)認證背景下面向石油工程專業(yè)開展了創(chuàng)新實驗教學(xué)運行實踐。其中，在共享開放環(huán)節(jié)中，實驗管理層面的開放主要用于實驗教學(xué)課程內(nèi)必做項目的時間開放，學(xué)生通過實驗教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自主選擇實驗時間。實驗內(nèi)容層面開放主要用于實驗教學(xué)課程內(nèi)選做項目的實驗，主要為綜合設(shè)計實驗，通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約、實驗方案設(shè)計提交、批準等程序?qū)嵤??？萍紕?chuàng)新活動開放，研究內(nèi)容、實驗方案、實驗時間均由學(xué)生自主設(shè)計和安排，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力及個性化培養(yǎng)。大學(xué)生創(chuàng)新實驗平臺提供必要的設(shè)備和實驗耗材，主要任務(wù)是保證學(xué)生科技創(chuàng)新活動的進行。在運行實踐中，平臺的軟硬件日常由研究生作為助理教師監(jiān)督維護，實現(xiàn)平臺的全天候開放。實驗教學(xué)效果得到了大幅度提升，大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)得到了加強，大學(xué)生的工程實踐能力也得到了強化，實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)明顯有了提高，在人才培養(yǎng)目標(biāo)達成度及持續(xù)改進方面顯現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。

五、結(jié)語

在當(dāng)前我國高?！半p一流”建設(shè)戰(zhàn)略形勢下，專業(yè)認證已成為高校人才培養(yǎng)體系進一步梳理、人才培養(yǎng)質(zhì)量進一步提高、教育質(zhì)量保障機制進一步改進的有效途徑，而實踐教學(xué)作為一項主要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在“以學(xué)生為中心”、“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”及“持續(xù)改進”三大理念的再現(xiàn)與培植中扮演著重要作用。創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)促進了石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達成，保障了大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，為石油工程專業(yè)認證創(chuàng)設(shè)了有力支撐，尤其是作為專業(yè)認證中持續(xù)改進工作的抓手，其為相關(guān)專業(yè)開展工程教育改革與創(chuàng)新也提供了有益參考。

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