论创新实验教学平台设计实现范文

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摘要：针对专业认证在优化工程教育人才培养体系和培养模式中对实践教学环节的要求，结合我校石油工程专业以认证标准为基准的教育教学改革实际，介绍了以软硬件相结合的创新实验教学平台的设计和实现，阐述了其作为石油工程专业认证中持续改进工作抓手的有益作用，为相关专业开展工程教育改革与创新提供了借鉴和参考。

关键词：实践教学；实验平台；管理平台；专业认证；石油工程

作为工程教育人才培养体系和培养模式优化的一种有效途径，专业认证已在检验专业的竞争力、重构系统的人才培养体系、形成持续的人才培养保障机制及全面提高人才培养的质量方面发挥着抓手性作用[1，2]。实践教学作为支持人才培养目标达成的教学环节之一，其教学设计、教学方法、教学模式及最终的教学效果等直接支撑专业认证产出导向理念的贯彻和落实[3]。石油工程专业认证标准中也对包括实验、工程设计、实习、科技创新、创业和社会实践等在内的实践环节提出了具体要求，尤其是在支持条件标准里就实验条件明确指出：实验室面积和实验教学设备满足教学需要，实验室安全管理规范，安全警示标识清晰，装备安全措施有效，实验涉及的危险化学药品均备有安全说明，存取有记录，实验项目有安全操作规程；基础实验每组学生数不超过2人，专业基础实验和专业实验每组学生数原则上不超过4人；每位教师不得同时指导两个以上不同内容的实验[4，5]。这便为专业实验教学的设计、运行及管理提出了更高的要求，同时也为实验教学环节的持续改进提供了契机。

一、专业概况及认证背景

我校石油工程专业依托于石油与天然气工程国家一级重点学科及油气田开发工程和油气井工程国家二级重点学科，目前为黑龙江省重点建设专业、国家第二类特色专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业、地方高校国家综合改革试点专业[6]。本专业一直致力于培养具有扎实的自然科学基础和良好的人文素养，掌握石油工程领域专业的基础知识，具有社会责任感、创新意识和国际交流能力，能够在石油与天然气工程及相关行业从事工程设计与施工、科技开发和经营管理等方面工作或能够进入相关专业继续深造的石油工程领域高级专门人才[7，8]。在促成国际通行教育质量保障制度的专业认证背景下，我校石油工程专业正在申请工程教育认证，相关的教学改革及持续改进工作也在有序梳理并顺利开展中。本文介绍的是创新实验教学平台设计与实现正是其中一个缩影。

二、搭建创新实验平台

以现有实验教学中心和重点实验室为依托，整合包括仪器设备、实验场所等在内的各种硬件资源，考虑钻井、油藏、采油及地面等石油工程专业领域，从基本参数测定、性能表征、工艺模拟，到方案优选，设计流体性能参数测试、流体性能评价、钻采工艺模拟、驱油方案优选等小型一体化实验台，进而搭建了为石油工程专业大学生共享开放使用的创新实验平台，为本专业大学生开展创新性实践活动提供了专门场所和优越环境条件，同时也丰富了“石油工程与地质”国家级实验教学示范中心、“石油与天然气工程”国家级虚拟仿真实验教学示范中心的内涵建设。该创新实验平台在实验管理层面上开放、实验内容层面上开放、课内外科技创新活动层面上开放，满足了学生个性化培养的需求，为实现课程基础实验、综合设计实验，尤其是探索创新实验等层次教学目标提供了可靠保障。

三、开发创新实验教学管理系统

为了提高所搭建创新实验平台的利用效率，并强化专业认证视角下创新实验教学的信息化建设，开发了涵盖网站系统和选课系统的创新实验教学管理系统（校内访问地址：http：//118.203.135.156：8080/open-lab/），并发挥其在教学过程中的网络信息化功能。

（一）网站系统如图1，创新实验网站系统在设计时使用多层架构开发模式，包括持久层、业务层、表示层。持久层使用Hibernate框架实现，表示层使用MVCModel2模式。视图（V）采用Freemarker，控制器（C）采用Struts2，通过使用Struts2来实现MVCModel2模式，可以让系统程序数据的显示与业务逻辑分离。此设计模式是目前比较流行的MVC模式之一，采用此种模式主要是考虑数据的安全性和用户操作的方便性。后台管理模块开发基于Java语言，Java语言最大的特点是能够在Windows、Linux服务器上进行部署。从网站的安全方面，Java语言运行时，Java类需要类加载器载入，并经由字节码校验器校验之后才可以运行。Java类在网络上使用时，对它的权限进行了设置，保证了被访问用户的安全性，从而保证了用户在使用过程中数据的安全。基于以上的框架和语言，网站系统开发中使用目前比较流行的Tomcat作为应用服务器，Mysql数据库作为存储工具，同时Tomcat和Mysql也可以跨平台进行部署，以便兼容后期服务器操作系统的变更。

（二）选课系统如图2，选课系统包含创新实验教务管理、创新实验教学管理、创新实验平台开放预约管理、创新实验过程智能指导与报告提交等功能。1.教务管理的设计与实现。教务可直接导入学期课程表或者对教学计划和开课管理进行详细管理。其中教学计划主要包括课程计划、培养计划及开课计划，开课管理主要包括选课日期设定、学期日期设定、开课审核及开课查询。2.教学管理的设计与实现。教师编制并开课计划，学生在教务后可查看开课计划并进行选课。教师可自主添加创新实验，并可根据实际情况进行安排。3.开放预约管理的设计与实现。学生登录系统后点击“预约工位”，单击已选实验室信息，弹出信息提示框按钮，点击提交，该实验工位预约成功。工位预约成功后，可在“我的预约”下查看预约的工位。另外，实验室管理员点击每个工位下的“操作”按钮，页面弹出当前工位的操作层，用户可点击“添加仪器”按钮，即进入附属于工位的仪器设备添加页面。4.过程智能指导与报告提交。教师可点击向导图中的“考勤管理”按钮完成对相应学生的考勤管理，学生点击“提交报告”按钮，可进入填写实验报告页面。教师点击批改按钮，进入批改实验页面，完成对实验报告的批改，并可以在下侧输入该学生的实验成绩及评语。另外，系统还可以实现创新实验平台的资产管理、互动交流通知管理等。四、创新实验教学运行实践基于创新实验平台硬件和创新实验教学管理系统软件，在专业认证背景下面向石油工程专业开展了创新实验教学运行实践。其中，在共享开放环节中，实验管理层面的开放主要用于实验教学课程内必做项目的时间开放，学生通过实验教学管理网络系统自主选择实验时间。实验内容层面开放主要用于实验教学课程内选做项目的实验，主要为综合设计实验，通过网络预约、实验方案设计提交、批准等程序实施。科技创新活动开放，研究内容、实验方案、实验时间均由学生自主设计和安排，有利于学生创新能力及个性化培养。大学生创新实验平台提供必要的设备和实验耗材，主要任务是保证学生科技创新活动的进行。在运行实践中，平台的软硬件日常由研究生作为助理教师监督维护，实现平台的全天候开放。实验教学效果得到了大幅度提升，大学生创新能力的培养得到了加强，大学生的工程实践能力也得到了强化，实验教学质量和学生综合素质明显有了提高，在人才培养目标达成度及持续改进方面显现出一定的优势。

五、结语

在当前我国高校“双一流”建设战略形势下，专业认证已成为高校人才培养体系进一步梳理、人才培养质量进一步提高、教育质量保障机制进一步改进的有效途径，而实践教学作为一项主要的教学环节，在“以学生为中心”、“以产出为导向”及“持续改进”三大理念的再现与培植中扮演着重要作用。创新实验教学平台的设计与实现促进了石油工程专业人才培养目标的达成，保障了大学生创新实践能力的培养，为石油工程专业认证创设了有力支撑，尤其是作为专业认证中持续改进工作的抓手，其为相关专业开展工程教育改革与创新也提供了有益参考。

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的持续改进理念[J].中国高等教育,2015,(Z3):33-35.

[2]孙晶,张伟,崔岩,等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育,2018,(7):71-73.

[3]戴红玲,胡锋平,彭小明,等.工程教育认证视阈下专业实践教学体系的构建与实践[J].实验技术与管理,2017,(11):225-228.

[4]张浩,史庆.美国工程专业认证标准与高校石油工程专业目标的设定[J].石油教育,2008,(1):86-88.

[5]杨二龙,逯广东,张继红,等.内陆高校建设海洋油气工程专业的思考[J].石油教育,2016,(1):21-24.

[6]刘义坤,钟会影,尹洪军.基于国家精品课建设的渗流力学课程教学体系设计[J].石油教育,2013,(3):30-32.

[7]王志华,曹广胜,张立刚.教育信息化视角下的虚拟仿真实验资源建设[J].实验科学与技术,2017,15(4):152-155.

[8]刘炎,张若青,徐宏海.工程教育专业认证视角下我国工科高等教育质量提升研究[J].教育教学论坛,2018,(34):16-17.

作者：钟会影 单位：东北石油大学