个性化工程训练教学服务平台设计
王蕾+夏绪辉+刘翔+龚园+曹建华+周幼庆
[摘 要]培养具有工程素质和创新能力的高素质工程技术人才是高等院校工科专业教育的主要目标。根据“线上认知，线下实践”实训教学模式的需求，可以提出一种工程训练教学服务平台框架设计方案，该平台框架包括工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台以及服务平台管理系统四大子系统，分为用户层、功能层、网络层和数据库层四个层面。该平台将帮助学生实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列自助学习过程，为工程训练教学服务平台的实现提供了一种可借鉴的思路。
[关键词]个性化;工程训练;教学服务平台;必要性;框架设计
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0116-02
培养具有工程素质和创新能力的高素质工程技术人才是高等院校工科专业教育的主要目标。[1]工程训练是高校工科专业重要的实践教学环节，是为制造业培养高级工程人才进行的预备性教育。[2]近年来，随着制造企业转型升级，其对工科大学生工程实践能力的要求不断提升，许多高等院校在传统金工实训所包含的制造实训项目的基础上，不断引入了数控加工、3D打印、柔性制造系统等一批先进制造设备与技术，形成了先进制造技术与传统加工工艺相结合的工程训练模式。然而，要培养符合不同专业需求的工程实践能力，仅增加工程训练的硬件投入和盲目增设课程内容，是远远不够的。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出：“注重因材施教。关注学生不同特点和个性差异，发展每一个学生的优势潜能。推进分层教学、走班制、学分制、导师制等教学管理制度改革。”可见，工程训练在注重提升学生实践动手能力、创新能力的前提下，更应该关注学生的个体差异，进行个性化的培养。因此，如何在有限的时间和师资队伍的条件下，尽可能多地满足不同学生的个性化学习需求和最大可能地增加实践操作的时间，以更好提升学生个性化实践操作能力，是每个高校工程训练环节所面临的重大课题。为解决上述问题，我校工程训练中心在学校多校区办学和学分制改革的背景下，开始尝试基于信息平台的“线上认知，线下实践”实训教学模式和个性化工程训练教学服务平台构建。
一、地方高校工程训练现状分析
地方高校的工程训练在训练模式、训练内容、训练资源和训练平台上存在如下特点：
训练模式上，以集中受训、灌入式为主，缺乏对因材施教，对学生工程训练个性化发展培养体系与创新能力培养不足。
训练内容上，以理论为主，与实践脱节，以模拟性训练为主，缺乏学生能动性发挥及创新意识培养。
训练资源上，广义上的训练资源不应局限于工程训练中心内部资源，还应包括校内其他实验中心及企业实习基地的资源，而这些资源往往是跨校区、跨院系的，实际运行中这些资源壁垒往往很难打破。
训练平台上，局限于传统意义上的排课阶段，没有做到时间、空间上的开放式训练。
二、个性化工程训练教学服务平台构建的必要性
搭建个性化工程训练教学服务平台，推行个性化实训教学的管理和运行模式，实行统一规划、统一建设、统一管理、资源共享，是高等教育信息化的必然趋势，是学生个性化工程训练的内在需求，更是实现“线上认知”即在线视频教学等的基础。
（一）满足学生个体差异需求
构建个性化工程训练教学服务平台，推动“线上认知”与“线下实践”相结合的实训模式，可以满足不同学生的兴趣需求，调动更多学生的积极性和主动性。[3]同时，个性化工程训练教学服务平台可以根据受训学生的特征差异及需求，提供基于基础实训的项目式综合创新实训命题[4]，引导学生围绕命题进行创新设计，并在设计可行的情况下制订“线下实践”工艺方案，帮助学生完成从设计到制造的完整项目训练。
（二）发挥学生能动性
构建个性化工程训练教学服务平台，可以充分调动学生自主能动性，增强学生学习主体意识，强化学生的创新精神，最终提高大学生实践动手能力、创新能力以及独立思考问题和解决问题的能力。
（三）提高训练场地物理利用率
个性化工程训练教学服务平台的构建，可推进“线下实践”教学。按学生网络学习兴趣偏好分组组织，从而明确学生分组个性化实训目标，也极大提升了有限物理空间和实训设备的利用率，使学生有充分的时间和空间进行自由发挥。
（四）实现教学资源高效共享
借助个性化工程训练教学服务平台，可尝试资源丰富、功能多样的网络教学及管理手段，共享的教学资源，可很大程度地丰富教学内容，开拓学生视野。
（五）工程训练时间开放化
个性化工程训练教学服务平台的应用将为实现工程训练中心训练室的预约开放提供平台，工程训练中心通过门禁系统和远程视频监控系统实现硬件资源全天开放，学生可以自由到场训练，增加课堂外创新项目训练时间，真正做到实训资源在时间、内容及空间上的共享。[5]
三、个性化工程训练教学服务平台框架设计
工程训练核心目标是培养学生的工程实践能力和工程创新能力。个性化工程训练教学服务平台的构建，是为了利用信息化技术手段，打造开放式教学服务平台，打破原有的时间、场所限制，实现“线上认知，线下实践”，“虚实结合”全天候的以学生为主导的自由学习模式。个性化工程训练教学服务平台设计是借鉴已有教学平台的设计思想，结合工程训练的服务型特色，提出工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台以及服务平台管理系统四大子系统相融合的工程训练教学服务平台设计框架，如图1所示。
个性化工程训练教学服务平台，分为用户层、功能层、网络层和知识库层四个层面。
用户层主要为人机交互web门户，用于为教学平台用户提供网络浏览器登录门户，并完成需求描述，系统按照不同需求类型对教学服务资源进行分类检索，并利用交互式人机界面告诉用户解决这些问题需要输入哪些相关信息。
功能层主要为系统平台，负责对用户的操作需求进行解析，依据教学知识检索需求调用系统模块进行推理分析，如需求匹配模块，用于从知识库中调用相应视频等描述参数与需求描述参数进行匹配分析运算，并将匹配排序结果对应的视频、文档等资料排序后通过人机交互WEB门户反馈给用户。
网络层主要用于系统知识共享传输。
知识库层由基础知识库、教学视频库、试题库等组成，用于分类存储工程训练教学知识资源。
个性化工程训练教学服务平台能充分体现并满足学生个性化需求，学生能实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列学习过程。
四、结论
根据地方高校的工程训练在训练模式、训练内容、训练资源和训练平台上存在的不足，从满足学生个体差异需求、发挥学生能动性、提高训练场地物理利用率、实现教学资源高效共享、工程训练时间开放化等多角度分析了个性化工程训练教学服务平台构建的必要性。根据“线上认知，线下实践”实训教学模式的需求，提出了一种工程训练教学服务平台框架设计方案，该平台框架包括工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台、以及服务平台管理系统四大子系统，分为用户层、功能层、网络层和数据库层四个层面，该平台将帮助学生实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列自助学习过程，为工程训练教学服务平台的实现提供了一种可借鉴的思路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 周梓荣，周建宇.构建新型工程训练体系培养实践能力和创新精神[J].湖南工程学院学报，2009（4）：91-94.
[2] 刘翔，王蕾，刘长生，周幼庆，明俊.学分制下工程训练教学体系设计与思考[J].大学教育，2014（15）：113-114.
[3] 傅丽凌，杨平，骆德渊，寇化瑜，李国庆，熊寿林.探索工程训练新模式实施大学生个性化层次化培养[J].实验室研究与探索，2013（1）：85-87.
[4] 王蕾，夏绪辉，刘翔等.构建大工程观下开放式机电综合工程训练体系的思考[J].实验室科学，2013（6）：176-179.
[5] 陆天炜等.构建个性化实验教学平台，促进创新能力及工程实践能力培养[J].实验技术与管理，2008（8）：129-131.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]培养具有工程素质和创新能力的高素质工程技术人才是高等院校工科专业教育的主要目标。根据“线上认知，线下实践”实训教学模式的需求，可以提出一种工程训练教学服务平台框架设计方案，该平台框架包括工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台以及服务平台管理系统四大子系统，分为用户层、功能层、网络层和数据库层四个层面。该平台将帮助学生实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列自助学习过程，为工程训练教学服务平台的实现提供了一种可借鉴的思路。
[关键词]个性化;工程训练;教学服务平台;必要性;框架设计
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0116-02
培养具有工程素质和创新能力的高素质工程技术人才是高等院校工科专业教育的主要目标。[1]工程训练是高校工科专业重要的实践教学环节，是为制造业培养高级工程人才进行的预备性教育。[2]近年来，随着制造企业转型升级，其对工科大学生工程实践能力的要求不断提升，许多高等院校在传统金工实训所包含的制造实训项目的基础上，不断引入了数控加工、3D打印、柔性制造系统等一批先进制造设备与技术，形成了先进制造技术与传统加工工艺相结合的工程训练模式。然而，要培养符合不同专业需求的工程实践能力，仅增加工程训练的硬件投入和盲目增设课程内容，是远远不够的。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出：“注重因材施教。关注学生不同特点和个性差异，发展每一个学生的优势潜能。推进分层教学、走班制、学分制、导师制等教学管理制度改革。”可见，工程训练在注重提升学生实践动手能力、创新能力的前提下，更应该关注学生的个体差异，进行个性化的培养。因此，如何在有限的时间和师资队伍的条件下，尽可能多地满足不同学生的个性化学习需求和最大可能地增加实践操作的时间，以更好提升学生个性化实践操作能力，是每个高校工程训练环节所面临的重大课题。为解决上述问题，我校工程训练中心在学校多校区办学和学分制改革的背景下，开始尝试基于信息平台的“线上认知，线下实践”实训教学模式和个性化工程训练教学服务平台构建。
一、地方高校工程训练现状分析
地方高校的工程训练在训练模式、训练内容、训练资源和训练平台上存在如下特点：
训练模式上，以集中受训、灌入式为主，缺乏对因材施教，对学生工程训练个性化发展培养体系与创新能力培养不足。
训练内容上，以理论为主，与实践脱节，以模拟性训练为主，缺乏学生能动性发挥及创新意识培养。
训练资源上，广义上的训练资源不应局限于工程训练中心内部资源，还应包括校内其他实验中心及企业实习基地的资源，而这些资源往往是跨校区、跨院系的，实际运行中这些资源壁垒往往很难打破。
训练平台上，局限于传统意义上的排课阶段，没有做到时间、空间上的开放式训练。
二、个性化工程训练教学服务平台构建的必要性
搭建个性化工程训练教学服务平台，推行个性化实训教学的管理和运行模式，实行统一规划、统一建设、统一管理、资源共享，是高等教育信息化的必然趋势，是学生个性化工程训练的内在需求，更是实现“线上认知”即在线视频教学等的基础。
（一）满足学生个体差异需求
构建个性化工程训练教学服务平台，推动“线上认知”与“线下实践”相结合的实训模式，可以满足不同学生的兴趣需求，调动更多学生的积极性和主动性。[3]同时，个性化工程训练教学服务平台可以根据受训学生的特征差异及需求，提供基于基础实训的项目式综合创新实训命题[4]，引导学生围绕命题进行创新设计，并在设计可行的情况下制订“线下实践”工艺方案，帮助学生完成从设计到制造的完整项目训练。
（二）发挥学生能动性
构建个性化工程训练教学服务平台，可以充分调动学生自主能动性，增强学生学习主体意识，强化学生的创新精神，最终提高大学生实践动手能力、创新能力以及独立思考问题和解决问题的能力。
（三）提高训练场地物理利用率
个性化工程训练教学服务平台的构建，可推进“线下实践”教学。按学生网络学习兴趣偏好分组组织，从而明确学生分组个性化实训目标，也极大提升了有限物理空间和实训设备的利用率，使学生有充分的时间和空间进行自由发挥。
（四）实现教学资源高效共享
借助个性化工程训练教学服务平台，可尝试资源丰富、功能多样的网络教学及管理手段，共享的教学资源，可很大程度地丰富教学内容，开拓学生视野。
（五）工程训练时间开放化
个性化工程训练教学服务平台的应用将为实现工程训练中心训练室的预约开放提供平台，工程训练中心通过门禁系统和远程视频监控系统实现硬件资源全天开放，学生可以自由到场训练，增加课堂外创新项目训练时间，真正做到实训资源在时间、内容及空间上的共享。[5]
三、个性化工程训练教学服务平台框架设计
工程训练核心目标是培养学生的工程实践能力和工程创新能力。个性化工程训练教学服务平台的构建，是为了利用信息化技术手段，打造开放式教学服务平台，打破原有的时间、场所限制，实现“线上认知，线下实践”，“虚实结合”全天候的以学生为主导的自由学习模式。个性化工程训练教学服务平台设计是借鉴已有教学平台的设计思想，结合工程训练的服务型特色，提出工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台以及服务平台管理系统四大子系统相融合的工程训练教学服务平台设计框架，如图1所示。
个性化工程训练教学服务平台，分为用户层、功能层、网络层和知识库层四个层面。
用户层主要为人机交互web门户，用于为教学平台用户提供网络浏览器登录门户，并完成需求描述，系统按照不同需求类型对教学服务资源进行分类检索，并利用交互式人机界面告诉用户解决这些问题需要输入哪些相关信息。
功能层主要为系统平台，负责对用户的操作需求进行解析，依据教学知识检索需求调用系统模块进行推理分析，如需求匹配模块，用于从知识库中调用相应视频等描述参数与需求描述参数进行匹配分析运算，并将匹配排序结果对应的视频、文档等资料排序后通过人机交互WEB门户反馈给用户。
网络层主要用于系统知识共享传输。
知识库层由基础知识库、教学视频库、试题库等组成，用于分类存储工程训练教学知识资源。
个性化工程训练教学服务平台能充分体现并满足学生个性化需求，学生能实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列学习过程。
四、结论
根据地方高校的工程训练在训练模式、训练内容、训练资源和训练平台上存在的不足，从满足学生个体差异需求、发挥学生能动性、提高训练场地物理利用率、实现教学资源高效共享、工程训练时间开放化等多角度分析了个性化工程训练教学服务平台构建的必要性。根据“线上认知，线下实践”实训教学模式的需求，提出了一种工程训练教学服务平台框架设计方案，该平台框架包括工程训练教学服务平台、虚拟仿真教学平台、手机微平台、以及服务平台管理系统四大子系统，分为用户层、功能层、网络层和数据库层四个层面，该平台将帮助学生实现自主网上学习、自主选训练模块、自主预约实践时间、网上交流答疑等一系列自助学习过程，为工程训练教学服务平台的实现提供了一种可借鉴的思路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 周梓荣，周建宇.构建新型工程训练体系培养实践能力和创新精神[J].湖南工程学院学报，2009（4）：91-94.
[2] 刘翔，王蕾，刘长生，周幼庆，明俊.学分制下工程训练教学体系设计与思考[J].大学教育，2014（15）：113-114.
[3] 傅丽凌，杨平，骆德渊，寇化瑜，李国庆，熊寿林.探索工程训练新模式实施大学生个性化层次化培养[J].实验室研究与探索，2013（1）：85-87.
[4] 王蕾，夏绪辉，刘翔等.构建大工程观下开放式机电综合工程训练体系的思考[J].实验室科学，2013（6）：176-179.
[5] 陆天炜等.构建个性化实验教学平台，促进创新能力及工程实践能力培养[J].实验技术与管理，2008（8）：129-131.
[责任编辑：刘凤华]
