基于“互聯網+”的專業學位研究生工程案例庫建設研究

孫建淵 涂坤凱

摘要：“互聯網+”工程案例庫是現代高等教育培養卓越工程人才的重要教學模式，其應符合典型性、客觀性、先進性及創新性的特點。文章分析了專業學位研究生工程素質培養的必要性與要求，認為基于“互聯網+”的工程案例庫可再現大型工程的建設，有益于提升研究生的工程素質。同時研究了案例庫的建設方法，主要分為資源集成、資源信息化、在線教學模式以及實踐教學評價方法，并確立了以WordPress網頁開發平臺與多媒體為基礎的案例庫開發技術，形成了案例庫系統框架，最后分析了案例庫平臺的繼承與可持續發展。

關鍵詞：專業學位；工程案例庫；互聯網+；教學方法；信息化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）03-0021-05

中國高等工程教育目前已達到高等教育總規模的1/3以上，為滿足建設創新型國家對高層次工程人才的需求，需要更多有專業特長、國際視野及創新意識的工科人才，這也是當前中國高等工科教育面臨的重要挑戰[1]。高等工程教育應堅持以人為本，促進全面工程素質教育，其中電子信息化教學已經成為在校教育及遠程教育的關鍵，在高等工程教育中發揮了不可替代的作用[2]，因此，采用現代先進科技手段，特別是互聯網信息技術，促進教育發展，以實現理論與實踐的有效結合，形成創新教學環境格局，是時代發展的必然[3]。

2016年，“十三五”規劃綱要在國家經濟發展計劃中提出了“互聯網+”行動計劃，其中“互聯網+教育”打開了教育信息化在教學領域的廣泛應用前景，如引發教學模式變革的MOOC、基于翻轉課堂的SPOC教學實踐等，使得網絡信息技術正引領第三次教育革命[4]，而信息技術與教育教學的深度融合也是目前高等工程教育解決教學資源開放、共享及教育公平的關鍵。

研究生專業學位課程一般具有較強的理論性，對工程實踐及應用有較高要求，即理論與實踐并重。采用“互聯網+教育”模式并依托網絡共享平臺，建設具有鮮明特色的工程實踐教學案例，對實現教育教學信息化以及促進學生工程素質全面發展，進一步深化工程教育領域綜合改革，形成具有國際先進水平的“互聯網+”高等工程教育模式具有重要意義[5]。

文章依托專業學位研究生教育綜合改革項目，對“特大跨徑預應力混凝土部分斜拉橋全過程案例庫”進行了研究，根據專業學位研究生工程素質培養要求及特點，制定了案例庫的建設途徑、開發技術及基本架構等，以期實現 “互聯網+”技術條件下信息化教學實踐的目標。

一、專業學位研究生工程素質培養要求及特點

專業學位研究生是中國培養卓越工程專業人才的重要途徑之一，主要培養面向企業、服務企業的應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才[6]。提高專業學位研究生教育質量的關鍵在于工程素質的提升，只有通過提高研究生的綜合工程素質才能實現培養卓越工程師的根本目標[7]。

工程素質是從事工程實踐的工程專業技術人員的一種能力，是面向工程實踐活動時所具有的潛能和適應性。工程素質的特征是指具有敏捷的思維、正確的判斷和善于發現問題的能力；具有將基礎理論知識和專業實踐融會貫通的能力；具有能夠獨立把構思變為現實的技術能力；具有綜合運用資源，優化資源配置，保護生態環境，實現工程建設活動可持續發展的能力；因此，工程素質實質是以正確科學思維為導向，具有很強的靈活性和創造性。

專業學位研究生的工程素質培養要求：一是掌握基礎理論和工程專業知識，掌握先進技術方法和手段，具有較強的解決實際問題的能力和創新能力；二是具備良好的邏輯思維、科學判斷能力、工程實踐操作及控制能力、人文素質和創新精神；三是及時掌握國內外技術現狀和發展趨勢，具有獨立從事工程設計與運行、分析與集成、研究與開發、管理與決策的能力[8]。此外，優秀工程素質的形成并非是知識的簡單綜合，而是一個復雜的漸進過程，是將不同學科知識和素質要素在工程實踐中融合的一個過程，使其在工程實踐中更加綜合化、整體化和目標化。因此，工程素質培養的特點就是要結合工程實際，充分利用現代“互聯網+”技術，將工程素質培養要求體現在工程實踐教育全過程中，滲透到工程實踐教學的每一個環節中，落實到網絡化及信息化的工程案例中，從而達到對研究生工程素質進行綜合培養的目標。

二、專業學位案例庫建設思路研究

如今，對于創新型卓越高級工程人才的需求愈發強烈，而這也要求教育工作者著力解決高等工程教育中存在的實踐性和創新性問題，從而提高科技創新能力。因此，高等工程教育不僅要在提高教學硬件建設和保持專業與課程建設特色基礎上保證工程教育的質量，還要從改進與完善創新教學體系與培養思路等方面著手，高度重視在實踐課程中培養卓越工程師的理念，確立以理論為指導，實踐能力為抓手，全面培養創新工程人才。

為開拓工程教學的思路，在專業學位教學實踐中充分貫徹教育信息化思想，建立專業學位研究生“互聯網+”工程案例庫。考慮到信息化案例庫的特點以及實際教學的需求，將專業學位案例庫建設的思路歸納如下。

（一）工程案例全過程建設的資源集成

由于工程建設從立項到運營使用的各個工程階段，聚集了大量的工程信息資源，包括設計方案、施工設計圖紙、專家會議報告、方案評審、監測評估、科學試驗及工程現場視頻圖像等，這些均可作為網絡教學的基本素材。因此，可通過加強與工程案例建設單位（如設計勘測單位、施工單位及相關科研單位）的溝通聯系，組織與案例建設相關的專題技術討論，從而獲得工程案例的設計及施工技術等第一手教學資源。

（二）案例庫教學資源的信息化

利用數字模擬、虛擬現實及視頻、影像等技術，可將上述案例庫資源通過信息化手段轉化為教學要求的表現形式，并借助互聯網這一平臺進行統一規劃與整合，形成具有一定規模的站點，從而達到系統再現工程建設全過程的效果[9]。

（三）案例庫網絡在線教學模式及方法

基于互聯網的案例庫建設首先要提升學生的實踐和探索能力，讓學生了解行業發展現狀和發展趨勢，這就要求教學模式及教學方法要超越課堂教學?；凇盎ヂ摼W+”的案例庫建設特點是將信息化技術引入實踐教學，可將傳統學習與信息化學習的優勢相結合，將廣泛的線上課程資源融入實踐課堂教學中。多種形式的多媒體技術豐富了在線教學模式和方法，如文字報告、PPT課件、二維設計圖紙、三維信息化模型及視頻等[10]。此外，通過慕課、微視頻、遠程網絡討論等手段對案例庫資源進行再創作，可進一步增強案例庫的親近性、易讀性及系統邏輯性，從而為案例庫的網絡信息化打下堅實的基礎。

基于上述思路，本案例庫采用了基于翻轉課堂（flipped classroom）的混合教學模式：利用多媒體與網絡帶來的便利性，將課堂講授部分內容通過視頻、PPT等方式呈現，讓學生課前自學；課堂部分師生互動交流，通過線上習題作答發現問題，并通過課堂討論的方式對疑難問題進行解決；對于課堂中未及時解決的問題，還可在案例庫中集成討論區，在線上集思廣益、共同探討；能力拓展部分，則通過分小組完成課題，并撰寫論文等形式實現；最終課程考核需綜合多方面因素，重點考查學生的知識應用能力和創新能力。該教學模式流程如圖1所示。

（四）“互聯網+案例庫”實踐教學評價方法

基于網絡的工程案例實踐教學評價不僅要重視對理論知識、專業知識教學效果的評價，更要考查學生的自我學習能力、實踐能力及創新能力，要實現能力的培養就要改革傳統的課堂考核方式，重視評價學生通過網絡獲取知識的能力[11]，包括獲取專業知識的能力、應用知識的能力、工程實踐能力、開拓創新能力及交流合作與組織協調能力，并制定相應的考核標準和評價方法，明確學生能力提高后的考核目標[12]。

為提高網絡教學效率及教學效果，可以通過完成網絡作業、在線習題及讀書報告、網絡互動提出觀點、小組討論或辯論來考核評價學習，或通過網絡在線建立興趣團隊小組共同完成工程案例的相關問題研究，這樣不僅可以提高團隊成員間的分工協作能力，而且可拓展對網絡教學效果綜合評價的方法[13]。

三、專業學位案例庫建設技術研究

（一）案例庫系統開發技術

1.案例庫系統類型

案例庫系統類型為CMS，即內容管理系統。早期網站需花費大量人力和時間進行信息更新維護，而內容管理系統則將網站分為前臺頁面與后臺管理系統，其內容與形式分離的特點可實現內容資源的有效管理。目前國內眾多教學系統都存在“重開發、輕維護”的現象，開發階段的內容在后續很難得到更新，界面樣式也無法跟進[14]。為此，基于本案例庫發展的可持續性，采用CMS系統進行開發是必然選擇。

2.案例庫系統開發平臺

系統開發平臺選用了WordPress，是一種使用PHP語言開發的博客平臺。W3Techs于2014年12月發布報告稱，WordPress市場占有率高達60.7%。該軟件優勢明顯，具有免費開源，簡單易用；擴展功能強大，插件豐富；對動畫、視頻和音頻等多媒體的支持較為完善；可適應當前移動互聯網的發展趨勢，提供多種客戶端APP等強大的功能。

在教育領域，WordPress的應用十分廣泛，如根據平臺的可定制性，插入代碼生成網上圖書館的動態指南，以及進行教學資源庫設計等。

3.案例庫系統運行環境

用WordPress進行案例庫開發，需要建立相應的數據庫與服務器才能進行網站搭建，故根據案例庫建設需求，將采用配套的Apache服務器與MySQL數據庫。該部分也可通過建站集成軟件包的形式進行實現。

（二）多媒體技術

1.圖紙制作軟件

原材料中圖紙均為dwg文件，在網頁中較難顯示。故本案例庫選擇以pdf格式的文件制作圖紙，該文件可在不同程序、系統中統一顯示。圖紙制作將涉及AutoCAD、Adobe Reader以及PDF Binder軟件等，對圖紙進行格式轉換以及加工編排。

2.視頻制作軟件

案例庫教學視頻可分為三部分：一部分是經過加工之后即可使用的視頻；一部分是需要利用錄屏軟件進行錄制的視頻；最后一部分是通過建立虛擬三維模型而生成的視頻。

對于只需剪輯的視頻，可采用Adobe Premiere Pro軟件進行加工制作。該軟件提供了采集、剪輯、輸出等一整套流程，并與其他Adobe軟件高效集成。對于本案例庫，需要實現的主要功能便是原材料視頻的剪輯，多視頻的組合以及視頻的輸出。

對于需要錄像制作的視頻，則可選擇屏幕錄像專家軟件進行錄制，則可將屏幕上的軟件操作過程、網絡教學課件等錄制成WMV、AVI 等常見的視頻格式。

對于需要建立三維模型而生成的動畫，可利用BIM（Building Information Modeling）技術，在ArchiCAD、Revit等三維軟件中建立橋梁各部分構件，并對橋梁施工過程進行模擬，從而組裝成相應的橋梁模型。只需對上述過程進行錄像操作，即可生成仿真動畫。

四、專業學位“互聯網+”案例庫共享平臺架構設計

依據互聯網的特有屬性以及大型工程案例的實踐教學特點，在WordPress中，“互聯網+”案例庫共享平臺的架構設計可將工程案例庫系統在功能屬性上分為三大部分：后臺管理系統、教學信息內容以及拓展功能，如圖2所示。

（一）后臺管理系統

后臺管理系統主要集成在網頁平臺內部，可自行開發定義。其功能包括站點地址設置、插件管理、頁面管理及多媒體管理等。

（二）教學信息內容

教學信息及教學內容資源作為“互聯網+”案例庫的網絡教學平臺主體，可根據案例庫架構在管理系統的菜單設置界面進行定義。案例庫教學信息內容首先是案例工程簡介或視頻播放介紹，其后將教學內容按工程案例設計、結構計算分析、施工技術以及科學研究進行分類。其中，工程案例設計部分按照設計階段及程序分為工程可行性分析、初步設計和施工圖設計，教學內容主要包括了三個階段的設計報告以及施工圖設計圖紙。結構計算部分則先利用Midas軟件建立工程案例的計算模型，并根據建模的先后順序劃分建模過程，以供網絡視頻教學，最后進行結構計算分析并錄制教學視頻。此外，施工技術部分提供了工程案例的施工組織計劃與施工工藝，可利用微視頻課程（課件）等方式展現。

（三）拓展功能

作為開放式的“互聯網+”案例庫共享教學平臺，利用強大的網絡技術支持，案例庫網絡平臺可加入在線、遠程課堂等拓展功能，以帶來更好的互聯網教學體驗，如允許師生交流評論功能、檢測教學成果的在線測試功能、搜索功能等，如圖3所示，充分利用“互聯網+”的時空融合特征，達到案例庫網絡平臺的同時異地、隨時隨地、異時異地的網絡教學模式，實現真正意義上的教學模式變革。

五、專業學位案例庫的繼承及可持續發展

專業學位研究生案例庫建設的目的是培養高端專業精英，開闊學生視野，加強學生對專業領域最新的科技及理論應用的了解，因此案例庫的建設應該不斷發展、變革，具有技術上的繼承性，工程內涵的可持續性。首先，科技創新及理論發展永無止境，任何技術的進步都具有承前啟后，不斷發展的過程，對先進的成熟技術及理論應該加以保留并加強應用，因此，在案例庫建設過程中應在繼承的基礎上，全面反映工程案例的技術及理論應用，保持案例庫建設的繼承性。同時，教學案例庫的開發及研究應該重視教學內容及案例的可持續性。當新的技術出現時，案例庫系統能夠持續跟蹤最新的科技創新及工程理論應用，使得案例庫的教學始終保持可持續發展的狀態。WordPress網頁開發平臺由于以內容為核心，將內容與形式分離，故在保證整體形式框架不變的基礎上，可源源不斷地加入新技術相關內容，讓內容更新更為及時，使得案例庫的建設緊跟時代發展。

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