面向新工科的工程訓練管理系統平臺的設計與實踐
——以華中科技大學工程實踐創新中心為例

詹必勝，李 昕

（1.華中科技大學本科生院，武漢 430074；2.華中科技大學工程實踐創新中心，武漢 430074）

0 引言

“工程教育的人才培養必須面向工程實際，加強工程訓練。”［1］工程實踐創新中心（以下簡稱“工創中心”）是高校建立在校內的工程教育實踐性教學平臺，是工科類高校中教學規模最大、學生受眾最多的實踐教學基地［2］?！靶鹿た啤苯ㄔO對全面推進新時期工程教育改革創新提出了系列新要求［3］?！靶鹿た啤苯ㄔO的目標是培養能夠適應甚至引領未來工程需求的人才，應培養工科學生的使命感、價值感、空間感、關聯力、想象力、宏思維、批判性思維等新素質［4］。這些要求，對我國高校進一步建設和發展工創中心具有重要的指導意義。

為探索更加多樣化和個性化的人才培養模式，培養新時代所需要的工程科技人才，常規的工程實踐教學管理模式已經越來越不能適應 “新工科” 建設提出的學生個性化培養模式，例如，工創中心空間和設備有限、學生人數較多、學生使用設備存在危險、時間不固定等，這些現實中的問題對工創中心的教學全流程管理模式提出了迫切的挑戰和更高的要求。

伴隨著信息技術的快速發展，工程實踐運用信息技術進行教學管理改革已成為趨勢，并必將給工程科技多樣化和個性化的人才培養模式提供新的可能和范式。借助工程訓練管理系統平臺幫助解決了工程訓練安全教育培訓、工程訓練教學改革和創新、教學質量的監控，并為師生提供更多的創客空間服務和更多元化的選擇。

1 系統構架設計

華中科技大學工程訓練管理系統平臺由五個子系統組成，分別為：工程訓練安全教育管理、工程訓練實踐教學管理、教學質量監控管理、創客空間服務、學生工程實踐和創新活動檔案。如圖1 所示。

1.1 工程訓練安全教育管理

工程訓練中的大多數訓練類型，如磨削、銑削等，與現實的操作步驟和環境類似，尤其是機床、儀器等設備操作流程，若缺乏安全常識和安全意識，極有可能導致在實踐環節中引發教學事故，更有甚者會給學校帶來公共財產的損失和人員傷亡。因此，工程實踐前的操作安全知識教育和規則的培訓就顯得尤為重要，也勢在必行。但以當前的現實情況來看，現有的工程訓練在安全教育方面所呈現的內容不夠全面、形式不夠多樣、教學模式單一、教學時間有限，無法滿足工程訓練安全知識的普及，安全學習過程中的交互沒有發揮出與安全教育重要程度相匹配的重要作用。

工程訓練安全教育是華中科技大學開展工程訓練安全教育的有效載體，通過系統的建立，創新工程訓練安全教育模式，讓學生在進入各項工程訓練前經過系統化和碎片化的學習，掌握必備的工程訓練安全知識，普及實踐操作安全規范，形成工程訓練安全意識和知識體系。工程訓練安全教育功能的設計初衷和目標就是為了強化學生的安全責任意識，深化理解安全知識，豐富實際操作技能，以防實踐過程中出現事故，保障師生生命安全和學校財產安全。

1.2 工程訓練實踐教學管理

華中科技大學工創中心一方面著力建立健全包括實踐教學實施方案、工程訓練課程大綱、工種教學日歷、工程工藝卡片、實踐作品質量標準在內的全過程教學方案，細化工程訓練教學標準；另一方面采取更為有效的信息化手段促進實踐教學方案的實施和教學標準的落地。工程訓練實踐教學管理功能不僅實現了傳統意義上的課程（公選課、工程探究課程、院系在工創中心場地開設的課程）教學全過程的管理，也對具有特殊性的課程［工程認知，金工實習、電工實習，工程訓練（1－8），科技創新制作訓練］提供了有力的支撐，用以保障體量越來越龐大的學生個性化的培養模式高效率地實施。

1.3 教學質量監控管理

“鞋子合不合腳，自己穿了才知道。”［5］工程訓練實踐教學質量高低、工創中心服務質量優劣，學生最有發言權。利用信息化手段，工創中心以教學質量監控管理功能為基礎，提供學生課程評價和服務評價的平臺，既建立起覆蓋全部工種、覆蓋全部指導教師、覆蓋每天訓練內容的學生評教信息系統，又邀請學生對在工創中心所接受的各項指導、加工服務予以評價。

為了探索建立以“新工科”為導向的教學質量監控管理體系，華中科技大學工創中心加強實踐過程性監控與學業形成性評價，強化培養學生自主學習能力，注重考查學生實際操作能力，分析解決處理問題的能力以及實踐創新能力。將過去的以“結果為導向”向“過程與結果結合為導向”轉變，激勵學生加大工程實踐過程中的投入，并便于及時發現和解決工程實踐教育質量問題，推進實踐課程考核方式多元化，探索并完善“以作品和報告代考”、實踐環節綜合考評等注重能力考核和過程考核的考核方式。

1.4 創客空間服務

校園創客空間的提供，是以服務全體學生為目標，依托華中科技大學工創中心等單位，以無門檻、全覆蓋為宗旨打造的學校創客空間，服務對象是在校學生及校友，只要他們有技術、有創意、有項目，不管以什么形式，都可以加入創客空間。工創中心將進一步促進創客基地的建設，包括“創新團隊創客實驗室”和“創新團隊創客孵化器”，加大力度扶持學生的創新創業。

學校工創中心建立起來的包括加工預約、工藝審核、技能培訓、加工指導、服務評價在內的整套服務流程，并以創客空間服務信息系統為依托，為學生提供全方位的創意實現服務，推動創意創新創業“三創”融合［6］、全鏈貫通。

1.5 學生工程實踐和創新活動檔案

華中科技大學工創中心建立起來的學生工程實踐和創新活動數據庫，將學生參與工程實踐課內學習和課外實踐活動納入過程管理范疇。數據庫展示了全校每個學生參加了哪些工程訓練課程、取得了哪些制造技術培訓認證資格、動手做了哪些實踐作品、參加了哪些工程實踐創新賽事。這些翔實具體的數據，一方面如實反映學生參加工程實踐創新活動情況，另一方面形成學校工程實踐創新活動大數據，作為學校本科教學狀態數據庫的有機組成部分，支撐學校開展工程實踐教育大數據挖掘和分析。

2 系統功能設計

工程訓練管理系統平臺按照“工程訓練實踐教學管理”“工程訓練安全教育管理”“教學質量監控管理”“創客空間服務”“學生工程實踐和創新活動檔案”5 個主要功能進一步細分，如圖2 所示。

圖2 工程訓練管理系統功能設計結構

2.1 工程訓練安全教育管理

依據工程訓練的特點，工程訓練安全教育是教學質量和教學目標的重要保障，是滿足安全知識學習和考核的手段，是工程訓練一系列課程的前提和保障。工程訓練安全教育分為網上在線學習和網上在線考試兩部分，具體內容為：

（1）網上在線學習

不同專業工程訓練的訓練類型，輔助教學平臺會有針對的設置不同的工程訓練安全學習模塊。在每位學生開始工程訓練前，學生隨時可以使用學校提供的輔助教學平臺系統選擇自己的工程訓練安全教育課程進行學習，不受時間和空間的限制，方便自學。

（2）網上在線考試

網上在線考試與在線學習相關聯，只有通過網上在線學習達到一定學時后方可參加考試。通過學校提供的輔助教學平臺系統參加考試，系統自動進行評分，對在該系統中參加考試合格的學生，準許進入工程訓練實踐環節，對考試不合格的學生則要求繼續進行學習后再重新進行考試。

2.2 工程訓練實踐教學管理

工程訓練實踐教學管理是工程訓練開展教學活動的基礎，是實現“新工科”，推進新時期工程教育改革創新實現的保障。該系統主要包括如下功能模塊，具體為：

（1）基本信息管理

課程設置，包括公選課、工程探究課程、院系在工創中心場地開設的課程，以及工程認知，金工實習、電工實習，工程訓練（1－8），科技創新制作訓練課程的學時學分、教學內容，教師信息，實訓室和教室信息等。

（2）課程排課

工種和訓練單元排課，包括創建課程表、填寫授課計劃、自動劃分學生組、調整課堂學生名單等，概論和實習動員排課，科技創新制作訓練課程排課以及其他課程排課等。

（3）學生選課

學生選課前期準備工作，包括教學管理人員在平臺添加可選課堂，并設置必修子課程（訓練類型組），設置專業必修子課程，設置成績評分項，設置選課時間及規則，諸如上課日期、起止節次、上課地點，設置指導教師、指導教師最大可帶學生人數（默認由訓練類型容量均分）等信息。學生網上選課，分“正選”和“補選”兩個階段。學生在“正選”階段，可在本人專業子課程范圍內選課，“補選”階段是學生在正選階段選擇的子課程可能因為某些原因（人數過多、指導教師授課計劃取消）取消，在補選階段學生需要重新選擇本人的計劃課程。

（4）學生成績

對于工程訓練中的子課程、課程單元、傳統意義上的課程，均由指導教師在系統中錄入學生成績。教學管理人員在網上審核后，成績在網上公布。如有學生缺少某工種的成績，需要本學期內或下學年申請補修，待補修成績錄入后，系統自動計入成績。

（5）課程補修

學生可對以往學期未通過的子課程提交補修申請，教學管理人員可查看已申請學生的補修記錄的詳細信息并予以審核，或者教學管理人員可直接在系統為某學生申請補修記錄，確定后將及時生效。

（6）調課管理

學生可對未開始的子課程進行調課，在滿足調課的條件下修改上課時間、地點、指導教師等信息。指導教師也可對未開始上課的子課程申請調課，可申請修改上課時間、上課地點、授課教師等信息。教學管理人員要對學生及指導教師申請的調課記錄進行查看、審核。

（7）師生考勤

學生通過刷校園卡簽到，并可查看本人在各個學期考勤情況。指導教師也可查看本人授課課程考勤記錄。

2.3 教學質量監控管理

“教學質量和服務質量是生命線，決定著工程訓練中心的興衰［7］。”教學質量監控管理功能可以幫助學校探索出一種工程訓練教學狀態和教學質量的常態監控機制，推動解決工程訓練教師在教學工作如教學質量中可能存在隱患的問題，確保實踐教學落到實處。教學質量監控管理分3 部分，具體內容為：

（1）設置評價指標參數

教學管理人員設置評教指標模板，對每一評教指標模板設置模板指標等級，并設置該模板的指標內容和評教最低量化比例。

（2）學生評價

學生通過手機微信平臺，對每一項自己參與的訓練類型進行評價。學生完成每項訓練后，系統將自動向學生發送當前已完成訓練類型的評價提醒，學生對該訓練的教師進行打分。指導教師也可以查看評價結果。

（3）查看與統計

學生可查看本學期訓練類型列表下的評價結果，指導教師可查看本人參與教學的評價結果。系統提供統計每位指導教師的綜合評價結果和排名。

2.4 創客空間服務

面向“新工科”建設，深化開展創新創業教育改革，工創中心建立信息化輔助加工預約、工藝審核、技能培訓、加工指導、服務評價在內的整套服務流程。具體包括：

（1）預約加工申請和處理

學生進入預約申請界面可查看本人已申請的預約記錄，并可添加新的預約申請。學生錄入必要信息，例如申請人、擬申請時間、加工制作內容、預約設備，并上傳必要文件即可完成申請。學生完成預約加工申請，系統將向預約加工模塊管理人員自動發送短信提醒。負責提供服務的老師可查看預約加工申請記錄并進行審核處理。

（2）效果評價

學生在完成加工后，可通過手機微信提交本人作品照片并可對加工過程做簡要說明，并對此次協助加工預約的老師及設備環境予以評價。

（3）管理和統計

負責提供服務的老師可查看預約加工申請記錄。加工服務人員可查看學生對本人的評價結果。管理人員對學生的評價結果進行統計。

2.5 學生工程實踐和創新活動檔案

建立一套學生工程實踐和創新活動監測指標體系。觀測、培養和監控是一項長期的工作，不是由幾堂課提供數據就能實現的。華中科技大學工創中心建立的學生工程實踐和創新活動過程的監測體系，有利于學校進行全面的動態地掌握學生工程實踐和創新活動的情況，并對后續的工程實踐教學大數據分析提供數據依據。具體內容包括：

（1）學生工程實踐檔案來源于學生參加的工程訓練實踐工種及內容，完成的實踐作品照片或數據。

（2）學生創新活動檔案來源于學生參加的科技創新制作訓練課程及培訓，完成的實踐作品照片或數據。

（3）上述通過系統形成的數據通過一定的指標形成電子檔案，記錄學生工程實踐過程，學生可以查詢下載打印自己工程實踐和創新活動的記錄。

3 系統平臺的實現

華中科技大學工程訓練管理系統平臺分為WEB 端和手機微信端，都是基于B／S 架構開發，并充分與華中科技大學統一數據庫和學校微校園做了無縫集成。工程訓練管理系統平臺的成功搭建，為學生和教師提供了一個完整的工程訓練信息化平臺，具有以下3 個主要特點：

（1）可行的平臺解決方案。只有信息化技術助力工程訓練平臺的建立，才能高效實現以學生為中心，個性化培養新型工科人才，實施“一生一方案”的愿景。

（2）靈活高效的功能設計。華中科技大學工程訓練管理系統平臺突破了空間和時間的限制，師生可以隨時通過工程訓練管理系統平臺選課、查課表、看成績、評價、預約創客服務等，讓平時都通過線下，受制于時間和空間限制的教學活動全部在互聯網上實現，尤其是工程訓練管理系統平臺集成到了手機微信上，對師生的實踐教學活動提供了更加便捷和高效的學習和教學方式。

（3）合理高效的安全教育。工程訓練管理系統平臺實施了安全準入機制，學生在進入實際操作前必須經過操作安全等必要安全知識的強化學習，且通過安全考試后，才能進入工程實踐選課環節。這樣做的目的是使學生在實踐過程中避免錯誤操作，降低安全風險，起到安全教育的作用，而且系統平臺與學校輔助教學平臺進行了整合，通過學校輔助教學平臺建立工程實訓安全知識試題庫，學生在進行工程訓練之前學習完安全知識，通過學校輔助教學平臺上的工程實訓安全知識考試后才能在工程訓練管理系統平臺中開展學習活動，提高了學校工程實訓安全管理水平和效率，促進建立工程實訓安全管理的長效運行機制。

4 結語

華中科技大學工創中心已成為學校“新工科”建設的新生力量、學生創新實踐活動的重要陣地、“雙一流”建設的組成部分。依托工創中心建設的工程訓練管理系統平臺，推進了實踐教學的全過程管理，克服了實踐教學過程中由改革帶來的一系列沒有與“新工科”建設相匹配的困難，做到了工程訓練前有明確的要求，訓練實踐中有監督指導，訓練結束后有考核評價，真正提高了華中科技大學實踐教學的質量，并促進了華中科技大學工創中心朝著建設創新型、開放性、現代化的工程訓練示范中心、構建一流教學支撐平臺的目標繼續努力。