王 偉，孟祥貴，安 寅

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410003）

在國(guó)外，CDIO工程教育模式已相對(duì)成熟，并卓有成效，如：英國(guó)貝爾法女王大學(xué)采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，在大學(xué)不同階段承擔(dān)不同的項(xiàng)目，取得了較好的教學(xué)效果；瑞典林雪平大學(xué)自2002年起增設(shè)了導(dǎo)論性課程，從授課研討、項(xiàng)目開(kāi)展和交流活動(dòng)3個(gè)方面實(shí)施課程，這種教學(xué)方式得到了廣泛的肯定[1]。在國(guó)內(nèi)，隨著CDIO教育模式改革和“卓越工程師計(jì)劃”的實(shí)施與推進(jìn)，已有許多高校針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)人才需求制定了詳細(xì)的課程計(jì)劃。其中，作為中國(guó)首個(gè)高校CDIO成員的汕頭大學(xué)提出了基于職業(yè)化、道德化的CDIO教育模式，受到了業(yè)內(nèi)的好評(píng)；清華大學(xué)的工業(yè)工程系顧學(xué)雍副教授曾在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)”兩門(mén)課程中采用了CDIO教學(xué)方法，取得了滿(mǎn)意成果；還有數(shù)十所高校采用了“3＋1”的教學(xué)模式，有效提升了畢業(yè)生的就業(yè)率。由此可見(jiàn)，工程教育模式已在社會(huì)上得到了廣泛的認(rèn)可。對(duì)比國(guó)內(nèi)外的工程教育模式現(xiàn)狀，國(guó)外的工程教育多貫穿于整個(gè)大學(xué)教育，而國(guó)內(nèi)的工程教育多針對(duì)特定的課程展開(kāi)，同時(shí)由于教學(xué)條件等因素的限制，多數(shù)還以到企業(yè)實(shí)習(xí)的方式參與項(xiàng)目，在教學(xué)方面缺乏一定的連貫性。鑒于此，本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)角度出發(fā)，提出基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將工程教育貫穿于整個(gè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用資源優(yōu)勢(shì)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等工程人才培養(yǎng)方面發(fā)揮更大的作用。

1 基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)構(gòu)架

基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式整體上分為3個(gè)階段（見(jiàn)圖1），在不同階段根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，逐步完成“激發(fā)興趣”、“滲透工程概念”、“模擬工程師角色”及“培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神”這4個(gè)層面的階段性目標(biāo)，以循序漸進(jìn)的方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力。期間還將對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行階段性的評(píng)估和改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好地貼近學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生和培養(yǎng)學(xué)生。

圖1 基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)構(gòu)架示意圖

2 實(shí)施的具體舉措

在實(shí)施過(guò)程中需根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和人才需求制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程計(jì)劃，并將實(shí)驗(yàn)課程分層次地安排到學(xué)生大學(xué)4年的學(xué)習(xí)中，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程能夠?qū)Σ煌A段的理論知識(shí)融會(huì)貫通，逐步培養(yǎng)創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力。

2.1 通過(guò)展示工程模型激發(fā)學(xué)生興趣

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò)“興趣是最好的老師”。在應(yīng)試教育的大背景下，許多學(xué)生僅僅為了考試而學(xué)習(xí)，對(duì)所學(xué)知識(shí)的用途與用法不甚了解，往往容易陷入迷茫[2]。要擺脫傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛、發(fā)揮學(xué)生的內(nèi)在潛能，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式便將“激發(fā)興趣”作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“敲門(mén)磚”。為了更好地開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大門(mén)，可以在學(xué)生入學(xué)時(shí)便安排其到實(shí)驗(yàn)室參觀一些與學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)的典型工程實(shí)物模型，努力向其展現(xiàn)本學(xué)科專(zhuān)業(yè)的光明前景，讓學(xué)生體會(huì)大學(xué)學(xué)習(xí)所能帶來(lái)的樂(lè)趣，并引導(dǎo)學(xué)生自己制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和發(fā)展方向[3]，使其能夠逐漸形成一種自我?jiàn)^發(fā)的精神狀態(tài)。

通過(guò)工程模型展示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，是將學(xué)生帶入實(shí)驗(yàn)課堂的第一步。

2.2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初步滲透工程概念

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)一般安排在大學(xué)一年級(jí)到二年級(jí)，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能為主，內(nèi)容安排上更側(cè)重于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。

在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可分為2個(gè)階段：第一階段是對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能（如焊接等）的訓(xùn)練，可以單獨(dú)設(shè)立實(shí)訓(xùn)課程，主要模擬企業(yè)中的生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練；第二階段進(jìn)入到理論課程的實(shí)驗(yàn)部分，這部分實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型3個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)適當(dāng)增加綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比重。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論課程緊密聯(lián)系，幫助學(xué)生深入理解理論內(nèi)容，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講解工程案例及工程解決方法[4]，不斷滲透工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)具有一定的通用性，學(xué)生通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程理解相應(yīng)的理論內(nèi)容，掌握基本的操作技能，并初步形成工程意識(shí)，可為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐打好基礎(chǔ)。

2.3 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中模擬工程師角色

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程一般從大學(xué)二年級(jí)就開(kāi)始陸續(xù)開(kāi)設(shè)，直至大學(xué)四年級(jí)，分為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)2個(gè)部分[5]。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)專(zhuān)業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容做一些驗(yàn)證工作，專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)主要是進(jìn)行相關(guān)的課程設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的授課方式仍然以教師“講授”為主[6]，學(xué)生被動(dòng)地接受。

在基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)充分體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的原則[7]。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容設(shè)置上仍然以夯實(shí)課堂所學(xué)知識(shí)為主，但在教學(xué)方法上需要改變傳統(tǒng)的“教”與“學(xué)”的方式，由教師綜合理論課堂知識(shí)提出驗(yàn)證某些理論的實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生根據(jù)要求在規(guī)定的課堂學(xué)時(shí)內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并利用已有器材進(jìn)行實(shí)際操作，完成實(shí)驗(yàn)；專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)仍延續(xù)傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)的方式，但在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上應(yīng)將多學(xué)科知識(shí)交叉融合，給出具有相當(dāng)彈性的設(shè)計(jì)題目，學(xué)生將根據(jù)題目自行查閱資料，進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，然后利用已有器件實(shí)現(xiàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)，最后須對(duì)自己的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行深入思考與分析，并形成報(bào)告。工程教育背景下的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更注重對(duì)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，通過(guò)設(shè)置開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)題目給予學(xué)生更多自由發(fā)揮的空間。

在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中，須充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，給予學(xué)生更大的空間，讓學(xué)生模擬工程師角色，從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證全程體驗(yàn)，初步領(lǐng)略工程實(shí)踐的魅力。

2.4 創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神

現(xiàn)如今許多高校都有舉辦各種類(lèi)型的創(chuàng)新實(shí)踐競(jìng)賽，學(xué)生一般從大學(xué)三年級(jí)開(kāi)始參與。這種創(chuàng)新實(shí)踐競(jìng)賽規(guī)模雖大，但學(xué)生的參與率并不高，許多學(xué)生在整個(gè)大學(xué)生涯中都沒(méi)有機(jī)會(huì)體驗(yàn)這種活動(dòng)。

在基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)不再以純競(jìng)賽的方式舉行，而是作為一門(mén)實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)，使所有學(xué)生均能參與其中。實(shí)驗(yàn)室可與相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)聯(lián)合，以企業(yè)贊助的方式進(jìn)行[8]。企業(yè)為學(xué)生提供相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域特定的產(chǎn)品作為開(kāi)發(fā)工具，學(xué)生利用指定產(chǎn)品進(jìn)行一些創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，而實(shí)驗(yàn)室將為學(xué)生提供全開(kāi)放的自主實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生自由組合成若干小組，每個(gè)小組4人左右，模擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程[9]，分工合作。教師為學(xué)生提供必要的開(kāi)發(fā)環(huán)境和參考資料。實(shí)踐活動(dòng)可在1～2個(gè)學(xué)年內(nèi)完成。待到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)完成后，由實(shí)驗(yàn)室舉辦小型產(chǎn)品模擬推介會(huì)，給予學(xué)生展示自己產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。

創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)為學(xué)生提供了一個(gè)近似的工程實(shí)踐環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中既熟悉了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程，又培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，為成為合格的工程師做好準(zhǔn)備。

2.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估主要采用“實(shí)驗(yàn)結(jié)果＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的考核方式[10]，完全按照“標(biāo)準(zhǔn)答案”的固定模式來(lái)評(píng)價(jià)，學(xué)生總處于被動(dòng)的地位。

基于工程教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，要在不同階段針對(duì)學(xué)生不同的能力培養(yǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并在最后階段進(jìn)行整體效果評(píng)估。

階段性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估可以采用“操作考評(píng)＋報(bào)告審核＋綜合測(cè)試”的方式進(jìn)行，操作考評(píng)和報(bào)告審核伴隨著每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)而進(jìn)行，綜合測(cè)試可以在該實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后由實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供一份綜合性試卷，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)際情況在規(guī)定時(shí)間內(nèi)作答[11]。整體效果評(píng)估主要是針對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)而言，由于這個(gè)過(guò)程中涉及到團(tuán)隊(duì)成員之間的相互配合，可以采用“產(chǎn)品模擬推介＋學(xué)生互評(píng)＋自我評(píng)價(jià)”相結(jié)合的方式進(jìn)行。通過(guò)模擬推介和學(xué)生互評(píng)，考查學(xué)生的人際交流與自我展示能力，而自我評(píng)價(jià)則是考查學(xué)生的自我總結(jié)和分析能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估的結(jié)果是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)的主要依據(jù)[12]，完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估體系是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺的組成部分。

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今許多高校都將工程教育開(kāi)展得如火如荼的背景下，本文提出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種新思路。該模式將基本技能、理論學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐融為一體，為學(xué)生量身定制了全程實(shí)驗(yàn)課程及指導(dǎo)，努力培養(yǎng)出創(chuàng)新實(shí)踐型的優(yōu)秀工程人才。

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