孟麗軍， 趙 靜， 張巖俊

(1.石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵道大學(xué) 教務(wù)處，河北 石家莊 050043)

現(xiàn)在人們?cè)谘芯恳恍┕糯粝聛淼墓こ袒蚣夹g(shù)時(shí)，忍不住感嘆其某些方面的先進(jìn)和卓絕，科學(xué)發(fā)展到今天，我國(guó)每年培養(yǎng)工程師的數(shù)量相當(dāng)于美、歐、日、印的總和，人才規(guī)模很大，但是質(zhì)量和創(chuàng)新能力卻不盡如人意，這也就是廣為人知的“錢學(xué)森之問”。原因是除了社會(huì)和用人單位對(duì)人才要求的功利性外，工程教育也存在對(duì)工程能力、工程素質(zhì)的訓(xùn)練弱化的突出問題，在學(xué)校教育中缺乏工程背景、工程意識(shí)和工程實(shí)踐。除此之外，工程教育的外部環(huán)境也發(fā)生變化，在實(shí)行市場(chǎng)機(jī)制、講求經(jīng)濟(jì)效益以后，大學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行工程實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐越來越難，成本越來越高，教育越來越注重科學(xué)理論，工程師培養(yǎng)和教育離培養(yǎng)目標(biāo)越來越遠(yuǎn)。

一、回歸工程教育理念

工程的一個(gè)重要方面是利用自然材料、應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)來創(chuàng)造“世間從未有過的事物”。無論專業(yè)領(lǐng)域如何，工程師角色的核心是設(shè)計(jì)和實(shí)施問題的解決方案。同樣工程師需要定義這些問題，包括理解客戶和社會(huì)需求，找到可被利用的新技術(shù)，制定高水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)需求和實(shí)施策略[1]。因此工程教育首先應(yīng)該明確培養(yǎng)工程師的主要任務(wù)、工程師處理對(duì)象過程的特點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)如何在大工程背景下能夠利用盡可能全面的信息來抓住問題的主要矛盾并把它簡(jiǎn)化、開創(chuàng)性解決。

“回歸工程”是要求以培養(yǎng)工程技術(shù)人才為主的高等工程教育，從側(cè)重工程科學(xué)回歸到工程實(shí)踐根本上來樹立工程實(shí)踐教育理念。將人類建立在科學(xué)基礎(chǔ)上的工程教育回歸到更加重視工程本身的系統(tǒng)性和完整性上來，讓學(xué)生接觸到規(guī)?；瘡?fù)雜系統(tǒng)的分析和管理過程，從而培養(yǎng)具有集成知識(shí)、系統(tǒng)方法和工程實(shí)踐的人才[2-3]。這個(gè)教育理念正契合了我國(guó)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃重大改革項(xiàng)目的實(shí)施，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的分析、思考與運(yùn)用，緊密結(jié)合工程企業(yè)對(duì)工程師的要求，培養(yǎng)卓越工程師后備人才。

二、工程教育模式的分析研究

工科大學(xué)生在學(xué)校獲取知識(shí)和提高能力、素質(zhì)的途徑無外乎三個(gè)方面：第一，“聽學(xué)”，即在課堂上直接從聽教師授課中學(xué)習(xí)；第二，“看學(xué)”，通過看教材、圖片、視頻或其他資料來自主學(xué)習(xí)；第三，“做學(xué)”，通過親自參與或操作，在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)踐中學(xué)習(xí)。比如根據(jù)高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)所頒布的土木工程專業(yè)本科教育(四年制)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)生基本規(guī)格的要求，結(jié)合石家莊鐵道大學(xué)土木工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生在校期間的時(shí)間分配情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 石家莊鐵道大學(xué)土木工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)間分配情況

大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后需按照培養(yǎng)計(jì)劃的要求完成基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課堂理論學(xué)習(xí)，這些都是強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性、系統(tǒng)性的書本知識(shí)，使學(xué)生關(guān)注點(diǎn)始終在科學(xué)理論上，忽視工程實(shí)踐應(yīng)用。長(zhǎng)期以來，學(xué)校從各個(gè)層面來分析如何提高課堂授課效果、講課藝術(shù)、講課內(nèi)容等，從客觀上實(shí)際強(qiáng)調(diào)了以教師為主體的灌輸式教育模式，即使有些教師采用一部分啟發(fā)式、問題式、研討式教學(xué)方法，但仍把大部分精力放在“聽學(xué)”上，只抓了學(xué)生總體時(shí)間的不到1/3，而忽視了根據(jù)學(xué)生個(gè)體需要的不同發(fā)揮其主體作用。

“看學(xué)”實(shí)際現(xiàn)狀基本是應(yīng)試教育結(jié)果的延伸，看一些資料的主要目的仍然是考試中取得高分，非常被動(dòng)而且大部分是突擊性的。從“做學(xué)”上說，工程教育按照要求設(shè)置的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)等現(xiàn)在大多由于招生擴(kuò)大、經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、安全、實(shí)施等原因大打折扣，基本上是演示、驗(yàn)證性試驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生主要是被動(dòng)接受、參與，缺乏主動(dòng)性和興趣，這些更造成大學(xué)生在學(xué)校接受的教育脫離實(shí)際，因而這些標(biāo)準(zhǔn)化、批量生產(chǎn)原則設(shè)置的實(shí)踐環(huán)節(jié)操作模式也很難營(yíng)造出學(xué)生探求問題答案、自我發(fā)展的氛圍。

用人單位對(duì)人才的需求有了很大變化，人才流動(dòng)性增強(qiáng)，各用人單位不愿意花代價(jià)對(duì)新入職大學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，希望畢業(yè)生能馬上上手、為單位創(chuàng)造價(jià)值。因此探討改革工程教育模式迫在眉睫，如何通過改革工程教育模式調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和探求問題解決之道才是尋找的目標(biāo)，如果能夠發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，那么就會(huì)實(shí)現(xiàn)“激發(fā)和引導(dǎo)他們的自我發(fā)展之路”的教育目的。

三、CDIO模式的應(yīng)用

CDIO模式是由美國(guó)麻省理工學(xué)院等4所工程大學(xué)發(fā)起建立的一個(gè)新型的工程教育模式，全球23所大學(xué)參與、合作開發(fā)的國(guó)際工程教育合作項(xiàng)目，稱為CDIO(Conceive—Design—Implement—Operate)模式，即“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—操作”。CDIO方法明確了工程師的培養(yǎng)目標(biāo)是為人類生活的美好而制造出更多方便于大眾的產(chǎn)品和系統(tǒng)。這種模式注重培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，通過貫穿于整個(gè)人才培養(yǎng)過程的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)既有過硬的專業(yè)技能，又有良好的職業(yè)道德的工程師。[4]

這種方法旨在讓學(xué)生按照實(shí)際工作中做任何工作的思路，從項(xiàng)目的前期論證、構(gòu)思、設(shè)計(jì)開始，然后利用工程理論知識(shí)分析確定解決方法，并予以實(shí)施和驗(yàn)證的整個(gè)過程訓(xùn)練，與“回歸工程”理念強(qiáng)調(diào)工程的系統(tǒng)性、整體性的要求相一致。

四、工程教育模式的改革與實(shí)踐

從工程教育現(xiàn)狀的分析可知，工程教育模式的改革主要應(yīng)基于興趣的培養(yǎng)和自我發(fā)展氛圍的營(yíng)造?？鬃釉唬骸皩W(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說乎？”針對(duì)工程教育這句話應(yīng)該理解成“學(xué)到的東西有機(jī)會(huì)付諸于實(shí)踐，這難道不是一件值得高興的事情嗎？”，可見“學(xué)以致用”古今一致。因此如何在大學(xué)的工程教育中把學(xué)生所學(xué)與所用結(jié)合起來才是改善工程教育模式的努力方向?？梢宰寣W(xué)生們及時(shí)了解和跟蹤行業(yè)動(dòng)態(tài)及發(fā)展建立專業(yè)認(rèn)同感和培養(yǎng)興趣，通過模擬社會(huì)實(shí)踐中實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施過程來了解“用”，通過各種動(dòng)手操作過程中的得與失來不斷強(qiáng)化回歸工程理念，鍛煉思維能力。從這些目標(biāo)出發(fā)，可以利用CDIO模式和回歸工程的理念采用如下方式，對(duì)工程教育的模式進(jìn)行改革。

(一)實(shí)施本科生專業(yè)指導(dǎo)教師制度

改變現(xiàn)在專業(yè)教師從三、四年級(jí)才介入學(xué)生學(xué)習(xí)生活及專業(yè)教師上完課就走的習(xí)慣，在大學(xué)生入學(xué)伊始即實(shí)施專業(yè)指導(dǎo)教師制，從專業(yè)角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，使學(xué)生在與專業(yè)教師的交流中接受專業(yè)教師的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的熏陶，在言談舉止中塑造和陪伴學(xué)生自我發(fā)展。讓學(xué)生在聆聽、參與專業(yè)教師解決工程項(xiàng)目過程中接觸工程實(shí)體、感知實(shí)際工程、理解工程問題的分析與解決，這其實(shí)就是向?qū)W生展示“CDIO”的整個(gè)過程，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。這樣就可以克服培養(yǎng)計(jì)劃中片面強(qiáng)調(diào)知識(shí)系統(tǒng)性的弊端，把分析解決工程實(shí)踐問題的程序和步驟及所涉及到的專業(yè)知識(shí)的復(fù)雜性、系統(tǒng)性、全局性穿插在各個(gè)年級(jí)，由專業(yè)指導(dǎo)教師提供工程實(shí)踐分析解決案例，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐的積極性和從工程實(shí)踐的參與中獲得工程素養(yǎng)的訓(xùn)練。

(二)轉(zhuǎn)變觀念充分發(fā)揮做中學(xué)的作用

繼承“學(xué)徒制”的優(yōu)點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)，發(fā)揮“做學(xué)”作用，培養(yǎng)興趣、動(dòng)手能力和探索精神。美國(guó)著名的哲學(xué)家、教育學(xué)家和心理學(xué)家杜威認(rèn)為，“做中學(xué)”也就是“從活動(dòng)中學(xué)”、“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)”。他指出：“從做中學(xué)是比從聽中學(xué)更好的學(xué)習(xí)方法?！彼褜W(xué)校里知識(shí)的獲得與生活過程中的活動(dòng)聯(lián)系起來，充分體現(xiàn)了學(xué)與做的結(jié)合，知與行的統(tǒng)一[5]。

我們的先輩對(duì)技術(shù)和管理類實(shí)行的“學(xué)徒制”留下的遺產(chǎn)有兩個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一方面根據(jù)學(xué)徒個(gè)體的具體情況進(jìn)行指導(dǎo)，發(fā)掘出每個(gè)個(gè)體的潛力，即個(gè)性化培養(yǎng)或曰因材施教；另一方面是在不斷地實(shí)踐中學(xué)習(xí)(做某些事情可能不知道為什么這么做，但知道如何做好)，也就是先“知其然”后“知其所以然”。這很顯然區(qū)別于現(xiàn)代教育的標(biāo)準(zhǔn)化和批量培養(yǎng)?？梢岳谩皩W(xué)徒制”的思想充分發(fā)揮工科院校的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐條件(石家莊鐵道大學(xué)就具有國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)實(shí)踐教育中心)，以CDIO的觀念改革實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置類型和要求，建立預(yù)習(xí)型、應(yīng)用型、綜合型及創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐等，把實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐安排在知識(shí)學(xué)習(xí)前、學(xué)習(xí)中、學(xué)習(xí)后等不同階段，實(shí)現(xiàn)樹立好奇心、驗(yàn)證理論知識(shí)、利用知識(shí)分析解決問題的目的。比如演示性實(shí)驗(yàn)放在理論授課之前，在不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況下讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，從而再現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)；盡可能開放實(shí)驗(yàn)室，在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)并完成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；綜合型實(shí)驗(yàn)應(yīng)全覆蓋，重點(diǎn)在于在“做”中樹立好奇心，學(xué)會(huì)分析并解決問題。

(三)采用基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行回歸工程教育

以競(jìng)賽、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)等形式采用基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行回歸工程教育。在每學(xué)年都要安排不同類型、涉及不同知識(shí)層次，由淺到深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目可以競(jìng)賽、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)等不同形式來實(shí)施，但各種競(jìng)賽、實(shí)訓(xùn)以及項(xiàng)目的設(shè)計(jì)都要以人在社會(huì)中要完成一項(xiàng)工作的過程展現(xiàn)出來，也即每個(gè)項(xiàng)目雖形式不同但都按照“CDIO”的模式來解決，從而達(dá)到培養(yǎng)工程師系統(tǒng)考慮整體性問題的目的。

另外，基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的考核方式也是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的重要手段。有人做過統(tǒng)計(jì)，一個(gè)人大學(xué)畢業(yè)時(shí)他可能已經(jīng)參加了2 600多次大大小小的考試和測(cè)驗(yàn)，在學(xué)會(huì)了如何找到唯一正確的答案的同時(shí)，卻喪失了尋找其他正確答案的能力，喪失了質(zhì)疑的欲望，喪失了發(fā)散思維和想象力。應(yīng)該看到，考試，永遠(yuǎn)是尋找“已知的答案”，創(chuàng)新，則要探究將要發(fā)生，現(xiàn)實(shí)沒有解的問題。因此，基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的考核方式將為學(xué)生設(shè)置一個(gè)開口的努力方向，從而激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力。

五、結(jié)論

專業(yè)指導(dǎo)教師制度旨在通過專業(yè)教師與學(xué)生日常交流，把工程實(shí)踐中工程問題的分析解決變?yōu)閷W(xué)生耳熟能詳?shù)腃DIO套路，這需要專業(yè)教師具備豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和一定的時(shí)間投入；而實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)是在“做”中樹立探求問題真相的好奇心，并實(shí)施一定程度的CDIO練習(xí)；基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式則完全按照CDIO模式操作運(yùn)行。如此可實(shí)現(xiàn)從多個(gè)角度訓(xùn)練學(xué)生全局性考慮問題，從而帶動(dòng)課堂教學(xué)變?yōu)閷W(xué)生尋找問題答案的舞臺(tái)，才能化被動(dòng)為主動(dòng)，充分利用時(shí)間張揚(yáng)個(gè)性，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀工程師的培養(yǎng)。工程教育關(guān)系著人們民生問題的改善和解決，工程師的素質(zhì)直接影響了工程項(xiàng)目的投資、實(shí)施進(jìn)度、預(yù)期目標(biāo)，故現(xiàn)代社會(huì)對(duì)工程教育的期望越來越高，也使得工程教育的改革任重道遠(yuǎn)，對(duì)于工程教育的培養(yǎng)模式還需要不斷研究和探索。

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