張鴻

[摘 要]中歐航空工程師學(xué)院系統(tǒng)引入法國(guó)工程師培養(yǎng)模式，其課程教學(xué)與傳統(tǒng)工科教育模式相比具有鮮明特色。本文以流體力學(xué)課程為例，圍繞該課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、項(xiàng)目化作業(yè)管理等教學(xué)實(shí)踐和創(chuàng)新展開(kāi)分析與總結(jié)，為面向工程能力培養(yǎng)的大學(xué)課程教學(xué)改革提供了新思路。

[關(guān)鍵詞]工程師培養(yǎng)模式；流體力學(xué)；教學(xué)實(shí)踐；創(chuàng)新

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）08-0007-03

當(dāng)今世界正處于第四次工業(yè)化革命浪潮前夕，在經(jīng)濟(jì)全球化、競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化的發(fā)展態(tài)勢(shì)下[1]，如何調(diào)整和革新大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)，與國(guó)家和社會(huì)的需求對(duì)接，培養(yǎng)具有卓越工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的國(guó)際化復(fù)合型人才，成為我國(guó)高校工程化教育改革和發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題。[2][3][4]

中歐航空工程師學(xué)院是中國(guó)民航大學(xué)與法國(guó)航空航天大學(xué)校集團(tuán)（GEA）聯(lián)合創(chuàng)辦的國(guó)內(nèi)首個(gè)航空類“工程師學(xué)院”。為讓學(xué)生適應(yīng)激烈的國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，學(xué)院采用多元化師資團(tuán)隊(duì)，一流的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，跨學(xué)科學(xué)術(shù)交流等方式，致力于培養(yǎng)既有扎實(shí)的航空專業(yè)背景理論知識(shí)又有熟練的法語(yǔ)及英語(yǔ)應(yīng)用能力的復(fù)合型工程人才。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)，學(xué)院采用法國(guó)工程師教育模式對(duì)本科生專業(yè)課程進(jìn)行了全面改革，具有許多鮮明的特色，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式的探索、實(shí)踐和創(chuàng)新。

流體力學(xué)作為中歐航空工程師學(xué)院本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、應(yīng)用面廣的特點(diǎn)。本文以該門(mén)課程為例，從課堂教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新和項(xiàng)目化作業(yè)管理等方面對(duì)其教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行分析和總結(jié)，為面向?qū)W生工程能力培養(yǎng)的課程教學(xué)改革提供參考。

一、法國(guó)工程師培養(yǎng)模式特點(diǎn)

法國(guó)工程師教育學(xué)制一般為5年：兩年預(yù)科教育+三年工程師教育。工程師學(xué)院學(xué)生完成學(xué)制培養(yǎng)并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核程序后，可獲得法國(guó)工程師學(xué)位職銜委員會(huì)（CTI）頒發(fā)的工程師學(xué)位證書(shū)。

法國(guó)工程師教育體系堅(jiān)持嚴(yán)格的選拔制度，規(guī)模小，專業(yè)具有多樣性和豐富性，是典型的精英培養(yǎng)模式。優(yōu)秀的高中畢業(yè)生（排名前10%～15%的學(xué)生）先在預(yù)科學(xué)校接受2年培養(yǎng)力度很大，較為全面的數(shù)學(xué)及物理相關(guān)科學(xué)理論基礎(chǔ)教育，再需通過(guò)嚴(yán)格的選拔考試，才有資格進(jìn)入理想的工程師學(xué)院。

法國(guó)工程師教育培養(yǎng)模式的突出優(yōu)勢(shì)是緊密與工程實(shí)踐相結(jié)合。工程師學(xué)校與企業(yè)之間具備堅(jiān)實(shí)的溝通合作基礎(chǔ)，教學(xué)環(huán)境與工業(yè)界實(shí)際技術(shù)環(huán)境接近甚至同一。例如，法國(guó)高等航空航天學(xué)院（ISAE）與空客公司建有聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，ISAE定期聘請(qǐng)空客的工程技術(shù)專家為學(xué)生授課。工程師學(xué)校與企業(yè)這種緊密聯(lián)系往往又成為此類學(xué)校的突出特點(diǎn)。法國(guó)工程師學(xué)校對(duì)任課教師也堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)的要求，這主要體現(xiàn)在對(duì)教師的學(xué)術(shù)和專業(yè)工程背景的嚴(yán)格考核。上述特點(diǎn)使得法國(guó)工程師學(xué)位成為法國(guó)認(rèn)可程度最高的碩士學(xué)位，在國(guó)際上也享有很高聲譽(yù)。

二、傳統(tǒng)工科大學(xué)流體力學(xué)課程教學(xué)存在的一些問(wèn)題

面向工程應(yīng)用的工科大學(xué)生的培養(yǎng)，不僅僅需要滿足知識(shí)的傳授，更重要的是能力的培養(yǎng)。這種能力主要是運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。然而，在流體力學(xué)課程的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐中，工科大學(xué)的一些傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)明顯不適應(yīng)現(xiàn)代工程教育和人才培養(yǎng)的要求，具體體現(xiàn)在：

（一）教師理論灌輸為主，學(xué)生死記硬背多

流體力學(xué)與其他力學(xué)課程不同，它包含的知識(shí)點(diǎn)非常多，且概念比較抽象，學(xué)生不容易理解。例如歐拉法和拉格朗日法的區(qū)別，流線、跡線、脈線的概念等。為了在有限課時(shí)的條件下完成教學(xué)任務(wù)，教師往往采取傳統(tǒng)的黑板、粉筆和PPT講授的方式來(lái)進(jìn)行繁多的知識(shí)點(diǎn)的講解。學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)候往往也會(huì)被眾多知識(shí)難點(diǎn)和靈活的變化所困，采用死記硬背的方式來(lái)面對(duì)，這樣使學(xué)生的工程能力提高有限。

（二）教學(xué)方法單一，未有效利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技手段

計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，使得一些原來(lái)用理論解無(wú)法解決的復(fù)雜流體力學(xué)問(wèn)題存在了求解的可能性。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）早已在工業(yè)界獲得了廣泛的應(yīng)用，成為工程設(shè)計(jì)的重要手段。市場(chǎng)上的CFD商業(yè)軟件已經(jīng)比較成熟，可以對(duì)比較復(fù)雜的幾何外形進(jìn)行高逼真度的模擬仿真，已有的CFD技術(shù)可以為企業(yè)所遇到的流體力學(xué)問(wèn)題提供高精度和可靠的解決手段。[5]眾所周知，研究流體力學(xué)的方法包括理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算等三種手段，然而，多年以來(lái)，流體力學(xué)課程教學(xué)主要還是以經(jīng)典的理論分析為主，少量實(shí)驗(yàn)為輔，計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算手段的應(yīng)用較少，與工程應(yīng)用脫節(jié)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏創(chuàng)新

目前大學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要還是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生動(dòng)腦和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的空間不多。實(shí)際上，這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的理論大部分已經(jīng)在課堂上反復(fù)講解過(guò)，學(xué)生如果已經(jīng)掌握了相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，則對(duì)占據(jù)時(shí)間較多、挑戰(zhàn)性不大的此類實(shí)驗(yàn)積極性較低。法國(guó)工程師學(xué)校為了讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更直觀的理解，設(shè)置了大量的演示性實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間的同時(shí)增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，值得我們學(xué)習(xí)。

三、流體力學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐與創(chuàng)新的主要工作

中歐航空工程師學(xué)院在充分學(xué)習(xí)和吸收法國(guó)工程師教育體系精髓的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了一系列有益的課程教學(xué)模式的探索和實(shí)踐，積極實(shí)現(xiàn)企業(yè)人才的供給側(cè)改革。工程師模式下的流體力學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)施的主要工作包括：課堂授課模式的改變、實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新和項(xiàng)目化作業(yè)管理等。此項(xiàng)改革在滿足最基本的理論知識(shí)傳授的基礎(chǔ)之上，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)性和積極性，提高了學(xué)生的綜合能力和工程創(chuàng)新能力。

（一）習(xí)題授課新模式激活大學(xué)課堂

與傳統(tǒng)大學(xué)課堂教師在講臺(tái)上講授，學(xué)生在課堂聽(tīng)講，課后獨(dú)立完成作業(yè)的方式不同，法國(guó)工程師培養(yǎng)的專業(yè)課程授課模式采取“大課+習(xí)題課”的方式來(lái)進(jìn)行，習(xí)題課占據(jù)的比例很大。以流體力學(xué)為例，整個(gè)課程為44標(biāo)準(zhǔn)學(xué)時(shí)，大課（course）和習(xí)題課（TD）的比例約為3∶5。大課授課時(shí)所有學(xué)生都要求參加，教師將理論基礎(chǔ)內(nèi)容快速講一遍，不具體展開(kāi)細(xì)節(jié)；大課集中授課完成一部分章節(jié)內(nèi)容后，會(huì)隨之安排小班化授課的習(xí)題課。每次習(xí)題課學(xué)生人數(shù)規(guī)?？刂圃?0～15人左右，確保教學(xué)質(zhì)量。習(xí)題課一般圍繞大課所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行，重點(diǎn)是知識(shí)的運(yùn)用。習(xí)題課上教師一般不灌輸內(nèi)容，而是以輔導(dǎo)學(xué)生做題的形式展開(kāi)，鼓勵(lì)學(xué)生到講臺(tái)上完成部分運(yùn)算過(guò)程，教師對(duì)其進(jìn)行修正。教師如果在習(xí)題課上發(fā)現(xiàn)學(xué)生有了比較普遍的問(wèn)題，才會(huì)集中講解一下。endprint

從授課方式來(lái)看，法國(guó)的工程師教育體系非常重視學(xué)生對(duì)知識(shí)靈活運(yùn)用方面的訓(xùn)練。習(xí)題小班化的授課模式完全顛覆了傳統(tǒng)工科大學(xué)的授課方式，完成了教學(xué)流程和教學(xué)活動(dòng)角色的雙重轉(zhuǎn)變。該轉(zhuǎn)變讓教師從傳統(tǒng)課堂的知識(shí)講授者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和幫助者，從學(xué)生的管理者變?yōu)檎n堂活動(dòng)的組織者和合作者。學(xué)生在對(duì)課程內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，能夠在一定的程度上成為課堂活動(dòng)的解惑者。該授課模式對(duì)教師的選題水平提出了很高的要求。教師需要設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系大課授課內(nèi)容、工程應(yīng)用程度高、難易程度適中的選題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生，允許學(xué)生試錯(cuò)，讓其成為用智慧解決問(wèn)題的主體，這樣才能將各種典型的問(wèn)題暴露出來(lái)，從而提高學(xué)生在實(shí)際工作中遇到問(wèn)題后解決問(wèn)題的能力。

從流體力學(xué)這門(mén)課程的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)反饋來(lái)看，學(xué)生非常歡迎這種授課模式。該模式大大活躍了課堂氣氛，學(xué)生成為課堂主體，可以大膽表達(dá)自己的觀點(diǎn)，提升了學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力，一改傳統(tǒng)大學(xué)課堂刻板沉悶的氣氛。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段創(chuàng)新，師資多元化

流體力學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還開(kāi)發(fā)了一些演示性實(shí)驗(yàn)，用于幫助學(xué)生直觀理解流體力學(xué)中比較抽象的概念。例如，基于二期民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，我們開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖1）、包含速度三角形計(jì)算的壓氣機(jī)和渦輪葉片氣動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖2）等。

通過(guò)以上簡(jiǎn)單直觀的演示性實(shí)驗(yàn)，不僅可以開(kāi)闊學(xué)生視野，還可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)的理解，培養(yǎng)其解決問(wèn)題的能力，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用了多元化的師資，除了直接聘請(qǐng)法國(guó)工程師學(xué)校教授授課以外，還從航空企業(yè)聘用經(jīng)驗(yàn)豐富、理論扎實(shí)、技術(shù)過(guò)硬的工程師給學(xué)生授課。一般而言，我國(guó)傳統(tǒng)工科院校實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的整體水平明顯低于理論課教師，有些高校甚至將實(shí)驗(yàn)教師歸到教輔系列，這無(wú)疑弱化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能和地位。高水平、高學(xué)歷的專家參與流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究的工作，做到理論聯(lián)系實(shí)際，這是流體力學(xué)課程教學(xué)改革的另一大特色。此類實(shí)驗(yàn)課程選題往往直接來(lái)自企業(yè)工程實(shí)際，縮短了學(xué)生到企業(yè)中再反復(fù)摸索的過(guò)程，受到學(xué)生的熱烈歡迎。

（三）項(xiàng)目化作業(yè)管理

CTI對(duì)工程師做出了如下定義：“工程師能夠提出，并出色而具創(chuàng)新性地解決有關(guān)產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)，甚至是資金及商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制中出現(xiàn)的發(fā)明、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和實(shí)施等復(fù)雜問(wèn)題。”[6]鑒于我國(guó)工業(yè)現(xiàn)狀，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)還不具備對(duì)工科大學(xué)畢業(yè)生進(jìn)行工程素質(zhì)培訓(xùn)的能力[7]，因此中歐航空工程師學(xué)院在本科生培養(yǎng)階段，鼓勵(lì)平日的課程教學(xué)采用項(xiàng)目化的管理模式來(lái)完成大作業(yè)，強(qiáng)調(diào)由學(xué)生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，一起完成考核。

在給流體力學(xué)課程設(shè)計(jì)和布置學(xué)生作業(yè)過(guò)程中，我們會(huì)要求學(xué)生采取項(xiàng)目化管理方式分組完成某個(gè)專題的任務(wù)?？己说倪^(guò)程中第一步是讓學(xué)生自由組成團(tuán)隊(duì)，接下來(lái)以團(tuán)隊(duì)形式完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行答辯。每位學(xué)生都被要求參與并展示自己對(duì)團(tuán)隊(duì)工作的貢獻(xiàn)，最后教師給整個(gè)團(tuán)隊(duì)打分。這種考評(píng)方式在法國(guó)工程師授課過(guò)程中很常見(jiàn)，并且被認(rèn)為是法國(guó)工程師教育培養(yǎng)體系非常重要的一個(gè)組成部分。通過(guò)這種以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行考核的方式，學(xué)生在完成作業(yè)的過(guò)程中，必須充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、理論和新技術(shù)去一起解決相對(duì)比較復(fù)雜的綜合性的問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)完成作業(yè)的過(guò)程需要每個(gè)人都發(fā)揮主體創(chuàng)造性，積極分工合作才能收獲比較理想的效果。

在流體力學(xué)的課程教學(xué)活動(dòng)中積極實(shí)踐這種以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)分析問(wèn)題和合作解決問(wèn)題的培養(yǎng)模式，能快速提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，有助于他們畢業(yè)后適應(yīng)國(guó)際化激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下越來(lái)越復(fù)雜的多學(xué)科耦合的工程項(xiàng)目現(xiàn)狀。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，中歐航空工程師學(xué)院通過(guò)引進(jìn)法國(guó)工程師教育優(yōu)質(zhì)資源，融合中法高等工程教育標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新高校工程人才培養(yǎng)模式，在課程教學(xué)模式改革上進(jìn)行了卓有成效的突破和實(shí)踐。與我國(guó)傳統(tǒng)工科教學(xué)模式相比，法國(guó)工程師培養(yǎng)模式課程教學(xué)有著授課方式靈活、重視知識(shí)運(yùn)用和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等特點(diǎn)。當(dāng)然，我們?cè)诎凑辗▏?guó)工程師培養(yǎng)模式對(duì)流體力學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)，可以重點(diǎn)圍繞以下方面嘗試改進(jìn)。

（一）加強(qiáng)高校教師工程實(shí)踐背景

工科大學(xué)的核心任務(wù)是為社會(huì)培養(yǎng)工程人才。在構(gòu)建多元化師資團(tuán)隊(duì)方面，除了積極引進(jìn)具有企業(yè)工程背景的高級(jí)技術(shù)人才作為師資，還應(yīng)該大力提倡現(xiàn)有師資團(tuán)隊(duì)深入企業(yè)，主動(dòng)增強(qiáng)自身企業(yè)工程實(shí)踐背景，做到理論聯(lián)系實(shí)際，從而提升自身的課程執(zhí)教水平。

（二）改進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐評(píng)價(jià)體系

當(dāng)前高校對(duì)教師的評(píng)價(jià)體系普遍以學(xué)術(shù)成果為導(dǎo)向，即主要看教師發(fā)表的學(xué)術(shù)論文或出版的學(xué)術(shù)專著。事實(shí)上，這種一刀切的評(píng)價(jià)機(jī)制雖然便于管理，卻有失偏頗。隨著時(shí)代的發(fā)展，教師的門(mén)檻越來(lái)越高，如何評(píng)價(jià)教師在學(xué)術(shù)研究以外的工作和貢獻(xiàn)，是目前高校工程教育改革所面臨的普遍問(wèn)題。能否從制度上保障教師能將更多的精力投入專業(yè)課程教學(xué)中，從而提升工程教育水平是需要長(zhǎng)期考慮的戰(zhàn)略問(wèn)題。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]endprint