李娜+龔星宇

摘 要：基于高等工程教育理念，以回歸工程本質(zhì)為導(dǎo)向，以提升工科大學(xué)生工程實(shí)踐能力為培養(yǎng)目標(biāo)，針對目前高等學(xué)校“卓越計劃”實(shí)施中面臨的問題，結(jié)合工程教育和應(yīng)用型人才培養(yǎng)進(jìn)行了深入的研究和分析，指出了現(xiàn)行人才培養(yǎng)方案在課程設(shè)置及理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)等方面存在的問題和不足，從多方面、多渠道開展基于工程素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)的改革和實(shí)踐。提出了“基于工程應(yīng)用鏈接一體化綜合課程教學(xué)改革”教學(xué)模式，探索實(shí)踐了“問題與案例雙驅(qū)動，課內(nèi)與課外互促進(jìn)，理論與實(shí)踐相結(jié)合”的教學(xué)方法。實(shí)踐證明，此方法可以取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程教育；人才培養(yǎng)；教學(xué)改革與實(shí)踐；教學(xué)方法

中圖分類號：TP3-05；C41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）12-00-03

0 引 言

高等工程教育的目標(biāo)和本質(zhì)是培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才[1]。數(shù)十年來，我國高等工程教育為行業(yè)和社會培養(yǎng)了大量國家建設(shè)與發(fā)展所需要的人才，支撐我國工業(yè)體系的形成與發(fā)展，在國家建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的作用。

然而，由于受傳統(tǒng)教育思想的影響和盲目照搬國外高等教育模式，我國高等工程教育存在培養(yǎng)方案科學(xué)化色彩濃厚、工程性缺失和實(shí)踐薄弱等問題[2]。特別是實(shí)施擴(kuò)招后，高等工程教育中“工程弱化”現(xiàn)象更加明顯。大多數(shù)高校的評價體系導(dǎo)向重論文、輕設(shè)計、缺實(shí)踐、沒工程的趨勢，對學(xué)生的工程教育和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練重視和投入不足，校企合作不到位，企業(yè)不重視人才培養(yǎng)過程的參與。許多具有行業(yè)特色的工科院校出現(xiàn)了嚴(yán)重的去行業(yè)化現(xiàn)象，優(yōu)勢和特色淡化，同質(zhì)化明顯。一系列問題導(dǎo)致人才培養(yǎng)模式與人才需求之間的尖銳矛盾：一方面，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)難以契合企業(yè)的實(shí)際需求；另一方面，企業(yè)技術(shù)人才出現(xiàn)斷層，而這已成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。在這種情況下，高等工科教育回歸工程本質(zhì)乃大勢所趨。2010年，教育部根據(jù)我國現(xiàn)階段高等教育存在的問題，結(jié)合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展與調(diào)整對人才的需求關(guān)系，啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”；2017年，復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)等提出了“新工科”計劃行動， 該計劃行動將大大加快我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的腳步。該計劃的宗旨是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國家提供人才支撐。

1 高等工程教育與教學(xué)理念

世界發(fā)達(dá)國家為適應(yīng)現(xiàn)代化工程的要求，十分重視本國的工程教育研究和改革，并且已形成了各自比較完善的培養(yǎng)體系和科學(xué)的培養(yǎng)模式[3]。目前，國際工程師培養(yǎng)主要分為以下兩大模式：

（1）以美國為代表的“華盛頓協(xié)議”成員模式[4]，即大學(xué)生在校期間著重進(jìn)行工科基礎(chǔ)教育，畢業(yè)后由社會提供工程師職業(yè)方面的教育，并通過專門的考試和職業(yè)資格認(rèn)證后成為合格工程師；

（2）以德國和法國為代表的歐洲大陸國家模式，即大學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間就要完成工程師的基本訓(xùn)練，畢業(yè)時獲得一個工程師學(xué)位，同時也是職業(yè)資格。

兩種培養(yǎng)模式雖然形式不同，但都注重實(shí)踐教學(xué)，并較早開始進(jìn)行工程綜合訓(xùn)練。通過實(shí)踐課程或項(xiàng)目開發(fā)，將工程實(shí)際問題帶入課堂，學(xué)生在企業(yè)接受實(shí)踐操作技能培訓(xùn)。

高等工程教育十分重視實(shí)踐技能教學(xué) [5，6]。在國外許多工科大學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)占有很大的比例[2]。如美國斯坦福大學(xué)工程專業(yè)，各種實(shí)踐性學(xué)分為83，占總學(xué)分的43%。其多層次的Project訓(xùn)練、多形式的課外實(shí)踐構(gòu)成了完整的實(shí)踐教學(xué)體系，開放的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境、眾多社會和企業(yè)實(shí)習(xí)鍛煉機(jī)會為學(xué)生提供了良好的能力培養(yǎng)平臺。同時，具有特色的人文素質(zhì)教育體系既注重學(xué)生法律法規(guī)的教育，也注重表達(dá)能力、與人交流能力、協(xié)作精神的培養(yǎng)，將素質(zhì)教育與專業(yè)知識學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。美國大學(xué)工科教育以強(qiáng)調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)理論教育、終生學(xué)習(xí)的思想、工程科學(xué)與社會和環(huán)境協(xié)調(diào)的思想、工程實(shí)踐中的責(zé)任感和職業(yè)道德教育形成了鮮明的特色。在德國工科教育中，實(shí)踐教學(xué)地位舉足輕重，在教學(xué)計劃中占有大量學(xué)時。斯圖加特大學(xué)機(jī)械工程系基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段的課程實(shí)踐練習(xí)課與講課比達(dá)到1∶2，專業(yè)學(xué)習(xí)階段比例更高，各種生產(chǎn)實(shí)習(xí)就有26周，由此保證工程教育的特色和特點(diǎn)。

2 工程教育對人才培養(yǎng)方案修訂思路

高等學(xué)校人才培養(yǎng)方案是教育教學(xué)的總綱，是人才培養(yǎng)體系的主要內(nèi)容。一所大學(xué)人才培養(yǎng)體系的建立是一個不斷完善的過程，不但需要具有自己的特色和特點(diǎn)，更要符合可持續(xù)發(fā)展的需求。根據(jù)工程教育的內(nèi)涵與發(fā)展趨勢，在新的人才培養(yǎng)方案修訂中應(yīng)關(guān)注國家社會需求和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[7]。人才培養(yǎng)方案修訂的主要思路應(yīng)該注重以下方面：

（1）以區(qū)域經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，以注重工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，提倡知識、能力、素質(zhì)三位一體協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念，堅持 “以德為先、能力為重、全面發(fā)展”的人才培養(yǎng)觀和“面向社會、面向世界、面向未來”的國際化視野，遵循高等工程教育規(guī)律，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)工程應(yīng)用型建設(shè)人才。

（2）人才培養(yǎng)類型方面，依據(jù)不同學(xué)校的定位，堅持立足區(qū)域，面向全國，服務(wù)主導(dǎo)行業(yè)及地方經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展，培養(yǎng)具有“基礎(chǔ)厚實(shí)、作風(fēng)樸實(shí)、工作扎實(shí)、為人誠實(shí)、勇于創(chuàng)新”特點(diǎn)的高級工程技術(shù)人才。

（3）在專業(yè)課程體系與教學(xué)內(nèi)容方面，能夠體現(xiàn)行業(yè)信息化特色和應(yīng)用優(yōu)勢，即以相關(guān)專業(yè)為基礎(chǔ)，融入計算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)等多學(xué)科知識。在課程內(nèi)容上，結(jié)合行業(yè)工程需求進(jìn)行延伸，形成具有明顯行業(yè)特色的課程體系。

（4）在課程體系設(shè)置方面，以工程范式為指導(dǎo)。強(qiáng)調(diào)工程自身的綜合性，實(shí)踐性和創(chuàng)新性：一是注重知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的一體化；二是技術(shù)要素與非技術(shù)要素培養(yǎng)的一體化。強(qiáng)化綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和解決復(fù)雜工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新精神。

（5）在課程計劃內(nèi)容組織和次序方面，注重以相互支撐的理論知識為經(jīng)，以一系列能力為緯，經(jīng)緯交織，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，以及知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的有機(jī)融合。endprint

3 工程教育專業(yè)課教學(xué)改革與實(shí)踐

3.1 專業(yè)課程教學(xué)中存在的主要問題

工科專業(yè)類課程是學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識、訓(xùn)練工程思維方式和培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力的重要環(huán)節(jié)[8]。工程知識具有綜合性、系統(tǒng)性及實(shí)踐性強(qiáng)，表現(xiàn)形式多樣，涉及面廣等特點(diǎn)，屬于復(fù)雜知識，所以工科專業(yè)類課程教學(xué)與生動形象的文科類課程和抽象縝密的理科類課程相比具有更大的難度。

目前，我校工科專業(yè)類課程教學(xué)中主要存在以下問題：

（1）在課程設(shè)置方面，按照公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)選修課的層級序列構(gòu)建課程體系，有利于學(xué)生掌握學(xué)科知識體系，但對工程實(shí)際體現(xiàn)不夠；

（2）現(xiàn)有課程更偏向于科學(xué)教育模式，注重抽象的、脫離工程背景的知識和概念的傳授，缺乏系統(tǒng)性和工程實(shí)踐性，沒有充分體現(xiàn)工程知識的特點(diǎn)，不符合學(xué)生認(rèn)知工程過程的規(guī)律；

（3）教學(xué)方法依然以課堂內(nèi)教師講授為主，存在傳統(tǒng)化、單一化的現(xiàn)象，對學(xué)生科學(xué)思維、主動學(xué)習(xí)的訓(xùn)練和激發(fā)不夠；

（4）實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)結(jié)合不緊密，實(shí)踐教學(xué)理念陳舊，訓(xùn)練中大多數(shù)學(xué)生處于被動狀態(tài)，積極性不高，導(dǎo)致實(shí)踐能力培養(yǎng)實(shí)效性不高；

（5）學(xué)生習(xí)慣延用學(xué)習(xí)中學(xué)知識的學(xué)習(xí)方法來開展工程知識的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中以做題和死記硬背為主，無法真正掌握和運(yùn)用知識。

3.2 基于工程應(yīng)用鏈接一體化課程教學(xué)改革

專業(yè)課作為工程知識學(xué)習(xí)的主要途經(jīng)，在教學(xué)中必須遵循工程知識所具有的綜合性、實(shí)踐性、關(guān)聯(lián)性和遞進(jìn)性等特點(diǎn)。在現(xiàn)有的以學(xué)科體系為基礎(chǔ)的課程設(shè)置中，工程知識分散在個體課程中，缺乏工程實(shí)際情境化的有效聯(lián)系，學(xué)生所面對的是獨(dú)立的課程，“只見樹木，不見森林”，知識的學(xué)習(xí)停留在點(diǎn)上，沒有延伸到線和面上，很難構(gòu)成較為完整的知識體系。工科課程體系中存在著學(xué)科之間的交叉和融合，課程內(nèi)容之間存在著知識的關(guān)聯(lián)和融合。要促進(jìn)知識點(diǎn)向知識面延伸，建構(gòu)知識體系，就需要將分散的個體課程通過工程實(shí)際有機(jī)連接起來，使學(xué)生在一個情景化的主線引導(dǎo)下學(xué)習(xí)知識，進(jìn)行知識的綜合及與工程實(shí)際的關(guān)聯(lián)。

我們以網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)為例，在專業(yè)課教學(xué)改革中開展了由網(wǎng)絡(luò)集成與工程設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)鏈接多門專業(yè)課的一體化課程教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。對于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的學(xué)生，分別開設(shè)了電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，并把這些主要的原理性和概念性課程與工程類知識與能力結(jié)合起來，使學(xué)生能夠真正具備在社會實(shí)際應(yīng)用中規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的能力，學(xué)會并掌握具有網(wǎng)絡(luò)集成和工程項(xiàng)目實(shí)施與管理的方法和手段。通過多門相關(guān)課程工程應(yīng)用鏈接的實(shí)踐訓(xùn)練，大大提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

通過三級環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的工程能力：

第一級是認(rèn)識實(shí)驗(yàn)，安排在開課前，學(xué)生通過對實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的參觀和了解，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的組成和基本工作原理，對工程知識和應(yīng)用有一個初步的感性認(rèn)識；

第二級是系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)，在教學(xué)中，將應(yīng)用案例引入課程教學(xué)過程，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)及與工程實(shí)際的關(guān)聯(lián)，將初級的感性認(rèn)識逐漸上升為對知識的融合與理解；

第三級是專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)完專業(yè)課程后，集中安排兩周網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生通過集成綜合所學(xué)知識并結(jié)合工程應(yīng)用，逐漸將工程知識向工程能力提升與轉(zhuǎn)化。

3.3 基于研究性學(xué)習(xí)方式的專業(yè)課教學(xué)改革

在以學(xué)科體系為基礎(chǔ)的人才培養(yǎng)方案中，工程知識包含在各專業(yè)課程中，學(xué)生通過專業(yè)課的學(xué)習(xí)獲得構(gòu)建自身工程知識體系的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的專業(yè)課教學(xué)主要采用“課堂講授+課內(nèi)實(shí)驗(yàn)”的方法。針對傳統(tǒng)專業(yè)課教學(xué)方法存在的問題，我們提出并實(shí)踐了“問題、案例雙驅(qū)動，課內(nèi)、課外互促進(jìn)，理論、實(shí)踐相結(jié)合”的教學(xué)方法。該方法將課程教學(xué)分為課前、課中和課后三個階段，教學(xué)方法與組織過程如圖1所示。

開課前，通過課外第二課堂，以科技講座和情境化工程應(yīng)用實(shí)例的形式給學(xué)生介紹本課程的基本知識和應(yīng)用領(lǐng)域，引出相關(guān)問題；在課程教學(xué)中，采用研究性學(xué)習(xí)方式，開展基于問題的學(xué)習(xí)，以案例、問題驅(qū)動課堂教學(xué)，引發(fā)學(xué)生興趣、引導(dǎo)學(xué)生思考。例如，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的學(xué)習(xí)中，因其具有抽象與概念化的特點(diǎn)，學(xué)生難以理解和掌握，我們通過課堂教學(xué)，同時在課外開展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，開展課外相關(guān)知識應(yīng)用的專題調(diào)研，成立導(dǎo)師制負(fù)責(zé)的學(xué)生實(shí)踐小組，學(xué)生通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)、了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用背景，通過討論學(xué)習(xí)掌握其工作原理，從而研究探索和解決問題，從理論學(xué)習(xí)上升為工程應(yīng)用能力的提升。

對學(xué)生的學(xué)習(xí)研究成果以學(xué)生課堂、翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行展示交流，課程教學(xué)之后，開設(shè)系列網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)驗(yàn)，通過相關(guān)實(shí)踐使學(xué)生在不斷的知識融合、知識綜合應(yīng)用過程中，達(dá)到對所學(xué)知識的鞏固提高和能力培養(yǎng)。同時在課程學(xué)習(xí)過程中引導(dǎo)學(xué)生參與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動、教師科研項(xiàng)目和各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，比如課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)安全創(chuàng)新大賽、工程訓(xùn)練競賽、挑戰(zhàn)杯課外科技活動競賽等，通過這些學(xué)科交叉、知識綜合項(xiàng)目的訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識應(yīng)用能力。

3.4 采用導(dǎo)師制的實(shí)踐教學(xué)模式

充分發(fā)揮學(xué)生自主能動的學(xué)習(xí)實(shí)踐精神，采取“集中授課+分組指導(dǎo)+綜合評審”“學(xué)生為主體+自選實(shí)驗(yàn)+自主搭建+教師引導(dǎo)”的方式實(shí)施教學(xué)，依據(jù)“教師提框架，提要求，學(xué)生搭平臺，做實(shí)驗(yàn)”的原則完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性、自主性，及學(xué)生解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)意識。導(dǎo)師制綜合實(shí)驗(yàn)開展過程如圖2所示。主要包括工程問題分析、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、自主構(gòu)建系統(tǒng)、一體化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測試與結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)演示與答辯等環(huán)節(jié)，整個實(shí)驗(yàn)過程由學(xué)生自主完成，教師主要起引導(dǎo)作用。

4 結(jié) 語

本文以回歸工程教育本質(zhì)為導(dǎo)向，針對目前高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)施中面臨的問題，結(jié)合工程教育和應(yīng)用轉(zhuǎn)型進(jìn)行了深入的研究和分析。以工程認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才培養(yǎng)需求的變化，指出了現(xiàn)行人才培養(yǎng)方案在課程設(shè)置及理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)等方面存在的問題與不足，從多方面、多渠道開展著重工程素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)的改革和實(shí)踐。研究探索了“基于工程應(yīng)用鏈接一體化課程教學(xué)改革”的教學(xué)模式，探索實(shí)踐了“問題、案例雙驅(qū)動，課內(nèi)、課外互促進(jìn)，理論、實(shí)踐相結(jié)合”的教學(xué)方法，通過項(xiàng)目探索與實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果。

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