“卓越工程師”培養(yǎng)視域下的教學(xué)改革

●亓小宇

“卓越工程師”培養(yǎng)視域下的教學(xué)改革

●亓小宇

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施對高等工程教育教學(xué)提出了新的更高的要求，針對目前高校教學(xué)中不能適應(yīng)“卓越計劃”培養(yǎng)要求的問題，改革教學(xué)內(nèi)容，建立多層次一體化的實踐教學(xué)體系并與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合；改革教學(xué)方法，引入“混合式學(xué)習(xí)”理念，以開展研究性學(xué)習(xí)為突破口，選擇適宜的教學(xué)內(nèi)容，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式；建立多元化的學(xué)生評價體系，提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。

高等工程教育；卓越工程師；教學(xué)改革；工程實踐

隨著科技的發(fā)展和全球一體化的不斷推進(jìn)，對厚基礎(chǔ)、寬口徑、實踐能力強(qiáng)的工程應(yīng)用型人才的需求量大大增加。為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建立人力資源強(qiáng)國的戰(zhàn)略部署，教育部組織實施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（后簡稱“卓越計劃”）?！白吭接媱潯睂Ω叩冉逃嫦蛏鐣托袠I(yè)需求培養(yǎng)高質(zhì)量工程技術(shù)人才，調(diào)整人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，推動工程教育教學(xué)改革和創(chuàng)新，促進(jìn)我國從工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國，具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。[1]“卓越計劃”的實施引發(fā)了高等工程教育在教學(xué)理念、教學(xué)體系和內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的一系列變革。不論是我國“卓越計劃”本科工程型人才培養(yǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)，還是美國ABET（工程技術(shù)認(rèn)證委員會）提出的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，都著力強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生扎實的工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，實驗及工程設(shè)計實踐能力，創(chuàng)新應(yīng)用的能力，團(tuán)隊合作能力，終身學(xué)習(xí)的能力以及良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、安全等意識。[2][3]這些知識、能力和意識的培養(yǎng)對肩負(fù)著工程技術(shù)人才培養(yǎng)使命的高校在教學(xué)的各個環(huán)節(jié)上提出了新的更高的要求。一是在知識培養(yǎng)方面，要求培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)理論知識并與生產(chǎn)實際相結(jié)合，將學(xué)科發(fā)展前沿信息引入教學(xué)內(nèi)容中，擴(kuò)展學(xué)生知識面。二是在能力培養(yǎng)方面，要求通過構(gòu)建新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方式方法，強(qiáng)化工程設(shè)計能力、工程實踐能力、工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力和溝通合作能力。三是在工程意識培養(yǎng)方面，要求在教學(xué)過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識、質(zhì)量意識、環(huán)境意識、經(jīng)濟(jì)意識等工程意識。因此，以轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念為前提，以教師豐富的工程實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)，改革原有的教學(xué)體系和教學(xué)形式，才能保證“卓越計劃”提出的這些新的人才培養(yǎng)要求得以落實，工程人才培養(yǎng)質(zhì)量得以提升。

一、高校教學(xué)現(xiàn)狀尚不能與“卓越計劃”有效契合

“卓越計劃”的實施對高校工程教育教學(xué)提出了新的更高的要求，而目前高校工程教育教學(xué)中存在著，重理論輕實踐，重知識灌輸輕能力培養(yǎng)，有的教學(xué)實習(xí)流于形式，教學(xué)方法和教學(xué)模式單一，教學(xué)與行業(yè)企業(yè)聯(lián)系不緊密，教師缺少實踐經(jīng)驗，教學(xué)缺少實踐案例，教學(xué)中缺少對學(xué)生工程意識的培養(yǎng)等等問題，[4][5]具體表現(xiàn)在：

（一）課程體系中技術(shù)性、實踐性和綜合性的工程設(shè)計實踐內(nèi)容比重偏低，已開展的實踐教學(xué)內(nèi)容與工程實際、企業(yè)需求有距離，導(dǎo)致學(xué)生動手實踐能力和專業(yè)技能無法達(dá)到“卓越計劃”培養(yǎng)要求。

（二）各門課程之間缺乏有機(jī)聯(lián)系。理論與實際結(jié)合不緊密，各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之間缺乏連貫性和層次性。學(xué)生無法正確把握各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系并將所學(xué)知識融會貫通從而應(yīng)用到實際問題的解決中。

（三）課堂教學(xué)中與具體工程問題、案例和工程項目有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容不夠豐富，知識更新不夠及時，缺少對新技術(shù)、新工藝及新科研成果的引入。學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)欠缺。

（四）課堂教學(xué)方法多沿用講授法，在這種單一的教學(xué)方法和教學(xué)模式下，學(xué)生的主體性被忽略，學(xué)生分析解決問題能力、創(chuàng)新實踐能力、自學(xué)能力，合作溝通能力的培養(yǎng)達(dá)不到“卓越計劃”提出的要求。

可見，以往的本科工程教育中教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已經(jīng)不能很好的適應(yīng)“卓越計劃”對工程人才培養(yǎng)的要求。因此，從提高人才培養(yǎng)質(zhì)量入手，遵循工程“實踐、集成與創(chuàng)新”的特征，改革原有的教育教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系，推動教學(xué)方法改革，是當(dāng)前應(yīng)用型本科工程教育需要面對的重要任務(wù)。

二、深化高等工程教育教學(xué)改革，提高卓越工程師人才培養(yǎng)質(zhì)量

（一）建立符合“卓越工程師培養(yǎng)計劃”要求的理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容和課程體系

1.對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合及擴(kuò)展

為把學(xué)生培養(yǎng)成具有一定的科學(xué)素養(yǎng)，有較強(qiáng)的工程意識和工程實踐能力的應(yīng)用型人才，教師應(yīng)依據(jù)“卓越計劃”培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。同時，還應(yīng)根據(jù)行業(yè)需求變化進(jìn)行調(diào)整，適時引入新技術(shù)、新工藝及科研成果，擴(kuò)展理論教學(xué)內(nèi)容的深度及廣度。

高等學(xué)校本身具有教學(xué)和科研職能，且高校中的科研又具有教育性，充分發(fā)揮高?？蒲械娜瞬排囵B(yǎng)功能，將科研與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合是課堂教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。針對卓越工程師計劃中提出的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，改變以往課堂教學(xué)中只注重基本理論傳授的方式，從學(xué)科前沿領(lǐng)域及教師本人參與的學(xué)術(shù)研究中總結(jié)最新研究思路、研究成果及研發(fā)手段，以此作為課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充，使教學(xué)內(nèi)容在得以豐富與擴(kuò)展的同時增強(qiáng)其研究性與探索性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)他們深入思考。對課堂教學(xué)中所涉及的相關(guān)科研內(nèi)容感興趣的學(xué)生可以參與到與課程配套的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)——開放性實驗中，完成他們對這一問題從學(xué)習(xí)到實踐的認(rèn)知過程。

在教學(xué)過程中還應(yīng)注意對學(xué)生工程意識的培養(yǎng)。中國特色的社會主義現(xiàn)代高等工程教育體系注重對學(xué)生工程意識的培養(yǎng)，良好的質(zhì)量、安全、效益、環(huán)境、職業(yè)健康和服務(wù)意識是工程師應(yīng)具備的，其中生態(tài)文明理念和環(huán)保意識是工程意識中重要的思想理念。教師肩負(fù)著在工程教育中引入生態(tài)文明理念的責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生建立人與人、人與社會、人與自然的和諧生態(tài)理念，并引導(dǎo)學(xué)生自覺地在各種工程活動中踐行這一理念。

2.借鑒CDIO工程教育培養(yǎng)模式，建立多層次一體化的實踐教學(xué)體系，將實踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合

培養(yǎng)符合“卓越計劃”要求的應(yīng)用型人才，重點(diǎn)在于對學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)突出“應(yīng)用”這個中心，并將實踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，借鑒CDIO（構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運(yùn)作）工程教育培養(yǎng)模式的“做中學(xué)，做中思”的理念，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、工程能力、技術(shù)創(chuàng)新能力和管理能力。[6]

實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要包括課程實驗、仿真實訓(xùn)、實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計（論文）和創(chuàng)新訓(xùn)練等。這些培養(yǎng)實踐能力的環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，可以分為幾個層次。首先是認(rèn)知及基本技能層面，例如驗證性課程實驗、認(rèn)識實習(xí)及課程設(shè)計。在經(jīng)過了課程的理論教學(xué)后緊接著或者穿插進(jìn)行相關(guān)的實踐教學(xué)，在教學(xué)組織上形成一體化設(shè)置，學(xué)生就不會對學(xué)習(xí)的理論知識產(chǎn)生孤立感，而是能更深入理解基礎(chǔ)理論的含義和應(yīng)用價值。同時，這一層面的實踐教學(xué)不是孤立存在的，它們?yōu)榻酉聛淼母钊氲膶嵺`提供基礎(chǔ)技能的支撐。第二個層面是基本能力層面。在擁有了對行業(yè)的技術(shù)手段和技術(shù)方法的認(rèn)識以及一定的基本操作技能之后，能夠綜合運(yùn)用這些技能在教師或者手冊的指導(dǎo)下獨(dú)立完成諸如綜合性實驗、仿真實訓(xùn)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生應(yīng)該具備的基本能力。在具備了以上的基本技能及基本能力之后，學(xué)生便能夠參與到創(chuàng)新訓(xùn)練（如開放性實驗及工程項目實踐）中，實現(xiàn)對實驗或項目的設(shè)計和組織實施，這是第三個層面。開放性實驗和工程項目實踐的內(nèi)容主要來源于教師的科研項目、與企業(yè)聯(lián)合的工程項目以及技術(shù)開發(fā)等。依托實驗教學(xué)中心設(shè)立開放性實驗，鼓勵學(xué)生自選實驗，或者在導(dǎo)師指導(dǎo)下參與科研，掌握科學(xué)研究方法，獨(dú)立開展科學(xué)研究活動，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。在教師指導(dǎo)下參加與企業(yè)聯(lián)合的工程項目實踐，可以培養(yǎng)學(xué)生分析、提出方案并解決工程實際問題的能力，而且可以使學(xué)生直接了解企業(yè)對人才能力的要求，明確自身努力的方向。在這一層次的實踐訓(xùn)練中，學(xué)生是通過組成創(chuàng)新團(tuán)隊來完成實踐任務(wù)，在提高其工程實踐能力的同時，團(tuán)隊協(xié)作、組織管理以及交流溝通等都可以得到較好的鍛煉。第四個層面——實踐教學(xué)的最終環(huán)節(jié)是項目的實踐。項目從立項、論證、可行性分析、制定方案，直到最后實施、總結(jié)都可以通過學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計（論文）得以鍛煉。

（二）基于混合式學(xué)習(xí)理念，構(gòu)建符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律的教學(xué)方法和教學(xué)模式

所謂混合式學(xué)習(xí)（Blended Learning，B-learning）就是把傳統(tǒng)面對面教學(xué)的優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢有機(jī)整合，以達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果與經(jīng)濟(jì)效益的一種教學(xué)方式。它既是教學(xué)資源和教學(xué)環(huán)境的混合，也是教學(xué)理論與教學(xué)方式的混合。[7]由于混合式學(xué)習(xí)更加注重課堂上教學(xué)師生間的交流和在線學(xué)習(xí)過程中學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的積極構(gòu)建，充分體現(xiàn)了以“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，因此與“卓越計劃”對教學(xué)方法改革的要求相契合。

1.在“混合式學(xué)習(xí)”課堂教學(xué)中實現(xiàn)知識內(nèi)化

課堂教學(xué)既是傳統(tǒng)教學(xué)的主要形式也是混合式學(xué)習(xí)的基本學(xué)習(xí)活動。課堂教學(xué)中，通過講授法可以準(zhǔn)確、系統(tǒng)、連貫地將知識，特別是重點(diǎn)難點(diǎn)知識傳授給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生對知識的系統(tǒng)理解和把握。授課過程中，通過精心、巧妙地組織和控制教學(xué)節(jié)奏和過程，適時地啟發(fā)、提問、討論等互動，可以直接觀察學(xué)生的行為表現(xiàn)，及時了解并解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題，加強(qiáng)教師和學(xué)生之間的互動交流。講授法雖能夠使學(xué)生直接、快速掌握一些基本理論、概念和方法，但是對學(xué)生的主體性、創(chuàng)新能力和綜合分析能力的培養(yǎng)關(guān)注不夠，對于實踐性、發(fā)散性思維的問題，采用學(xué)生自己探究的教學(xué)方式會更好。因此，“教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見”中明確提出：“著力推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法”。所謂研究性教學(xué)（或?qū)W習(xí)）是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過各種研究性的學(xué)習(xí)方式，主動地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，從而在知識學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)和素質(zhì)形成方面達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的過程。[8]研究性教學(xué)可以以研究工程實際問題為平臺進(jìn)行知識學(xué)習(xí)和能力鍛煉，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題、獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新、協(xié)同合作的能力。

2.利用“翻轉(zhuǎn)課堂”實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的優(yōu)化

在教學(xué)過程中根據(jù)課程內(nèi)容和性質(zhì)，對部分內(nèi)容采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，將課前網(wǎng)絡(luò)自學(xué)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合，可實現(xiàn)最佳學(xué)習(xí)效果。[9]翻轉(zhuǎn)課堂通常采用課前學(xué)生自學(xué)教學(xué)視頻（如微課）并完成課前練習(xí)；課堂上教師與學(xué)生探討疑難問題，學(xué)生展示學(xué)習(xí)成果，教師進(jìn)行總結(jié)這樣一個教學(xué)流程。這一過程強(qiáng)調(diào)了師生之間及學(xué)生之間的互動，是基于問題和網(wǎng)絡(luò)資源的自主學(xué)習(xí)、研究過程。學(xué)生的主體性得到充分體現(xiàn)。在混合式教學(xué)過程中，選擇適合學(xué)生自學(xué)并且在工程實踐中應(yīng)用較廣的內(nèi)容，例如在課程學(xué)習(xí)中由教師根據(jù)知識點(diǎn)分別制作微課、提供學(xué)生可以閱讀的英文文獻(xiàn)，上傳至網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺。學(xué)生先通過課下網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)知識并思考教師在平臺上提出的問題。學(xué)生可以針對學(xué)習(xí)中存在的問題與教師進(jìn)行在線交流；面對面課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生對課前問題進(jìn)行分組討論，并針對學(xué)生提出的問題進(jìn)行個性化指導(dǎo)，列舉更多的工程應(yīng)用實例鞏固所學(xué)知識，并由教師對知識點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)、國內(nèi)外研究最新進(jìn)展及實踐應(yīng)用成果案例進(jìn)行總結(jié)。翻轉(zhuǎn)課堂模式的采用，可以給予學(xué)生學(xué)習(xí)的新鮮感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時由于網(wǎng)絡(luò)微課播放的可重復(fù)性，加強(qiáng)了對所學(xué)知識的鞏固。

（三）采用多元化的學(xué)生評價體系

為配合以上教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式的改革，教師應(yīng)進(jìn)一步改革學(xué)生評價體系，改變以往單一的學(xué)生評價模式，將形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，形成多元化的評價體系，更全面檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。形成性評價強(qiáng)調(diào)對教學(xué)活動過程的評價，在考核主體上，從傳統(tǒng)的“教師一人考核”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖處熞龑?dǎo)下的學(xué)生自評和互評”與“教師考核學(xué)生”相結(jié)合的模式。形成性評價主要體現(xiàn)在混合式學(xué)習(xí)過程中，對學(xué)生的評價包含了課堂學(xué)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)兩部分。課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生對課堂研討內(nèi)容的積極參與，研究性學(xué)習(xí)小組任務(wù)的完成情況、協(xié)作學(xué)習(xí)表現(xiàn)及學(xué)習(xí)成果展示的評價等由教師考核，小組學(xué)習(xí)及組間討論中學(xué)生的表現(xiàn)由學(xué)生展開自評與互評?；诜D(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)評價包含了課前網(wǎng)絡(luò)自學(xué)效果的評價，學(xué)生積極參與討論的評價等。形成性評價可以督促學(xué)生始終全身心投入到各學(xué)習(xí)階段中并熟練運(yùn)用相關(guān)知識，但知識結(jié)構(gòu)的理論化和系統(tǒng)化還有賴于期末考試形式的終結(jié)性評價。

[1]教育部.教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見[R].教高[2011]1號，2011：1.

[2]教育部.中國工程院關(guān)于印發(fā)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標(biāo)準(zhǔn)”的通知[R].教高[2013]15號，2013：15.

[3]Engineering Accreditation Commission.ABET.Criteria for accrediting engineering programs [EB/OL].http://www.abet.org/accreditation/accreditation-criteria/criteria-for-accrediting-engineeringprograms-2015-2016/

[4]李繼懷，王力軍.工程教育的理性回歸與卓越工程師培養(yǎng)[J].黑龍江高教研究，2011，（3）.

[5]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）.

[6]顧佩華，包能勝，康全禮，陸小華，熊光晶，林鵬，陳嚴(yán).CDIO在中國（下）[J].高等工程教育研究，2012，（5）.

[7]何克抗.從Blended Learning看教育技術(shù)理論的新發(fā)展（上）[J].中國電化教育，2004，（3）.

[8]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J].高等工程教育研究，2011，（6）.

[9]何克抗.從“翻轉(zhuǎn)課堂”的本質(zhì)，看“翻轉(zhuǎn)課堂”在我國的未來發(fā)展[J].電化教育研究，2014，（7）.

（責(zé)任編輯：孫寬寧）

亓小宇/山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院講師，主要研究方向為資源與環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)與研究