工科學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐 金英愛 高青 李文博

金英愛++高青++李文博

摘 要 以卓越工程師為培養(yǎng)目標(biāo)，以工科實(shí)驗(yàn)班為載體，立足吉林大學(xué)車輛工程及機(jī)械工程學(xué)科群優(yōu)勢(shì)，在理論教學(xué)中注重與工程實(shí)際的緊密結(jié)合，全面實(shí)現(xiàn)大學(xué)生工程能力培養(yǎng)。建設(shè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的教學(xué)課程體系，探索換位教學(xué)的教育理念，推進(jìn)國(guó)際化課程體系建設(shè)，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)工科基礎(chǔ)課程改革及課程體系機(jī)制建設(shè)。

關(guān)鍵詞 工科學(xué)生；工程思維能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）12-0093-02

Research and Practice of Engineering Thinking Ability Training of Engineer Undergraduates//JIN YingAi， GAO Qing， LI Wenbo

Abstract With the aim to outstanding engineers training objective， based on the advantage of automotive engineering and mechanical engineering of Jilin University， theory teaching and practical engineering teaching is combined. With the union teaching course system of produce， teaching and research， the transposition teaching method is explored， the internationalization course system is constructed， innovative practice ability of undergraduate is improved， the curriculum system of engineering undergraduate is reformed.

Key words engineering undergraduate； engineering thinking ability； innovative ability

1 前言

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)一些高等學(xué)校里面的“尖子生”在參加工作后有一部分會(huì)淡出優(yōu)秀者行列，甚至在就業(yè)方面屢屢受挫，而往往學(xué)習(xí)成績(jī)處于中等的學(xué)生卻會(huì)在以后的工作中有出色表現(xiàn)。由此折射出我國(guó)教育體制出現(xiàn)的問題。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是我國(guó)一貫的“應(yīng)試教育”造成的。此教學(xué)模式重視傳統(tǒng)知識(shí)的教育，忽視了對(duì)于步入社會(huì)后所需的實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在高校中教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)少，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差、學(xué)生協(xié)作能力差等現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在高等教育尤其是工科院校當(dāng)中，重視學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)尤其重要，急需改進(jìn)目前大學(xué)生工程意識(shí)差、工程觀念薄弱的現(xiàn)狀。

本教學(xué)團(tuán)隊(duì)中兩位教師到UC（University of Colo-rado）和OSU（Oklahoma State University）親歷了美國(guó)高等教育。美國(guó)目前工科教育充分重視實(shí)踐教學(xué)，并且對(duì)團(tuán)隊(duì)合作尤其注重，對(duì)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)形式也具有多樣性。根據(jù)課程特色，學(xué)生可以按自己組建的團(tuán)隊(duì)特色制訂實(shí)踐計(jì)劃，并經(jīng)任課教師的評(píng)估開展實(shí)踐。很多課程有部分時(shí)間用于企業(yè)實(shí)踐和調(diào)研，學(xué)生團(tuán)隊(duì)自己與相關(guān)企業(yè)單位進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，在課后深入企業(yè)開展實(shí)踐和調(diào)研。企業(yè)定期通過電子郵件、電話等溝通形式向指導(dǎo)教師做通報(bào)。學(xué)生定期向任課教師做匯報(bào)，教師將針對(duì)學(xué)生的實(shí)踐進(jìn)程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐方向進(jìn)行把握。這類授課和實(shí)踐模式對(duì)教師和學(xué)生的要求都大大提高，能力的提高不僅僅局限于知識(shí)層面，對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力也有極大的提高。

對(duì)于相關(guān)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，則主要在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室展開，但是在實(shí)驗(yàn)過程中，教師完全處于次要地位，主要由學(xué)生來講述實(shí)驗(yàn)原理，其他學(xué)生進(jìn)行不斷補(bǔ)充，教師主要闡述安全注意事項(xiàng)，在這個(gè)過程中充分展現(xiàn)以學(xué)生為主體的教育理念。

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，培養(yǎng)和造就一大批素質(zhì)優(yōu)良、勇于創(chuàng)新的人才，是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的迫切需要，也是國(guó)家對(duì)高校人才培養(yǎng)的基本要求[1]。本項(xiàng)目通過增加實(shí)踐環(huán)節(jié)教育來提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，以適應(yīng)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)以及中國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際經(jīng)濟(jì)的接軌。

本項(xiàng)目以卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃目標(biāo)為核心，以工科實(shí)驗(yàn)班為載體，通過工科基礎(chǔ)課創(chuàng)新建設(shè)，加強(qiáng)基礎(chǔ)類課程教學(xué)的工程實(shí)踐，依托拓展課內(nèi)容和課程國(guó)際化，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革與實(shí)踐，探索建立創(chuàng)新實(shí)踐人才培養(yǎng)的新途徑，實(shí)施工科基礎(chǔ)課程創(chuàng)新實(shí)踐人才培養(yǎng)計(jì)劃。開展工科基礎(chǔ)課程強(qiáng)化工程實(shí)踐的人才培養(yǎng)模式和教學(xué)體系設(shè)置，建設(shè)校企合作辦學(xué)、行業(yè)資深專家、海外學(xué)術(shù)名家和校內(nèi)交叉學(xué)科的工程師培養(yǎng)新模式，帶動(dòng)和引領(lǐng)工科基礎(chǔ)課程教學(xué)水平的提升和發(fā)展，促進(jìn)工科教育的發(fā)展與進(jìn)步。

2 產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的教學(xué)課程體系

建立緊密關(guān)聯(lián)的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合教學(xué)課程體系，全面探索校內(nèi)課堂、企業(yè)課堂、實(shí)踐基地、創(chuàng)新平臺(tái)等凸顯工科特色的教學(xué)模式，強(qiáng)化課程雙師型教學(xué)模式，突出工科教育的工程化特點(diǎn)。

建設(shè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的教學(xué)課程體系，在原有的一汽集團(tuán)、哈爾濱動(dòng)力集團(tuán)等實(shí)踐基地的基礎(chǔ)上，建設(shè)“一汽法雷奧汽車空調(diào)有限公司”吉林大學(xué)教學(xué)實(shí)踐基地。

通過增加實(shí)踐基地，讓更多的學(xué)生去工廠參加實(shí)習(xí)、實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生參加工廠的技術(shù)攻關(guān)活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)。

同時(shí)，注重將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置。例如：“地下蓄熱過程傳熱機(jī)理及其時(shí)變特性規(guī)律與控制”項(xiàng)目的熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)已被教學(xué)利用，作為制冷循環(huán)拓展制熱利用實(shí)驗(yàn)演示；“不同空氣組分進(jìn)氣下發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)理及其反應(yīng)特征研究”項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為工程熱力學(xué)OTTO循環(huán)熱力過程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)；結(jié)合科研成果開發(fā)研制的實(shí)驗(yàn)裝置“泵與風(fēng)機(jī)綜合性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)”“熱量表綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)”已應(yīng)用于本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而“太陽能光熱、光電轉(zhuǎn)換綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”也即將對(duì)學(xué)生開放使用。endprint

3 探索換位教學(xué)的教育理念

轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生的傳統(tǒng)觀念，達(dá)到“教學(xué)”中教師與學(xué)生的互動(dòng)，啟發(fā)與思考緊密結(jié)合，使學(xué)生處于教學(xué)的主體地位，教師起引導(dǎo)作用，實(shí)行啟發(fā)性、引導(dǎo)性的教學(xué)模式，實(shí)行換位教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造力。組織機(jī)械工程學(xué)院、汽車工程學(xué)院、生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院的學(xué)生在教學(xué)過程中進(jìn)行換位教學(xué)，讓學(xué)生在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中更好地參與進(jìn)來，能夠提出工程問題并提出解決的方案。

4 推進(jìn)國(guó)際化課程體系建設(shè)

基礎(chǔ)課程通常比較傳統(tǒng)且內(nèi)容一致性較高，有利于開展國(guó)際交流與合作。通過教學(xué)內(nèi)容、方式、環(huán)節(jié)的合作培養(yǎng)模式，拓寬國(guó)際視野，充分利用國(guó)際教育資源，取長(zhǎng)補(bǔ)短，有利于夯實(shí)工程理論基礎(chǔ)，實(shí)踐課程的融合、學(xué)習(xí)和提高，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

聘請(qǐng)英國(guó)諾丁漢大學(xué)Y.Y.Yan教授到本校為卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施專業(yè)“車輛工程”“機(jī)械工程及其自動(dòng)化”“農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化”的工科實(shí)驗(yàn)班學(xué)生講述工科基礎(chǔ)課程傳熱學(xué)。課程采用全英文授課模式，教學(xué)方法完全采用諾丁漢大學(xué)的教學(xué)模式。諾丁漢大學(xué)的教學(xué)模式更注重實(shí)際工程循環(huán)的分析，如對(duì)溴化鋰吸收式制冷循環(huán)進(jìn)行了詳盡的講解。工科實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在本次教學(xué)活動(dòng)中得到大量的教學(xué)信息，尤其是增加了工程實(shí)踐方面的知識(shí)[2-3]。

通過借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家工科大學(xué)生的培養(yǎng)模式，打破目前普遍存在的以教師為主導(dǎo)、課堂教學(xué)為主的教學(xué)方式，組織學(xué)生在課堂上進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生自己提出工程問題并加以解決，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)。課堂討論的內(nèi)容以工程實(shí)踐問題為主，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生的表現(xiàn)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。

5 大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

指導(dǎo)學(xué)生完成國(guó)家級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，制作與工程實(shí)際緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)寫作工科實(shí)踐論文，不斷完善現(xiàn)有的能源課程實(shí)踐基地建設(shè)平臺(tái)。吉林大學(xué)為學(xué)生創(chuàng)造了很多參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，學(xué)生只要提出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，都可以得到學(xué)校的資助。

當(dāng)代學(xué)生科技創(chuàng)新的能力對(duì)于社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步相當(dāng)關(guān)鍵，通過大學(xué)期間進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)，可以大幅度提高學(xué)生的實(shí)際操作動(dòng)手能力，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

6 工科基礎(chǔ)課程的工程能力訓(xùn)練機(jī)制形成

組織機(jī)械工程學(xué)院、汽車工程學(xué)院、生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院的學(xué)生在學(xué)習(xí)工科基礎(chǔ)必修課程工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)的過程中，通過課程小論文、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等方式提出工程實(shí)踐問題，并提出解決方案。

圍繞基礎(chǔ)課程，開設(shè)拓展課程，提升理性知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)；擴(kuò)展基礎(chǔ)課程覆蓋工程知識(shí)面，加強(qiáng)工程認(rèn)知與實(shí)際應(yīng)用體會(huì)。通過工科基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，強(qiáng)化工科基礎(chǔ)課程，凸顯工科特征設(shè)置，建立校企聯(lián)辦機(jī)制，強(qiáng)化工程實(shí)踐教學(xué)能力和國(guó)際融合，研究與實(shí)踐新的課程教學(xué)計(jì)劃、大綱、教材、講座、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐指導(dǎo)書、管理文件等建設(shè)，打造大學(xué)工科基礎(chǔ)課程與實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，為工科基礎(chǔ)課程的工程能力訓(xùn)練機(jī)制形成提供寬厚的課程基礎(chǔ)。

7 結(jié)束語

通過工程熱力學(xué)工科基礎(chǔ)課程為典型課程，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施專業(yè)“車輛工程”“機(jī)械工程及其自動(dòng)化”“農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化”的工科實(shí)驗(yàn)班教學(xué)，通過拓展課程和講座，依托課外工程實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)，采用多種課后工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，以多種工程實(shí)踐相關(guān)的教學(xué)方法改變傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)為主線的單一教學(xué)模式。通過課程企業(yè)實(shí)線，加強(qiáng)工程悟性和感知；通過拓展課程內(nèi)容講座，擴(kuò)展基礎(chǔ)課程覆蓋工程知識(shí)面，加強(qiáng)工程認(rèn)知與實(shí)際應(yīng)用體會(huì)；通過建立課程實(shí)踐基地，開辟基礎(chǔ)理論課程的輔助課堂，實(shí)現(xiàn)理性知識(shí)和感性知識(shí)教學(xué)的融合與互補(bǔ)。同時(shí)，以建設(shè)課程基地為依托，作為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐空間，捆綁課程內(nèi)容，加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等培養(yǎng)模式，提高大學(xué)生再創(chuàng)造的工程實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)工科學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。

參考文獻(xiàn)

[1]姚文軒，滕召勝.運(yùn)用大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實(shí)踐與思考[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2010，33（2）.

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[3]陳貴堂，王永珍.工程熱力學(xué)[M].2版.北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.endprint