高素質(zhì)卓越工程師“三位一體”教學(xué)模式探索

陳小光，姬廣凱，馬承愚，謝學(xué)輝

(東華大學(xué) a. 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；b. 教務(wù)處，上海 201620)

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高素質(zhì)卓越工程師“三位一體”教學(xué)模式探索

陳小光a，姬廣凱b，馬承愚a，謝學(xué)輝a

(東華大學(xué) a. 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；b. 教務(wù)處，上海 201620)

為迎合當(dāng)前我國對高素質(zhì)卓越工程師的需求，論文結(jié)合國內(nèi)外卓越工程師培養(yǎng)模式現(xiàn)狀，創(chuàng)造了一套已初見成效的“層次連貫、協(xié)同內(nèi)外、多維訓(xùn)練”三位一體全新教學(xué)模式，詳細闡述了該教學(xué)模式的主體內(nèi)容、培養(yǎng)思路、主要流程和關(guān)鍵要素等，構(gòu)建了一套行之有效的卓越工程師人才培養(yǎng)實施體系。該教學(xué)模式培養(yǎng)思路具有特色，培養(yǎng)過程與眾不同。它同樣可為高年級研究生培養(yǎng)提供借鑒。

卓越工程師；教學(xué)模式；人才培養(yǎng)；三位一體；培養(yǎng)思路

2010年，為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》，我國啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，主要目標是培養(yǎng)造就一批能適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需求的，擁有工程實踐能力和自主創(chuàng)新能力的高素質(zhì)工程技術(shù)和管理人才。該計劃通過不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、豐富社會實踐、強化動手能力實現(xiàn)培養(yǎng)目標，它涉及高校、政府和企業(yè)諸多層面，任務(wù)龐雜而艱巨[1]。

在高素質(zhì)工程技術(shù)和管理人才的培養(yǎng)過程中，國內(nèi)外高校已有許多創(chuàng)新性教學(xué)改革。國內(nèi)高校如山東建筑大學(xué)的機械工程教育著重創(chuàng)新能力培養(yǎng)，從基礎(chǔ)理論創(chuàng)新到思維創(chuàng)新，著力通過課程與實踐環(huán)節(jié)的改革培養(yǎng)創(chuàng)新能力[2]；合肥工業(yè)大學(xué)以及南京航空航天大學(xué)有學(xué)者以工程規(guī)模擴大的大工程時代為切入點，提出工程師人才大工程素質(zhì)的塑造與培養(yǎng)[3]；國外高校如法蘭西學(xué)院部分學(xué)者提倡搭建工程協(xié)作平臺以培養(yǎng)工程人才工程能力，基于項目擴充工程交流經(jīng)驗[4]；德國海德堡大學(xué)的學(xué)者從公司角度考慮，通過教學(xué)大綱的制定和行業(yè)認證框架搭建來改善工程人才整體素養(yǎng)[5]。面對工程技術(shù)人才實踐技能的培養(yǎng)，眾多學(xué)者從不同角度提出了新的教學(xué)體系和教育理念，一定程度上推動了工程師教育的縱深發(fā)展。但這些工程師人才教育的改革多拘于某一技能的培養(yǎng)，培養(yǎng)模式單一、不連貫。然而，工程師教育改革和教學(xué)模式探索過程復(fù)雜，既要對工程現(xiàn)狀、社會形勢有整體把握，又要對培養(yǎng)目標有足夠的規(guī)劃預(yù)判，還要制定出行之有效的實施方案將培養(yǎng)目標落到實處，才能讓培養(yǎng)對象真正做到“上接天線、下接地氣”。

鑒于此，本文結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外工程師培養(yǎng)模式現(xiàn)狀，依托高校平臺，整合企業(yè)資源，著力創(chuàng)制一個全新的“層次連貫、協(xié)同內(nèi)外、多維訓(xùn)練”三位一體教學(xué)模式。

一、 教學(xué)模式主體內(nèi)容

為響應(yīng)“十三五”規(guī)劃經(jīng)濟及工程模式的轉(zhuǎn)型和人才優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略基本要求，以環(huán)境工程專業(yè)本科生培養(yǎng)為例，以卓越工程師工程實踐能力和自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，通過“教室+實驗室+工程現(xiàn)場”空間串聯(lián)的方式，不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、強化動手能力、豐富社會實踐，為學(xué)生創(chuàng)造培育環(huán)境、全面提升學(xué)生綜合能力，實現(xiàn)“卓越工程師計劃”培養(yǎng)目標。該教學(xué)模式主體內(nèi)容如下。

(一) 層次連貫

本文將學(xué)生能力體系培養(yǎng)劃分為三個層次：第一基本技能層、第二綜合能力層、第三自主創(chuàng)新能力層。工程人才的培養(yǎng)若無法在基本技能教學(xué)層面塑造學(xué)生全面的知識體系，無法將課內(nèi)知識與實踐操作融合，適時提升理論聯(lián)系實際的綜合能力層，必將難于達到卓越工程師的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求?？梢姡@三個能力層次漸進連貫，層層推進，組成了這一教學(xué)模式的中心思想與鋪展脈絡(luò)。

(二) 協(xié)同內(nèi)外

選拔學(xué)生與專業(yè)任課導(dǎo)師組隊，專業(yè)導(dǎo)師通過課堂授課，全面塑造知識框架，再利用課余時間針對性地傳授環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)知識與專業(yè)技能，培養(yǎng)科研思維、邏輯思維；依托導(dǎo)師實驗室資源強化學(xué)生動手能力，加深理論知識消化吸收，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；依托導(dǎo)師所在學(xué)院資源，通過校企合作，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實踐條件，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，全面提升學(xué)生工程實踐能力與自主創(chuàng)新能力。

通過以上模式，創(chuàng)造性地將“三個能力層次”與“教室+實驗室+工程現(xiàn)場”三個空間點結(jié)合在一起。在本科四年的培養(yǎng)期中，時間上三個節(jié)點協(xié)同連貫，能力上三個層次由表及里，空間上三個場所由點到面，“三位一體”地構(gòu)建了這一全新教學(xué)模式的主干內(nèi)容。

(三) 多維訓(xùn)練

卓越工程師不僅需要過硬的技術(shù)，而且需要良好的與人溝通的能力。在內(nèi)于教室和實驗室中不斷強化理論知識，理論結(jié)合實際；在外讓學(xué)生在與企業(yè)對接合作期間與企業(yè)員工朝夕相處。工程現(xiàn)場“七分技術(shù)、三分人事”，在實踐過程中鼓勵學(xué)生敢問、勤問和善問，在問的過程中，在有效的時間內(nèi)，最大化地獲取學(xué)校不可能獲取的技術(shù)和社會經(jīng)驗，極大地提升與人溝通的能力。通過辦公室內(nèi)外多維訓(xùn)練，達到“上接天線、下接地氣”的效果。

二、 教學(xué)模式培養(yǎng)思路與案例

本教學(xué)模式培養(yǎng)思路以三個能力層次漸進鋪展、層層塑造為脈絡(luò)，分三個階段在三個空間點逐步進行高素質(zhì)卓越工程師教育，具體實施步驟見圖1：

圖1 高素質(zhì)卓越工程師教育實施步驟

這一教學(xué)模式已在東華大學(xué)作了嘗試，卓越環(huán)工1101班3名本科生自大二起介入，進行了為期三年的教學(xué)實踐。利用大學(xué)生訓(xùn)練計劃項目的機會隨機選取了3名本科生，課后在辦公室指導(dǎo)他們論文、專利撰寫，在此過程中不僅夯實其專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了邏輯思維。導(dǎo)師做到每周例會定期交流指導(dǎo)，平時不定期指導(dǎo)。經(jīng)過一年的基礎(chǔ)實驗及綜述性論文撰寫訓(xùn)練，3人均取得顯著進步。此外，利用寒暑假項目機會派遣學(xué)生前往工程現(xiàn)場實地調(diào)試，力求理論聯(lián)系實際，并結(jié)合工程實際撰寫工程實踐論文。兩年時間內(nèi)，3名本科生本科期間共計取得7篇SCI、3篇CSCD、1篇中文核心和5項專利的成果，并先后獲得5項針對本科生的國家級、省部級獎項?？梢?，這一教學(xué)模式已初見成效。后續(xù)更選取環(huán)工1502班3名本科生繼續(xù)培養(yǎng)，目前培養(yǎng)效果良好。

三、 教學(xué)模式關(guān)鍵要素

(一) 對象選拔

毛主席說：“一張白紙，沒有負擔(dān)，好寫最美的文字，好畫最美的圖畫”。學(xué)生的選拔亦如此，大學(xué)四年稍縱即逝，對象選拔越早越好，最好大一開始。導(dǎo)師在大一新生還未接觸專業(yè)知識之前及時介入督導(dǎo)，幫助學(xué)生全面梳理專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，為夯實專業(yè)基礎(chǔ)指明方向，使學(xué)生少走彎路。

(二) 主干訓(xùn)練

1． 課外聯(lián)動

專業(yè)導(dǎo)師利用學(xué)生晚自習(xí)及課外業(yè)余時間，針對性地指導(dǎo)學(xué)生撰寫綜述性論文、協(xié)助撰寫專利等，鍛煉學(xué)生的文獻檢索、科研論文寫作能力，培養(yǎng)邏輯思維，提升文字表達能力。根據(jù)筆者經(jīng)驗，本科生乃至研究生新生的文字表達能力普遍較弱，許多簡單的表述都紕漏百出，文不達意，但經(jīng)過一輪強化訓(xùn)練后(約需一學(xué)期至一學(xué)年)可大幅提高邏輯思維和文字表達能力。

通過上述強化，可發(fā)現(xiàn)學(xué)生顯著進步，增強專業(yè)方向認同感，并逐漸激發(fā)他們的科研興趣和專業(yè)愛好。

2． 知行結(jié)合

在學(xué)生具備一定程度理論知識儲備、實驗操作技能和文字表達能力后，依托學(xué)院與導(dǎo)師資源，與校外企業(yè)對接合作，利用假期時間將學(xué)生派至工程現(xiàn)場，進入工程實際操作狀態(tài)，參與工程調(diào)試和運行，直觀地感受工程運行，消除理論與工程偏離造成的隔膜心理，明晰對工程的認識，并與自身理論知識相印證糅合，反過來學(xué)以致用，質(zhì)變性地強化工程實踐能力，塑造自主創(chuàng)新意識，使得學(xué)生第三能力層得到訓(xùn)練，綜合能力和自信心大幅提升。

(三) 潛力激發(fā)

當(dāng)學(xué)生一直呆在舒適區(qū)沒有明確的學(xué)習(xí)目標，所學(xué)所知一時沒有應(yīng)用的地方，就會如溫水煮青蛙逐漸頹廢。而在這一教學(xué)模式中需要不斷安排學(xué)生撰寫論文、專利等，施加一定的壓力，使學(xué)生脫離舒適區(qū)，在完成任務(wù)過程中強化所學(xué)知識，充分發(fā)掘潛能。當(dāng)然這也需要老師把握松緊，張弛有度，以達到最好的激發(fā)效果。

(四) 興趣驅(qū)動

興趣是學(xué)習(xí)工作最好的導(dǎo)師，興趣也是持之以恒最好的驅(qū)動力。依實際培養(yǎng)案例來看，成果激勵是培養(yǎng)興趣的最好方法。學(xué)生在培養(yǎng)過程中若能比賽獲獎、論文發(fā)表、專利授權(quán)等，將極大地提升學(xué)生的自信，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的主動性，從而獲得更多成果，實現(xiàn)良性循環(huán)。當(dāng)然，第一份成果通常需要導(dǎo)師耐心指導(dǎo)、循循善誘，以提升獲得成果的成功率，從而取得最佳效果。

(五) 薪火相傳

教學(xué)模式的成功需要具有延續(xù)性，能夠前人帶動后人、起到良好的傳幫接代作用。在這一模式中，先行培養(yǎng)的學(xué)生甚至可以起到半個導(dǎo)師的作用，對后進學(xué)生產(chǎn)生朝夕相處潛移默化的影響，從而樹立良好的實驗室學(xué)風(fēng)，再吸引更多有興趣有想法的“白紙”加入進來。如此，不僅可以傳幫接代，更能薪火相傳。

四、 結(jié)語

基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，為迎合經(jīng)濟全球化發(fā)展時代我國對高素質(zhì)環(huán)境工程人才的需求，研究并探索出了一套經(jīng)驗證行之有效的培養(yǎng)高素質(zhì)卓越工程師的“三位一體”教學(xué)模式。具體體現(xiàn)在：

(1) 培養(yǎng)思路具有特色。提出將學(xué)生能力體系培養(yǎng)劃分為三個層次：第一教學(xué)層面塑造全面知識體系，打造基本技能層；第二應(yīng)用層面將課內(nèi)知識與實驗操作適時調(diào)和，構(gòu)建初步設(shè)計與綜合應(yīng)用能力層；第三結(jié)合工程實際與實驗室辦公室對應(yīng)協(xié)同，積極開放與社會企業(yè)合作，鋪展工程實踐與自主創(chuàng)新能力層。這三個能力層次漸進連貫，層層推進，組成了這一教學(xué)模式的特色培養(yǎng)思路。

(2) 培養(yǎng)過程與眾不同。創(chuàng)造性地將“基本能力層、初步設(shè)計與綜合應(yīng)用能力層、工程實踐與自主創(chuàng)新能力層”三個能力層與“教室+實驗室+工程現(xiàn)場”三個空間點結(jié)合在一起。在本科四年的培養(yǎng)期中，時間上三個節(jié)點協(xié)同連貫，能力上三個層次由表及里，空間上三個場所由點到面，整個過程與眾不同，環(huán)環(huán)相扣、彼此貫通，全面訓(xùn)練學(xué)生綜合素養(yǎng)及實踐能力。

[1] 陳小光，柳建設(shè)，李登新，等．卓越環(huán)境工程師SRTP訓(xùn)練模式探索[J]．中國高?？萍?，2012，(7)：34-35．

[2] 張瑞軍，董明曉．機械工程類專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究——以山東建筑大學(xué)為例[J]．山東建筑大學(xué)學(xué)報，2014，(6)：596-600．

[3] 王章豹，樊澤恒．試論大工程時代卓越工程師大工程素質(zhì)的培養(yǎng)[J]．自然辯證法研究，2013，(5)：48-54．

[4] Francois A， Lanthony A． Work-in-Progress： Collaborative Platform for Systems Engineering： Active learning to train engineer students through projects[C]． 2014 International Conference on Interactive Collaborative Learning， 2014：1043-1048．

[5] Paech B． Requirements-What is a requirements engineer?[J]．IEEESoftware， 2008，25(4)：16-17．

2016-09-14

陳小光(1979—)，男，副教授，博士，研究方向為廢物生物處理及資源化。E-mail：cxg@dhu.edu.cn

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