面向工程教育的工科專業(yè)教學改革探討

那振宇　劉 暢　畢 勝大連海事大學信息科學技術學院 遼寧大連 116026

面向工程教育的工科專業(yè)教學改革探討

那振宇劉 暢畢 勝
大連海事大學信息科學技術學院 遼寧大連 116026

針對我國工科高校中普遍存在的重視科學教育而輕視工程教育、課程內(nèi)容陳舊、課程體系與課程設置僵化、實踐缺乏與行業(yè)對接等問題，分析了問題原因，并從幾個方面探討如何進行面向工程教育的工科專業(yè)教學改革，以期提升工科專業(yè)教學水平，培養(yǎng)合格的工程人才。

教學改革；工科專業(yè)；工程教育；實踐

新世紀以來，我國高等教育取得了跨越式發(fā)展。占比高等教育近一半的工科高等教育一直受前蘇聯(lián)凱洛夫教育思想的影響，以傳統(tǒng)的課堂教學為主導、灌輸式的授課方式和一成不變的實驗與實踐課程，很大程度上限制了學生的創(chuàng)新思維開發(fā)和實踐能力培養(yǎng)。隨著經(jīng)濟體制變革、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及市場需求變化，培養(yǎng)理論基礎扎實、實踐技能過硬、跟得上社會發(fā)展的合格工程人才，已經(jīng)是工科高等教育的當務之急。

教學改革是高等教育改革中的重要方面。一方面，教學改革向下以學生為對象，負責教學內(nèi)容、教學方法、教學模式研究與創(chuàng)新，從知識接受主體的角度，變革當前教學體制。另一方面，教學改革向上以社會為導向，面向工程與實踐應用，吸納對應行業(yè)和領域的最新需求、最新技術、最新應用，并融入教學中，從知識應用客體的角度，主動適應社會需求。因此，很有必要深入探討面向工程教育的工程教學改革問題。以下針對工科專業(yè)特點，從復雜的系統(tǒng)因素中厘清幾點思路，對工科專業(yè)教學改革提幾點淺拙看法與同行探討。

1　工程教育及國內(nèi)現(xiàn)狀

工程是綜合應用基礎科學、技術科學知識使自然資源最佳地為人類服務的專門領域，同時包含技術方法和科學理論問題，相對基礎科學和技術科學，其任務是改造客觀世界并取得實際的結(jié)果。[1]工程教育是以技術科學為基礎的，在工科高等學校以培養(yǎng)工程師或工程技術人才為目標的高等教育。這個目標并不是狹義地限制工科高校僅培養(yǎng)工程師，而是注重培養(yǎng)學生具備將所學知識應用于工程實踐的能力。[2]工科學校培養(yǎng)的學生只是準工程師，其工程實踐能力還需在其職業(yè)環(huán)境中繼續(xù)積累和鍛煉。

近年來，作為我國工程教育主要承擔者的工科高校，在很多方面存在的問題一直飽受詬病。人才培養(yǎng)體系亟待完善，教育體系延承前蘇聯(lián)模式，強調(diào)以研究為導向的工程教育，工科趨向理科；重視科學教育，而輕視技術實踐，把工程實踐作為科學的附庸，導致人才培養(yǎng)趨同化、單一化。而實際教學過程中，工程實踐和訓練不足，實踐教學遠遠滯后于理論教學，實踐教學設置缺少自主性和創(chuàng)新性，實踐教學趨于理論化、形式單一，方法和手段落后。此外，工科高校缺乏與行業(yè)內(nèi)外企業(yè)公司的廣泛對接，不甚了解社會和市場的人才需求，所以高校難以根據(jù)需求調(diào)整專業(yè)設置、專業(yè)課程、工程實訓，導致人才培養(yǎng)與人才市場需求脫節(jié)。

因此，以完善教育體系為根本、以強化實踐教學為中心、以與社會和市場對接為導向，積極推進面向工程教育的教學改革是工科高校未來發(fā)展與改革的必然方向。[3]

2　工科專業(yè)工程教學改革

工科是指以數(shù)學、物理、化學、力學等基礎科學為工具，結(jié)合在生產(chǎn)實踐中積累的技術經(jīng)驗而發(fā)展起來的學科。工科的目標是面向?qū)嵺`能力，培養(yǎng)工程領域從事規(guī)劃、設計、施工研究和管理等方面工作的高級工程技術人才。面向工科專業(yè)的工程教學，在工程教育中占有極其重要的地位。學生未來實踐中所需的基本方法、理論、技能都需要通過教學過程獲得。然而，在實際教學過程中，還有很多亟須解決的問題。

一直以來，工科專業(yè)過多地注重課程本身體系完整性、統(tǒng)一性和規(guī)范性，在所謂重要知識點的傳授上“面面俱到”，忽視了吸收新興科學技術、與相關學科交叉、將文化元素融入教學中。據(jù)統(tǒng)計，當前70%的課程主要內(nèi)容沒有更新，30%的課程更新較慢甚至對社會發(fā)展和需求并無關聯(lián)。這致使學生毫無興趣地記憶分立的知識點、無法建立課程之間的聯(lián)系，更談不上學以致用。

當前多數(shù)工科高校課程改革往往不能擺脫傳統(tǒng)大綱的限制，基本上集中于課程學期調(diào)整、更換個別理論課程和實驗章節(jié)、削減學時數(shù)、變換考核方式等，缺乏以學生為主體的角度考慮設置課程，更沒有把內(nèi)容生動的實踐內(nèi)容考慮進去。而工科專業(yè)實驗和實踐環(huán)節(jié)依然過度依賴教科書和大綱，實驗多是驗證性實驗，依照現(xiàn)成的指導書和講義完成規(guī)定的內(nèi)容。加之大容量的課堂講授，客觀上使得學生無暇了解課外知識，更對如何實踐和應用無從下手。

盡管目前很多高校與大公司、企業(yè)(如ALTERA，TI等)建立了聯(lián)合實驗室，可是實驗室利用率較低、實踐環(huán)節(jié)仍與工程、生產(chǎn)和實踐嚴重脫節(jié)。很多學生能夠完成課程實驗和設計，仍然無法獨立從事工程實踐和實際項目，教師普遍反映研究生階段學生獨立完成課題能力下降。學生參加社會實踐，往往流于形式，看重經(jīng)歷而并非實踐能力本身，而企業(yè)往往也需要廉價勞動力做一些非技能實踐類的瑣事。

一些高校定位過于學術化，追求科研項目、論文層次和數(shù)量，使得高校形成重科研輕教學的氣氛，從而使學生實踐環(huán)節(jié)的指導被大大削弱?？梢钥吹?，僅僅以教學為主的高校，其實踐教學成果和學生實踐能力往往也不夠優(yōu)秀。

由此可見，高等工科學校要培養(yǎng)出具有實踐能力的合格工程專業(yè)人才，需要花大力氣，從高校科研教學定位、多元化教學、課程體系與課程設置、工程實踐與行業(yè)對接等幾個方面進行深入改革。

首先，對于高校科研與教學定位，應該本著立足校情、實事求是、科教相輔的基本原則，讓科研對教學、特別是實踐教學充分發(fā)揮指導作用。近年來，國內(nèi)高校幾乎同時加大了對科研的重視程度，做項目、寫科研論文、申請專利成了各大學、特別是重點高校的“重頭戲”，教師績效、學科排名、晉升職稱等無一不與科研直接掛鉤。這種重科研的導向使得教師用在教學上的時間和精力大大減少，對學生理論和實踐能力培養(yǎng)的負面影響已經(jīng)顯現(xiàn)，學生、家長、社會也頗有微詞。因此，高校應回歸以學生和教學為主體教育上，這也是培養(yǎng)工程人才的基本前提。高校要結(jié)合自身特色和辦學層次，確定是以科研為主、教學為主或者是二者兼有。以科研為主的高校，應該在政策上適當獎勵教學，引導教師回歸課堂與實踐教學。以教學為主的高校，也不應固守老舊，通過內(nèi)引外聯(lián)，拓展實踐教學基地。擺正科研和教學二者關系，有利于以科研項目促進教學水平、特別是實踐教學水平提升，讓學生從實際工程項目中領悟如何學以致用。

其次，針對傳統(tǒng)課程內(nèi)容老舊、缺乏新技術融合、工科教學刻板乏味等問題，應吸收新科技發(fā)展中與課程相關的成果，特別是與應用、實踐相關的成果；同時加強教師和學生的文化素質(zhì)教育，讓課程內(nèi)容新鮮起來，讓學生心動起來。一個不爭的事實是，與國內(nèi)多數(shù)教材飽受詬病相比，對國外經(jīng)典教材，學生大呼看得懂。這主要歸因于國外教材不吝惜大量篇幅給出背景、原理和具體應用，例如電子類專業(yè)基礎教材“Practical Electronics for Inventors”不僅包括電路理論部分，還包括模擬電子技術和數(shù)字邏輯電路部分，每一部分涉及的電路元件、實際器件、都給出實物圖和具體應用，各部分之間過渡都毫無突兀感，通過教師提綱挈領地講解，學生通過自學很容易厘清從電路、模電到數(shù)電之間的關系。除此之外，工科高校普遍缺乏人文素質(zhì)教育。重視學生在哲學、文學、歷史、政治以及藝術等方面的教育，可以促進學生文化知識的積淀，對其形成正確的三觀，進而成為行為指導規(guī)范，最終樹立正確的科學實踐觀具有重要的意義。盡管工科高校開設了人文類選修課，但是一來學生不夠重視，二來工科高校普遍對人文相關素質(zhì)教育重視不夠，教師積極性不高，影響學生綜合素質(zhì)提高。因此，課程內(nèi)容上推陳出新，重視工程教育中的人文素質(zhì)教育，是面向工科教學改革的重要方面。

再次，對于課程體系與課程設置，應該以科學范式為基礎，以工程范式為導向，構(gòu)建工程科學范式。從學生的角度，學生厭倦于幾年如一日的課堂式教學，困惑于過度科學化的課程體系，痛苦于教材中復雜的理論和公式。特別是對于大四學生，在被各種基礎和專業(yè)課程“折磨”后，還要經(jīng)受用人單位對實踐能力水平的苛責，因而他們對課程設置“回歸工程實踐”的呼聲最高，這種呼聲也從側(cè)面反映了當前社會對人才的需求方向。[4]從教師的角度，幾年如一日給學生講授相同的內(nèi)容，也會大大削弱教師的參與教學的積極性。因此，課程體系和課程設置過度科學化，是阻礙培養(yǎng)工程人才的桎梏。以工程為導向，需要在課程設置上，適當增加實驗和實踐環(huán)節(jié)、減少理論課程容量，可以采用案例教學方式。例如網(wǎng)絡上很受學生推崇的郭天祥“十天學會單片機”，就是先從實際案例開始，先讓學生有直觀認識，預留問題，再有重點地講解相關知識點及運用，而不是面面俱到地講單片機本身讓學生云里霧里。當然，也不能把高校辦成技校，因為科學范式是工程范式的基石，二者不是彼此孤立的關系。對高校課程體系建設來說，以學生和社會需求為出發(fā)點，以回歸工程實踐為目標，將科學范式與工程范式有機結(jié)合起來，構(gòu)建工程科學范式。

最后，對創(chuàng)新實驗與實踐課程改革，可以在課程體系與設置改革的基礎上，增加自主設計和實踐環(huán)節(jié)，廣泛借鑒實際項目設置專業(yè)類課程設計，積極拓寬學生校外實習和實踐渠道，與行業(yè)內(nèi)單位廣泛聯(lián)系共建實習實踐基地，使學生實驗、實踐、實習以及畢業(yè)設計等各個環(huán)節(jié)與社會需求盡量對接。當前，國家對大學生科技創(chuàng)新活動支持力度不斷加大，高校應積極引導學生瞄準社會和行業(yè)需求，利用這種機會培養(yǎng)大學生的實踐能力，科學組織和精心安排各種創(chuàng)業(yè)、實習、調(diào)研，并從政策上支持和鼓勵學生參加此類創(chuàng)新與實踐活動。課內(nèi)科學知識與課外創(chuàng)新實踐有機結(jié)合，工程教育才會更富有生命力，為社會培養(yǎng)合格的工程人才。

3　結(jié)束語

新世紀的第二個十年，是我國全面提高國際競爭力的關鍵時期，面對發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)，大力發(fā)展高等工程教育、培養(yǎng)合格的工程人才，是我國高等教育的一項重大任務。筆者從4個方面論述了面向工程教育的工科教學改革問題。工程教育是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要多管齊下，高校應針對校情確定學校發(fā)展類型，廣泛吸收最新科技成果，同時加強人文素質(zhì)教育，使學生具有全面的綜合素質(zhì)，將科學范式中工程范式相結(jié)合，并積極與行業(yè)內(nèi)外單位聯(lián)合給學生創(chuàng)造更多參與實踐的機會。

[1] 羅福午，千吉太.以現(xiàn)代工程為背景進行生動有效的工程教育[J].高等工程教育研究，2004(2):51-54.

[2] 崔軍.我國高等工程教育課程改革研究[D].南京:南京大學，2011.

[3] 陳國松.我國重點大學本科工程教育實踐教學改革研究[D].武漢:華中科技大學，2012.

[4] 李小兵，余桂英，胡會燕.以工程教育為目標的課程教學設計研究[J].中國電力教育，2013(16):104-105.

Teaching Reform Discussion on Technical Specialties Oriented to Engineering Education

Na Zhenyu， Liu Chang， Bi Sheng
School of Information Science and Technology， Dalianmaritime University， Dalian， 116026， China

According to the following problems in domestic universities， includingmain focus on science education not on engineering education， old curriculum content， rigid curriculum system and configuration， insufficient practices docked with industries， etc.， their root causes are analyzed， as well as the teaching reform of technical specialties oriented to engineering education is discussed in depth to enhance the teaching level for technical specialties and cultivate qualified engineering students.

teaching reform； technical specialties； engineering education； practice

2014-11-21

那振宇，博士，副教授。

國家級電工電子教學實驗中心教改項目“教學研究與教學改革”(編號：BCA060016)；大連海事大學教改項目“面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的電類專業(yè)基礎課教學模式研究”(編號：2014Q15)。