《工程導論》與《工程實踐》在課程體系中的探索與實踐

付琳 劉大為 楊雄 馬文英

摘要：本文結合成都信息工程大學設置的課程體系，探討《工程導論》與《工程實踐》開設的背景和意義，并詳細介紹了兩門課程開設的內(nèi)容與作用，充分實證了兩課在工科學習中的必要性。

關鍵詞：工程導論;工程實踐;工程教育;專業(yè)素養(yǎng)

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）12-0165-02

一、引言

隨著國內(nèi)外工程教育的改革浪潮，大多數(shù)高校都在大一的課程設置中安排了專業(yè)性的概論介紹，以引導學生明確專業(yè)定位。但是有些高校開設的課程體系中忽略了《工程導論》與《專業(yè)概論》的區(qū)別。事實上“概論”是為了讓別人，尤其是對相關學科沒有概念的人了解本學科，可以理解為本學科的大概內(nèi)容。而“導論”則是為了讓準備學習本學科的人有相應的知識鋪墊，或者有一個整體概念。換句話來說，“概論”偏重介紹學科知識和專業(yè)技術，而“導論”則是構建一個知識體系和框架，具體到工科領域，就是工程師應具備的專業(yè)素養(yǎng)。

成都信息工程大學通信工程學院積極參與工程教育的改革試驗，在課程體系中開設了《工程導論》與《工程實踐》兩門工程基礎課。《工程導論》安排在通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中公共基礎模塊里，是一門對《工程實踐》具有指導意義的基礎課?！豆こ虒嵺`》則是安排在培養(yǎng)方案中集中性實踐教學環(huán)節(jié)模塊里的專業(yè)級項目，兩者相輔相成。

二、作用和意義

《工程導論》課程的作用是將在從事工程活動中要用到的共通的實用方法教授給學生，讓他們一入校便能對未來將從事的工程及工程師職業(yè)有一全面的了解。通過了解業(yè)界對工程師的基本要求來明確自己未來的努力方向和目標，通過運用本課程介紹的實用方法來組建團隊完成指定或自選項目的構思、設計、實施和運行，為后續(xù)的《工程實踐》課程中一級項目的實施打下基礎。

《工程實踐》是以CDIO理念為指導，讓學生了解并熟悉“構思—設計—實現(xiàn)—運行”的產(chǎn)品開發(fā)模式，初步具備工程設計的基礎能力，為下一階段的課程設計和畢業(yè)設計打下基礎。通過專業(yè)級題目，引導學生綜合運用各基礎理論課程與專業(yè)課程相關知識，形成相互關聯(lián)的知識結構，充分調(diào)動學習積極性，提高動手及實踐能力。

三、開設內(nèi)容

《工程導論》課程目的是為學生提供工程師從事工程活動所必需的方法。要求通過本課程的學習，了解工程學及其分支，工程設計的演化過程，工程與社會的關系;了解工程師職業(yè)及其要求，掌握時間管理方法，掌握交流技巧，學會工程問題的表述，了解工程解決方案;學會開發(fā)團隊的組建、管理、運行，了解產(chǎn)品開發(fā)的流程，學會產(chǎn)品設計和開發(fā)過程管理;了解創(chuàng)新方法，知識產(chǎn)權的基本內(nèi)容，學會專利申請書的撰寫和知識產(chǎn)權保護。

《工程實踐》中項目要求能完整、有銜接地貫穿于整個本科教學階段;經(jīng)過相關課程與項目的訓練，要求學生利用所學知識，系統(tǒng)、完整地展開并完成一個產(chǎn)品項目的構思、設計、實現(xiàn)、運用過程。每專業(yè)至少有兩次專業(yè)級項目，一般在一、二年級進行一次。例如可通過對一個產(chǎn)品的解剖，了解其構成與設計，使學生提前了解即將學習的本專業(yè)核心內(nèi)容與實際產(chǎn)品的關系，從而以一個工程師的角度去面對即將開始的專業(yè)課學習。同時通過一個早期項目的構思與設計，激發(fā)學生興趣，展示其早期的創(chuàng)新思維與構思，并讓他們建立起一定的整體概念。而第二次項目可作為畢業(yè)設計，通過這兩次專業(yè)級項目訓練最終培養(yǎng)學生的工程能力，包括具有運用基本專業(yè)技術的能力;具備工程實踐中的專業(yè)態(tài)度、推理及解決問題的能力以及初步的職業(yè)能力;具有人際和團隊交流能力;具有在社會環(huán)境中運行項目的能力。

四、實施方案

《工程導論》依托指定項目（紙橋搭建項目、廢品利用等創(chuàng)意產(chǎn)品設計及實現(xiàn)）和自選項目讓學生初步體驗一個產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)的完整生命周期。其中紙橋搭建項目的目標任務是在規(guī)定的場地和規(guī)定的30分鐘內(nèi)完成各小組的紙橋搭建。并以紙橋的橋面上（請注意是橋面的中心位置，不是橋墩上）可以承受一定重量的砝碼（以承重的等級給分）。它表達了一種基于項目的學習方式，在充滿挑戰(zhàn)和趣味性的活動中體現(xiàn)了工程教育的內(nèi)涵和實質。在這個項目中，學生以團隊的方式組成，參與者需要通過小組協(xié)作與溝通，運用創(chuàng)造性、領導力、規(guī)劃、時間管理以及成本核算等技能來建造心目中的紙橋。

《工程實踐》中執(zhí)行的專業(yè)級項目是經(jīng)過院級教學指導委員會審核，涵蓋一系列專業(yè)課程的題目。比如《數(shù)字調(diào)頻收音機設計與實現(xiàn)》貫穿如下電類基礎課程：《電路分析》《模擬電子線路》《數(shù)字邏輯設計基礎》《信號與系統(tǒng)》《高頻電子線路》《微系統(tǒng)與微處理器》《數(shù)字信號處理》。對參與的學生而言具有很高的綜合能力，項目覆蓋面廣，能夠很好地起到綜合訓練的作用。再如《公有事業(yè)（自來水）信息采集與綜合管理系統(tǒng)設計》則融合了包括電子技術、嵌入式系統(tǒng)/單片機、計算機網(wǎng)絡及TCP/IP、移動APP、數(shù)據(jù)庫及開發(fā)工具、JAVA/PATHON、HTML、C#等課程在內(nèi)的知識體系。涉及到的課程有《計算機網(wǎng)絡》《嵌入式系統(tǒng)》《C語言》《C++語言》《數(shù)據(jù)庫》《數(shù)據(jù)結構》《移動通信》，還需要學生自學《操作系統(tǒng)》《網(wǎng)站制作與HTML》《JAVA》《PYTHON》《C#》，其中《PYTHON》《C#》備選。要求精通的課程《計算機網(wǎng)絡》《嵌入式系統(tǒng)》《數(shù)據(jù)庫》《C語言》《JAVA》。

實施中的學生反饋，“項目之初設計雖然簡單，但在制作時才發(fā)現(xiàn)作品涉及范圍很廣，作品涉及到圖像采集、圖像數(shù)據(jù)處理、射頻通信、usb協(xié)議通信、spi協(xié)議等。很多知識都從未接觸，只有從零開始學習。我們團隊隊員都是微電071班的同學，所學知識都相同，而項目制作過程中說涉及的知識都是從未探索的領域，這就要求我們要獨立自學。這些新的知識領域也大大提高了全隊的學習熱情，這種有針對性的探索使我們的學習顯得不盲目，大大提高了學習效率，分工合作也大大提高了項目制作進度。實驗室讓我們能隨時交流，發(fā)現(xiàn)新問題能及時提出、及時解決。通過一個月的學習，隊員都基本完成了自己的學習計劃，學到了很多知識，我們注重的不是項目制作的結果，而是注重在制作過程中的學習”。

五、存在的問題及相應的解決思路

1.學生課程負擔重——梳理課程體系的設置，壓縮部分模塊的學時。

2.教師工程經(jīng)驗的缺乏——組織定期進修和培訓，加強傳幫帶和過程監(jiān)管。

3.項目實施經(jīng)費——申請教改，獲得專項資金支持。

4.項目的一致性與有效性——必須經(jīng)過教學指導委員會審核，并定期更新題目。

5.課程考核方式中無筆試環(huán)節(jié)，部分學生對課程的重視程度不夠——改革考核方式。

六、總結

綜上所述，學生通過分散在各個專業(yè)基礎課程階段的子項目（子系統(tǒng)）設計，可以將理論與實踐進行很好的融合，既提高了理論課學習的興趣，實踐動手能力也得到了加強。讓學生認為，理論并不是那么遙不可及，動手也不過如此。

由此可見，通過《工程導論》與《工程實踐》課程的實施，既解決了學生剛入校時對專業(yè)定位不清楚的問題，又能幫助他們樹立正確的工程師培養(yǎng)目標，并在有針對性地培養(yǎng)專業(yè)素養(yǎng)方面取得很好的工程教育改革效果。

參考文獻：

[1]邱秧瓊，宋揚，顧征，孔寒冰.工程導論：工科大學生的必修課[J].高等工程教育研究，2009，（1）：115-119.

Exploration and Practice of "Introduction to Engineering" and "Engineering Practice" in Curriculum System

FU Lin，LIU Da-wei，YANG Xiong，MA Wen-ying

（College of Communication Engineering，Chengdu University of Information Technology，Chengdu，Sichuan 610225，China）

Abstract：Based on the curriculum system set up by Chengdu University of Information Technology，the background and significance of "Introduction to Engineering" and "Engineering Practice" are discussed，and the contents and functions of the two courses are introduced in detail，and the necessity of the two courses in engineering study is fully demonstrated.

Key words：introduction to engineering;engineering practice;engineering education;professional quality