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《黑龙江教育(高教研究与评估)》杂志

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加强实践教学改革培养卓越工程师
发布时间:2020-06-06        浏览次数:61        返回列表

宋佩维

(陕西理工学院,陕西 汉中 723003)

摘要:加强实践教学改革,培养具有较强工程实践能力和创新能力的“卓越工程师”,是工程类高校目前面临的迫切而又重要的任务。本文分析了目前我国高校实践教学的现状及存在问题,结合国外先进的实践教学经验以及我国企业实际,对高校工科实践教学的改革与创新进行了积极探索。

关键词:高等工程教育;实践教学;卓越工程师

中图分类号:G649.21 文献标识码:A 文章编号:1002-4107( 2011)06-0004-05

党的十七大以来,党中央、国务院作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署,这对高等工程教育改革发展提出了迫切要求。作为《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》出台后的重大教育改革项目:“卓越工程师教育培养计划”(简称”卓越计划”),由教育部于2009年提出,2010年6月23日正式启动。这项旨在培养“面向工业界、面向世界、面向未来,创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才”的教育改革,成为高等工程教育人才培养的破冰之举。它将在总结我国工程教育经验的基础上,借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验,通过教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养出一大批创新型工程师,为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证,增强我国的核心竞争力和综合国力,并以此为突破口,促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量,创建具有中国特色的工程教育模式和现代高等工程教育体系,促进我国从工程教育大国向工程教育强国迈进。

“卓越计划”的核心与关键是培养学生的工程实践能力和创新能力。而这正是多年来我们实践教学体系的一个薄弱环节,也是我们大学生的能力不足之处。工科大学生培养的根本在于实践,而实践能力的培养又依赖于实践教学体系。即实践教学体系是否科学、合理,切合实际,将直接影响工科大学生实践与创新能力的高低。然而,现有的实践教学体系存在诸多问题,制约了工科大学生实践能力的培养。当务之急是高校应当积极推进实践教学体系改革。

本文旨在分析目前我国高校工科专业人才实践能力的培养环节——实践教学体系的现状及存在问题,就培养“卓越工程师”实践教学体系的改革与创新进行初步探讨。

一、实践教学现状分析

(一)实践教学观念落后

现代工程教育要求培养新型工程人才,目前,国际高等工程教育界在确定新型工程人才的标准上已经达成共识。美国工程与技术认证委员会(ABET)对21世纪新型工程人才提出了11条评估标准:“1.有应用数学、科学与工程等知识的能力;2.有进行设计、实验分析与数据处理的能力;3.有根据需要去设计一个部件、一个系统或一个过程的能力;4.有多种训练的综合能力;5.有验证、指导及解决工程问题的能力;6.有对职业道德及社会责任的了解;7.有效地表达与交流的能力;8.懂得工程问题对全球环境和社会的影响;9.学会终生学习的能力;10.具有有关当今时代问题的知识;11.有应用各种技术和现代工程工具去解决实际问题的能力。”由此可以看出,目前高等工程教育所强调的侧重点,一是工程实践能力,二是多学科的综合知识背景以及多方面的能力,三是职业道德及社会责任感。

基于上述理念,国外许多工科大学都非常重视学生工程实践能力的培养。如20世纪90年代以来,美国工程教育界掀起了“回归工程”的浪潮,提出“大工程观”,要求工程教育提供综合的知识背景,强调工程的实践性,培养学生的创造性。

在我国,虽然多年来一直强调要重视加强实践教学环节,理论要紧密联系实际,但是,由于受传统教育观念的影响,我们重“知识传授(知识本位)”,轻“能力培养(能力本位)”,尤其是忽视实践教学的现状并未真正从根本上得到改变。因此,导致我们培养的工科学生的工程实践能力明显不足,难以满足实际工程需要,使得工程界对当前工程院校毕业生工作能力的评价是批评多于褒扬【4】。

(二)实践教学体系存在的不足

实践教学体系主要分为实践教学目标体系、实践教学内容体系、实践教学条件体系、实践教学管理体系和实践教学评价体系等。目前,实践教学体系存在的主要问题体现在如下方面。

1.实践教学内容体系存在缺陷。实践教学内容体系主要包括课内实验、实验课程、课程设计、金工实习、认识实习、生产实习、毕业设计、社会实践、科技训练等。

我国高校普遍存在重理论、轻实践,重知识传授、轻能力培养,创新氛围不浓的现象。尽管我们有许多实践性课程,但由于受”知识传授型”固有教育观念的束缚,使得我们在实践环节、实践时段和实践内容等设计方面,或者与工程实际脱节,或者缺少启发性和创新性。纵观国内外实践教学现状,仔细分析实践教学内容、教学过程、教学效果以及企业界对我们培养学生的意见反馈可以发现,我们的实践教学内容存在许多不足,例如:(1)实践教学课时偏少,不能满足学生的需要;(2)操作性、验证性实验较多,综合性、设计性、研究创新性实验偏少;(3)部分设计采用虚拟问题,而非实际问题;(4)有些实验、课程设计、毕业设计内容多年不变,知识陈旧,与实际生产、科研相脱节,且不能及时追踪生产、科研的最新动向及成果;(5)由于各种原因,使得认识实习和生产实习流于形式,变成了参观实习;(6)学生进入企业实践的机会较少,时间较短;(7)企业未担负起与高校共同培养工程技术人才的重任,校企共同制订培养计划、联合人才培养环节严重缺失。由此导致学生所学的理论知识与生产实际严重脱节,使其动手能力、分析解决问题的能力以及创新能力普遍较差,毕业后不能适应企业的实际工作。

2.实践教学条件体系存在不足。实践教学条件体系主要包括师资条件、实验条件、实践条件、科研创新条件等。

首先,缺乏高水平工程型师资队伍。工程专业教学的实践性很强,且实践教学对教师的要求较高。即教师必须熟悉工程领域的工作,具有较为丰富的工程阅历和工程经验,才能较好地完成实践教学工作。然而,目前我国高校教师大多数是从学校到学校,从理论学习到理论讲授,缺少实际工程历练,使得教师自身的实践操作能力、实际分析和解决问题的能力不强,即实践能力较弱。我们的工程实践教学往往只能满足于一般性技能训练,不能很好地满足高素质实践型、创新型人才培养的需要。其次,许多校内实践环节的条件较差,学生能够自主进行创新性实验的仪器、设备更加有限,同时,校外教学实践环境也不尽人意。诚如教育部党组副书记、副部长陈希所说,20世纪80年代中后期以来,我国工业界在工程教育中的作用有所弱化。企业受生产、安全压力和注重经济效益等因素的影响,没有认识到,也不愿承担人才培养的社会责任,接收实习生的热情下降,使工程实践教学环节难以保证,没有形成良好的工程实践模式。最后,从科研创新条件来看,大学生直接参与教师课题和工程科研项目等创新实践的机会也普遍较少。

受上述诸多不利因素的制约和影响,学校很难培养出符合社会需求的工程实践能力较强的工程师,当然就更谈不上卓越工程师了。

3.实践教学管理体系落后。实践教学管理体系主要包括实践教学组织管理、实践教学运行管理、实践教学制度管理等。

我国高等教育的专业设置、教学管理体系等是20世纪50年代院系调整中学习苏联高等教育的产物,适应当时工业建设的需要。但不久后专业面狭窄、后劲不强的问题显现出来。因此,教育部从1982年开始修订专业目录,对部分口径过窄的专业进行归口,加强了专业的通用性,使专业种数由945种减为457种,之后1997年又将专业种数调整到249种。随着科学技术与社会经济的发展,新兴边缘学科越来越多,一种厚基础、宽口径,强化课程、淡化专业的改革思路已经成为综合性或多科性高校的共识。与此同时,对教学管理体系也开始进行探索、改革,虽然取得了一定成效,但是与发达国家相比,还有很大差距。我们的实践教学管理体系等远不能适应现代工业社会高速发展对工程人才质量的要求。现代实践教学管理体系的建立,已成为工程院校亟待解决的问题之一。

4.实践教学评价体系不完善、不科学。实践教学评价体系主要包括实验教学评价体系、实习教学评价体系、课程设计评价体系、毕业环节评价体系、实践指导教师评价体系等。

目前,高校普遍缺乏大学生工程实践能力培养的评价与激励机制。一方面,学生工程实践活动没有明确的目标性、成就感和价值感,不能激发学生进行工程实践的主动性和持久性,存在盲目性、随意性和被动性等;另一方面,也使教师在学生工程实践能力培养方面的积极性、主动性受到影响。加之,由于现行教师业绩评价体系的缘故,许多教师把更多精力放在学术活动中。比如,尽管高校一再强调教学、科研并举,可实际上由于对教师的业绩考核、职称评定等,还是侧重于科研项目的多少、项目的级别、项目的到账经费等,且直接与教师的年终考核、经济收入挂钩,使得教师不得不把相当大的精力投入到科研中去,这又使教学环节,尤其是实践教学环节再次受到削弱。当然,这也有更深层次的原因,即我国目前对高校办学水平、高校实力以及学校升格有一个评价、考核体系。其中,科研(包括项目、经费、成果等)是最为关键、最为重要的考核指标之一。例如,由学院升级为大学必须完成的科研任务(经费):连续三年,每年科研到账经费必须至少是3千万元,这就使高校在教学与科研两方面很难真正做到平衡与兼顾。由此导致的后果是,虽然近几年培养的工程类本科、硕士毕业生在数量上有较大幅度的增长,而社会急需能胜任设计、研究、开发等工作,并具有较强工程实践能力和创新能力的工程技术人才,目前却非常紧缺,许多学生的实际工作能力达不到生产一线对高级工程技术人才的要求。

二、实践教学的改革

工程教育历来是我国最受重视的高等教育之一,其改革与发展也备受关注。教育部提出实行“卓越工程师教育培养计划”,是大规模工程教育改革的信号。“卓越计划”实施的层次包括工科的本科生、硕士研究生、博士研究生三个层次,培养现场工程师、设计开发工程师和研究型工程师等多种类型的“卓越工程师”后备人才。这是我国一个新的人才培养模式,需要在实践中不断探索、完善和提高。

“卓越计划”主要突出了一个关键词——实践。实践不仅能使学生增长经验,把学到的知识与社会需求对接,而且能够触动学生心灵,使其产生开拓创新的激情。经过实践历练的学生拥有的是活的能力,而非死的知识,正所谓‘授之以鱼,不如授之以渔’。因此,“卓越工程师”培养的实践教学应从以下几方面进行改革。

(一)转变教育观念,加强实践教学改革

转变工程教育观念是建立现代工程教育体系、构建创新型工程人才培养模式的先导。只有以先进、科学的工程教育观念指导教育实践,才能实现工程教育的预期目标,培养出大批具有工程实践能力和创新能力的卓越工程技术人才。

要坚持以学生为本,改变以传授知识为主的传统教育观念,确立以知识传授为基础、以工程实践能力和创新能力培养为核心的新观念;要改变以教师为主体、学生为客体的传统教育观念,树立以教师主导地位为基础,着力突出学生主体地位和作用的新观念。同时,要以企业需求为导向,树立面向工程实际、面向实践的教育观念,使“产、学、研”相结合,变“先学习后实践”为“边学习边实践”和“边实践边学习”,变“死学死用”为“活学活用”。

由于教育理念的不同,世界各国的工科教育形成了多种不同的课程体系。总体而言,可以分为两类:即知识本位(knowledge-based)的课程模式和能力本位(compe-tertce-based)的课程模式。知识本位的课程模式以传授系统的专业知识为中心,强调学科的系统性、完整性;而能力本位的课程模式以培养职业能力为中心,注重课程的实用性。我国工科教育的课程模式多属于知识本位型,有些国家(如加拿大)的课程模式则属于能力本位型。上述两类本位型的课程倾向各有其优点,但也都存在不足。

立足我国实际,我们要改变工程教学理念,在注重学科系统性、完整性的同时,更应关注课程的工程实用性,要努力加强实践教学的改革与创新。

(二)构建新的实践教学模式和实践教学体系

发达国家的很多大学都十分重视学生实践能力的培养。德国在教育中非常重实践过程、方法训练,及能力培养。德国最著名的亚琛工业大学,与德国企业界联系密切。在专业课教学中,讲授的内容大部分直接来源于生产实践,很多是结合了企业界正在使用的新技术。在安排教学计划时,尽量给学生提供进入厂家的机会,例如,学习机床时,让学生访问不同类型的机床厂。制造工艺、工程设计、生产管理、质量管理等课程有相当的深度,生产实践要求达数百小时。法国改变了过去把实习放在最后学习阶段的传统做法,实行不间断实习制度,其中包括每周3-4小时的责任实习。俄罗斯近年来创立了连续性教育实习模式,即将教育实践活动贯穿于从一年级到毕业的整个学习过程中。美国也非常重视实践教学。如Worcester Polytechruc Institute私立大学,对于每门课程,学生除了完成课程安排的理论学习课程作业和实验外,都有一个月左右的时间来做与本课程有关的、自己感兴趣的实验或设计。此外,工学院各系都设有URE计划(Undergraduate Research Experience),“本科生研究实践”计划,利用每年暑假工作的10周时间,研究一些企业提出的实际课题。值得一提的是,美国的不少大学将实验单独设课,甚至列为核心课程。

长期以来,我国教育界受前苏联教育模式的影响,习惯于从系统性和科学性出发组织课程教学及内容,较少从实际需求出发进行考虑。而现代企业需要的工程技术人才是具有较强的工程实践能力和技术创新能力的“实干家”,而不是“理论家”。而且,我国许多企业希望招聘的大学毕业生进入工厂后直接就能现场解决技术问题。尽管企业的这种要求不太切合实际,但这是当今社会人才市场的需求和期望,这无疑对高校工程技术人才培养提出了更高的要求,对我们的教学,尤其是实践教学提出了新的更高的要求。而“卓越计划”的实施对上述问题的解决将具有重要的现实意义。

根据“卓越工程师”培养目标的要求,我们的人才培养应该采用“校企联合培养”新模式,企业由原来单纯的用人单位变为联合培养单位。工科生的学习包括校内学习和企业学习两个阶段,本科及以上层次学生要有累积一年左右的时间在企业学习,以强化工程实践训练。比如,前三学年在校学习,最后一学年在企业学习;或者,在校学习与在企业学习分阶段交融进行,但四年期间要保证在企业学习不少于一年;学生的课程设计、毕业设计等可以结合实际问题直接在企业进行。

因此,在新的人才培养模式下,必须对实践教学进行彻底改革,构建新的实践教学模式和实践教学体系。即在学科体系整体优化的基础上,制定实践教学目标,通过强化基本技能、培养综合实践能力和参与创新实践三个层次,体现认识深化和实践能力递进式提高的不同要求,培养学生的动手能力、基本技能、表达能力、工程综合能力和实践创新能力。按照校内实践和企业实践两方面设置不同阶段、不同地点的实验项目、实习内容、课程设计和毕业设计等,打造实践教学平台,突出教学的“实践”性,确保实践教学时间,优化实践教学内容,构建与理论教学相辅相成,既相互联系、相互促进,又相对独立、目标明确的实践教学体系。

(三)优化实践教学内容,构建新的实践教学课程体系

根据“卓越工程师”培养内容的要求,必须加大改革力度,加强实践教学,对实践教学内容、课程体系和教学方法及教学手段进行优化与改革。如在实验类型上,减少演示性、验证性实验,增加综合性、创新性实验;在实践课项目上,减少设定性项目,增加源于生产实际的问题性项目;在实践课内容上,减少空泛、陈旧的内容,增加具体、新颖的工程实例性内容。同时,将一些课内实验进行调整、整合,改为系列实验课或实验平台课。比如,陕西理工学院将《材料科学基础》课程中的实验进行整合,将原来的8个实验整合为6个,围绕着本门课程形成一个相对完整的小系统,设置为实验平台1,经过三届教学运行,学生反映效果良好。

实践教学课程设置应该由浅入深,由简单到复杂,由被动模仿到主动设计,形成基础性实验、设计性实验和研究创新性实验等实践教学活动的不同层次,构建由“课内实验—一实验课—一课程设计(校内或企业)——专业实训(校内或企业)——认识实习(企业)——生产实习(企业)——毕业设计(校内或企业)”组成的实践教学课程体系。

(四)创造良好的实践教学条件体系

1.建设高水平工程型师资队伍。“卓越工程师”的培养突出了一个重要环节——实践,而与之密切相关的就是师资力量。建设一支结构合理,既具有较高的专业理论水平、又具有较强工程实践能力和技术创新能力的师资队伍是培养“卓越工程师”的关键。由于各种原因,目前我国高校具有较高水平工程实践能力的教师比较欠缺。为此,专职教师可以通过有计划地到企业进行专业培训或工作一至两年,或进行现场操作,或参与企业的产品开发和技术改造等多种形式的学习,积累工程实践经验,促进自身工程实践能力的提高;兼职教师可以从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员担任,从而形成专兼结合的高水平实践教学的师资队伍。

2.优化实验教学资源,加强实验室建设。目前,许多高校存在实验室面积不足、实验设备陈旧或缺少、建设经费紧张等问题。为此,学校要分层次、统一规划实验室建设。具体而言,可将实验室建设分为三个层次:第一层次为基本实验教学实验室(实验平台I),以满足学生各种基础课和专业基础课的实验需求;第二层次为综合实验和专业实训教学实验室(实验平台Ⅱ),以满足学生专业方向课和专业实训的实验需求;第三层次为创新实践教学和实际应用研究实验室(实验平台Ⅲ),以满足学生创新实验和生产实际应用课题的研究需求。第一层次和第二层次的实验室由学校建设,第三层次的实验室应该以企业为依托,利用高校教师与企业联合搞研发、做项目的优势,采用校企联合共建实验室。为降低成本,提高实验室使用效率和实验教学效果,应对上述三个实验平台进行配置优化,构建开放式的共享平台,实现实验资源的开放与共享,不仅使材料专业的学生能够进行实验学习,而且还能够使全校其他不同专业有需求的学生也可以在这个平台上进行相关的实验。

3.建立完善的工程实践教学基地。以往,我们的学生到企业进行认识实习时间一般为一周,进行生产实习的时间一般为一个月。但是由于各种原因,学生实际上在企业生产实习时间不足三周,可以说是“走马观花”式的实习。这个问题从20世纪90年代以来开始显现,到现在尤为突出。而“卓越工程师”培养的突出点就是加强实践环节,要求学生在企业实习约一年左右。这就要求高校和企业要密切配合,校企联合,共同制订培养计划,共同实施人才培养。

按照教育部的规划,目前(2010年)全国第一批试点的工科高校有61所,在5年内参与高校的数量将达到200所。“卓越计划”的实施周期为2010年-2020年,范围是工科院校,全国本科参加人数要达到在校本科人数的10%,研究生参加人数要达到在校研究生人数的50%。

由于这是一个全新的人才培养模式,所以,高校和企业都处于积极的试验和探索之中。那么,工程实践教学基地(实习基地)的建设就显得尤为重要和迫切。

(五)建立新的实践教学管理体制

通过组织管理、运行管理、制度管理,使实践教学能够运行通畅。由于原来的实践教学管理体制已经不能适应“卓越工程师”的培养要求,所以,必须对其进行改革,建立新的实践教学管理体制,以满足新的人才培养目标和培养模式的要求。

(六)建立科学的评价与激励机制

评价是引导师生的指挥棒,要培养出未来的“卓越工程师”,必须超越目前以掌握“知识点”为本的评价体系,形成以素质提高为本、能力提升为核心、适应新时期社会需求的评价体系,并使之渗入整个实践教学过程。

学生是实践教学活动的主体,对其实践过程和实践结果进行客观、科学的评价至关重要。评价体系是否科学、合理、实用和具有可操作性,对学生参加实践活动的积极性和实践教学效果的影响非常之大。评价体系应该由学校和企业共同制定,共同考核、评价。其中,在学校的实践环节,应由学校单独进行考核、评价(可邀请企业参与);在企业的实践环节,应由企业和学校共同进行考核与评价。同时,在大学生中引入激励机制,加大奖励力度,充分调动大学生积极投身到工程实践和科技创新实践中去的热情。

作为实践教学活动的客体,教师的重要作用毋庸置疑。应该改革工程类学科专业教师的职务聘任与考核制度,建立科学的评价与激励机制,将对教师的评聘与考核从侧重评价其理论研究和发表论文,转向评价教师培养“大学生实践能力和科技创新能力”的过程与创新成果等方面,优先聘任有在企业工作经历的教师,而且,教师职称晋升时要有一定年限的企业工作经历。同时,制定教师指导学生科技创新活动和创新成果工作量的计算办法,充分肯定教师的劳动成果,对于指导学生成绩优异的教师要给予一定的物质和精神奖励,并与年终考评、职称晋升挂钩。

走中国特色新型工业化道路,建设创新型国家,迫切需要培养一大批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才。这是“卓越工程师”培养目标的要求,也是工科院校的当务之急。为此,高校必须加大实践教学改革力度,努力提高实践教学的水平和层次,这对提升我国工程科技队伍的工程实践能力和创新能力,增强我国的核心竞争和综合国力具有重要意义。