高等工程人才培養的教育教學環境

摘要構建有利于高等工程人才培養的整體環境，是當前工程教育改革的核心問題。本文針對教學環境的形成條件及實現手段，從培養計劃、教學模式、管理制度等三個方面，分析影響工程教育中教學環境形成與實現的因素，并提出了相應的建議。

關鍵詞 工程教育 教學環境 人才培養

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A

The Educational Environment of Advanced Engineering Training

WEN Jin

（Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）

AbstractConstructing overall environment conducive to the cultivation of higher engineering personnel， are core issues in current engineering education reform. For conditions for the formation of the teaching environment，and means of achieving， analysis of engineering education in the formation and implementation of education environment factors， from the training program， teaching and management system in three aspects， and put forward the corresponding recommendations.

Key wordsengineering education; teaching environment; training

工程教育涉及科學、技術和工程，工程教育必須探索科學、技術和工程之間的內在聯系，并把這些內在的聯系系統化地應用到教學實踐中。因此，工程教育的整體改革必須合理運用系統工程的方法論把研究對象作為一個整體，分析各個組成要素之間的因果關系，對工程教育體系進行系統地分析、計劃和設計，才能形成適應于我國工程教育發展的良好教育氛圍。

國家對工程教育改革的重視于20世紀90年代才開始，在持續的教學改革實踐中，我們逐漸認識到單純考慮某一門課程或教學環節教學改革，甚至某個學科的教學改革，都不能從根本上解決我國工程教育改革所面臨的問題，必須系統化地提出解決方案，從教育理念入手，構建有利于高等工程人才培養的整體環境。①高等學校如何營造工程教育中人才培養的教學環境，是當前工程教育改革中值得探討的一個問題。

1 人才培養計劃是構建教學環境的前提

教育理念是建立一種人才培養機制的先導和基礎。教育理念通過人才培養計劃進行具體體現，培養目標定位體現教育的主題；培養模式體現了教育實施過程及其渠道。科學的人才培養計劃應該將其教育觀念貫穿于教育的全過程，學生的教育過程應是在相應教學環境熏陶下完成。在改革工程教育培養方案時，要求大學轉換原有封閉的時空觀，把大學階段及各個區域都作為工程素養培育的教學環境，使學生綜合素質和創新能力的培養實施渠道更廣，整體優化人才培養的教學環境。

由于文化傳統的關系，加之原有計劃經濟時教育觀的歷史影響，我國高等工程教育中較多地關注專業教育，學科專業設置過窄，人文教育薄弱，使學生的理論培養過于僵化，學生綜合素質得不到有效提升，學生缺乏工程意識和創新精神。在人才培養體系中，應該跨越通識教育與專業教育的界限，注重實踐與理論的統一、人文科學與理工知識的結合，使學生的知識結構由平面結構向立體結構方向發展。②同時，以培養和提高學生的素質、能力為基點，把工程意識培養的任務分解到各個培養環節之中，使工程教育貫穿于本科教育全過程。

從認識論的觀點出發，循序漸進、螺旋式上升是事物發展的必然規律，也是高等教育改革的普遍規律。大學本科四年人才培養計劃的設置，同樣必須遵循循序漸進的原則。人才培養計劃中把工程教育分為三個教學循環：大一進行科學基礎教育及工程基礎教育；大二和大三進行專業基礎課程教育；大四進行專業教育和綜合創新教育。③與此相對應的實踐和實驗教育則分為三類不同層次的過程：包括物理和化學實驗、電工電子實驗等內容的基礎教育類實驗；注重基本能力訓練的專業基礎實驗；以設計性、創新性為核心的專業綜合實驗和創新實驗。實驗和實踐的訓練目標從基礎強化、能力拓展到創新設計與實踐形成三個逐漸提高的階段，將工程教育的內容通過三個不同層次的循環貫穿于教育的全過程，構建工程教育必須的教學環境。

2 教學模式是營造教學環境的重要渠道

教學模式是教學活動的基本結構，大學教學模式是教育教學主體圍繞學術知識展開活動的方式方法的總和，具有一定代表性的教學范型，教育設計就是選擇教學模式的過程。④系統完整的教學模式是從近代教育學形成獨立體系開始的，古代教學的典型模式就是傳授式，自從19世紀赫爾巴特“明了——聯合——系統——方法”的四階段教學模式以來，逐漸以“傳統教學模式”的名稱成為20世紀教學模式的主導。現代教學模式的發展趨勢是重視教學活動中學生的主體性，重視學生對教學的參與，根據教學的需要合理設計“教”與“學”的活動，從單一教學模式向多樣化教學模式發展。

2.1 立體化、系列化的教學體系

我們賴以生存的是一個包含著豐富信息內容、不斷發展和創生著的世界。世界是一個大系統，其內部又處處皆為系統。無論是何種專業教育，其教學內容都可以理解為某個系統的有機組成部分，都離不開該系統這一整體背景。將理論教學、實驗教學和實踐教學作為工程教育這一系統中的組成要素，分析各個組成要素之間的因果關系，根據學科、專業、課程之間的內在聯系，整體和部分之間聯系，組織教學，形成立體化的教學體系。具體說，把學科的各個專業基礎課和專業課的教學和實驗、實踐放到某個具體的、典型的研究對象中進行組合，形成針對該研究對象的系列化教學，這樣通過不同方面、多個環節同時研究和實踐同一研究對象，有助于學生掌握和理解知識的內涵與外延，讓學生在掌握和理解單一課程知識的同時，掌握了系統工程的方法。

在系統化教學體系中，學習現有知識只是教學的基礎，教學的目的是促使學生了解知識存在邊界與空白，發現現有知識的不確定性，不斷對知識進行分析、解構，直至建構新的知識。在系統背景下將教學內容有機整合，加強各學科交叉滲透，培養學生從多學科的角度，運用科學家的鉆研精神、工程師的實際操作能力去發現問題、解決問題。

2.2 彈性的、注重實踐的教學方法

教學思想通過具體教學過程和教學方法得以實現，通過教學方法在教學活動中的實施創造寬松和諧的心理環境，個性中的自主性與創造性才能得以充分的發揮。

由于向傳統教育思想回歸的巨大慣性，傳統教育思想依然強有力地影響著教育實踐，主導性教育模式依然未擺脫“書本中心、課堂中心和教師中心”的束縛。在傳統教育教學活動中，教師把持著知識的話語權，教師把學生作為承載知識的容器，使知識單向流動，忽視了學生在學習中的主體性。現代教育哲學強調主體性，學生不是被動接受的客體，而是與教師共同圍繞知識進行理解與表達的主體。采用具有彈性的教學方法，通過形式多樣的教學組織方式，學生作為獨立主體的人，積極地參與各項教學活動，充分發揮自身的主體意識，在相對寬松環境中培育學生勇于質疑的精神。從傳統教學方法的置入模式轉變為對話模式，教師與學生共同討論知識問題、方法問題，改變了從前由于教師中教學活動中過于重視理性控制造成教學被動局面，形成輕松、和諧的教學氛圍，為學生的學習創造良好的心理環境，使學生在知識理解與表達方面更具有自主性，對學生的綜合素質及創新精神培養起到積極的導向作用。

隨著高等工程院校教學科研能力的提升，一些高等工程院校在發展中偏重了研究和理論深度，無形中提倡或實踐了一種工程科學教育。這種工程教育模式一定程度上弱化了工程實踐教學，也弱化了對學生動手實踐能力的培養，形成了一種重“學”輕“術”的工程教育態勢。被譽為數控機床之父，曾任MIT 電機工程系系主任和工學院院長的G. Brown 教授更具體地提出“科學主導工程的訓練方法”(Science dominated engineering) 和“課堂教學必須與實踐教學緊密地結合起來”的教學方法，⑤并由此培養出一大批杰出工程科學人才。在我們的教育教學工作中，不僅僅重視實驗教學，而且要強調系統化的綜合性實踐訓練方法。通過理論與實踐的結合，理論素養與工程實踐能力的并行發展、科學精神與創新能力的同步培養，在不同階段、不同層次上營造工程教育的環境。

2.3 多樣化的教學資源

教材作為承載知識的載體，是教育過程中重要的教學資源。實施多元教學模式則要求教師與學生打破傳統思維習慣，把教材看作由書本、網絡與實踐活動組成的載體。也就是說，擴展了傳統概念上知識載體的范圍，實現教學過程中教學資源多樣化的組合。教師圍繞教學目標，通過對不同類型的教學資源進行分析與選擇，把能反映教學要求的有效載體交互使用，相互輔證與映襯，促使學生分析知識的客觀性與主觀性，明了知識的確定性與不確定性的邊界與內涵。多渠道資源的交互使用，拓寬了學生的知識視野，喚醒學生的靈性。

根據工程教育培養目標，工程教育必須真正面向工程實際，“從工程中來，到工程中去”即從工程實踐中提取理論，再將理論及時放到工程實踐中去實踐、更新。工程教育的教學資源不僅僅局限于學校內部的資源，而是通過產學研之間的合作教育，將企業作為工程教育重要的教學資源，拓寬工程教育教學資源的內涵。建立高等院校與企業創新人才聯合培養模式，采用多樣性與選擇性相統一的教學模式，將企業納入工程教育的范疇。

3 教學管理制度是實現教學環境的保障

現代教育提倡的是富有彈性的教學制度，在教學管理中給予制度上的引導，確保工程教育的準確定位和人才培養質量。

學生綜合素質與能力的培養具有多維性，在工程教育中對教學活動的評價上要采取“多維評價”制度，要多角度、全方位地評價教學活動的質量，包括對學生的學業評價、教師教學質量的評價。通過合理的評價體系，引導教學，動員教學活動的每一個要素，共同生成有利于提高工程教育質量的教學環境。

以學生的培養目標確定對學生學業的評價體系，這個評價指標體系反映在評價內容上應該是多維度。不以學生單方面的發展作為評價依據，而是要考察學生的全面發展，既要評價學生對基本概念、基本原理的掌握情況，又要評價學生對知識的靈活運用及相關技能的訓練和提高。工程教育中對學生評價的主要指標包括：學生參加教學活動的主體意識、學習與交流能力、工程實踐能力、收集信息的能力、解決問題的能力等。評價的方法不是單一的以知識點考核為依據，考查學習效果。可以多種形式進行評價，如學生提出問題的能力有所增加，針對解決問題提出不同見解與方案的能力有提高，參加教學活動的主動性增加等。

對教師教學評價目標也應是多維度的。既不能僅以學生的課業成就評價教學活動的質量，也不能僅以教師的學術研究成就評價教師水平。在工程教育中，應該在教學管理上形成一個良好的制度環境，在評價制度上明確對教師參加工程教育的認可度。建立健全的激勵機制，鼓勵教師參加工程實踐，有工程實際經驗的教師積極參與教學，教師將工程實踐經驗與理論相結合。對教師的評價主要指標應該包括，學生對教師總體評價、對教學的投入程度及主動性、教學的經驗和技巧、學術研究水平等多方面的內容。以富有彈性的制度環境，改變過去重“學”輕“術”的趨勢，強化教師重視教學活動質量的傾向。

同時，以合理的管理制度為導向，促進工程教育的教師隊伍建設，為教學環境形成提供物質基礎。教師作為教學環境中主體，教師自身的工程素養是工程教育中教學環境形成的關鍵。一方面，通過加強產學研合作辦學，鼓勵教師與企業開展橫向科研課題，共同參與企業的攻關項目，在促進科研成果向生產力轉化等方面開展合作，使教師獲得實際工程經驗。另一方面，企業相關技術人員與學校教師共同組建工程教育的師資隊伍，建立有利于形成理論與實踐緊密結合、全面均衡發展的教師隊伍，增加學校的工程教育與工程實際的緊密聯系，使工程教育的目標符合工業界對高等工程技術人才的要求。

資助項目：2010年湖北省教學研究項目（201008）

注釋

①包秋燕.基于CDIO理念探討大學生現代工程意識培養[J].福建工程學院學報，2008(5):451-454.

②文進，謝峻林，李明忠.工科大學生工程能力和創新意識的培養途徑[J].理工高教研究，2009(6):116-117.

③陸小華，熊光晶，陳珠琳.設計導向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007(6):83-87.

④劉學忠.論大學創新精神與創新能力培育的教學環境[J].中國高教研究，2007(8):50-51.

⑤秦志強.論工程教育的科學主導與工程回歸[J].高等工程教育研究，2005(5):87-90.