卓越工程師教育與應用型本科實踐教學體系的設計

　　摘 要： 作者以材料科學與工程專業為案例，對照卓越工程培養要求和我校教學目標定位，探討了實踐性教學環節的設計思路及方案，并結合特色專業建設的實踐教學體系，討論了其實施過程中的優勢與問題。
　　關鍵詞： 材料科學與工程專業 卓越工程師 應用型本科 實踐教學體系
　　走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人才強國等一系列國家發展戰略，對我國工程教育提出了新要求，卓越工程師培養計劃正是在這一背景下應運而生的[1]-[6]，我校如何順應國家發展戰略要求，制訂切實可行的培養計劃，關系到我校的核心競爭力和未來的發展空間，本人結合材料科學與工程專業特色專業的實踐，探討了卓越工程師實踐教學體系的設計。
　　一、生產一線卓越工程師的特質分析及能力要求。
　　材料科學與工程專業是一個“以創新為先導，以應用為目標”，集傳承與創新為一體的實踐性較強的專業。對于應用型本科層次的院校而言，教育的功能主要是培養面向企業的生產、技術改進、產品開發、管理等工程一線的人才。因此，實踐教學具有特殊的價值與意義，培養學生的實踐能力在某種程度上決定了專業的命運和特色。通過調研，我們認為生產一線卓越工程師的特質為：（1）能夠應用所學的基本知識和技能，收集和分析生產過程中數據或事件，控制和提升產品質量，改良生產工藝，提高生產效率，節約生產成本，提高產品成品率和利潤率；（2）對新知識和新技術敏感，能根據所學的基本原理，開發新產品，設計或應用新工藝，以獲得超額利潤；（3）具有一定交流溝通能力、生產管理能力和良好的團隊精神；（4）具有現代工具運用能力；（5）具有終身學習能力。上述能力的培養，是國家中長期發展規劃的重要內容，是社會對學校的期待和要求。
　　二、對照我校培養目標定位和卓越工程師的能力結構，探討實踐性教學環節的設計思路及方案。
　　從我校面向工業生產一線的材料科學與工程專業的應用型人才培養目標要求入手，按卓越工程師的能力結構，把能力培養分解到各實踐環節中。材料科學與工程專業卓越工程師教育中學生的具體能力或技能主要有：現代工具運用能力；交流與溝通能力；自然科學基本實驗技能；專業基礎課程實驗技能；專業實驗技能；初步的工程設計和工程創新能力；生產控制和管理的初步能力；新產品開發能力；自學能力。素質要求：創新精神；團隊合作精神。其設計思路為：基本技能培養→專業技能培養→非專業能力培養和創新精神培育。其實現方式為：課內實踐教學+課外科技活動+社會實踐或非專業技能學習。設計結果見下圖。
　　基本技能培養主要涉及現代工具的運用、國際化背景下的語言交流能力的初步訓練和自然科學基礎實驗。現代工具運用能力主要體現在：計算機在工程和數據收集和整理方面的應用能力，因此設計了計算機基礎實驗和語言實驗，文獻資料檢索實驗。交流溝通能力則不僅涉及母語的掌握和運用技巧，還涉及非母語的掌握和運用技巧。母語的掌握和運用技巧除在日常生活中養成外，還需要通過某一事件如課內外活動加以訓練，以使其系統化；非母語教育（主要是英語）則需更多的實踐強化教學，才能獲得初步的訓練，因此在英語基礎課程結束后，設計了英語強化訓練。另外三四年級則通過專業課程雙語教育、專業英語教學、專業課作業、畢業設計（論文）文獻查閱和課外科研活動等確保英語四年不斷線。物理、化學實驗是材料科學與工程專業的基礎，由于中學教育的缺失，安排專門的實驗是非常必要的。
　　專業技能培養主要涉及專業基礎實驗技能、專業技能和工程能力的初步培養。專業基礎實驗平臺是獲得機電應用能力訓練、材料的化學成分、物理化學性質、力學性質定量分析訓練。專業實驗是在此基礎上進行材料制備與性能測試方面的訓練，材料表征技術是材料微觀結構的分析，是現代工具在專業上運用的體現，工程測試技術兼顧工程能力培養與實驗技能培養。工程能力實訓平臺主要涉及機械零件設計、窯爐設計、應用程序設計、建筑與工藝的相關設計，是培養學生工程創新的重要基礎。畢業實習則能夠從具體案例中吸取經驗教訓，了解發現問題、分析問題和解決問題的基本規律，培養工程創新意識。
　　創新精神（或創新意識）在課內主要在綜合性、設計性實驗和畢業設計（論文）過程中培育，主要進行工程師的基本技能系統訓練和解決問題方法的初步訓練。課外文化科技活動程體系側重學生的個性發展和學生素質養成教育，不僅培養學生的創新意識，而且注重培養學生團隊精神、管理能力、溝通能力和自我學習能力。通過課外社會實踐活動、校園文化活動、科技活動等，強化課外活動在素質教育和能力培養中的作用，并將課外活動納入培養計劃，列入學分管理（規定必須獲得兩個學分），如學生在校期間參加課外活動獲得校級以上獎勵、獲得某一技能證書及公開發表論文等，均可獲得0.5—3個學分。并在課外設計了大學生訓練計劃和其他科研活動，也技術改造能力相關設計方面的為分析和解決本專業問題的能力服務的。
　　在上述模塊中，各種能力的培養是相互滲透的，模塊的設計僅體現了其主要的教學目的。
　　三、特色專業建設中實踐性教學環節的實施效果與卓越工程師培養的差距。
　　1.通過特色專業建設，對近六屆的學生的實踐教學實施過程跟蹤，發現特色專業培養方案有如下優點。
　　（1）由于大多數實驗教學都是單獨設課，教學時間能夠充分保證。單獨設課后課程考查大多為抽查某一實驗項目，改變了部分學生只看不做或想做就做、不想做就抄實驗報告的壞習慣，使所有學生對每一次實驗都能夠參加并認真實施，有利于培養嚴謹、求實的科學態度。
　　（2）單獨設課的實驗教學，實驗課程的系統性顯著增強，有利于循序漸進地培養學生的動手能力。且相關學科的綜合性、設計性實驗項目更易安排和實施，有利于培養學生的系統思維和創新思維。
　　（3）通過近幾屆畢業生畢業設計（論文）質量檢查，發現學生的計算機應用能力普遍提高，外文資料查閱、寫作能力有一定提高。畢業設計（論文）中批判思維、求異思維、創新意識、探索精神明顯增強。本專業每年至少有1名學生獲江蘇省優秀畢業設計（論文）獎，有4-6名學生獲校級優秀設計（論文）獎。
　　（4）將課外科技文化活動或非專業技能納入學分管理后，學生參加課外科技文化的動力顯著增強。改變了過去只有少量學生主動要求參加教師科研項目被動局面，省、校大學生訓練計劃項目每年立項都在增加，多次在大學生學科競賽中獲獎。
　　（5）通過對用人單位畢業生滿意度調查，90%的學生得到用人單位的認可，部分學生1年后即成為用人單位的技術骨干或部門領導。由于學生受到社會的認可與好評，每年應屆生就業呈現供不應求的局面。
　　2.與卓越工程師培養要求相比，我校材料科學與工程專業在其培養理念上基本一致，實踐環節的設計基本上與卓越工程師培養的能力及素質要求結構一致。但目前的實踐教學實施過程中尚達不到卓越工程師培養的要求，存在的主要問題和矛盾如下：
　　（1）由于實踐教學課時多、要求高，學生人數多，教學場所、設施略顯不足，教學安排難度較大。教學經費尤其是實習經費嚴重不足，集中實習難度大，實習質量受到一定影響。
　　（2）年青教師實踐教學經驗有待進一步提高，雙師型教師缺乏，影響了工程教育的質量。
　　（3）產學研合作尚待構建。產學研合作對于材料科學與工程專業人才的培養尤為重要，學校不可能建立一個比現實工程實踐更好的實驗室（如傳統材料的設備大型化、信息化、自動化生產線更是如此），產學合作也能夠聘請企業的技術或管理精英指導學生實習，傳授工程中解決實際問題的案例和經驗，解決在實踐教學上高校教師“弱工程化問題”。
　　（4）跨文化交流是卓越工程師培養的重要指標，是我校材料科學與工程專業特色專業建設尚未解決的問題。中國企業已經成為世界工廠，急需大量跨文化交流教育的人才，因此，必須建設一些高質量的外資或合資企業的實習基地，以最大限度地滿足我校學生跨文化交流的需要。
　　我通過近幾年材料科學與工程專業的特色專業建設，對我校培養具有現代工程知識和能力的專門人才的實踐環節進行了系統的分析和研究，初步構建了具有我校特色的實踐教學體系，并在實踐過程中檢驗了其優勢，但與卓越工程師教育仍存在一定的差距。因此，必須根據卓越工程師培養的重要指標，進一步優化特色專業的培養方案和具體實施措施。
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