整體項目模式下材料科學與工程專業教學體系研究

[摘 要]本文采用整體項目模式構建新的材料科學與工程專業教學體系，對傳統的教學體系進行了重新規劃。根據整體項目模式的要求，將項目貫穿到每門專業課中，以項目BUS形式將實踐和專業理論課程聯系起來，用每學期的整體項目實踐代替大四的傳統實訓和畢業設計模塊。因此，對專業基礎課和專業課的課程建設分為公共通識課程模塊、項目BUS模塊、專業基礎課程模塊和專業課程模塊等四個模塊，以彌補傳統教學體系和“3+1”類型教學體系中存在的不足，最后指出了學校需要給予政策傾斜，予以人力和物力上的支持。

[關鍵詞]整體項目模式 項目BUS 材料科學與工程 教學體系

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）18-0037-04

[收稿時間]2013-05-14

[基金項目]湖北工業大學校級教研項目（2011010）；湖北省教育廳教研項目（2011259）。

[作者簡介]陳艷林（1970-），女，湖北孝感人，碩士研究生，副教授，研究方向：先進陶瓷材料，材料科學與工程。

一、引言

隨著我國經濟的高速發展以及經濟結構的轉型，社會需要越來越多的優秀工程技術人才，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論、輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題，為了解決這些問題，培養出創新能力較強、能夠很好地去適應當前社會對工程師的迫切需求，2008年教育部啟動了CDIO工程教育改革實踐，2010年6月教育部出臺了《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》以及《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，聯合有關部門和行業協（學）會，共同實施“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）?！白吭接媱潯钡谝慌圏c共有61所高校， 2011年4月湖北工業大學被納入了“卓越計劃”之列，其中材料科學與工程專業是本校的優勢專業，并被學校選入了“卓越計劃”試點范圍，本專業通過多年的建設，具有基礎扎實、實踐性強的特點，并且通過多年的努力在實驗建設以及對外實踐單位合作方面積累了豐富的經驗，為“卓越計劃”在本專業順利實施打下了扎實的基礎。

根據材料科學與工程專業具有較強的實踐性以及卓越工程師教育培養計劃的要求，首先需要制定一套合理的教學體系。中國高等院校存在三種主流的工程教學結構體系：其中一種就是最典型的傳統前三年授課、最后一年畢業設計類型；另外一種就是較為時興的CDIO環境下的“3+1”類型；最后一種是職業院校流行的基于“工作過程”類型，該種類型能適應工廠模式，具有實踐性強的特點。傳統教學體系的缺陷是實踐性弱，畢業設計很難落到實處；“3+1”類型是在國內提倡CDIO后一些高校提出的新教學體系，和傳統體系的主要區別就是將最后一年用來進行實踐訓練，如果進行實戰項目訓練或者學生到企業中去工作一年，盡管“3+1”類型同樣由于“大四現象”，時間和學習得不到保證，學生疏于倦怠、心理分散，其結果和傳統的畢業設計相同；“工作過程”類型主要在職業學院得到了廣泛的應用，主要是根據工作過程崗位職責來劃分課程體系，有很強的實踐性，將實踐過程和理論充分聯系起來，克服了前兩種教學體系的不足，但是由于是根據崗位職責進行劃分，具有特殊性，不具備普遍性，不適于普通高等院校的特點。鑒于此，作者試探性地在軟件工程專業中采用整體項目模式進行有益的研究，為了進一步探索和應用，將整體項目模式應用到材料科學與工程專業來構建新的教學體系。

二、整體項目模式的概念

在這里，整體項目模式也稱之為項目總線模式（Project Bus），在文獻5中已經定義了整體項目模式，建立了理論聯系實踐的原則，以一個實踐項目或者多個實踐項目為基礎，讓學生首先獲得直接經驗，然后將直接經驗貫穿到學生所學課程的內容中，它的主要目的就是讓學生在實踐中感覺到理論知識的缺乏，從而促進學生去主動學習所學的專業課程以及相聯系的課外專業知識，同時由于實踐的廣泛性和學科的交叉性，會讓學生更多地去重視理論知識，克服現有教學大綱覆蓋面不廣的弊端。

材料科學與工程專業下的整體項目模式啟動于項目體驗（Project Experience），學生在第一學年就開始進入實踐項目體驗，達到讓學生認識本專業的目的，同時讓學生在實踐中體會應建立什么樣的知識體系，逐漸培養工程技術人員應該具備的素質；在第二學年學習完材料科學基礎、熱工基礎及設備、材料物性及檢測課程后可以正式進入項目期，這是比較好的切入點，學生的積極性也比較高。作者所了解的美國德雷費爾（Drexel）大學、法國里昂國立應用科學學院大學（INSA）大學是世界培養精英工程師的著名學府，他們的教學模式就是讓學生邊學習邊實踐的一種教學體系模式，Drexel大學從大一開始進入項目體驗期，大二開始學生半年在學校學習，半年在單位實習，大學畢業時學生有18個月的社會實踐經驗；而INSA大學學生也是每年暑假約3個月，從大一暑期開始到公司實習，到畢業時也有一年以上社會實踐經驗。這樣的教學模式的優點在于：第一，學生可以在實踐中發現自己的興趣點，找到自己適合從事的職業；第二， 學生可以將所學理論知識與實踐相結合，可以更好地掌握知識體系；第三，學生在碰到實際問題時，自己會體會到哪方面知識和能力不足，回學校學習時會主動學習自己斷缺的部分，學習方向、目的更明確?？傊?，在學習和實踐都逐漸深入時，學生的工程能力也就逐步培養出來了。對于“3+1”類型模式，學生在前三年被動學習，拼命趕教學進度，窮于應付考試，理論實際脫離，學習效果欠佳；而最后一年的完全實踐，即使遇上自己沒學好的地方也沒機會深入，沒有邊學習邊實踐的效果好。

整體項目模式在本校材料科學與工程專業某些學生身上已經得到了切實的運用，這些學生進入大學期間就已經進入到某些教師的項目組，這些學生積累了一定的實踐經驗，能夠更主動地去學習理論知識，使得產生了優則更優的現象。但是由于落后的教學體系結構，絕大多數學生得不到項目訓練，例如項目體驗期實驗設備的熟悉與操作，項目正式期的實驗和分析等，正是在這種情況下，該專業亟須基于整體項目模式的教學體系結構。

三、整體項目模式下的教學體系

整體項目模式最典型的特征是將實踐分布到整個大學期間，并且與專業課程完全聯系起來，不是單純地為某門課程服務的課程設計、獨立的畢業設計或者企業實習，注重的是以學生為本，深化人才培養模式、課程體系、教學內容、教學方法和考試方式等方面的改革，協調發展知識傳授、能力培養、素質提高的教育理念，實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養方向的轉變。

（一）層次型的傳統教學體系結構

文獻5討論了傳統的課程體系以及“3+1”類型教學體系，如圖1所示，這是一種典型的層次型教學體系，“3+1”類型教學體系按照基礎層、核心層、應用層和實習層將課程體系分為公共通識課程、專業基礎課程、專業課程和實習、畢業設計/實訓項目等四個模塊，其特點是采取先理論后實踐的教學方式，人為地否定了直接經驗的作用，抹殺了工程專業的特征，另外一個最大的缺陷就是，工程需要更多的實踐經驗，這都要靠時間的積累，但是最后一年的實踐時間顯然過少。

圖1 層次型的傳統教學體系結構

（二）新的課程體系設置

整體項目模式將實踐過程分為體驗期、預備期、成長期和成熟期四個階段，體驗期主要是讓學生見識整個研究過程和企業生產過程，讓學生能得到完整的感性認識；預備期是學習基本的專業知識以及基本的儀器設備操作，具備進入項目的必備知識和技能；成長期是學生進入項目，聯系專業課知識在教師和工程師的指導下開始進行項目研究或進行實習，掌握專業知識以及其它相關知識；成熟期是學生經過學習后，掌握了完整的進行項目研究和生產過程，能獨自勝任相關的工作，最終成為一名“卓越工程師”。

新的教學體系結構如圖2所示，主要是將理論和實踐聯系起來，特別是將專業課程和項目通識課程聯系起來，并進一步和課外專業擴充區的學習聯系起來，才能形成完整的工程師體系結構。當然，一個工程師的成長不是一蹴而就的，應該先從體驗期開始，逐步進行深入。通常項目BUS模塊包括2門課程：專業體驗課程、項目通識課程，專業體驗課程和體驗期結合，預備期和專業基礎相聯系，成長期和專業課程相聯系，而成熟期和項目的完成直接聯系。

圖2 新材料科學與工程專業教學體系結構

根據新的材料科學與工程專業教學體系結構，課程設置內容如表1所示，其中理論區只有公共基礎課程模塊、專業課程模塊。項目BUS模塊的內容主要來源于科研項目、橫向項目、大學生創新基金以及工廠實習。由于學制限制以及必須遵循教學體系改革的漸進性，不太可能對現有教學體系做徹底地改變，學生主要在業余時間實踐項目，必然導致學生的壓力較重，并且學生必須得到教師的指導，否則很難將項目堅持下去，此時必須每學期開設項目課，在第一學年開設專業體驗課程，美國德雷費爾大學設置專業體驗課程第一學期的學分為0.5分，第二學期的學分為1分；在第二學年開始設置項目通識課程，每周至少開設2學時。

課程體系的特點：

1. 增加了項目BUS課程。項目體驗課程在第1，2學期開設，主要是讓學生參觀了解實驗室的設備及實驗流程、工廠設備及流程、典型科研制備分析流程等，增強學生的感性認識，可以讓具有豐富科研經驗的教師以及工廠優秀的工程師擔任指導教師。項目通識課程在以后的每學期開設，在學生加入到每個項目組后，可以由指導教師每周集中2個學時對各種設備的使用進行講解、對材料檢測的過程及分析進行講解、對工廠的生產設備操作和流程進行講解，并進行示范，由學生掌握操作，同時也對學生在各自項目中所產生的問題進行解答和指導示范。

2.為了體現實踐先行，增強學生的技能，進一步加強整體項目模式教育，在新版教學大綱中，調整所學科目的順序，將馬克思主義基本原理、毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論等課程調整到第7，8學期。相應地將材料科學基礎、熱工基礎及設備、近代分析測試技術、材料物性與檢測、文獻檢索等提前到第3，4學期，這些專業基礎課程是學生進入項目預備階段必須學習的科目。

3.各專業基礎課程在課程實驗課以及課程設計方面，盡量以一個項目作為基礎實驗內容，讓學生從不同的側面和角度去掌握理論知識。另外，學生在實驗中嘗試理論聯系實踐，以實踐來鞏固理論，同時還可以獲得任課教師的指導。

四、機制保障

整體項目模式下的教學體系對學生也存在著很大的學習壓力，對任課教師也存在著巨大的挑戰，如何順利完成教學任務也需要學校給予機制上的保障。

（一）學校管理層要充分理解“卓越計劃”以及成立由校長負責制的領導小組，對納入“卓越計劃”的專業予以政策上的扶持

例如：在物力上，對材料科學與工程專業給予“卓越計劃”經費，在人力上，引進有大量實踐經驗的教師或者引導教師參與實踐學習。

（二）教師應該有豐富的項目實踐經驗

教師的實踐經驗能夠讓教師順利地將實踐和理論聯系起來，讓學生更好地理解理論知識。因此，教師應該響應學校的頂崗實習制度，走入社會，積累經驗，并且將教學內容和實踐經驗結合起來，改進教學內容。

（三）建立良好的整體項目教學評價體系

如何建立良好的整體項目教學評價體系，不能簡單地按照傳統的課堂評價體系來進行評價，而要根據項目的復雜度以及項目的完成度來進行評價。目前，作者還沒有建立一個較好的評價體系，仍然沿襲著傳統的教學評價體系，這對具有豐富實踐經驗的教師和學生是不科學的，此后，作者將在實踐中逐步進行摸索。

五、結束語

鑒于目前教學體系前三年趕教學進度，填鴨式的教學，后一年放鴨子的做法，基于整體項目模式下的材料科學與工程專業教學體系也是一種全新的嘗試和探索，在實踐中可以逐步實施，如何進行項目體驗實踐、項目通識教學，如何保障項目的順利進行，如何讓項目和專業課程進一步融合，同時如何調度學生和教師的積極性，都需要作進一步的研究和探索。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/con tent_1667

143.htm，2010，（7）.

[2] 國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-06/06/content_1621777.htm，2010，（6）.

[3] 教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/ htm？鄄

lfiles/moe/s3860/201102/xxgk_115066.html，2011，（2）.

[4] 王新年.整體項目驅動模式下計算機軟件人才培養模式研究與探索[J].計算機教育，2010，（3）.

[5] 王新年.整體項目模式下軟件工程專業教學體系研究[J].計算機教育，2012，（5）.

[6] 陳艷林，王新年.整體項目驅動模式下材料科學與工程人才培養模式研究與探索[J].軟件導刊，2011，（10）.

[7] 何希平，蔣和倫.本科計算機專業教育的改革與發展[J].計算機教育，2011，（1）.

[責任編輯：左 蕓]