面向工程教育與產業需求的課程結構優化及教學模式探索

摘要：從我國工程教育及新材料產業需求的視角，對目前大學課程結構設計及教學模式與工程創新人才培養及產業發展需求之間的主要矛盾進行了深入剖析，并基于存在的問題對本學科的課程結構優化及教學模式改革進行了探索與思考。

關鍵詞：工程教育；創新人才；產業需求；課程結構；教學模式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0074-03

在世界范圍內，高等工程教育作為國家的戰略重點，是提高其綜合競爭力的核心領域之一。美國、德國和日本等發達國家一直非常重視工程教育并將其視作國家未來經濟和技術發展的基石。自上世紀80年代起，發達國家先后對其高等工程教育現狀進行過深入的調查研究，及時發現了教育偏離工程實踐的問題，并提出了“回歸工程”的理念。在后續很長的時間內，工程教育界相繼出臺了多項措施，旨在讓工科院校的學生為職業做好準備并致力于滿足行業的需求。如美國卡內基教育促進基金會在2008年發表的《培養工程師：謀劃工程未來》中提到專業實踐的教學應該成為在未來本科工程教育中課程內容和教學策略選擇的試金石；英國皇家工學院在2007年出版的《培養21世紀的工程師》中也指出，工業界需要那些具有“真實產業環境實踐經驗”的工程畢業生，將對理論知識的理解、創造力和創新、團隊合作、技術廣度以及商業技能等視為員工新入職時最重要的特質[1，2]。目前我國盡管已經成為世界上高等工程教育規模最大的國家，但是從工程師的整體學歷水平、設計能力尤其是優秀工程師的總體質量與歐美等發達國家甚至是發展中國家都有很大的差距，高等院校的工程教育與產業需求之間的矛盾已日漸成為制約我國區域產業升級乃至國家整體工程技術創新能力提升的主要難題之一。

因此，依據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》，我國教育部于2010年正式啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，旨在培養高質量的創新型工程技術人才。南京工程學院材料工程學院作為貫徹實施上述計劃的主體和載體，逐步摸索出系列服務于江蘇乃至華東區域新材料產業集群的人才培養模式及經驗，但面向以“知識技術密集、能源資源低消耗、產業附加值高”為特征的新一輪產業革命，我院材料學科同樣面臨著學科專業和人才培養與產業需求難以完全良性對接的矛盾。本文立足于課程設置及教學這一視角，探討課程結構優化及教學組織模式對材料類專業工程創新教育和產業需求的影響，以期為創新型國家建設的背景下高等工程教育改革提供參考。

一、課程結構及教學組織存在的問題剖析

已有研究及數據統計表明，目前我國創新工程師的培養質量及水平難以滿足現有的需求。杜祥婉院士的課題組調研發現，目前21.8%的被調查者認為高校培養的學生脫離實際使用需求，完全不符合或基本不符合國家工程技術創新發展的需要，而52.4%的被調查者對工程專業學生質量感到失望，認為其質量一般。中國人才熱線在2006年發布的大學生求職調查報告亦顯示，工程經驗的欠缺已成為剛畢業大學生求職時最大的障礙，其比例達到了48%，而專業能力弱也占了18%的比例；世界著名的麥肯錫戰略咨詢公司通過對全球83個跨國公司的工程師抽查顯示，我國的在崗工程師符合跨國公司要求的只有10%左右，遠低于發達國家。由此可見，實踐和實訓的缺乏導致工程能力的不足已成為大學生就業競爭力和工程師從業能力提升的主要障礙，能否培養和造就高素質的具有創新精神的工程科技人才，參與企業的建設與發展，直接關系到創新型國家建設的成敗。而這一問題的根源之一在于目前大學課程結構及教學模式與工程教育及產業需求不符[1]。主要表現在以下幾個方面：

1.課程結構不夠科學

統計發現，我國多數高等院校在課程設計及實施方面均存在“強調工程科學、軟化工程實踐、脫離產業需求”的問題。課程主要包括學科基礎課、專業主干課、專業方向課及跨學科選修課，總學分量偏高，學分比例不合理，工程科學類課程學分偏高，工程實踐類課程學分偏低。總學分過高減少了學生自由探索和學習的時間，限制了其創新能力養成的自我積累。工程類課程總量偏少，內容形式單一，部分高校對學生工程實踐環節重視程度不夠，減少了學生對工程過程的參與及感性認識，對其內涵無法系統深入的理解與掌握。其特征主要表現在[2]：

（1）課程目標脫離產業需求。呈現“趨同化、智性化和空泛化”的特點，各個學校之間相互模仿與借鑒，無視自身所處的產業領域需求這一“活水源頭”；課程重點關注學科理論知識的掌握，而忽視工程創新能力的鍛煉與培養；目標缺乏實質性內容和嚴謹的界定，顯得過于籠統與寬泛，無法有效地指導和規范課程教學行為。

（2）課程結構分離工程能力。各個學科專業往往注重自身知識體系構成，在設置時強調其嚴謹性及完整性。但其最大的問題是無法實現多種學科的交叉、滲透與融合，犧牲了培養工程能力的機會。盡管部分高校特別設置了集中實踐環節，但由于學科知識與實踐鍛煉的分離、課程與課程之間缺乏交叉聯系，工程能力培養效果不甚理想。

（3）課程內容偏離工程實踐。已有的調研結果表明，學生認為專業教學中實踐內容不足，課程內容陳舊或不實用，與實際產業需求相脫節。④學生學習游離中心地位。學生在課程學習的過程中，接收的是一種填鴨式的被動灌輸，無法有效的參與學習的過程，直接參與學習內容的探討和實踐，失去了批判性的思考、團隊合作和創新思維的機會；學習的途徑以課堂為主，真實的工程實踐活動、人際交往活動和社會活動不足；學生學習效果的評價方式比較單一，理論知識考試等終極性的評價方式仍占主導，實踐能力考核等過程性評價缺失。以上諸多問題的產生主要是由于高等工程教育的工程觀、人才觀和課程觀缺乏有關。長期以來，“理論指導實踐、先有理論后有實踐”的觀念一直根植于心，導致教學主體在高等工程教育的過程中缺乏從課程群和課程類的角度去思考知識或技能本身的內在關聯。

2.課程教學模式偏離工程

從我國現有的工程教育現狀來看，教育體系仍較為混亂，不同層次和類型的高校發展目標定位不夠清晰，教學模式僵化單一，無法有效實現因材施教。工程教育內容與產業需求相脫節，職業資格制度缺失，培養體制機制不夠健全，所培養的工程師普遍缺乏系統的工程訓練，難以滿足或適應工程技術的快速發展與變革。這些問題產生的深層次原因在于長期以來應用研究低于或落后于學術研究，導致工程教育過分強調“工程科學”而忽視“工程實踐”，其特征主要表現在[1-3]：

（1）教師的工程素質有待提高。目前，作為課程內容傳輸主體的老師，其應該具備“教師”和“工程師”的雙重身份，或至少具備良好的工程意識和豐富的工程經驗。但事實上，由于多種原因，理論與實踐教學分工明確，前者普遍由學歷高但工程實踐經驗缺乏的老師擔任，而后者則由學歷不高但工程經驗豐富的教師擔任。值得注意的是，后一類教師時刻擔心被剝離出教師隊伍，進一步加劇實踐教學的困境。與此同時，目前部分教師盡管工程經驗較為欠缺，但由于在承擔課程教學任務的同時，還負責了繁重的科研、管理等事務，難以付出精力去進行教學內容、方式和方法的有效變革，導致學生第一手實踐經驗的缺失。

（2）教學內容需豐富與更新。在課程內容的組織與安排上，多數老師仍拘泥于已有的知識體系，傾向于基本原理的科學教育，內容較為陳舊，缺乏及時更新，無法反應最新的工程技術發展；同時，課堂理論教學脫離于工程實踐及案例，缺乏感性認知，枯燥乏味，難以激發學生的學習興趣與熱情，學生無法將所學的科學理論與工程實踐有機的結合，領悟和把握其間的內在關聯，造成學而無用。

（3）學習場所及方式需多元化。在我國現有的工程實踐教學中，學生學習場所及方式較為單一，重點以教師課堂講授為主，課外工程教學所占比例較少，學生缺少參與課外工程鍛煉的機會。在課堂教學時，填鴨式的傳輸仍占主導，“分組式的討論”、“開放式的問題研究”、“項目設計”及“案例學習”較少，造成學生主動參與工程實踐意識、創新思維及團隊意識不強。上述問題的改善與解決亟待高等院校教學方法與模式的變革。

二、課程結構優化及教學模式改革探索

1.課程結構優化設計

基于上述問題，南京工程學院材料學科以“大工程觀”教育理念為指導，根據“導入需求、嵌入課程、植入平臺、介入培養、回歸工程”的人才培養思路，優化整合課程結構及體系。主要的方法與措施為[3-4]：

（1）優化完善課程理論體系，實現多學科的交叉融合。以區域新材料產業結構轉型及升級需要為導向，結合材料優勢學科，融合本科學及其他學科最新的先進理論與技術成果，優化課程設置，革新課程理論內容體系，改進完善教學方法，使學生牢固的掌握產業必需的工程基礎知識及技能，具備工程倫理和職業道德，實現材料科學知識與機械學科、化工學科、電力電子、管理科學等學科的深度交叉與融合，為今后從事復雜的技術及裝備創新奠定堅實的科學基礎。

（2）強化多元化的教學實踐課程體系，致力于工程創新能力的提升[3-8]。根據本科學的教學改革基礎，依據工程教育及產業需求的工程師培養體系及要求，致力于學生工程素養的積累與強化提高。共設置四大類工程實踐教學內容，第一類為以綜合實驗周為主體專業基本技能訓練體系。目前，依據本學科所面對的主要產業及其需求，除開課程實驗、課程設計及專業認知實習外，還創新性的開設了材料回收與再生、創業創新教育、信息資源檢索、金相技術分析、材料工程、熱處理工藝、表面工程、失效分析、材料力學性能測試、知識產權及標書撰寫等特色綜合實驗周，讓學生獨立或組織團隊完成整個項目的設計及實施，使學生接收本學科專業技能的系統訓練，具備完善的工程能力和團隊意識。第二類為以“省校院”大學生創新計劃為主體的項目訓練體系。制定和完善學校及學院兩級大學生科技創新工作管理辦法，鼓勵學生積極參與教師的科研項目或申請參與各類大學生創新訓練項目，使學生能夠以某一團隊負責人或成員的方式參與科技創新訓練，具備工程方案設計、組織實施、數據分析及成果管理的能力，培養其工程技能、組織能力、協作能力等高水平工程師所必備的素質。第三類為工程師職業資格認證及崗位技能培訓特色項目。一方面，根據產業發展的需求，開展與之密切相關的“模具工程師”、“國際焊接工程師”、“材料熱處理工程師”、“鑄造工程師”等相關工程師職業培訓與認證；另一方面，實施材料設計、加工與制造數字化CAX（CAD、CAM、CAPP、CAE）崗位技能培訓，突出材料加工成型數字化設計與模擬能力的培養，強化工程能力和崗位能力；此外，還開展了產品質量認證相關的ISO9000/14000/18000內審員資格認證工作，強化學術的質量管理、環境環境及職業安全能力與意識。第四類為各類學科競賽實踐體系。建立和完善學科競賽組織管理制度，開展或參與“材料唯美藝術”、“材料回收與利用”、“江蘇省大學生科技創新”、“全國大學生挑戰杯”等課外競賽，為學生提供自由發揮的創造空間，激發其工程創新潛能。

2.教學模式多元化改革

（1）優化教學師資隊伍及結構。已經工程教育的需求，著力打造教師和工程師素質兼備的“雙師型”師資隊伍。為進一步提升本學科教師隊伍的整體工程素質，學院采取了相關考核和激勵措施，使教師到企業鍛煉制度化、常態化，同時還通過引進來和送出去的辦法，構建具有豐富工程實踐經驗的師資隊伍，保證教學各個環節的訓練進行，使學生能夠獲得充分的工程實踐訓練和經驗。

（2）實施課堂與課外相結合的教學模式。整合優勢資源，深化“產學研”合作辦學，構建“學科-專業-產業鏈”。過去材料專業的人才培養方式傾向于科學知識的傳輸和科研思維的形成，造成工程教育特色不明顯。而一名出色的工程師往往需要具備多方面的知識、技能和素質，這就要求其必須接受不同學科、不同領域和不同行業的培養和熏陶。針對這一要求，學院在不斷完善校內實訓基地的基礎上，通過聘請企業人員做兼職教師、聯合指導畢業設計、共建研實踐基地、研發中心等方式不斷深化“產學研”合作辦學。先后與企業合作成立了“張家港海鍋鑄鍛工程技術研究中心”、“江蘇省汽車沖壓模具工程技術研究中心”、“南京汽車鍛造有限公司產學研基地”等合作平臺，有力補充了教學資源。同時，申請并獲建江蘇省先進結構材料與應用技術重點實驗室，與其他專業共享，建有“先進制造工程中心”、“先進數控技術江蘇省高校重點建設實驗室”、“中德合作現代制造工程中心”等各類校企共建實驗室（中心）等。通過與企業和行業的資源優勢整合，一方面，實現了學校教育與社會教育、課堂學習與企業實踐的有機結合；另方面實現了“課堂教學與車間現場教學”的結合、專業理論與生產實踐的緊密結合，大大提高了學生的工程實踐和從業能力[3-8]。

三、結語

工程創新教育是事關一個國家未來核心競爭力關鍵因素之一，近年來日益受到世界各國的廣泛關注。我國在總結本國高等工程教育得失的基礎上，借鑒國外成功的工程教育經驗，大力推進工程教育改革。迄今為止，已取得豐碩的改革成果，但要實現我國由工程教育大國到工程教育強國的轉變，還有諸多工作要做、諸多問題需要解決。本文所述只是本學科在面對華東及江蘇新材料產業需求時所進行的系列工程教育改革成果之一，盡管仍未能完全實現本學科工程教育與產業需求的良性對接，但已在工程教育改革的漫漫征途中邁出了堅實的一步。在未來的改革進程中，本學科將進一步深化課程結構及教學模式改革，推進學生工程創新能力的培養，使之與產業發展深度接軌，促進新材料產業的發展，為我國工程實踐創新能力及整體水平的提升提供一定的參考。

參考文獻：

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（責任編輯：劉翠枝）