以專業理論為基礎的大學生工程訓練探索

【摘要】工程能力的訓練是大學生提高工作能力、適應國家建設和社會需要而不可缺少的一個環節。工科大學生需要工程能力訓練，在較好的理論基礎之上進行工程實踐，理論指導實踐，能充分發揮理工融合的優勢。在工程訓練中提前分組，采用分層次工程實踐訓練，讓所有學生都能完成項目，得到完整的工程項目開發經驗，以適應社會上對工程人員的需求。

【關鍵詞】工程訓練；分層次教學；大眾教育與精英教育

中國是發展中國家，國家的建設需要人才，我國的高等教育是為國家的建設培養高技術人才，人才的培養一定要符合國家發展的需要。就學生而言，大多數同學大學的學習是為了獲得知識，為了有更多的深造機會或更好的就業待遇。理工科由于實用性比較強，大學畢業生中絕大多數要到公司，企事業單位，廠礦企業從事技術性工作，因此他們必須具有嫻熟的實驗技能、科研動手能力和具備解決工程實際問題的能力。但從社會反饋信息來看，目前理工科大學培養的學生普遍存在著實踐能力、工藝能力、解決工程實際問題的能力較差，難以滿足社會的需要。這種現象已引起各高校的普遍關注。如果學生缺少必要的工程訓練，不注意解決工程實際問題的能力培養，畢業后必然由于難以很快實現由學生到工程技術人員的轉變，而不適應工作的需要。因此處理好理論與實踐之間的關系，注意教育與生產勞動相結合是全面提高學生素質，培養合格的社會主義建設人才所必需的。

本科生畢業出路主要在于繼續深造或就業，如本科畢業就要就業，必須結合1-2個應用方面學習[1][2]。北方工業大學微電子學專業同學們在學好專業基礎課前提下，多數同學要參加實踐與工程訓練。工程實踐是學生在校期間最重要的教學實踐活動之一，它不只是給學生以知識和技能，更重要的是通過工程實踐全面培養學生的綜合素質。

1.理是工之本，工為理之用

現代應用科學與技術離不開基礎理論，如果沒有理論，技術發展就是靠直覺、碰運氣，不可能發展得快，更不可能發展的遠。正確的理論能讓人類避免盲目的技術開發，能指導人類朝正確的技術路線快速發展。實現應用是理論研究的最終目的，沒有了應用前景或應用潛力，理論研究也就失去了實際意義。

就大學而言，理工融合是最佳選擇，有了好的理科，工科能有強有力的發展趨勢；對學生來說，工科生的理論基本功也是必不可少的，要成為高層次的技術工程師或高技術研究開發人員，本學科的理論基礎決定學生的發展潛力；對自然科學的理科生而言，理論基礎強的同學，在今后的科學研究或工程技術開發碰到難題，解決問題的方法更多，理論突破或技術突破的可能性更大，也就是在學術或技術上走的更遠，創造的價值更高。

2.學以致用，必須實踐

不管是純理論，還是有一定應用的理論課程，都必須與實踐相結合。因為理論是實踐的需要才提煉與研究發展出來的，并指導實踐。

在我國高等教育教學體系中，由于經費和教師資源問題，存在重基礎知識、輕能力培養的現象，主要特征是側重學科基礎知識的傳授，而學生工程實踐訓練不足。以實踐教學所占比例為例，在美國大學的課程體系中，實踐教學比例均在30%以上，而我國大學這一比例都在20%左右，相差較大。我國高等教育仍然是以教師為中心的教學文化，也就是圍繞“教師中心、教材中心和課堂中心”而組織的，發揮了教師在教學過程中的權威和主導作用，卻忽視了學生的主體性和能動性。這種教學理念及相應的教學方法，不利于發揮學生的主動性、積極性和創造性，不利于培養學生主動實踐的能力[3]。

在校外生產實習活動中，學校往往找不到合適的實習企業，承擔不了學生的實習費用；而企業則容納不了大批學生來訪，找不到足夠的工程師指導實習活動，更不用說提供真實的崗位用于學生實習。企業擔心產品的質量問題，同時也擔心學生的安全問題。在這種情況下，實習往往演變為參觀，不具有實戰意義，達不到生產實習的教學目標；有的學校則只給學生布置實習任務，將學生化整為零，讓學生創造條件自己實習[4]。

大家一窩蜂全去搞工程與經濟而完全放棄理論研究也不是什么好事，理工兼備是學校層面和國家層面的戰略，對所有的大學生個人不容易做到，也沒必要人人做到。適合做理論的同學，集中精力學理論，然后深造，在不遠的將來發揮出作用；適合做工程的，多數時間應該投入到實驗室和工程實踐活動中，為就業打下基礎。北方工業大學微電子學專業，應用性很強，因此開設了相關的實踐課程和專業課程設計，以提高學生的實踐動手能力。

3.大眾教育與精英教育

高考招生的擴招，使得高等教育進入大眾化階段，教學資源的相對缺乏，生源素質相對降低，使大學教育質量明顯降低。由于受高等教育入門條件降低，學生普遍不珍惜大學學習機會，隨著大學畢業生的增多，社會對大學畢業生應聘工作條件越來越苛刻。

現今高校本科人才培養體制自1999年大學擴招后，全國絕大多數高校均轉向“大眾化教育”，教師向以班為單位的學生傳授知識，學生不論是理論學習還是實驗訓練都難于同教師形成一對一的導學關系。教師既沒責權進行以個體為目標的精英教育，學生也疲于應付繁雜的考試，自顧不暇。從機制上為教師和學生開辟一個自由發揮的空間，是實施工程精英教育的必要條件。如果說大眾化人才的培養是批量生產的話，那么高層次工程精英人才的培養具有個別性。它要求被培養者具有出眾的智力、敏銳的觀察力、強烈的創新意識及堅韌刻苦的品質，即自身應具備成為精英人才的潛質和可塑性[5]。

我個人認為本科前兩年就是大眾教育，后兩年要根據學生興趣或特長，提前分組，定向專門精心培養。工程創新精英人才的培養實質就是老師和學生相互選擇、目標一致、協同工作、共創成果的過程。

理工科學生頭兩年主要學習理論課程，不要偏離了主線，打好基礎，為后續選修課程的學習做好準備。第3年，盡早決定與分組，按照興趣分類，由專業老師指導。

4.分層次實踐教學，培養理工融合的應用型人才

應用型人才主要來自實踐，實踐教學的本質就是一種理論聯系實際的教學。對學生實驗理論、實驗技術和實驗能力等方面進行系統的全面培養和訓練，加強實戰訓練環節，營造好實踐氛圍。本科教學計劃中要規定每個學生在打好扎實基礎以后，安排一次為期一至二月的設定創新目標的實戰訓練。實踐目標的課題要求來自工廠企業或市場。

培養學生實踐動手能力、分析和解決問題能力。可實行“三開放教學”實驗教學課程和項目開放、實驗場地開放、實驗儀器設備開放。減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗以及課程設計與創新實踐課程。學生也可以主動利用實驗室開放的有利條件，開展了一系列科技創新活動，參加全國和全市“挑戰杯”、“創新杯”、“數學建模”、“電子設計競賽”，申報本校的“科園杯”項目等等。

培養學生的工程實踐創新能力是我們的最高目標，但首先要培養學生的實踐能力。我們提倡“先模仿，后創造”，創新課程其實就是先在實踐環節中學習、實際動手訓練，積累經驗到達一定程度就會由量變到質變，有新的點子、新的構思，這就是創新的開始。而且要模仿的是一個完整的、具體的真實項目，與社會需求接軌。

課堂教學經常出現“有人吃不飽、有人吃不了”，在工程訓練中是可以做到“人人吃得了、人人吃得飽”的。北方工業大學微電子學專業在電子系統設計實踐教學從實戰出發，照顧到所有同學。基本可以分為以下幾步：

（1）根據儀表需求設計方案，選擇材料與電子器件。

（2）繪制電路原理圖與印刷電路板文件，策劃儀表功能軟件的編寫方案。

（3）焊接電路板，測試電路板上各元件工作正常。

（4）編寫、調試軟件，實現儀表各功能。

工程訓練目的要使所有同學都能實現儀表的至少一個功能，讓同學們有成功的感覺，有成功開發儀器儀表的切身體會。根據學生的現有技術程度，可以選擇從以上（1）～（4）中任一步為起點開始開發儀器儀表作為一個項目。如從頭開始，項目太難，多數同學經驗不足、無從下手，會失去學習信心。只有根據實際能力，選擇合適的切入點，難度適中，既能做出來，也不是特別輕松，通過努力才能完成，努力的過程就是工程能力提高的過程。

一般來說，初學者只能做第（4）步，模仿已有的方案、完成儀器儀表的1-2個簡單功能。經過逐步深入的訓練，部分同學可以從第（3）開始，逐步熟悉硬件、同時調試軟件，達到軟硬件融會貫通。少數同學繼續選擇競賽、科園杯研究項目等，從（1）或（2）的方案設計開始，實現工程訓練的全套過程的鍛煉。這樣使得所有同學都有至少一次成功的工程訓練，所有同學都能得到恰當的鍛煉，都在不同程度上有一定的提高。

5.結論

在高校大眾化教育前提下，工程訓練是培養有技術特長的應用型人才。工程教育應該根據學生情況和學校條件采用多樣化，比如：早進實驗室、參加老師的科學研究項目；參加技術競賽；選擇課程設計和創新學分課程等。采用因材施教，分層精英教學，使有工程興趣和特長的學生可以發揮出來，使大多數學生得到適合自己的大學教育，學有所獲。

參考文獻

[1]李師群.對物理學科發展及人才培養的戰略思考[J].高等理科教育，2004（6）58.

[2]周麗霞，王殿生，門福殿等.應用物理學專業建設的探索與實踐[J].高等理科教育，2011（1）95.

[3]李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實踐教學問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012，3.

[4]李瑾，陳敏.五元合一：美國工科本科生實習系統研究[J].高等工程教育研究，2011，6.

[5]付永慶，王傘，于蕾.論創新型精英人才的培養[J].實驗技術與管理，2012年7月，第29卷第7期.

注：北方工業大學2013年度教育教學改革和課程建設課題成果。