高素質卓越工程師“三位一體”教學模式探索

陳小光，姬廣凱，馬承愚，謝學輝

(東華大學 a. 環境科學與工程學院；b. 教務處，上海 201620)

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高素質卓越工程師“三位一體”教學模式探索

陳小光a，姬廣凱b，馬承愚a，謝學輝a

(東華大學 a. 環境科學與工程學院；b. 教務處，上海 201620)

為迎合當前我國對高素質卓越工程師的需求，論文結合國內外卓越工程師培養模式現狀，創造了一套已初見成效的“層次連貫、協同內外、多維訓練”三位一體全新教學模式，詳細闡述了該教學模式的主體內容、培養思路、主要流程和關鍵要素等，構建了一套行之有效的卓越工程師人才培養實施體系。該教學模式培養思路具有特色，培養過程與眾不同。它同樣可為高年級研究生培養提供借鑒。

卓越工程師；教學模式；人才培養；三位一體；培養思路

2010年，為貫徹落實《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)》，我國啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，主要目標是培養造就一批能適應社會經濟發展需求的，擁有工程實踐能力和自主創新能力的高素質工程技術和管理人才。該計劃通過不斷優化知識結構、豐富社會實踐、強化動手能力實現培養目標，它涉及高校、政府和企業諸多層面，任務龐雜而艱巨[1]。

在高素質工程技術和管理人才的培養過程中，國內外高校已有許多創新性教學改革。國內高校如山東建筑大學的機械工程教育著重創新能力培養，從基礎理論創新到思維創新，著力通過課程與實踐環節的改革培養創新能力[2]；合肥工業大學以及南京航空航天大學有學者以工程規模擴大的大工程時代為切入點，提出工程師人才大工程素質的塑造與培養[3]；國外高校如法蘭西學院部分學者提倡搭建工程協作平臺以培養工程人才工程能力，基于項目擴充工程交流經驗[4]；德國海德堡大學的學者從公司角度考慮，通過教學大綱的制定和行業認證框架搭建來改善工程人才整體素養[5]。面對工程技術人才實踐技能的培養，眾多學者從不同角度提出了新的教學體系和教育理念，一定程度上推動了工程師教育的縱深發展。但這些工程師人才教育的改革多拘于某一技能的培養，培養模式單一、不連貫。然而，工程師教育改革和教學模式探索過程復雜，既要對工程現狀、社會形勢有整體把握，又要對培養目標有足夠的規劃預判，還要制定出行之有效的實施方案將培養目標落到實處，才能讓培養對象真正做到“上接天線、下接地氣”。

鑒于此，本文結合當前國內外工程師培養模式現狀，依托高校平臺，整合企業資源，著力創制一個全新的“層次連貫、協同內外、多維訓練”三位一體教學模式。

一、 教學模式主體內容

為響應“十三五”規劃經濟及工程模式的轉型和人才優先發展戰略基本要求，以環境工程專業本科生培養為例，以卓越工程師工程實踐能力和自主創新能力培養為導向，通過“教室+實驗室+工程現場”空間串聯的方式，不斷優化知識結構、強化動手能力、豐富社會實踐，為學生創造培育環境、全面提升學生綜合能力，實現“卓越工程師計劃”培養目標。該教學模式主體內容如下。

(一) 層次連貫

本文將學生能力體系培養劃分為三個層次：第一基本技能層、第二綜合能力層、第三自主創新能力層。工程人才的培養若無法在基本技能教學層面塑造學生全面的知識體系，無法將課內知識與實踐操作融合，適時提升理論聯系實際的綜合能力層，必將難于達到卓越工程師的自主創新能力培養要求。可見，這三個能力層次漸進連貫，層層推進，組成了這一教學模式的中心思想與鋪展脈絡。

(二) 協同內外

選拔學生與專業任課導師組隊，專業導師通過課堂授課，全面塑造知識框架，再利用課余時間針對性地傳授環境工程專業基礎知識與專業技能，培養科研思維、邏輯思維；依托導師實驗室資源強化學生動手能力，加深理論知識消化吸收，激發學生的創新思維；依托導師所在學院資源，通過校企合作，為學生創造良好的實踐條件，激發學生的主觀能動性，全面提升學生工程實踐能力與自主創新能力。

通過以上模式，創造性地將“三個能力層次”與“教室+實驗室+工程現場”三個空間點結合在一起。在本科四年的培養期中，時間上三個節點協同連貫，能力上三個層次由表及里，空間上三個場所由點到面，“三位一體”地構建了這一全新教學模式的主干內容。

(三) 多維訓練

卓越工程師不僅需要過硬的技術，而且需要良好的與人溝通的能力。在內于教室和實驗室中不斷強化理論知識，理論結合實際；在外讓學生在與企業對接合作期間與企業員工朝夕相處。工程現場“七分技術、三分人事”，在實踐過程中鼓勵學生敢問、勤問和善問，在問的過程中，在有效的時間內，最大化地獲取學校不可能獲取的技術和社會經驗，極大地提升與人溝通的能力。通過辦公室內外多維訓練，達到“上接天線、下接地氣”的效果。

二、 教學模式培養思路與案例

本教學模式培養思路以三個能力層次漸進鋪展、層層塑造為脈絡，分三個階段在三個空間點逐步進行高素質卓越工程師教育，具體實施步驟見圖1：

圖1 高素質卓越工程師教育實施步驟

這一教學模式已在東華大學作了嘗試，卓越環工1101班3名本科生自大二起介入，進行了為期三年的教學實踐。利用大學生訓練計劃項目的機會隨機選取了3名本科生，課后在辦公室指導他們論文、專利撰寫，在此過程中不僅夯實其專業知識，而且培養了邏輯思維。導師做到每周例會定期交流指導，平時不定期指導。經過一年的基礎實驗及綜述性論文撰寫訓練，3人均取得顯著進步。此外，利用寒暑假項目機會派遣學生前往工程現場實地調試，力求理論聯系實際，并結合工程實際撰寫工程實踐論文。兩年時間內，3名本科生本科期間共計取得7篇SCI、3篇CSCD、1篇中文核心和5項專利的成果，并先后獲得5項針對本科生的國家級、省部級獎項。可見，這一教學模式已初見成效。后續更選取環工1502班3名本科生繼續培養，目前培養效果良好。

三、 教學模式關鍵要素

(一) 對象選拔

毛主席說：“一張白紙，沒有負擔，好寫最美的文字，好畫最美的圖畫”。學生的選拔亦如此，大學四年稍縱即逝，對象選拔越早越好，最好大一開始。導師在大一新生還未接觸專業知識之前及時介入督導，幫助學生全面梳理專業知識結構，為夯實專業基礎指明方向，使學生少走彎路。

(二) 主干訓練

1． 課外聯動

專業導師利用學生晚自習及課外業余時間，針對性地指導學生撰寫綜述性論文、協助撰寫專利等，鍛煉學生的文獻檢索、科研論文寫作能力，培養邏輯思維，提升文字表達能力。根據筆者經驗，本科生乃至研究生新生的文字表達能力普遍較弱，許多簡單的表述都紕漏百出，文不達意，但經過一輪強化訓練后(約需一學期至一學年)可大幅提高邏輯思維和文字表達能力。

通過上述強化，可發現學生顯著進步，增強專業方向認同感，并逐漸激發他們的科研興趣和專業愛好。

2． 知行結合

在學生具備一定程度理論知識儲備、實驗操作技能和文字表達能力后，依托學院與導師資源，與校外企業對接合作，利用假期時間將學生派至工程現場，進入工程實際操作狀態，參與工程調試和運行，直觀地感受工程運行，消除理論與工程偏離造成的隔膜心理，明晰對工程的認識，并與自身理論知識相印證糅合，反過來學以致用，質變性地強化工程實踐能力，塑造自主創新意識，使得學生第三能力層得到訓練，綜合能力和自信心大幅提升。

(三) 潛力激發

當學生一直呆在舒適區沒有明確的學習目標，所學所知一時沒有應用的地方，就會如溫水煮青蛙逐漸頹廢。而在這一教學模式中需要不斷安排學生撰寫論文、專利等，施加一定的壓力，使學生脫離舒適區，在完成任務過程中強化所學知識，充分發掘潛能。當然這也需要老師把握松緊，張弛有度，以達到最好的激發效果。

(四) 興趣驅動

興趣是學習工作最好的導師，興趣也是持之以恒最好的驅動力。依實際培養案例來看，成果激勵是培養興趣的最好方法。學生在培養過程中若能比賽獲獎、論文發表、專利授權等，將極大地提升學生的自信，激發學生專業學習的主動性，從而獲得更多成果，實現良性循環。當然，第一份成果通常需要導師耐心指導、循循善誘，以提升獲得成果的成功率，從而取得最佳效果。

(五) 薪火相傳

教學模式的成功需要具有延續性，能夠前人帶動后人、起到良好的傳幫接代作用。在這一模式中，先行培養的學生甚至可以起到半個導師的作用，對后進學生產生朝夕相處潛移默化的影響，從而樹立良好的實驗室學風，再吸引更多有興趣有想法的“白紙”加入進來。如此，不僅可以傳幫接代，更能薪火相傳。

四、 結語

基于“卓越工程師教育培養計劃”，為迎合經濟全球化發展時代我國對高素質環境工程人才的需求，研究并探索出了一套經驗證行之有效的培養高素質卓越工程師的“三位一體”教學模式。具體體現在：

(1) 培養思路具有特色。提出將學生能力體系培養劃分為三個層次：第一教學層面塑造全面知識體系，打造基本技能層；第二應用層面將課內知識與實驗操作適時調和，構建初步設計與綜合應用能力層；第三結合工程實際與實驗室辦公室對應協同，積極開放與社會企業合作，鋪展工程實踐與自主創新能力層。這三個能力層次漸進連貫，層層推進，組成了這一教學模式的特色培養思路。

(2) 培養過程與眾不同。創造性地將“基本能力層、初步設計與綜合應用能力層、工程實踐與自主創新能力層”三個能力層與“教室+實驗室+工程現場”三個空間點結合在一起。在本科四年的培養期中，時間上三個節點協同連貫，能力上三個層次由表及里，空間上三個場所由點到面，整個過程與眾不同，環環相扣、彼此貫通，全面訓練學生綜合素養及實踐能力。

[1] 陳小光，柳建設，李登新，等．卓越環境工程師SRTP訓練模式探索[J]．中國高校科技，2012，(7)：34-35．

[2] 張瑞軍，董明曉．機械工程類專業卓越工程師創新能力培養研究——以山東建筑大學為例[J]．山東建筑大學學報，2014，(6)：596-600．

[3] 王章豹，樊澤恒．試論大工程時代卓越工程師大工程素質的培養[J]．自然辯證法研究，2013，(5)：48-54．

[4] Francois A， Lanthony A． Work-in-Progress： Collaborative Platform for Systems Engineering： Active learning to train engineer students through projects[C]． 2014 International Conference on Interactive Collaborative Learning， 2014：1043-1048．

[5] Paech B． Requirements-What is a requirements engineer?[J]．IEEESoftware， 2008，25(4)：16-17．

2016-09-14

陳小光(1979—)，男，副教授，博士，研究方向為廢物生物處理及資源化。E-mail：cxg@dhu.edu.cn

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