工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的問題及對(duì)策

陳茂愛 吳東亭 蔣元寧

摘要：本文以材料成型及控制工程專業(yè)為例，分析了本科實(shí)踐教學(xué)中存在的一些問題，提出了以工程實(shí)踐課程為核心的專業(yè)課程設(shè)置以及基于產(chǎn)品生產(chǎn)項(xiàng)目的教學(xué)模式，通過探索與實(shí)踐，提高了學(xué)生工程實(shí)踐能力和解決工程技術(shù)問題的能力。

關(guān)鍵詞：工科教育;工程實(shí)踐

1.引言

工科是我國(guó)高等教育中最大的學(xué)科門類，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起著舉足輕重的作用。然而，近些年來，工科教育出現(xiàn)了理科化的趨勢(shì)，學(xué)生工程實(shí)踐能力嚴(yán)重下降，而我國(guó)目前尚未建立完備的本科后職業(yè)培訓(xùn)體系，這嚴(yán)重影響了工程技術(shù)人員的質(zhì)量。美國(guó)麻省理工學(xué)院最近提出了“工程教育必須更密切地回到工程實(shí)踐的根本上來”這一主張，強(qiáng)調(diào)工程教育面向工程專業(yè)實(shí)踐的原則立場(chǎng);強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)及工程科學(xué)研究必須與工程專業(yè)實(shí)踐所關(guān)注的真實(shí)問題的緊密結(jié)合;強(qiáng)調(diào)學(xué)生必須具備就工程實(shí)踐與人和社會(huì)打交道的經(jīng)歷，參與或領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行創(chuàng)新的能力，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和營(yíng)銷活動(dòng)。

教育部于2017年2月18日在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，30所與會(huì)高校達(dá)成了“復(fù)旦共識(shí)”; 4月8日，教育部又在天津大學(xué)召開了工科優(yōu)勢(shì)高校新工科建設(shè)研討會(huì)，60余所參會(huì)高校達(dá)成了《新工科建設(shè)行動(dòng)路線》，簡(jiǎn)稱“天大行動(dòng)”。6月9日，“新工科研究與實(shí)踐”專家組在北京成立并召開第一次工作會(huì)議，審議通過了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，即“北京指南”。至此構(gòu)成新工科建設(shè)“三部曲”，開拓了工程教育改革新路徑。在新工科背景下，傳統(tǒng)工科專業(yè)如何吸收新理念、構(gòu)架新的課程體系、探索新的教學(xué)模式、強(qiáng)化工程實(shí)踐教育，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，是當(dāng)前面臨的重要課題。

2.工科實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問題

目前國(guó)內(nèi)各高校工科專業(yè)的實(shí)踐類課程主要是基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。課程設(shè)置相對(duì)較合理，但由于存在以下一些問題，學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到社會(huì)要求。

（1）思想上不夠重視

大多數(shù)學(xué)校在實(shí)際教學(xué)工作中把工程實(shí)踐環(huán)節(jié)作為理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，重視程度較低。在很多情況下，把實(shí)驗(yàn)課程簡(jiǎn)化成了對(duì)科學(xué)原理的驗(yàn)證和認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，而把設(shè)計(jì)課程理解為就是理論計(jì)算和繪圖，而把畢業(yè)設(shè)計(jì)做成了面很窄的試驗(yàn)研究課題。成績(jī)?cè)u(píng)定隨意，沒有客觀公正的評(píng)分手段，使得學(xué)生在思想上也不夠重視實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)。這樣就把本應(yīng)成為工程技術(shù)人才的學(xué)生培養(yǎng)成工程理論人才，即擅長(zhǎng)演算和寫文章的工程領(lǐng)域的“科學(xué)家”，而不是設(shè)計(jì)并制造產(chǎn)品的工程師。

（2）實(shí)踐教學(xué)模式不合理

實(shí)驗(yàn)授課方式基本上是教師演示，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)題目幾年不變，老師教授設(shè)計(jì)計(jì)算方法，學(xué)生閉門造車，比著葫蘆畫瓢，個(gè)人自己獨(dú)立完成，既沒有創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)，更缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神、意識(shí)和能力的訓(xùn)練。

（3）企業(yè)實(shí)習(xí)流于形式

由于安全及技術(shù)保密方面的原因，各個(gè)層次企業(yè)大都不愿接待大學(xué)生的各種實(shí)習(xí)。少部分接待實(shí)習(xí)的企業(yè)也只允許學(xué)生在安全通道上圍著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)快速的走一遍，實(shí)習(xí)變成了工業(yè)旅游，實(shí)習(xí)效果可想而知。

上述問題顯著影響了實(shí)踐教學(xué)效果，培養(yǎng)的學(xué)生缺乏創(chuàng)新精神，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力不能達(dá)到企業(yè)要求，不符合我國(guó)社會(huì)發(fā)展的需要。其后果是，盡管我國(guó)目前是世界工程教育第一大國(guó)，培養(yǎng)的工科大學(xué)生數(shù)量世界第一，但現(xiàn)在的工業(yè)技術(shù)對(duì)外依存度仍很高，例如，全國(guó)30多家大型企業(yè)130多種關(guān)鍵基礎(chǔ)材料中，32%的關(guān)鍵材料還是處于空白，52%的材料還依靠進(jìn)口。

3.提高工科學(xué)生工程實(shí)踐能力的探索與實(shí)踐

作者所在的山東大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)針對(duì)當(dāng)前的情況，采取了如下措施來加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（1）在原有的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上，新設(shè)置了一門集課堂學(xué)習(xí)、調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品生產(chǎn)制造一體的工程實(shí)踐性課程--“材料成型工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐”，并將這一課程作為核心來建設(shè)專業(yè)課程體系。

（2）增設(shè)了“工程倫理與管理”這門專業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生高度的工程倫理敏感性、職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任感和管理科學(xué)知識(shí)。使學(xué)生能夠評(píng)價(jià)并控制焊接工藝在制造過程中及焊接產(chǎn)品在使用過程中對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響。

（3）針對(duì)“材料成型工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐”這門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的課程，積極探索并實(shí)踐了包括課堂學(xué)習(xí)、調(diào)研、實(shí)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié)的全過程立體化教學(xué)模式。以某種典型焊接產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造為主線，利用工程項(xiàng)目實(shí)施方式來組織教學(xué)活動(dòng)。將學(xué)生分成幾個(gè)小團(tuán)隊(duì)，每個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)在充分了解課程任務(wù)和初步調(diào)研的基礎(chǔ)上確定一個(gè)產(chǎn)品制造項(xiàng)目。在學(xué)校指導(dǎo)和企業(yè)教師聯(lián)合指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造工藝方法，以同伴教學(xué)方式為主進(jìn)行相關(guān)理論和專業(yè)知識(shí)的補(bǔ)充學(xué)習(xí)，查閱并掌握相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主進(jìn)行調(diào)研，并在企業(yè)教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。在學(xué)校和企業(yè)指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)下，各個(gè)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室或合作企業(yè)自主進(jìn)行必要的試驗(yàn)及制造流程，完成產(chǎn)品制造的整個(gè)過程，制造出按比例縮小的產(chǎn)品。將需求辨識(shí)、概念設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、營(yíng)銷設(shè)計(jì)、制造工藝優(yōu)化、制造工藝過程實(shí)施、回用處理、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保因素考慮等活動(dòng)貫穿在一起，使學(xué)生受到綜合設(shè)計(jì)與創(chuàng)新訓(xùn)練，開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的組織管理能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、表達(dá)能力、人際交往能力和終生學(xué)習(xí)能力，并使學(xué)生具備一定的工程師實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。

（4）針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果難以量化的特點(diǎn)，經(jīng)過深入分析研究，制定了各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將完整的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分解為若干個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目分別建立一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)二級(jí)指標(biāo)制定優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格的標(biāo)準(zhǔn)（量規(guī)表）。并通過指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)與學(xué)生互評(píng)相結(jié)合的方式，按照量規(guī)表對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，確保學(xué)生工程實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)效果。

4.結(jié)語

通過建立工程理論與實(shí)踐綜合課程——“材料成型工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐”并以該課程為基礎(chǔ)進(jìn)行基于產(chǎn)品生產(chǎn)項(xiàng)目的全過程立體化教學(xué)，彌補(bǔ)了生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的不足，切實(shí)提高了學(xué)生的解決復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力、學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新能力，對(duì)于培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，提升工科教育水平，具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃燕鈞，段家現(xiàn).工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).教育教學(xué)論壇， 2019，16： 21～23.

作者簡(jiǎn)介：陳茂愛（1966.6-），男，漢族，山東濟(jì)南人，教授，博士，主要從事材料成型及控制工程方面的教學(xué)及科研工作。