關于高等工科教育模式改革分析*

李曉光

（安徽糧食工程職業學院機電工程系，安徽 合肥 230011）

國家要強盛離不開工業的發展，工業的發展離不開工科教育。從某種意義上講，沒有工科就沒有人類物質文明。工科作為一門傳統學科，在高等教育學科體系中更是有著舉足輕重的地位。

高等工科教育的根本目標是為國家甚至全世界培養輸送基礎知識扎實、視野開闊、思維敏捷、實踐能力強、高度適應社會的高素質、高質量、高水平的創新型、復合型工程技術人才。美國工程院院長曾說：“擁有一流工程技術人才的國家占據世界產業的最高端，而占據產業最高端也就意味著經濟霸權。”工程技術人才的重要性不言而喻。然而，由于傳統工科教育模式的“滯后性”，課程體系和課程內容趨于落伍，加上諸多高校漸漸地只注重理論傳授，而忽略實踐教學，導致了工科教育走向了“低潮”。近年來，由于全球經濟和科技的快速發展，越來越多的學生選擇金融、計算機等專業，工科專業慢慢淪為“三流專業”。在高校里也流傳這樣一句話，“一流學生學財經（最熱是金融），二流學生學高科技（如計算機），三流學生學傳統（工科）”，一語道出工科教育的尷尬境地[1]。因此，對工科教育模式的改革勢在必行[2]。

1 當前工科教育模式面臨的困境

中國是制造業大國，并且正處于全面深化改革的關鍵時期，工業化、城鎮化的速度加快，對高水平工程技術人員的需求也越來越緊迫。但是進入新世紀以來，傳統工科教育模式隱藏的弊端逐漸顯現，各高校的錄取率也在穩中有升，隨之而來的便是高校培養的工科學生處于一個“低素質、低能力、低思維”的“三低”狀態。因此，在筆者看來，當前的工科教育模式面臨著以下三種困境。

1.1 培養觀念“過時”

一方面，中國自古以來的文化教育都是重理論、輕實踐，不管是古代的私塾教學還是近代的升學教育，都是以傳授理論知識為主，很少傳授如何將理論應用到實踐中去。工科教育要求學生必須要有很強的運用理論進行實踐的能力，受傳統文化教育觀念影響，工科教育往往會忽視實踐，這就導致了工科大學畢業生動手能力不強、實踐能力較差。一項調查表明中國工程師數量排名世界第一，但是“合格工程師”的數量和總體質量排名世界倒數，這也從側面揭露了中國的工科教育已經遠遠落后于世界其他國家。另一方面，作為一直以來接受應試教育的學生，他們自接受教育開始，就已經慢慢形成“學習只是為了應付考試”的學習思維，這種思維伴隨著他們的成長而根深蒂固，導致了進入大學之后就覺得只要不掛科，即使學不到東西也無所謂，所以這些學生根本不在意畢業之后發展怎樣，能順利畢業就是他們最大的追求。

大學作為人才培養的平臺，應充分發掘學生的潛力，培養全面性強、綜合能力高的學生。但是現在，越來越多的高等院校只注重培養學生靜態的單一結構的知識和能力，殊不知社會是動態的，社會需求的人才也是動態的。擁有“一技之長”就餓不死的時代已經過去，現在的時代需要的人才不僅要具有扎實的理論基礎，更要有創造力和潛力，“文”能“出口成章”，“武”能“手到擒來”，這種人才是一種動態發展的人才，時刻順應著社會的變化，滿足社會的需求。國內某位大學負責人指出，全國開設工科的大學，80%以上號稱要培養“卓越工程師”。甚至一些地方三本院校自稱的培養目標，也與清華北大一樣。但是，美好的目標不是喊喊口號就能實現的。各高等院校要盡快意識到這一點，積極應對，采取有效的方法更新“過時”的培養觀念。

1.2 教學內容“枯燥”，教育方式“乏味”

工科作為國家高等教育學科體系中的重要一環，理應成為眾多準大學生爭相報考的熱門學科專業。但是事實并非如此，這其中之一的原因就是工科教學內容和方式的“枯燥乏味”。在現代大學工科專業教育中，學生們需要學習的內容變多了，可能一個專業大學四年下來要學幾十本書，學生們對工科專業的興趣就會“葬送”在這書海里。而如今高校里的老師以年輕教師居多，作為教育界的新興力量，他們中的大多數都是碩士、博士或者是更高學歷，畢業之后直接來高校里任教，缺乏工程背景和對工程本質的理解，上課也只會“照本宣科”，沒有足夠的知識和經驗支撐他們拓展到課本之外。而在教學內容上，各高等院校依然是堅持文理分割的教育格局，重理工輕人文，其思維模式還停留在“學好數理化，走遍天下也不怕”的理念上，課程設置幾乎是清一色的理工課，忽視了人文科學在培養人和改造人方面不可替代的作用[3]。

在中國學生接受教育以來，學校里的教育方式幾乎都只是課堂教學，所以對于現在的大學生，課堂教學已經讓他們“意興闌珊”。這就需要各高校適當地改變傳統的教學方式，增加一些實踐教學內容，如校內外實訓、軟件教學等。在20世紀五六十年代，工科院校基本都建有為工科專業實踐教學服務的實習工廠等專業實訓基地，學生可以就近、就地到這些校內實訓基地進行實際操作和專業技能訓練。這種院校自有的實踐教學基地可以充分發揮教育職能，對于學生實踐能力的培養有著不可或缺的重要作用。但是進入新世紀以來，這些院校的實訓基地大都與校本部分離，改變了專門為教學服務的宗旨。除此之外，各高校安排去校外實習的部分也因為各種原因只能走馬觀花地參觀一下甚至被取消，唯一能留下的就只有“乏味”的課堂教學[4]。

1.3 教學體系“封閉”

一般工科院校教學體系以教師作為體系主體，由教師主動教授知識，學生被動接受知識。這種教學體系缺乏對學科的學術性和學生個性發展的關注，社會價值取向純粹是從社會本位出發，完全是局限于人力資本的一種訓練。在現在的大多數高校里，教師們已經很少能夠專心去研究學術，做學術研究已經成為了教師的“副業”，再以教師為教學體系的主體，已經很難能適應社會發展。在我國的工科教育體系中，工科學科教育和基礎理科教育縱向聯系密切，但與工科教育間的橫向聯系就較少，導致的結果就是大學生難以涉足相鄰學科，使得最終培養的學生思維單一、視野狹窄，進入社會之后難堪大任。

近年來，高等教育擴大招生以后，我國的高等教育就逐漸從“精英教育”轉向了“大眾教育”，使得教育資源嚴重不足，名師優質資源被少數一流或名牌高校所擁有，但不能被所有高校所共享，教育質量有所下降，高等教育受教育總體素質發生變化，讓原本的精英教育體系不再適用于大眾教育。工科教育作為高等教育的一部分，面臨著同樣的境況。由于受教人數的增多，一些院校迫于資金壓力不得不取消某些相關教學活動如校外實習、校外交流等，這樣的做法無疑于更加封閉了學生的見識。工科教育要發展，當前教學體系就得改革，不能安于一隅，要順應時代發展，注重學生的素質教育而不是應試教育。社會需要“一專多能”的人才，學生的共性要發展，個性也要發展[5]。

綜上所述，工科教育面臨的困境前所未有，需要廣大教育工作者認真反思。俗話說“置之死地而后生”，如果工科教育沒有陷入困境，或許人們根本意識不到它的潛在弊端。既然問題已經出現，就得尋求解決辦法，以確保我國的工科高等教育能夠健康發展。

2 工科教育模式改革建議

面對高速的交叉綜合性的發展，以及高校招生規模迅速擴大帶來的跳躍式發展的新形勢，工科教育除了要改革和完善傳統的教育方式和手段，借鑒國外相關領域的發展經驗之外，還應開發和應用互聯網教學模式，充分發揮計算機網絡的信息資源優勢，提高教與學的效率。增強學生的素質教育，培養學生的工程實踐能力和創新能力。

2.1 創建“互聯網+工科教育”的新型教育模式

進入21世紀以來，互聯網的高速發展使得全球進入了網絡交流時代，并且在一定程度上正在改變著人類的生存方式和學習方式。在教育領域，學校課程與教學模式正經歷一場數字化、網絡化、全球化的歷史性變革。在移動互聯網、社交網絡、云計算、大數據為特征的新一代信息技術的發展下，教與學可以不受時間、空間和地點條件的限制，知識獲取的方式已發生了根本變化。徹底改變了一所學校、一間教室、一位老師、一班學生的傳統教育。在我國，“互聯網+”的概念是易觀國際董事長兼首席執行官于揚在2012年第五屆移動互聯網博覽會首次提出的。2015年3月，李克強總理在十二屆全國人大三次會議上做政府工作報告時提出“互聯網+”行動計劃，自此，“互聯網+工科教育”的發展有了方向。“互聯網+工科教育”就是利用信息通信技術和互聯網平臺，讓互聯網與傳統工科教育進行深度交匯融合，以創造和發展工科教育新生態[6]。

由于傳統教育體制對優質教育資源的壟斷，普通工科院校擴招以后，工科教育已經很難保證在一個高水準上。“互聯網+”時代的到來對于突破優質教育資源的不足，全面提高教育質量提供了新的思路，帶來了新的機遇。在名校如全國39所“985工程”院校里集聚了大量的可以說是中國甚至世界上頂尖的優質教師資源，如何利用這些資源使之能夠服務于全國所有高校，“互聯網+”的提出就很好地解決了這個問題。2011年，美國斯坦福大學教授吳恩達宣布：將在因特網上免費教授該校的“機器學習”課程。整個授課過程，包括從課堂教學、答疑、習題課、審批作業、討論互動課、小測驗、期中測驗到期末考試等，都在互聯網上進行。使用斯坦福大學講義，考試成績合格者由斯坦福大學計算機系頒發成績證書。結果注冊人數超過10萬，有約1萬人在網上參與并完成全過程，甚至拿到了斯坦福大學計算機系的成績證書。由此可見，這種新型的“互聯網+”教育模式能夠充分利用優質教育資源，打破傳統教育的桎梏[7]。而中國也可以在高校里開設這樣的網上課堂，建立一個網上授課體系，只要登陸者能按流程結束整個課程并通過考核，就可以頒發一個合格證書，這個證書雖然是非正式的，但是可以作為各企事業單位招收畢業生的一個標準。工科院校也可以在“互聯網+工科教育”的基礎上發展一種新的“課堂教學—線上實踐—線下實踐”的教學模式。學生在課堂上學習完知識之后，可以在老師的幫助下進行“線上實踐”，這里的“線上實踐”就是在互聯網上利用模擬或者仿真軟件進行實踐，比如機械專業的RobotStudio6 VP、flow3d等，化工專業的Aspen Plus、CSTS等，還有現實虛擬現實技術都能夠給學生提供“線上實踐”。而“線下實踐”自然是進入實訓基地或者工廠里進行實際操作。這種新的教學模式不僅讓那些受條件限制的工科院校的學生也能得到實踐機會，增強他們的實踐能力，還能提升學生學習工科的興趣，改善工科教育目前的尷尬境地。

2.2 構建以實踐為基礎的課程體系

1）轉變培養觀念，突出實踐在工科專業中的重要性。“實踐是檢驗真理的唯一標準”道出了實踐的重要性，實踐是工科專業的根本，在實踐的基礎上理論才能得以被正確理解。美國麻省理工學院提出了高等工科教育要“回歸工程實踐”的教育理念。也正因為這種理念的提出，我國的工科教育才要更加重視實踐教學，要樹立一個“理論是基礎，實踐是目標，理論與實踐相結合”的教育觀念。而各高校應該對理論和實踐“一碗水端平”，在分配課時時，注意平衡理論與實踐的課時總數，在某些專科院校，甚至安排的實踐課時還要多于理論課時。突出實踐教學的重要性，轉變學生培養觀念，這對于工科教育持續健康發展有著非凡的意義。

2）課程體系改革。課程體系是指學校課程體系中各種課程類型及具體科目的組織、搭配所形成的合理關系與恰當比例，是由各類課程構成的有機的、完整的統一體。工科教育模型是教學改革的基礎，課程體系是教育模型的具體反映。當前的工科教育課程體系就是選修課、基礎課、專業課，這樣的課程體系對于培養工程技術人才具有一定的弊端，所以可以在當前的課程體系中加入理論實踐課和設計制作課。對于理論實踐課部分，首先高校要做的就是建立一個穩固的校內外實訓基地。校內實訓選用“雙師型”教師作為實訓指導老師，學生在上完理論課后，能夠安排一定的時間進行校內實訓，在自己理解課本知識的基礎上，通過指導老師的幫助，自己能獨立完成實際操作，甚至能根據自己的理解進行技術實驗和科技創新。而校外實踐能夠讓學生了解自己畢業之后需要哪些能力，更具有實用性。這個就需要學校跟相關公司和企業進行溝通協商，最好能建立一個相對穩定的實習基地。學生們在保證不影響生產秩序的前提下進行專業實踐，甚至可為公司、企業解決工程技術中的實際問題及創造相應的價值。這樣的校外實訓不僅可以充分鍛煉學生的各項能力，也可以為公司和企業儲備相關人才。在設計制作課部分，現在工科教育課程設置里一般都有課程設計和畢業設計環節，不過重視程度還遠遠不夠。2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國高校組織，經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念。所謂的CDIO就是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。這種方式自然也可以運用到中國工科教育的課程設計和畢業設計中。遵循這四個步驟，給學生一個題目，讓學生自己根據所學知識發揮想象，盡量做到一人一題，并且要求設計內容不雷同，設計想法具有一定的可實施性，設計的產品有可制作性。這樣的課程設計和畢業設計能更大程度上鍛煉學生運用理論的能力[7]。

陶行知曾說過：“中國教育之通病是教用腦的人不用手，不教用手的人用腦，所以一無所能。中國教育革命的對策是手腦聯盟，結果是手與腦的力量都可以大到不可思議。”因此，課程體系的改革要以實踐為基礎，結合理論，體現對學生素質的全面培養，重要的是能夠消除現有課程體系的弊端。

3）增強創新能力，實行素質教育。創新是一個民族進步的靈魂，一個國家發展的不竭動力。工科教育三要素：理論、實踐、創新。理論教授產品工作原理，實踐教授如何制造產品，而創新則教授怎樣根據這一個產品設計出另一個產品。不僅是工科教育需要創新，文科、理科教育同樣需要創新。書上枯燥乏味的知識只能用作打基礎，真正的知識則需要通過自我創新才能體會。美孚石油公司創辦人約翰·D·洛克菲勒曾說：“如果你要成功，你應該朝新的道路前進，不要跟隨被踩爛了的成功之路。”可見成功的道路必然離不開創新，只跟隨前人的腳步，便永遠無法到達頂峰。作為國家人才的儲備庫，高校就應該有意識地培養學生的創新能力，在所學知識的基礎上，適當地讓學生發散思維，想象出一些新的東西。除了要增強學生的創新能力外，加強對學生的素質教育同樣重要。一直以來，我國的工科教育主要偏向應試教育。學生課堂上懶懶散散，考試前“臨陣磨槍”，在他們的意識里認為只要過了考試就沒問題了，更加嚴重的是不少老師也是這么認為，這不免讓培養出來的學生“肚子里沒有真貨”。素質教育注重的是培養學生的整體素養，這里的整體素養除了知識素養外，還有人文素養、道德素養以及身心健康等。工科學生長期以來接觸的都是理工科類的教育，在潛移默化中普遍存在性格內向、不善言表、缺乏處世經驗等情況。學校在這方面就要給予工科學生更多的關注，適當地開設一些文科類的選修課程，加強學生人文和道德方面的素質，從而培養出符合社會需要的人才。

3 結語

目前，高等工科教育所處的境地讓工科教育模式的改革迫在眉睫，只有通過改革，消除現有工科教育體系存在的弊端，才能讓工科教育重回良性發展的軌道。筆者從當前工科教育的困境出發，提出了幾點具體的改革建議，在對工程人才培養上，要更加注重實踐能力和綜合能力，教育方式要能夠跟得上快速發展的社會[8]。相信在未來，世界各處都能有中國工程師的身影。