“卓越工程师”培养视域下的教学改革

●亓小宇

“卓越工程师”培养视域下的教学改革

●亓小宇

“卓越工程师教育培养计划”的实施对高等工程教育教学提出了新的更高的要求，针对目前高校教学中不能适应“卓越计划”培养要求的问题，改革教学内容，建立多层次一体化的实践教学体系并与理论教学有机结合；改革教学方法，引入“混合式学习”理念，以开展研究性学习为突破口，选择适宜的教学内容，采用“翻转课堂”教学模式；建立多元化的学生评价体系，提高工程教育人才培养质量。

高等工程教育；卓越工程师；教学改革；工程实践

随着科技的发展和全球一体化的不断推进，对厚基础、宽口径、实践能力强的工程应用型人才的需求量大大增加。为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建立人力资源强国的战略部署，教育部组织实施了“卓越工程师教育培养计划”（后简称“卓越计划”）。“卓越计划”对高等教育面向社会和行业需求培养高质量工程技术人才，调整人才培养结构，提升人才培养质量，推动工程教育教学改革和创新，促进我国从工程教育大国迈向工程教育强国，具有十分重要的示范和引导作用。[1]“卓越计划”的实施引发了高等工程教育在教学理念、教学体系和内容、教学方法等方面的一系列变革。不论是我国“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准，还是美国ABET（工程技术认证委员会）提出的工程教育认证标准，都着力强调了培养学生扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，实验及工程设计实践能力，创新应用的能力，团队合作能力，终身学习的能力以及良好的环境、经济、安全等意识。[2][3]这些知识、能力和意识的培养对肩负着工程技术人才培养使命的高校在教学的各个环节上提出了新的更高的要求。一是在知识培养方面，要求培养学生具有扎实的基础理论知识并与生产实际相结合，将学科发展前沿信息引入教学内容中，扩展学生知识面。二是在能力培养方面，要求通过构建新的课程体系和教学内容，改革教学方式方法，强化工程设计能力、工程实践能力、工程创新能力培养，增强学生终身学习能力和沟通合作能力。三是在工程意识培养方面，要求在教学过程中应注意培养学生的责任意识、质量意识、环境意识、经济意识等工程意识。因此，以转变教育教学理念为前提，以教师丰富的工程实践经验为基础，改革原有的教学体系和教学形式，才能保证“卓越计划”提出的这些新的人才培养要求得以落实，工程人才培养质量得以提升。

一、高校教学现状尚不能与“卓越计划”有效契合

“卓越计划”的实施对高校工程教育教学提出了新的更高的要求，而目前高校工程教育教学中存在着，重理论轻实践，重知识灌输轻能力培养，有的教学实习流于形式，教学方法和教学模式单一，教学与行业企业联系不紧密，教师缺少实践经验，教学缺少实践案例，教学中缺少对学生工程意识的培养等等问题，[4][5]具体表现在：

（一）课程体系中技术性、实践性和综合性的工程设计实践内容比重偏低，已开展的实践教学内容与工程实际、企业需求有距离，导致学生动手实践能力和专业技能无法达到“卓越计划”培养要求。

（二）各门课程之间缺乏有机联系。理论与实际结合不紧密，各个实践教学环节之间缺乏连贯性和层次性。学生无法正确把握各门课程之间的内在联系并将所学知识融会贯通从而应用到实际问题的解决中。

（三）课堂教学中与具体工程问题、案例和工程项目有关的教学内容不够丰富，知识更新不够及时，缺少对新技术、新工艺及新科研成果的引入。学生创新意识和创新能力的培养欠缺。

（四）课堂教学方法多沿用讲授法，在这种单一的教学方法和教学模式下，学生的主体性被忽略，学生分析解决问题能力、创新实践能力、自学能力，合作沟通能力的培养达不到“卓越计划”提出的要求。

可见，以往的本科工程教育中教学内容和教学方法已经不能很好的适应“卓越计划”对工程人才培养的要求。因此，从提高人才培养质量入手，遵循工程“实践、集成与创新”的特征，改革原有的教育教学内容和教学体系，推动教学方法改革，是当前应用型本科工程教育需要面对的重要任务。

二、深化高等工程教育教学改革，提高卓越工程师人才培养质量

（一）建立符合“卓越工程师培养计划”要求的理论与实践相结合的教学内容和课程体系

1.对教学内容进行优化整合及扩展

为把学生培养成具有一定的科学素养，有较强的工程意识和工程实践能力的应用型人才，教师应依据“卓越计划”培养标准，对教学内容进行优化整合。同时，还应根据行业需求变化进行调整，适时引入新技术、新工艺及科研成果，扩展理论教学内容的深度及广度。

高等学校本身具有教学和科研职能，且高校中的科研又具有教育性，充分发挥高校科研的人才培养功能，将科研与课堂教学有机结合是课堂教学改革的重要环节。针对卓越工程师计划中提出的创新意识与创新能力培养要求，改变以往课堂教学中只注重基本理论传授的方式，从学科前沿领域及教师本人参与的学术研究中总结最新研究思路、研究成果及研发手段，以此作为课堂教学内容的补充，使教学内容在得以丰富与扩展的同时增强其研究性与探索性，激发学生的学习兴趣，引发他们深入思考。对课堂教学中所涉及的相关科研内容感兴趣的学生可以参与到与课程配套的实践教学环节——开放性实验中，完成他们对这一问题从学习到实践的认知过程。

在教学过程中还应注意对学生工程意识的培养。中国特色的社会主义现代高等工程教育体系注重对学生工程意识的培养，良好的质量、安全、效益、环境、职业健康和服务意识是工程师应具备的，其中生态文明理念和环保意识是工程意识中重要的思想理念。教师肩负着在工程教育中引入生态文明理念的责任，培养学生建立人与人、人与社会、人与自然的和谐生态理念，并引导学生自觉地在各种工程活动中践行这一理念。

2.借鉴CDIO工程教育培养模式，建立多层次一体化的实践教学体系，将实践环节与理论教学有机结合

培养符合“卓越计划”要求的应用型人才，重点在于对学生的实践能力的培养，在实践教学环节突出“应用”这个中心，并将实践环节与理论教学有机结合，借鉴CDIO（构思、设计、实现和运作）工程教育培养模式的“做中学，做中思”的理念，培养学生解决问题的能力、工程能力、技术创新能力和管理能力。[6]

实践环节教学内容主要包括课程实验、仿真实训、实习、课程设计、毕业设计（论文）和创新训练等。这些培养实践能力的环节环环相扣，可以分为几个层次。首先是认知及基本技能层面，例如验证性课程实验、认识实习及课程设计。在经过了课程的理论教学后紧接着或者穿插进行相关的实践教学，在教学组织上形成一体化设置，学生就不会对学习的理论知识产生孤立感，而是能更深入理解基础理论的含义和应用价值。同时，这一层面的实践教学不是孤立存在的，它们为接下来的更深入的实践提供基础技能的支撑。第二个层面是基本能力层面。在拥有了对行业的技术手段和技术方法的认识以及一定的基本操作技能之后，能够综合运用这些技能在教师或者手册的指导下独立完成诸如综合性实验、仿真实训等实践教学环节，是学生应该具备的基本能力。在具备了以上的基本技能及基本能力之后，学生便能够参与到创新训练（如开放性实验及工程项目实践）中，实现对实验或项目的设计和组织实施，这是第三个层面。开放性实验和工程项目实践的内容主要来源于教师的科研项目、与企业联合的工程项目以及技术开发等。依托实验教学中心设立开放性实验，鼓励学生自选实验，或者在导师指导下参与科研，掌握科学研究方法，独立开展科学研究活动，从而激发学生的创新意识、培养学生的创新实践能力。在教师指导下参加与企业联合的工程项目实践，可以培养学生分析、提出方案并解决工程实际问题的能力，而且可以使学生直接了解企业对人才能力的要求，明确自身努力的方向。在这一层次的实践训练中，学生是通过组成创新团队来完成实践任务，在提高其工程实践能力的同时，团队协作、组织管理以及交流沟通等都可以得到较好的锻炼。第四个层面——实践教学的最终环节是项目的实践。项目从立项、论证、可行性分析、制定方案，直到最后实施、总结都可以通过学生做毕业设计（论文）得以锻炼。

（二）基于混合式学习理念，构建符合工程能力培养规律的教学方法和教学模式

所谓混合式学习（Blended Learning，B-learning）就是把传统面对面教学的优势和网络化学习的优势有机整合，以达到最佳学习效果与经济效益的一种教学方式。它既是教学资源和教学环境的混合，也是教学理论与教学方式的混合。[7]由于混合式学习更加注重课堂上教学师生间的交流和在线学习过程中学生对所学内容的积极构建，充分体现了以“教师为主导，学生为主体”的教学理念，因此与“卓越计划”对教学方法改革的要求相契合。

1.在“混合式学习”课堂教学中实现知识内化

课堂教学既是传统教学的主要形式也是混合式学习的基本学习活动。课堂教学中，通过讲授法可以准确、系统、连贯地将知识，特别是重点难点知识传授给学生，促进学生对知识的系统理解和把握。授课过程中，通过精心、巧妙地组织和控制教学节奏和过程，适时地启发、提问、讨论等互动，可以直接观察学生的行为表现，及时了解并解决学生学习过程中存在的问题，加强教师和学生之间的互动交流。讲授法虽能够使学生直接、快速掌握一些基本理论、概念和方法，但是对学生的主体性、创新能力和综合分析能力的培养关注不够，对于实践性、发散性思维的问题，采用学生自己探究的教学方式会更好。因此，“教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见”中明确提出：“着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法”。所谓研究性教学（或学习）是指学生在教师的指导下，通过各种研究性的学习方式，主动地发现问题、分析问题和解决问题，从而在知识学习、能力培养和素质形成方面达到学习目标的过程。[8]研究性教学可以以研究工程实际问题为平台进行知识学习和能力锻炼，激发学生学习兴趣，培养学生分析解决问题、独立思考、勇于创新、协同合作的能力。

2.利用“翻转课堂”实现学习效果的优化

在教学过程中根据课程内容和性质，对部分内容采用“翻转课堂”教学模式，充分利用互联网资源，将课前网络自学与课堂教学紧密结合，可实现最佳学习效果。[9]翻转课堂通常采用课前学生自学教学视频（如微课）并完成课前练习；课堂上教师与学生探讨疑难问题，学生展示学习成果，教师进行总结这样一个教学流程。这一过程强调了师生之间及学生之间的互动，是基于问题和网络资源的自主学习、研究过程。学生的主体性得到充分体现。在混合式教学过程中，选择适合学生自学并且在工程实践中应用较广的内容，例如在课程学习中由教师根据知识点分别制作微课、提供学生可以阅读的英文文献，上传至网上学习平台。学生先通过课下网络学习，掌握相关知识并思考教师在平台上提出的问题。学生可以针对学习中存在的问题与教师进行在线交流；面对面课堂上，教师引导学生对课前问题进行分组讨论，并针对学生提出的问题进行个性化指导，列举更多的工程应用实例巩固所学知识，并由教师对知识点、重点、难点、国内外研究最新进展及实践应用成果案例进行总结。翻转课堂模式的采用，可以给予学生学习的新鲜感，激发学习兴趣，同时由于网络微课播放的可重复性，加强了对所学知识的巩固。

（三）采用多元化的学生评价体系

为配合以上教学内容及教学模式的改革，教师应进一步改革学生评价体系，改变以往单一的学生评价模式，将形成性评价与终结性评价相结合，形成多元化的评价体系，更全面检测学生的学习效果。形成性评价强调对教学活动过程的评价，在考核主体上，从传统的“教师一人考核”转变为“教师引导下的学生自评和互评”与“教师考核学生”相结合的模式。形成性评价主要体现在混合式学习过程中，对学生的评价包含了课堂学习与网络学习两部分。课堂学习中，学生对课堂研讨内容的积极参与，研究性学习小组任务的完成情况、协作学习表现及学习成果展示的评价等由教师考核，小组学习及组间讨论中学生的表现由学生展开自评与互评。基于翻转课堂的网络学习评价包含了课前网络自学效果的评价，学生积极参与讨论的评价等。形成性评价可以督促学生始终全身心投入到各学习阶段中并熟练运用相关知识，但知识结构的理论化和系统化还有赖于期末考试形式的终结性评价。

[1]教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[R].教高[2011]1号，2011：1.

[2]教育部.中国工程院关于印发“卓越工程师教育培养计划通用标准”的通知[R].教高[2013]15号，2013：15.

[3]Engineering Accreditation Commission.ABET.Criteria for accrediting engineering programs [EB/OL].http://www.abet.org/accreditation/accreditation-criteria/criteria-for-accrediting-engineeringprograms-2015-2016/

[4]李继怀，王力军.工程教育的理性回归与卓越工程师培养[J].黑龙江高教研究，2011，（3）.

[5]林健.面向卓越工程师培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）.

[6]顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（下）[J].高等工程教育研究，2012，（5）.

[7]何克抗.从Blended Learning看教育技术理论的新发展（上）[J].中国电化教育，2004，（3）.

[8]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究，2011，（6）.

[9]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014，（7）.

（责任编辑：孙宽宁）

亓小宇/山东建筑大学市政与环境工程学院讲师，主要研究方向为资源与环境微生物学教学与研究