关于高等工科教育模式改革分析*

李晓光

（安徽粮食工程职业学院机电工程系，安徽 合肥 230011）

国家要强盛离不开工业的发展，工业的发展离不开工科教育。从某种意义上讲，没有工科就没有人类物质文明。工科作为一门传统学科，在高等教育学科体系中更是有着举足轻重的地位。

高等工科教育的根本目标是为国家甚至全世界培养输送基础知识扎实、视野开阔、思维敏捷、实践能力强、高度适应社会的高素质、高质量、高水平的创新型、复合型工程技术人才。美国工程院院长曾说：“拥有一流工程技术人才的国家占据世界产业的最高端，而占据产业最高端也就意味着经济霸权。”工程技术人才的重要性不言而喻。然而，由于传统工科教育模式的“滞后性”，课程体系和课程内容趋于落伍，加上诸多高校渐渐地只注重理论传授，而忽略实践教学，导致了工科教育走向了“低潮”。近年来，由于全球经济和科技的快速发展，越来越多的学生选择金融、计算机等专业，工科专业慢慢沦为“三流专业”。在高校里也流传这样一句话，“一流学生学财经（最热是金融），二流学生学高科技（如计算机），三流学生学传统（工科）”，一语道出工科教育的尴尬境地[1]。因此，对工科教育模式的改革势在必行[2]。

1 当前工科教育模式面临的困境

中国是制造业大国，并且正处于全面深化改革的关键时期，工业化、城镇化的速度加快，对高水平工程技术人员的需求也越来越紧迫。但是进入新世纪以来，传统工科教育模式隐藏的弊端逐渐显现，各高校的录取率也在稳中有升，随之而来的便是高校培养的工科学生处于一个“低素质、低能力、低思维”的“三低”状态。因此，在笔者看来，当前的工科教育模式面临着以下三种困境。

1.1 培养观念“过时”

一方面，中国自古以来的文化教育都是重理论、轻实践，不管是古代的私塾教学还是近代的升学教育，都是以传授理论知识为主，很少传授如何将理论应用到实践中去。工科教育要求学生必须要有很强的运用理论进行实践的能力，受传统文化教育观念影响，工科教育往往会忽视实践，这就导致了工科大学毕业生动手能力不强、实践能力较差。一项调查表明中国工程师数量排名世界第一，但是“合格工程师”的数量和总体质量排名世界倒数，这也从侧面揭露了中国的工科教育已经远远落后于世界其他国家。另一方面，作为一直以来接受应试教育的学生，他们自接受教育开始，就已经慢慢形成“学习只是为了应付考试”的学习思维，这种思维伴随着他们的成长而根深蒂固，导致了进入大学之后就觉得只要不挂科，即使学不到东西也无所谓，所以这些学生根本不在意毕业之后发展怎样，能顺利毕业就是他们最大的追求。

大学作为人才培养的平台，应充分发掘学生的潜力，培养全面性强、综合能力高的学生。但是现在，越来越多的高等院校只注重培养学生静态的单一结构的知识和能力，殊不知社会是动态的，社会需求的人才也是动态的。拥有“一技之长”就饿不死的时代已经过去，现在的时代需要的人才不仅要具有扎实的理论基础，更要有创造力和潜力，“文”能“出口成章”，“武”能“手到擒来”，这种人才是一种动态发展的人才，时刻顺应着社会的变化，满足社会的需求。国内某位大学负责人指出，全国开设工科的大学，80%以上号称要培养“卓越工程师”。甚至一些地方三本院校自称的培养目标，也与清华北大一样。但是，美好的目标不是喊喊口号就能实现的。各高等院校要尽快意识到这一点，积极应对，采取有效的方法更新“过时”的培养观念。

1.2 教学内容“枯燥”，教育方式“乏味”

工科作为国家高等教育学科体系中的重要一环，理应成为众多准大学生争相报考的热门学科专业。但是事实并非如此，这其中之一的原因就是工科教学内容和方式的“枯燥乏味”。在现代大学工科专业教育中，学生们需要学习的内容变多了，可能一个专业大学四年下来要学几十本书，学生们对工科专业的兴趣就会“葬送”在这书海里。而如今高校里的老师以年轻教师居多，作为教育界的新兴力量，他们中的大多数都是硕士、博士或者是更高学历，毕业之后直接来高校里任教，缺乏工程背景和对工程本质的理解，上课也只会“照本宣科”，没有足够的知识和经验支撑他们拓展到课本之外。而在教学内容上，各高等院校依然是坚持文理分割的教育格局，重理工轻人文，其思维模式还停留在“学好数理化，走遍天下也不怕”的理念上，课程设置几乎是清一色的理工课，忽视了人文科学在培养人和改造人方面不可替代的作用[3]。

在中国学生接受教育以来，学校里的教育方式几乎都只是课堂教学，所以对于现在的大学生，课堂教学已经让他们“意兴阑珊”。这就需要各高校适当地改变传统的教学方式，增加一些实践教学内容，如校内外实训、软件教学等。在20世纪五六十年代，工科院校基本都建有为工科专业实践教学服务的实习工厂等专业实训基地，学生可以就近、就地到这些校内实训基地进行实际操作和专业技能训练。这种院校自有的实践教学基地可以充分发挥教育职能，对于学生实践能力的培养有着不可或缺的重要作用。但是进入新世纪以来，这些院校的实训基地大都与校本部分离，改变了专门为教学服务的宗旨。除此之外，各高校安排去校外实习的部分也因为各种原因只能走马观花地参观一下甚至被取消，唯一能留下的就只有“乏味”的课堂教学[4]。

1.3 教学体系“封闭”

一般工科院校教学体系以教师作为体系主体，由教师主动教授知识，学生被动接受知识。这种教学体系缺乏对学科的学术性和学生个性发展的关注，社会价值取向纯粹是从社会本位出发，完全是局限于人力资本的一种训练。在现在的大多数高校里，教师们已经很少能够专心去研究学术，做学术研究已经成为了教师的“副业”，再以教师为教学体系的主体，已经很难能适应社会发展。在我国的工科教育体系中，工科学科教育和基础理科教育纵向联系密切，但与工科教育间的横向联系就较少，导致的结果就是大学生难以涉足相邻学科，使得最终培养的学生思维单一、视野狭窄，进入社会之后难堪大任。

近年来，高等教育扩大招生以后，我国的高等教育就逐渐从“精英教育”转向了“大众教育”，使得教育资源严重不足，名师优质资源被少数一流或名牌高校所拥有，但不能被所有高校所共享，教育质量有所下降，高等教育受教育总体素质发生变化，让原本的精英教育体系不再适用于大众教育。工科教育作为高等教育的一部分，面临着同样的境况。由于受教人数的增多，一些院校迫于资金压力不得不取消某些相关教学活动如校外实习、校外交流等，这样的做法无疑于更加封闭了学生的见识。工科教育要发展，当前教学体系就得改革，不能安于一隅，要顺应时代发展，注重学生的素质教育而不是应试教育。社会需要“一专多能”的人才，学生的共性要发展，个性也要发展[5]。

综上所述，工科教育面临的困境前所未有，需要广大教育工作者认真反思。俗话说“置之死地而后生”，如果工科教育没有陷入困境，或许人们根本意识不到它的潜在弊端。既然问题已经出现，就得寻求解决办法，以确保我国的工科高等教育能够健康发展。

2 工科教育模式改革建议

面对高速的交叉综合性的发展，以及高校招生规模迅速扩大带来的跳跃式发展的新形势，工科教育除了要改革和完善传统的教育方式和手段，借鉴国外相关领域的发展经验之外，还应开发和应用互联网教学模式，充分发挥计算机网络的信息资源优势，提高教与学的效率。增强学生的素质教育，培养学生的工程实践能力和创新能力。

2.1 创建“互联网+工科教育”的新型教育模式

进入21世纪以来，互联网的高速发展使得全球进入了网络交流时代，并且在一定程度上正在改变着人类的生存方式和学习方式。在教育领域，学校课程与教学模式正经历一场数字化、网络化、全球化的历史性变革。在移动互联网、社交网络、云计算、大数据为特征的新一代信息技术的发展下，教与学可以不受时间、空间和地点条件的限制，知识获取的方式已发生了根本变化。彻底改变了一所学校、一间教室、一位老师、一班学生的传统教育。在我国，“互联网+”的概念是易观国际董事长兼首席执行官于扬在2012年第五届移动互联网博览会首次提出的。2015年3月，李克强总理在十二届全国人大三次会议上做政府工作报告时提出“互联网+”行动计划，自此，“互联网+工科教育”的发展有了方向。“互联网+工科教育”就是利用信息通信技术和互联网平台，让互联网与传统工科教育进行深度交汇融合，以创造和发展工科教育新生态[6]。

由于传统教育体制对优质教育资源的垄断，普通工科院校扩招以后，工科教育已经很难保证在一个高水准上。“互联网+”时代的到来对于突破优质教育资源的不足，全面提高教育质量提供了新的思路，带来了新的机遇。在名校如全国39所“985工程”院校里集聚了大量的可以说是中国甚至世界上顶尖的优质教师资源，如何利用这些资源使之能够服务于全国所有高校，“互联网+”的提出就很好地解决了这个问题。2011年，美国斯坦福大学教授吴恩达宣布：将在因特网上免费教授该校的“机器学习”课程。整个授课过程，包括从课堂教学、答疑、习题课、审批作业、讨论互动课、小测验、期中测验到期末考试等，都在互联网上进行。使用斯坦福大学讲义，考试成绩合格者由斯坦福大学计算机系颁发成绩证书。结果注册人数超过10万，有约1万人在网上参与并完成全过程，甚至拿到了斯坦福大学计算机系的成绩证书。由此可见，这种新型的“互联网+”教育模式能够充分利用优质教育资源，打破传统教育的桎梏[7]。而中国也可以在高校里开设这样的网上课堂，建立一个网上授课体系，只要登陆者能按流程结束整个课程并通过考核，就可以颁发一个合格证书，这个证书虽然是非正式的，但是可以作为各企事业单位招收毕业生的一个标准。工科院校也可以在“互联网+工科教育”的基础上发展一种新的“课堂教学—线上实践—线下实践”的教学模式。学生在课堂上学习完知识之后，可以在老师的帮助下进行“线上实践”，这里的“线上实践”就是在互联网上利用模拟或者仿真软件进行实践，比如机械专业的RobotStudio6 VP、flow3d等，化工专业的Aspen Plus、CSTS等，还有现实虚拟现实技术都能够给学生提供“线上实践”。而“线下实践”自然是进入实训基地或者工厂里进行实际操作。这种新的教学模式不仅让那些受条件限制的工科院校的学生也能得到实践机会，增强他们的实践能力，还能提升学生学习工科的兴趣，改善工科教育目前的尴尬境地。

2.2 构建以实践为基础的课程体系

1）转变培养观念，突出实践在工科专业中的重要性。“实践是检验真理的唯一标准”道出了实践的重要性，实践是工科专业的根本，在实践的基础上理论才能得以被正确理解。美国麻省理工学院提出了高等工科教育要“回归工程实践”的教育理念。也正因为这种理念的提出，我国的工科教育才要更加重视实践教学，要树立一个“理论是基础，实践是目标，理论与实践相结合”的教育观念。而各高校应该对理论和实践“一碗水端平”，在分配课时时，注意平衡理论与实践的课时总数，在某些专科院校，甚至安排的实践课时还要多于理论课时。突出实践教学的重要性，转变学生培养观念，这对于工科教育持续健康发展有着非凡的意义。

2）课程体系改革。课程体系是指学校课程体系中各种课程类型及具体科目的组织、搭配所形成的合理关系与恰当比例，是由各类课程构成的有机的、完整的统一体。工科教育模型是教学改革的基础，课程体系是教育模型的具体反映。当前的工科教育课程体系就是选修课、基础课、专业课，这样的课程体系对于培养工程技术人才具有一定的弊端，所以可以在当前的课程体系中加入理论实践课和设计制作课。对于理论实践课部分，首先高校要做的就是建立一个稳固的校内外实训基地。校内实训选用“双师型”教师作为实训指导老师，学生在上完理论课后，能够安排一定的时间进行校内实训，在自己理解课本知识的基础上，通过指导老师的帮助，自己能独立完成实际操作，甚至能根据自己的理解进行技术实验和科技创新。而校外实践能够让学生了解自己毕业之后需要哪些能力，更具有实用性。这个就需要学校跟相关公司和企业进行沟通协商，最好能建立一个相对稳定的实习基地。学生们在保证不影响生产秩序的前提下进行专业实践，甚至可为公司、企业解决工程技术中的实际问题及创造相应的价值。这样的校外实训不仅可以充分锻炼学生的各项能力，也可以为公司和企业储备相关人才。在设计制作课部分，现在工科教育课程设置里一般都有课程设计和毕业设计环节，不过重视程度还远远不够。2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国高校组织，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念。所谓的CDIO就是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。这种方式自然也可以运用到中国工科教育的课程设计和毕业设计中。遵循这四个步骤，给学生一个题目，让学生自己根据所学知识发挥想象，尽量做到一人一题，并且要求设计内容不雷同，设计想法具有一定的可实施性，设计的产品有可制作性。这样的课程设计和毕业设计能更大程度上锻炼学生运用理论的能力[7]。

陶行知曾说过：“中国教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。中国教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。”因此，课程体系的改革要以实践为基础，结合理论，体现对学生素质的全面培养，重要的是能够消除现有课程体系的弊端。

3）增强创新能力，实行素质教育。创新是一个民族进步的灵魂，一个国家发展的不竭动力。工科教育三要素：理论、实践、创新。理论教授产品工作原理，实践教授如何制造产品，而创新则教授怎样根据这一个产品设计出另一个产品。不仅是工科教育需要创新，文科、理科教育同样需要创新。书上枯燥乏味的知识只能用作打基础，真正的知识则需要通过自我创新才能体会。美孚石油公司创办人约翰·D·洛克菲勒曾说：“如果你要成功，你应该朝新的道路前进，不要跟随被踩烂了的成功之路。”可见成功的道路必然离不开创新，只跟随前人的脚步，便永远无法到达顶峰。作为国家人才的储备库，高校就应该有意识地培养学生的创新能力，在所学知识的基础上，适当地让学生发散思维，想象出一些新的东西。除了要增强学生的创新能力外，加强对学生的素质教育同样重要。一直以来，我国的工科教育主要偏向应试教育。学生课堂上懒懒散散，考试前“临阵磨枪”，在他们的意识里认为只要过了考试就没问题了，更加严重的是不少老师也是这么认为，这不免让培养出来的学生“肚子里没有真货”。素质教育注重的是培养学生的整体素养，这里的整体素养除了知识素养外，还有人文素养、道德素养以及身心健康等。工科学生长期以来接触的都是理工科类的教育，在潜移默化中普遍存在性格内向、不善言表、缺乏处世经验等情况。学校在这方面就要给予工科学生更多的关注，适当地开设一些文科类的选修课程，加强学生人文和道德方面的素质，从而培养出符合社会需要的人才。

3 结语

目前，高等工科教育所处的境地让工科教育模式的改革迫在眉睫，只有通过改革，消除现有工科教育体系存在的弊端，才能让工科教育重回良性发展的轨道。笔者从当前工科教育的困境出发，提出了几点具体的改革建议，在对工程人才培养上，要更加注重实践能力和综合能力，教育方式要能够跟得上快速发展的社会[8]。相信在未来，世界各处都能有中国工程师的身影。