整體項(xiàng)目模式下材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系研究

[摘 要]本文采用整體項(xiàng)目模式構(gòu)建新的材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)體系進(jìn)行了重新規(guī)劃。根據(jù)整體項(xiàng)目模式的要求，將項(xiàng)目貫穿到每門專業(yè)課中，以項(xiàng)目BUS形式將實(shí)踐和專業(yè)理論課程聯(lián)系起來(lái)，用每學(xué)期的整體項(xiàng)目實(shí)踐代替大四的傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)模塊。因此，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課程建設(shè)分為公共通識(shí)課程模塊、項(xiàng)目BUS模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)課程模塊等四個(gè)模塊，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)體系和“3+1”類型教學(xué)體系中存在的不足，最后指出了學(xué)校需要給予政策傾斜，予以人力和物力上的支持。

[關(guān)鍵詞]整體項(xiàng)目模式 項(xiàng)目BUS 材料科學(xué)與工程 教學(xué)體系

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）18-0037-04

[收稿時(shí)間]2013-05-14

[基金項(xiàng)目]湖北工業(yè)大學(xué)校級(jí)教研項(xiàng)目（2011010）；湖北省教育廳教研項(xiàng)目（2011259）。

[作者簡(jiǎn)介]陳艷林（1970-），女，湖北孝感人，碩士研究生，副教授，研究方向：先進(jìn)陶瓷材料，材料科學(xué)與工程。

一、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，社會(huì)需要越來(lái)越多的優(yōu)秀工程技術(shù)人才，然而我國(guó)工科的教育實(shí)踐中還存在不少問(wèn)題，如重理論、輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、重視知識(shí)學(xué)習(xí)而輕視開(kāi)拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，培養(yǎng)出創(chuàng)新能力較強(qiáng)、能夠很好地去適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)工程師的迫切需求，2008年教育部啟動(dòng)了CDIO工程教育改革實(shí)踐，2010年6月教育部出臺(tái)了《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》以及《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》在天津召開(kāi)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動(dòng)會(huì)，聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)（學(xué)）會(huì)，共同實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）。“卓越計(jì)劃”第一批試點(diǎn)共有61所高校， 2011年4月湖北工業(yè)大學(xué)被納入了“卓越計(jì)劃”之列，其中材料科學(xué)與工程專業(yè)是本校的優(yōu)勢(shì)專業(yè)，并被學(xué)校選入了“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)范圍，本專業(yè)通過(guò)多年的建設(shè)，具有基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且通過(guò)多年的努力在實(shí)驗(yàn)建設(shè)以及對(duì)外實(shí)踐單位合作方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為“卓越計(jì)劃”在本專業(yè)順利實(shí)施打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性以及卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的要求，首先需要制定一套合理的教學(xué)體系。中國(guó)高等院校存在三種主流的工程教學(xué)結(jié)構(gòu)體系：其中一種就是最典型的傳統(tǒng)前三年授課、最后一年畢業(yè)設(shè)計(jì)類型；另外一種就是較為時(shí)興的CDIO環(huán)境下的“3+1”類型；最后一種是職業(yè)院校流行的基于“工作過(guò)程”類型，該種類型能適應(yīng)工廠模式，具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)體系的缺陷是實(shí)踐性弱，畢業(yè)設(shè)計(jì)很難落到實(shí)處；“3+1”類型是在國(guó)內(nèi)提倡CDIO后一些高校提出的新教學(xué)體系，和傳統(tǒng)體系的主要區(qū)別就是將最后一年用來(lái)進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，如果進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目訓(xùn)練或者學(xué)生到企業(yè)中去工作一年，盡管“3+1”類型同樣由于“大四現(xiàn)象”，時(shí)間和學(xué)習(xí)得不到保證，學(xué)生疏于倦怠、心理分散，其結(jié)果和傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)相同；“工作過(guò)程”類型主要在職業(yè)學(xué)院得到了廣泛的應(yīng)用，主要是根據(jù)工作過(guò)程崗位職責(zé)來(lái)劃分課程體系，有很強(qiáng)的實(shí)踐性，將實(shí)踐過(guò)程和理論充分聯(lián)系起來(lái)，克服了前兩種教學(xué)體系的不足，但是由于是根據(jù)崗位職責(zé)進(jìn)行劃分，具有特殊性，不具備普遍性，不適于普通高等院校的特點(diǎn)。鑒于此，作者試探性地在軟件工程專業(yè)中采用整體項(xiàng)目模式進(jìn)行有益的研究，為了進(jìn)一步探索和應(yīng)用，將整體項(xiàng)目模式應(yīng)用到材料科學(xué)與工程專業(yè)來(lái)構(gòu)建新的教學(xué)體系。

二、整體項(xiàng)目模式的概念

在這里，整體項(xiàng)目模式也稱之為項(xiàng)目總線模式（Project Bus），在文獻(xiàn)5中已經(jīng)定義了整體項(xiàng)目模式，建立了理論聯(lián)系實(shí)踐的原則，以一個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目或者多個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目為基礎(chǔ)，讓學(xué)生首先獲得直接經(jīng)驗(yàn)，然后將直接經(jīng)驗(yàn)貫穿到學(xué)生所學(xué)課程的內(nèi)容中，它的主要目的就是讓學(xué)生在實(shí)踐中感覺(jué)到理論知識(shí)的缺乏，從而促進(jìn)學(xué)生去主動(dòng)學(xué)習(xí)所學(xué)的專業(yè)課程以及相聯(lián)系的課外專業(yè)知識(shí)，同時(shí)由于實(shí)踐的廣泛性和學(xué)科的交叉性，會(huì)讓學(xué)生更多地去重視理論知識(shí)，克服現(xiàn)有教學(xué)大綱覆蓋面不廣的弊端。

材料科學(xué)與工程專業(yè)下的整體項(xiàng)目模式啟動(dòng)于項(xiàng)目體驗(yàn)（Project Experience），學(xué)生在第一學(xué)年就開(kāi)始進(jìn)入實(shí)踐項(xiàng)目體驗(yàn)，達(dá)到讓學(xué)生認(rèn)識(shí)本專業(yè)的目的，同時(shí)讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)應(yīng)建立什么樣的知識(shí)體系，逐漸培養(yǎng)工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的素質(zhì)；在第二學(xué)年學(xué)習(xí)完材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱工基礎(chǔ)及設(shè)備、材料物性及檢測(cè)課程后可以正式進(jìn)入項(xiàng)目期，這是比較好的切入點(diǎn)，學(xué)生的積極性也比較高。作者所了解的美國(guó)德雷費(fèi)爾（Drexel）大學(xué)、法國(guó)里昂國(guó)立應(yīng)用科學(xué)學(xué)院大學(xué)（INSA）大學(xué)是世界培養(yǎng)精英工程師的著名學(xué)府，他們的教學(xué)模式就是讓學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐的一種教學(xué)體系模式，Drexel大學(xué)從大一開(kāi)始進(jìn)入項(xiàng)目體驗(yàn)期，大二開(kāi)始學(xué)生半年在學(xué)校學(xué)習(xí)，半年在單位實(shí)習(xí)，大學(xué)畢業(yè)時(shí)學(xué)生有18個(gè)月的社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；而INSA大學(xué)學(xué)生也是每年暑假約3個(gè)月，從大一暑期開(kāi)始到公司實(shí)習(xí)，到畢業(yè)時(shí)也有一年以上社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這樣的教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)在于：第一，學(xué)生可以在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，找到自己適合從事的職業(yè)；第二， 學(xué)生可以將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，可以更好地掌握知識(shí)體系；第三，學(xué)生在碰到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，自己會(huì)體會(huì)到哪方面知識(shí)和能力不足，回學(xué)校學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)自己斷缺的部分，學(xué)習(xí)方向、目的更明確。總之，在學(xué)習(xí)和實(shí)踐都逐漸深入時(shí)，學(xué)生的工程能力也就逐步培養(yǎng)出來(lái)了。對(duì)于“3+1”類型模式，學(xué)生在前三年被動(dòng)學(xué)習(xí)，拼命趕教學(xué)進(jìn)度，窮于應(yīng)付考試，理論實(shí)際脫離，學(xué)習(xí)效果欠佳；而最后一年的完全實(shí)踐，即使遇上自己沒(méi)學(xué)好的地方也沒(méi)機(jī)會(huì)深入，沒(méi)有邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐的效果好。

整體項(xiàng)目模式在本校材料科學(xué)與工程專業(yè)某些學(xué)生身上已經(jīng)得到了切實(shí)的運(yùn)用，這些學(xué)生進(jìn)入大學(xué)期間就已經(jīng)進(jìn)入到某些教師的項(xiàng)目組，這些學(xué)生積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠更主動(dòng)地去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，使得產(chǎn)生了優(yōu)則更優(yōu)的現(xiàn)象。但是由于落后的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)學(xué)生得不到項(xiàng)目訓(xùn)練，例如項(xiàng)目體驗(yàn)期實(shí)驗(yàn)設(shè)備的熟悉與操作，項(xiàng)目正式期的實(shí)驗(yàn)和分析等，正是在這種情況下，該專業(yè)亟須基于整體項(xiàng)目模式的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。

三、整體項(xiàng)目模式下的教學(xué)體系

整體項(xiàng)目模式最典型的特征是將實(shí)踐分布到整個(gè)大學(xué)期間，并且與專業(yè)課程完全聯(lián)系起來(lái)，不是單純地為某門課程服務(wù)的課程設(shè)計(jì)、獨(dú)立的畢業(yè)設(shè)計(jì)或者企業(yè)實(shí)習(xí)，注重的是以學(xué)生為本，深化人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考試方式等方面的改革，協(xié)調(diào)發(fā)展知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高的教育理念，實(shí)現(xiàn)從注重知識(shí)傳授向更加重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)方向的轉(zhuǎn)變。

（一）層次型的傳統(tǒng)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)5討論了傳統(tǒng)的課程體系以及“3+1”類型教學(xué)體系，如圖1所示，這是一種典型的層次型教學(xué)體系，“3+1”類型教學(xué)體系按照基礎(chǔ)層、核心層、應(yīng)用層和實(shí)習(xí)層將課程體系分為公共通識(shí)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程和實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)/實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等四個(gè)模塊，其特點(diǎn)是采取先理論后實(shí)踐的教學(xué)方式，人為地否定了直接經(jīng)驗(yàn)的作用，抹殺了工程專業(yè)的特征，另外一個(gè)最大的缺陷就是，工程需要更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這都要靠時(shí)間的積累，但是最后一年的實(shí)踐時(shí)間顯然過(guò)少。

圖1 層次型的傳統(tǒng)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

（二）新的課程體系設(shè)置

整體項(xiàng)目模式將實(shí)踐過(guò)程分為體驗(yàn)期、預(yù)備期、成長(zhǎng)期和成熟期四個(gè)階段，體驗(yàn)期主要是讓學(xué)生見(jiàn)識(shí)整個(gè)研究過(guò)程和企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，讓學(xué)生能得到完整的感性認(rèn)識(shí)；預(yù)備期是學(xué)習(xí)基本的專業(yè)知識(shí)以及基本的儀器設(shè)備操作，具備進(jìn)入項(xiàng)目的必備知識(shí)和技能；成長(zhǎng)期是學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目，聯(lián)系專業(yè)課知識(shí)在教師和工程師的指導(dǎo)下開(kāi)始進(jìn)行項(xiàng)目研究或進(jìn)行實(shí)習(xí)，掌握專業(yè)知識(shí)以及其它相關(guān)知識(shí)；成熟期是學(xué)生經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)后，掌握了完整的進(jìn)行項(xiàng)目研究和生產(chǎn)過(guò)程，能獨(dú)自勝任相關(guān)的工作，最終成為一名“卓越工程師”。

新的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要是將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，特別是將專業(yè)課程和項(xiàng)目通識(shí)課程聯(lián)系起來(lái)，并進(jìn)一步和課外專業(yè)擴(kuò)充區(qū)的學(xué)習(xí)聯(lián)系起來(lái)，才能形成完整的工程師體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，一個(gè)工程師的成長(zhǎng)不是一蹴而就的，應(yīng)該先從體驗(yàn)期開(kāi)始，逐步進(jìn)行深入。通常項(xiàng)目BUS模塊包括2門課程：專業(yè)體驗(yàn)課程、項(xiàng)目通識(shí)課程，專業(yè)體驗(yàn)課程和體驗(yàn)期結(jié)合，預(yù)備期和專業(yè)基礎(chǔ)相聯(lián)系，成長(zhǎng)期和專業(yè)課程相聯(lián)系，而成熟期和項(xiàng)目的完成直接聯(lián)系。

圖2 新材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)新的材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，課程設(shè)置內(nèi)容如表1所示，其中理論區(qū)只有公共基礎(chǔ)課程模塊、專業(yè)課程模塊。項(xiàng)目BUS模塊的內(nèi)容主要來(lái)源于科研項(xiàng)目、橫向項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新基金以及工廠實(shí)習(xí)。由于學(xué)制限制以及必須遵循教學(xué)體系改革的漸進(jìn)性，不太可能對(duì)現(xiàn)有教學(xué)體系做徹底地改變，學(xué)生主要在業(yè)余時(shí)間實(shí)踐項(xiàng)目，必然導(dǎo)致學(xué)生的壓力較重，并且學(xué)生必須得到教師的指導(dǎo)，否則很難將項(xiàng)目堅(jiān)持下去，此時(shí)必須每學(xué)期開(kāi)設(shè)項(xiàng)目課，在第一學(xué)年開(kāi)設(shè)專業(yè)體驗(yàn)課程，美國(guó)德雷費(fèi)爾大學(xué)設(shè)置專業(yè)體驗(yàn)課程第一學(xué)期的學(xué)分為0.5分，第二學(xué)期的學(xué)分為1分；在第二學(xué)年開(kāi)始設(shè)置項(xiàng)目通識(shí)課程，每周至少開(kāi)設(shè)2學(xué)時(shí)。

課程體系的特點(diǎn)：

1. 增加了項(xiàng)目BUS課程。項(xiàng)目體驗(yàn)課程在第1，2學(xué)期開(kāi)設(shè)，主要是讓學(xué)生參觀了解實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備及實(shí)驗(yàn)流程、工廠設(shè)備及流程、典型科研制備分析流程等，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，可以讓具有豐富科研經(jīng)驗(yàn)的教師以及工廠優(yōu)秀的工程師擔(dān)任指導(dǎo)教師。項(xiàng)目通識(shí)課程在以后的每學(xué)期開(kāi)設(shè)，在學(xué)生加入到每個(gè)項(xiàng)目組后，可以由指導(dǎo)教師每周集中2個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)各種設(shè)備的使用進(jìn)行講解、對(duì)材料檢測(cè)的過(guò)程及分析進(jìn)行講解、對(duì)工廠的生產(chǎn)設(shè)備操作和流程進(jìn)行講解，并進(jìn)行示范，由學(xué)生掌握操作，同時(shí)也對(duì)學(xué)生在各自項(xiàng)目中所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行解答和指導(dǎo)示范。

2.為了體現(xiàn)實(shí)踐先行，增強(qiáng)學(xué)生的技能，進(jìn)一步加強(qiáng)整體項(xiàng)目模式教育，在新版教學(xué)大綱中，調(diào)整所學(xué)科目的順序，將馬克思主義基本原理、毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論等課程調(diào)整到第7，8學(xué)期。相應(yīng)地將材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱工基礎(chǔ)及設(shè)備、近代分析測(cè)試技術(shù)、材料物性與檢測(cè)、文獻(xiàn)檢索等提前到第3，4學(xué)期，這些專業(yè)基礎(chǔ)課程是學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目預(yù)備階段必須學(xué)習(xí)的科目。

3.各專業(yè)基礎(chǔ)課程在課程實(shí)驗(yàn)課以及課程設(shè)計(jì)方面，盡量以一個(gè)項(xiàng)目作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生從不同的側(cè)面和角度去掌握理論知識(shí)。另外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中嘗試?yán)碚撀?lián)系實(shí)踐，以實(shí)踐來(lái)鞏固理論，同時(shí)還可以獲得任課教師的指導(dǎo)。

四、機(jī)制保障

整體項(xiàng)目模式下的教學(xué)體系對(duì)學(xué)生也存在著很大的學(xué)習(xí)壓力，對(duì)任課教師也存在著巨大的挑戰(zhàn)，如何順利完成教學(xué)任務(wù)也需要學(xué)校給予機(jī)制上的保障。

（一）學(xué)校管理層要充分理解“卓越計(jì)劃”以及成立由校長(zhǎng)負(fù)責(zé)制的領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)納入“卓越計(jì)劃”的專業(yè)予以政策上的扶持

例如：在物力上，對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)給予“卓越計(jì)劃”經(jīng)費(fèi)，在人力上，引進(jìn)有大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師或者引導(dǎo)教師參與實(shí)踐學(xué)習(xí)。

（二）教師應(yīng)該有豐富的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蜃尳處燀樌貙?shí)踐和理論聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生更好地理解理論知識(shí)。因此，教師應(yīng)該響應(yīng)學(xué)校的頂崗實(shí)習(xí)制度，走入社會(huì)，積累經(jīng)驗(yàn)，并且將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容。

（三）建立良好的整體項(xiàng)目教學(xué)評(píng)價(jià)體系

如何建立良好的整體項(xiàng)目教學(xué)評(píng)價(jià)體系，不能簡(jiǎn)單地按照傳統(tǒng)的課堂評(píng)價(jià)體系來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而要根據(jù)項(xiàng)目的復(fù)雜度以及項(xiàng)目的完成度來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，作者還沒(méi)有建立一個(gè)較好的評(píng)價(jià)體系，仍然沿襲著傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，這對(duì)具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師和學(xué)生是不科學(xué)的，此后，作者將在實(shí)踐中逐步進(jìn)行摸索。

五、結(jié)束語(yǔ)

鑒于目前教學(xué)體系前三年趕教學(xué)進(jìn)度，填鴨式的教學(xué)，后一年放鴨子的做法，基于整體項(xiàng)目模式下的材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系也是一種全新的嘗試和探索，在實(shí)踐中可以逐步實(shí)施，如何進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)實(shí)踐、項(xiàng)目通識(shí)教學(xué)，如何保障項(xiàng)目的順利進(jìn)行，如何讓項(xiàng)目和專業(yè)課程進(jìn)一步融合，同時(shí)如何調(diào)度學(xué)生和教師的積極性，都需要作進(jìn)一步的研究和探索。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[6] 陳艷林，王新年.整體項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)模式研究與探索[J].軟件導(dǎo)刊，2011，（10）.

[7] 何希平，蔣和倫.本科計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的改革與發(fā)展[J].計(jì)算機(jī)教育，2011，（1）.

[責(zé)任編輯：左 蕓]