著眼學生解決復雜工程問題能力培養的實踐教學體系建設

陳 平, 吳祝武

(中國礦業大學 教務部, 江蘇 徐州 221116)

作為我國當前“五位一體”高等教育質量評估的重要內容之一[1],工程教育認證自2006年啟動以來,得到了社會的廣泛關注和高校的積極響應。尤其是隨著我國于2016年正式加入國際工程教育《華盛頓協議》后,工科專業參加工程教育認證更呈現方興未艾之勢。據教育部統計,截至2017年底,全國共有846個工科專業通過認證[2],而2018年一年工程教育認證協會受理認證的專業數就達到了547個[3]。工程教育認證理念對于助推高校持續深化教育教學改革,不斷提升我國工科專業建設水平與人才培養質量具有重要作用。其中,培養學生解決復雜工程問題的能力,既是工程教育認證的重要標準,也是高校培養高素質工程人才的關鍵內容。在當前深入推進高等教育強國建設的時代背景下,工科院校應當立足于培養學生解決復雜工程問題的能力,著力優化并積極完善與工程教育認證相適應的實踐教學體系。

1 著眼解決復雜工程問題能力培養的實踐教學體系的必要性

高校實踐教學對于增強學生勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力發揮了積極作用[4],是培養學生解決復雜工程問題能力的重要環節。從工程教育認證趨勢、工程教育認證標準及工科院校實踐教學運行現狀看,工科院校系統構建著眼于解決復雜工程問題能力培養的實踐教學體系非常必要。

1.1 貫徹工程教育認證理念、推進專業認證工作是必然趨勢

工程教育認證是我國工科學生走向世界的國際通行證,對提升國家硬實力和國際競爭力,支撐我國從高等教育大國邁向高等教育強國意義重大。已獲中國工程教育認證協會認證的198所高校中[5],2個及以上專業獲認證的有151所,占76.26%,說明該認證已非單個專業行為。工程教育認證的覆蓋面還將進一步擴大,預計2020年將覆蓋所有工科專業大類[6]。此外,參照工程教育認證標準,教育部評估中心對于非工科的師范類、農科類、理學類、人文社科類的專業三級認證試點工作正在積極推進[7]。多數工科專業均可參加工程教育認證或專業三級認證,因此這項工作不應停留在專業層面,而應提到學校層面上來,給予高度重視。

1.2 工程教育認證標準要求理論教學和實踐教學協同支撐學生解決復雜工程問題能力的培養

認證標準的畢業要求項是對學生學習產出的一般要求,反映了對工程專業畢業生知識、能力、素質的要求,畢業要求的實質等效是《華盛頓協議》實質等效的核心。在工程教育認證通用標準的12條畢業要求中,有8條涉及到復雜工程問題,既包括工程知識、問題分析、研究、使用現代工具等技術性因素,也包括設計/開發解決方案、工程與社會、環境和可持續發展、溝通等非技術因素[8];既需要本專業的課程支撐,也需要跨專業、多課程支撐。衡量這些培養目標達成的重要指標點,也是專業自評的難點,更是專家考查的重點,需要理論教學和實踐教學協同支撐。然而,當前高校不同程度地存在理論教學和實踐教學脫節現象,專業理論課教師參與實驗、實習偏少,不但影響實踐教學質量,而且難以有效支撐學生解決復雜工程問題能力的培養。

1.3 解決復雜工程問題能力培養需要突破現行實踐教學瓶頸

審視高校實踐體系運行現狀,不難發現,高校實踐教學存在一些瓶頸問題,如：教師工程實踐能力相對不足,工程素養有待提高;實踐教學環節相對松散,創新性實驗少[9];實習教學質量監控力度不夠,持續改進有待完善等。這些問題極大地制約了學生解決復雜工程問題能力的培養,需要認真應對解決。

2 著眼于學生解決復雜工程問題能力培養的實踐教學體系構建

當前,為推動創新驅動發展正著力實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”“人工智能創新行動計劃”等重大戰略,這就要求高校主動布局未來戰略,大力培養具有國際競爭力的高素質工程人才。因此,工科院校要從建設高等教育強國的戰略高度出發,以培養學生解決復雜工程問題能力為抓手,重構實踐教學體系,提升本科專業國際競爭力和人才培養質量。

2.1 深化工程教育認證理念,做好高素質工程人才培養的頂層設計

首先,工科院校應對接國家教育強國戰略需求,制定專業認證規劃,推動符合認證條件的專業積極參加工程教育認證或專業三級認證,積極倡導“學生中心、產出導向、持續改進”等工程教育理念,修訂人才培養目標和培養方案,做好高素質工程人才培養的頂層設計。需要特別指出的是,深化工程教育認證理念,必須牢固堅持立德樹人這一根本任務,將“課程思政”落實落細到每一門課程的具體舉措,并著力形成“課程思政”“思政課程”同頻共振的育人格局[10],形成具有中國特色的人才培養體系。

其次,學校應在教務、人事、財務、學工、團委、后勤等教學相關職能部門,進一步強化工程教育認證理念,明確各部門在工程人才培養中的工作職責,在教學管理、教師培養、經費保障、學生成長與發展指導、教學條件保障、教學持續改進等方面形成工作合力。教務部門還應統籌設置工程導論課程,集中跨專業師資,組建工程導論教學團隊,既解決單一專業難以有效調動其他學科專業師資問題,又能系統解決工程能力培養問題。

再次,各學院和各專業應全面系統學習工程教育認證或專業三級認證的標準體系,將工程教育認證作為加強專業內涵建設、提高專業建設水平的重要契機,對標找差,系統梳理本專業人才培養的知識、能力、素質要求,更新教學和育人理念,切實將學生能力提升作為教學的基本目標,將學生的能力培養真正落實到課程教學中去,以學生為中心組織教育教學工作,形成加強專業建設和教育教學改革的內生動力。

2.2 圍繞學生畢業要求達成,促進理論教學與實踐教學的深度融合

圍繞學生畢業要求達成,在教學考核、課程重構、師資安排方面構建3個“一體化”,促進理論教學和實踐教學的深度融合。一是考核一體化。工科院校應將實踐教學任課教師與理論教學教師同等對待,增加實踐教學環節專任教師數量,并在崗位聘任、職稱評聘、工資待遇、培訓進修等方面與理論課教師享受同等待遇,切實提高教師參與實踐教學的積極性,使理論教學和實踐教學協同推進。二是課程一體化。按照成果導向原則,合理分解畢業要求對應的理論教學和實踐教學課程,反向設計，正向實施[11],圍繞對應的畢業要求指標點,明確各類課程教學目標,協同制定課程大綱,優化課程內容,改進教學方法,完善考核方式,定期進行課程評價,從根本上保證認證理念的落實。三是師資一體化。倡導所有專業課教師按一定比例合理承擔專業理論課、實驗課以及實踐實習等教學任務,理論課教師應積極參與實驗教學和實習實踐教學工作,實驗教師應將工程案例反饋至課堂教學,促進理論課教師與實踐教學教師的相互交流,形成兩類教師參與學生培養的協同效應。

2.3 夯實實踐教學內涵建設,構建解決復雜工程能力培養的實踐教學體系

一是不斷提升教師的工程素養。一方面支持和鼓勵學校教師到企業掛職鍛煉,積極開展工程實踐和工程研究,使其具備較為豐富的工程經驗,并能按照工程教育認證要求,將工程思維融入其所授課程之中。另一方面,學校應完善企業教師參與教學工作的制度,吸引企業教師共同參與專業課程、學生實習、實驗教學、畢業設計、科研創新等教學活動[12],同時配備學校教師作為助教,既方便企業教師來校工作,又增進校企雙方教師的交流與學習。通過兩方面的努力,不斷提升教師的工程素養,并在課程大綱及課程教學過程中體現“解決復雜工程問題”能力的培養要求。

二是系統構建學生解決復雜工程能力培養的實踐教學體系。首先,將實踐教學活動貫穿學生大學學習的全過程,與各學期理論課程支撐的畢業要求指標點有序銜接,每門理論課程均有一定比例的實踐教學環節,將知識學習和能力培養結合起來,及時指導學生將理論知識應用于實踐,不斷提升學生綜合運用知識解決實際問題的能力。其次,確定實踐教學環節各類課程的先后修關系,并使之符合學生從掌握基本技能到具備動手能力和實踐能力,再到擁有創新能力和最終形成解決復雜工程問題能力的成長規律[13],科學安排學生社會實習、社團活動、創新競賽、課程設計、專業實驗、畢業實習、綜合實踐等實踐教學環節任務,并確保各實踐教學環節按足額的學時數和學分數實施,從而對學生解決復雜工程問題能力培養形成系統性支撐。再次,構建跨學科專業的工程實踐綜合訓練體系。工科院校應從學校層面設置工程實踐綜合訓練課程模塊,系統整合工科專業教師及人文、經濟、管理、環境等其他專業教師和校外企業導師，形成工程實踐教學團隊,按照工程師思維模式及全周期、全過程的產品設計開發流程[14],重構課程設計、畢業實習、畢業設計等工程實踐綜合訓練課程[11],使學生將專業技術知識與非技術工程基礎知識及經濟決策方法論等融會貫通,適應新經濟、新技術的發展需要。

三是形成實踐教學質量持續改進機制。構建學校決策、專業主導、教師主體、企業及畢業生參與的實踐教學質量保障持續改進機制[15],強化各責任主體的責任意識,將定期開展實踐教學環節教學質量常態評估與專業認證教學持續改進結合起來,形成“評價—反饋—改進”的工作閉環,推進實踐教學工作規范化、標準化建設,不斷提升學生的工程實踐能力。

3 結語

培養學生解決復雜工程問題的能力,是高校參加工程教育認證的關鍵,也是新工科背景下高校加強工程實踐人才培養的重要突破點。高校應結合自身本科專業發展和人才培養實際,加強頂層設計,統籌規劃實施,為建設高等工程教育強國貢獻力量。