與專業背景相結合的工科基礎課程實踐環節模式探討

任園園 鄭雪蓮

摘要 對工科學生而言，本科階段基礎性課程的學習效果將影響學生在今后研究生和工作階段的建樹與成長。為了激發學生的學習興趣，消除學生對基礎課程學習的困惑和茫然，切實提高學生對基礎理論課程的理解和掌握程度，本文提出在基礎課中開設與學生專業背景相關的課外實踐環節，探討了該實踐環節的實施模式。

關鍵詞 工科基礎課程 課外實踐 專業背景 應用型人才

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.10.062

Abstract For engineering students， the learning result of basic courses at undergraduate will affect their achievements and growth in postgraduate and working stages. In order to motivate students learning interest， eliminate the confusion about basic courses， and effectively improve their understanding and mastery of basic theory courses， the paper proposes to set up practice session related to students academic background， and investigate its implementation mode.

Keywords basic engineering course; practice session; academic background; applied talents

0 前言

高等院校工科教育立足于培養能熟練和準確應用科學與技術的原理來解決實際問題的專業化人才。在大學四年的工科教育進程中，基礎理論課程的學習約占學生受教育時間的1/4以上，基礎課的總學分也占到工科學生完成全部課程學分的1/3以上?；A課程的學習效果直接關系到工科學生在本科學習結束后進一步展開更深層次學習或實踐的能力和建樹。為了切實推進工科應用型人才的培養，對學生基礎課程的學習效果應保持足夠的重視。

1 現有模式下工科基礎課程的教學效果分析

以筆者所在交通運輸學科-汽車運用工程系為例，本科學生將在大一、大二階段完成線性代數、微積分、數理與統計分析、理論力學、機械原理等公共基礎課程，并在大三階段完成汽車構造、汽車理論等專業基礎課程。理論上，通過本科階段公共基礎課與專業基礎課的學習，學生在進入研究生階段的學習或者是在工作上，已經基本具備利用所學知識解決工程實踐中實際問題的能力。然而，通過對幾屆研究生一年級學生的觀察，發現實際情況并非如此。可以舉幾個例子予以說明。

實例1：筆者所在課題組的研究方向之一是車輛的操縱穩定性研究。該研究方向主要是利用理論建模的方法，分析車輛在不同工況下的穩定性，獲取車輛在規定道路條件下的行駛穩定域。對該方向的進一步研究，是在穩定性分析的基礎上研究車輛失穩時的控制策略。對該方向的研究，一般的研究思路是：車輛動力學分析、動力學模型構建、模型求解、模型穩定性條件分析、控制策略分析、控制率求解。研究思路中的車輛動力學分析、動力學模型構建以及模型求解利用的正是學生在本科階段早已經學習過的理論力學中的動力學分析、微積分中的微分方程分析與求解的內容。如果學生在本科階段已經打好基礎，那么研究生初級階段的問題研究不成問題。然而，絕大多數剛剛進入研究生階段的學生，在面對“車輛行駛穩定性分析”這個研究內容時，表現出了不知從何處著手、完全不清楚該如何開展研究的情況。即便在老師的幫助下理清了研究思路，依然不能獨立完成動力學分析、動力學模型構建以及模型求解這三部分基礎性工作。這種情形嚴重打擊了學生開展研究工作的積極性，使其對自身的能力產生了強烈的懷疑，有不少研究生更是一看到“研究”這兩個字就內心抵觸。

實例2：近年來隨著智能車輛的發展，自然駕駛成為車輛專業的重點研究，研究目的在于從大樣本的駕駛人的自然駕駛數據中提煉、總結駕駛經驗，并將業已成熟的人的駕駛經驗應用到智能車輛的設計開發中。對該領域的研究，重點之一就是試驗數據的處理。對試驗數據的處理，需要運用統計學的知識進行相關性分析、簡單線性回歸、置信區間分析、無偏估計等處理，這些內容依然是學生在本科階段的數理與統計分析中涉及到的內容，理論上學生應對此掌握系統的、成體系的處理步驟。然而，與導師對學生的期望所不匹配的是，絕大多數學生未能成功的將已經“學過”的知識應用到實際問題的解決中。

上述兩個案例說明，學生在本科階段對基礎性課程（既包括公共基礎課，也包括專業基礎課）的掌握程度，是不足以支撐學生進入到研究生階段開展研究性學習，或者進入到工作階段順利開展工作的。雖然那些十分重要的課程都已經學過，但要論起掌握程度，恐怕非常不樂觀。大多數學生并未具備將理論知識應用到實際問題解決中的能力。

2與專業背景相結合的實踐環節開設必要性分析

基礎課是大學階段學生學習時間很長、花費精力比較多的課程，因其學分較高、對學生績點的影響較大，絕大多數學生在基礎課上都能取得較好的成績。然而，好成績并不能反映學生對所學知識的靈活運用能力。

目前，高校工科學院或專業的基礎課一般由公共課教研室承擔，上課教師對所授課程有非常深入的理解，對課程中所涉及的定理、定義、公式都有清晰的把握。公共課教師在基礎課程上深厚的學術的造詣足以讓學生全面了解該課程的方方面面。然而，受限于學時和教師本身的工程技術背景，教師僅有很少的機會能在各行各業的專業背景下講授理論知識的實際應用。不僅如此，目前流通的基礎課教材上所涉及的例題、課后習題也多是定理推導、公式求解的形式，多是從純粹理科學習的角度加深學生對定理的應用、公式的推導，對學生理解理論知識在工程實踐中的具體應用、培養工科應用型人才的幫助不大。

正是由于上述基礎課程學習的特點，學生在學習過程中，并不能清晰的把握每一個知識點在解決實際問題時的邏輯作用，不能體會每一個基礎理論的進步所帶來的科技進步、所引起的改變生活、改變世界的力量，自然也不能理解和體會教師授課時的苦口婆心和慷慨激昂。加之基礎課程自身的難度本就較其他課程要大，理論課程又非常重視定理適用的條件、推導過程，與學生在學習基礎課程時內心的茫然和困惑疊加在一起，致使學生的學習興趣不高、學習方法機械、學習主動性差。

為了提高學生學習的主動性，培養工科應用型人才，很有必要在基礎課的授課過程中引入專業背景的介紹，并在專業背景下講授基礎理論知識的實際應用，使學生能夠理解3類基本問題：專業實際問題的解決思路/邏輯步驟、基礎理論知識在解決專業實際問題時所發揮的作用，以及實際問題解決過程中的重點和關鍵科學問題，從而激發學生自主學習、自主探索、深入學習的潛力，讓學生真正的掌握了基礎理論知識，達到靈活運用、實際應用的人才培養目的。

3實踐環節的開設模式探究

為了實現這一目標，可采取的有效途徑主要包括兩種：一是授課教師借助自身的專業背景，為學生介紹該背景下的基礎理論知識運用。這種方法的不足在于教師的專業背景有可能與所教授學生的專業有很大差異，導致實施所帶來的效果不顯著;同時，在課堂上展開專業背景下的案例分析還會占用大量的學時，這對于本就學時不足的基礎課而言也是承受不起的。另一種方法是，在基礎課中開設課外實踐環節，讓學生與其所在專業的老師取得聯系，在本專業老師的協助下，了解基礎理論知識在本專業中的應用，并具體解決一個專業技術問題。這種方法不占用課堂時間，解決的還是跟學生日后的進一步學習或工作息息相關的問題，容易激發學生的興趣。這種方式還能幫助學生盡快了解本專業的前沿的、具體的、實際的研究問題，有助于學生培養良好的專業敏感度。

第二種途徑的有效實施需要學生所在專業的教師的大力支持。專業教師不僅要付出時間上的成本，更主要的是精力上的成本。專業教師需要為學生介紹行業發展、行業概況、行業內一直以來關注的問題和今后面臨的一系列問題。在此基礎上，以實際問題的解決作為引導，耐心的為本科生講解該問題的解決從邏輯上如何進行，每一個解決步驟都需要用到哪些學生目前正在學習或者日后將要學習到的基礎理論，以及理論知識的具體使用方法。這對于專業老師而言，的確是一項不輕松的任務，也是挑戰。為了鼓勵專業教師能夠承擔這項任務，應該出臺詳細的鼓勵政策和措施，并優先考慮主動愿意承擔此項任務的教師。這樣，才能切實的解決學生的問題，“與專業背景相關的實踐課”的開設才能起到它應有的作用。

4總結

為了切實推進工科應用型人才的培養，提高大學生對基礎理論知識的理解能力，激發學生的自主學習、自主探索潛力，提出了在工科基礎課程中開設“與學生專業背景相關的課外實踐環節”的想法，探討了該實踐環節的具體實施模式。實踐環節由學生所在專業的教師承擔指導老師，以本專業內實際問題的解決作為指引，老師引導學生初探專業發展、運用基礎理論知識解決專業實際問題，從而加深學生對基礎理論的理解、激發學習興趣，真正做到學以致用。

參考文獻

[1] 姜曉坤，朱泓，李志義.新工科人才培養新模式[J].高教發展與評估，2018.2（34）：17-24.

[2] 魯正，上官玉奇.基于本科生導師制的新工科人才培養探究——以同濟大學土木工程學院為例[J].高等建筑教育，2018.27（2）：1-4.

[3] 張理甫，谷松嶺.構建與專業背景相結合的思政課實踐教學模式探討[J].教育觀察（上半月），2017.6（7）：65-67.

[4] 何典，梁英，杭志，羅新密.面向專業應用的計算機基礎課程實踐教學研究[J].中國電力教育，2013（1）：137-138.

[5] 郭宏.“項目主題式”教學模式的研究與實踐——以電類專業基礎實踐課程為例[J].南方農機，2018.49（4）：24.