工科專業實踐教學的問題及對策

陳茂愛 吳東亭 蔣元寧

摘要：本文以材料成型及控制工程專業為例，分析了本科實踐教學中存在的一些問題，提出了以工程實踐課程為核心的專業課程設置以及基于產品生產項目的教學模式，通過探索與實踐，提高了學生工程實踐能力和解決工程技術問題的能力。

關鍵詞：工科教育;工程實踐

1.引言

工科是我國高等教育中最大的學科門類，對國民經濟的發展和社會進步起著舉足輕重的作用。然而，近些年來，工科教育出現了理科化的趨勢，學生工程實踐能力嚴重下降，而我國目前尚未建立完備的本科后職業培訓體系，這嚴重影響了工程技術人員的質量。美國麻省理工學院最近提出了“工程教育必須更密切地回到工程實踐的根本上來”這一主張，強調工程教育面向工程專業實踐的原則立場;強調理論知識及工程科學研究必須與工程專業實踐所關注的真實問題的緊密結合;強調學生必須具備就工程實踐與人和社會打交道的經歷，參與或領導團隊進行創新的能力，包括產品設計、制造和營銷活動。

教育部于2017年2月18日在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，30所與會高校達成了“復旦共識”; 4月8日，教育部又在天津大學召開了工科優勢高校新工科建設研討會，60余所參會高校達成了《新工科建設行動路線》，簡稱“天大行動”。6月9日，“新工科研究與實踐”專家組在北京成立并召開第一次工作會議，審議通過了《新工科研究與實踐項目指南》，即“北京指南”。至此構成新工科建設“三部曲”，開拓了工程教育改革新路徑。在新工科背景下，傳統工科專業如何吸收新理念、構架新的課程體系、探索新的教學模式、強化工程實踐教育，全面提高人才培養質量，是當前面臨的重要課題。

2.工科實踐教學中存在的主要問題

目前國內各高校工科專業的實踐類課程主要是基礎課實驗、專業基礎實驗、專業實驗、課程設計、認識實習、生產實習和畢業設計。課程設置相對較合理，但由于存在以下一些問題，學生工程實踐能力的培養質量遠遠達不到社會要求。

（1）思想上不夠重視

大多數學校在實際教學工作中把工程實踐環節作為理論教學的輔助環節，重視程度較低。在很多情況下，把實驗課程簡化成了對科學原理的驗證和認知實驗，而把設計課程理解為就是理論計算和繪圖，而把畢業設計做成了面很窄的試驗研究課題。成績評定隨意，沒有客觀公正的評分手段，使得學生在思想上也不夠重視實踐課程的學習。這樣就把本應成為工程技術人才的學生培養成工程理論人才，即擅長演算和寫文章的工程領域的“科學家”，而不是設計并制造產品的工程師。

（2）實踐教學模式不合理

實驗授課方式基本上是教師演示，學生按照實驗指導書操作步驟進行實驗、記錄實驗數據并寫出實驗報告。課程設計題目幾年不變，老師教授設計計算方法，學生閉門造車，比著葫蘆畫瓢，個人自己獨立完成，既沒有創新能力方面的培養，更缺乏團隊合作精神、意識和能力的訓練。

（3）企業實習流于形式

由于安全及技術保密方面的原因，各個層次企業大都不愿接待大學生的各種實習。少部分接待實習的企業也只允許學生在安全通道上圍著生產現場快速的走一遍，實習變成了工業旅游，實習效果可想而知。

上述問題顯著影響了實踐教學效果，培養的學生缺乏創新精神，解決實際工程技術問題的能力不能達到企業要求，不符合我國社會發展的需要。其后果是，盡管我國目前是世界工程教育第一大國，培養的工科大學生數量世界第一，但現在的工業技術對外依存度仍很高，例如，全國30多家大型企業130多種關鍵基礎材料中，32%的關鍵材料還是處于空白，52%的材料還依靠進口。

3.提高工科學生工程實踐能力的探索與實踐

作者所在的山東大學材料成型及控制工程專業針對當前的情況，采取了如下措施來加強學生工程實踐能力的培養。

（1）在原有的認識實習、生產實習、畢業實習、課程設計、實驗和畢業設計等實踐課程的基礎上，新設置了一門集課堂學習、調研、產品設計、工藝設計、實習、實驗、產品生產制造一體的工程實踐性課程--“材料成型工程設計與實踐”，并將這一課程作為核心來建設專業課程體系。

（2）增設了“工程倫理與管理”這門專業課程，培養學生高度的工程倫理敏感性、職業道德、社會責任感和管理科學知識。使學生能夠評價并控制焊接工藝在制造過程中及焊接產品在使用過程中對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。

（3）針對“材料成型工程設計與實踐”這門理論與實踐密切結合的課程，積極探索并實踐了包括課堂學習、調研、實習、產品設計、工藝設計、實驗、生產制造等環節的全過程立體化教學模式。以某種典型焊接產品的設計及制造為主線，利用工程項目實施方式來組織教學活動。將學生分成幾個小團隊，每個學生團隊在充分了解課程任務和初步調研的基礎上確定一個產品制造項目。在學校指導和企業教師聯合指導下，學生圍繞產品的設計和制造工藝方法，以同伴教學方式為主進行相關理論和專業知識的補充學習，查閱并掌握相關國家標準。學生團隊自主進行調研，并在企業教師指導下進行實習。在此基礎上，學生團隊自主進行產品設計、工藝設計及實驗方案設計。在學校和企業指導教師共同指導下，各個團隊在實驗室或合作企業自主進行必要的試驗及制造流程，完成產品制造的整個過程，制造出按比例縮小的產品。將需求辨識、概念設計、總體設計、營銷設計、制造工藝優化、制造工藝過程實施、回用處理、經濟和環保因素考慮等活動貫穿在一起，使學生受到綜合設計與創新訓練，開發學生創造能力，培養學生的組織管理能力、團隊合作能力、表達能力、人際交往能力和終生學習能力，并使學生具備一定的工程師實際工作經驗。

（4）針對實踐教學環節的學生學習效果難以量化的特點，經過深入分析研究，制定了各實踐教學環節的質量評價標準，將完整的實踐教學環節分解為若干個評價項目，每個評價項目分別建立一、二級評價指標，對二級指標制定優秀、良好、中等、及格和不及格的標準（量規表）。并通過指導教師評價與學生互評相結合的方式，按照量規表對學生學習效果進行評價考核，確保學生工程實踐課程的學習效果。

4.結語

通過建立工程理論與實踐綜合課程——“材料成型工程設計與實踐”并以該課程為基礎進行基于產品生產項目的全過程立體化教學，彌補了生產實習環節的不足，切實提高了學生的解決復雜工程技術問題的能力、學生團隊協同創新能力，對于培養具有國際競爭力的創新型工程技術人才，提升工科教育水平，具有重要意義。

參考文獻：

[1]黃燕鈞，段家現.工程實踐能力和創新能力的培養.教育教學論壇， 2019，16： 21～23.

作者簡介：陳茂愛（1966.6-），男，漢族，山東濟南人，教授，博士，主要從事材料成型及控制工程方面的教學及科研工作。