我国重点大学本科工程教育实践教学改革研究
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摘要
中国近代工程教育始于清末洋务运动时期兴办的各类西式学堂，经过140多年尤其是新中国建国以来60多年的发展，我国已经成为世界上工程教育规模最大的国家，无论在校生规模或毕业生数都高居世界第一位。本科工程教育作为高等教育体系的一部分，为我国的经济发展和社会进步造就了大量工程科技人才，取得的成绩也是有目共睹的。然而，随着我国经济社会、科学技术和高等教育的快速发展，工程科技人才就业市场发生了巨大变化，人才的结构和质量规格均无法满足社会和产业界的需要。在新的形势下，全球化、创新经济、工程复杂性以及人类可持续发展面临的一系列问题，也给我国的工程教育提出了新的挑战。重点大学本科工程教育越来越表现出不适应性。从学生的表现来看，他们在工程实践能力、人文情怀、可持续发展能力、跨文化沟通能力等方面尤为欠缺。
实践是工程的灵魂，造成工程科技人才质量不高的主要因素之一是实践教学不足。对于工科学生而言，大学四年是参与工程实践、形成工程思维、获得工程经验的最好机会。令人遗憾的是，实践教学作为工程教育教学体系的重要组成部分，却没有得到高校、教师和学生的足够重视，实践教学始终是本科工程教育人才培养的薄弱环节。在工程教育研究领域，研究者对实践教学的关注较少，更缺乏系统的研究和探讨。
对本科工程教育实践教学开展系统研究，有助于为教育主管部门的政策制定者提供理论和现实的依据；有助于工科高校教学管理者和工程专业的教师重新认识工程教育，甚至转变看待实践教学的视角；关于本科工程教育人才培养标准的制定、实践课程体系和教学方法改革的具体建议，也能对一些具体问题起到指导的作用。另外，关于本科工程教育实践教学理念和人才培养标准的探讨，以及为重构课程体系和改革教学方法提供的相应的理论解释，对于高等工程教育理论的拓展具有重要意义。为此，本文通过文献研究、调查研究和案例分析等方法，总结实践教学存在的问题并分析问题背后的原因，梳理实践教学的理念，构建本科工程教育人才培养标准。在此基础上，更新课程内容、重构课程体系、改革教学方法。具体内容如下：
第一部分立足于工程教育的时代要求，从实践教学目标、实践教学体系设计、实践教学方法、实践教学条件和师资队伍等五个方面，对本科工程教育实践教学存在的问题进行了系统梳理，并从传统文化、教育观念、教育体制、教育资源投入等方面探究问题产生的原因，以期为工程教育实践教学改革和政策制定提供参考依据。第二部分从工程的本质、二十一世纪的工程环境和教育基本理论等三个方面阐述了本科工程教育的实践教学理念。第三部分从标准的内涵与外延出发，分析了教育目的、教育目标和人才培养标准之间的关系，比较了美国、欧洲及我国本科工程教育人才培养标准制订的背景和内容，提出了我国本科工程教育人才培养标准修订及工程教育改革的建议。第四部分对本科工程教育实践课程设置的历史情况作了回顾和分析，审视了当前本科工程教育的课程体系，提供了课程体系改革的思路。第五部分对本科工程教育实践教学方法作了研究，实践教学方法改革是推动实践教学改革和人才培养模式改革的关键。研究性教学作为一种有效的引导学生主动探究、培养学生实践能力和创新精神的教学方式，符合工程能力培养规律和综合素质形成的逻辑。在很大程度上，它沟通了理论知识和实践训练，实现了学生学习方式的转变和教学文化的变革。最后，本文以“基于真实项目的实践教学”和“基于实际工程问题的跨文化合作学习”两个真实的实践教学改革案例，从教学目标、教学方法和教学效果等方面进行了说明。
Chinese modern engineering education began with kinds of Western School set upby Qing dynasty during the Westernization Movement. After140years, especially60years of development, since the founding of New China, China has become the largestcountry of the scale of engineering education, in terms of the number of collge studentsor university graduates. As a part of the higher education system, undergraduateengineering education has trained a large number of engineers for economicdevelopment and social progress and the achievements are obvious. However, with therapid development of economy and society, science and technology, and highereducation in china, the job market of engineers has varied so greatly that personnelstructure and quality specifications are unable to meet the needs of society and industry. In the new situation, globalization, innovation, economy, engineering complexity andhuman sustainable development, brought new challenges to Chinese engineeringeducation. Undergraduate engineering education in key universities of china isincreasingly showing inadaptability. From the performance of students, they particularlylack the ability of engineering practice, human spirit, the capacity for sustainabledevelopment, cross-cultural communication skills and so on.
Practice is the soul of the engineering. One of the main factors for the high qualityengineers is the lack of practice teaching. For engineering students, four-year college isthe best opportunity to participate in engineering practice, form engineering thinking, andgain engineering experience. Unfortunately, as an important part of the teaching systemof engineering education, practice teaching doesn’t get enough attention of colleges,teachers and students so that it is always the weakness in undergraduate engineeringeducation personnel training. In the field of engineering education research, theresearchers paid less attention on practice teaching, lacking of systematic exploration.
Conducting systematic research on practice teaching about undergraduateengineering education, can provide theoretical and practical basis for the educationdepartment in charge of policy makers, to help teaching managers and engineeringprofessional teachers understand engineering education, even shift perspective to look atthe practical teaching; Formulation of specific recommendations for practice curriculumsystem and teaching methods reform about undergraduate engineering education, canalso play a guiding role on some specific issues. Discussion on the ideal of practiceteaching and training standards for engineering undergraduate, and to rebuild curriculumsystem and reform of teaching methods provide the corresponding theoreticalexplanation which has important significance for the expansion of higher engineeringeducation theory. In this paper, literature research, survey research and case analysismethods, summarize existing practice teaching and analysis of the issues behind theproblem, combing the concept of practice teaching, building training standards ofundergraduate engineering education. On this basis, this paper updates course content,reconstructs the curriculum system, and reforms teaching methods. The specific contentsare as follows:
The first part gives a systematic account of problems existing in the practiceteaching of undergraduate engineering education from many aspects such as the goal ofpractice teaching, practice teaching system design, practice teaching methods, practiceteaching conditions and teachers, based on the engineering education requirements of thetimes. On the other hand, there is exploration of the cause of the problem from thetraditional culture, the concept of education, and the education system and educationresources invested to provide a reference for engineering education practice teachingreform and policy formulation. From the three aspects of nature of the project,engineering environment in the twenty-first century and the basic educational theory, thesecond part of this paper elaborates on the concept and idea of the practice teaching inundergraduate engineering education. The third part from the standard connotation and denotation, analyzes the relationship between the educational purposes, educational goals,and personnel training standard, comparing the background and content in the UnitedStates, Europe and our country in personnel training standards of undergraduateengineering education puts forward the personnel training standards revision andengineering education reform proposals of china. The fourth part of the article examinesthe current curriculum system of undergraduate engineering education and providesreform ideas, on the base of review and analysis of the historical situation for the practicecourses of undergraduate engineering education. The fifth part studies deeply show thepractice teaching methods of undergraduate engineering education. It is the teachingmethod reform that is the key to promote the practice teaching reform and personneltraining mode reform. As an effective teaching for guiding students to active inquiry anddeveloping students' practical ability and innovative spirit, research teaching accordswith engineering capacity-building regularity and the logic that formed by overall quality.To a large extent, it realizes the change of students' learning and the reform for teachingculture, communicating with the theoretical knowledge and practical training. Finally,the paper has some correlation explanation form the teaching objectives, teachingmethods and effects described on the base of two real practice teaching reform cases thatare “practice teaching based on real projects” and “Cross-cultural collaborative learningbased on practical engineering problems”.
实践是工程的灵魂，造成工程科技人才质量不高的主要因素之一是实践教学不足。对于工科学生而言，大学四年是参与工程实践、形成工程思维、获得工程经验的最好机会。令人遗憾的是，实践教学作为工程教育教学体系的重要组成部分，却没有得到高校、教师和学生的足够重视，实践教学始终是本科工程教育人才培养的薄弱环节。在工程教育研究领域，研究者对实践教学的关注较少，更缺乏系统的研究和探讨。
对本科工程教育实践教学开展系统研究，有助于为教育主管部门的政策制定者提供理论和现实的依据；有助于工科高校教学管理者和工程专业的教师重新认识工程教育，甚至转变看待实践教学的视角；关于本科工程教育人才培养标准的制定、实践课程体系和教学方法改革的具体建议，也能对一些具体问题起到指导的作用。另外，关于本科工程教育实践教学理念和人才培养标准的探讨，以及为重构课程体系和改革教学方法提供的相应的理论解释，对于高等工程教育理论的拓展具有重要意义。为此，本文通过文献研究、调查研究和案例分析等方法，总结实践教学存在的问题并分析问题背后的原因，梳理实践教学的理念，构建本科工程教育人才培养标准。在此基础上，更新课程内容、重构课程体系、改革教学方法。具体内容如下：
第一部分立足于工程教育的时代要求，从实践教学目标、实践教学体系设计、实践教学方法、实践教学条件和师资队伍等五个方面，对本科工程教育实践教学存在的问题进行了系统梳理，并从传统文化、教育观念、教育体制、教育资源投入等方面探究问题产生的原因，以期为工程教育实践教学改革和政策制定提供参考依据。第二部分从工程的本质、二十一世纪的工程环境和教育基本理论等三个方面阐述了本科工程教育的实践教学理念。第三部分从标准的内涵与外延出发，分析了教育目的、教育目标和人才培养标准之间的关系，比较了美国、欧洲及我国本科工程教育人才培养标准制订的背景和内容，提出了我国本科工程教育人才培养标准修订及工程教育改革的建议。第四部分对本科工程教育实践课程设置的历史情况作了回顾和分析，审视了当前本科工程教育的课程体系，提供了课程体系改革的思路。第五部分对本科工程教育实践教学方法作了研究，实践教学方法改革是推动实践教学改革和人才培养模式改革的关键。研究性教学作为一种有效的引导学生主动探究、培养学生实践能力和创新精神的教学方式，符合工程能力培养规律和综合素质形成的逻辑。在很大程度上，它沟通了理论知识和实践训练，实现了学生学习方式的转变和教学文化的变革。最后，本文以“基于真实项目的实践教学”和“基于实际工程问题的跨文化合作学习”两个真实的实践教学改革案例，从教学目标、教学方法和教学效果等方面进行了说明。
Chinese modern engineering education began with kinds of Western School set upby Qing dynasty during the Westernization Movement. After140years, especially60years of development, since the founding of New China, China has become the largestcountry of the scale of engineering education, in terms of the number of collge studentsor university graduates. As a part of the higher education system, undergraduateengineering education has trained a large number of engineers for economicdevelopment and social progress and the achievements are obvious. However, with therapid development of economy and society, science and technology, and highereducation in china, the job market of engineers has varied so greatly that personnelstructure and quality specifications are unable to meet the needs of society and industry. In the new situation, globalization, innovation, economy, engineering complexity andhuman sustainable development, brought new challenges to Chinese engineeringeducation. Undergraduate engineering education in key universities of china isincreasingly showing inadaptability. From the performance of students, they particularlylack the ability of engineering practice, human spirit, the capacity for sustainabledevelopment, cross-cultural communication skills and so on.
Practice is the soul of the engineering. One of the main factors for the high qualityengineers is the lack of practice teaching. For engineering students, four-year college isthe best opportunity to participate in engineering practice, form engineering thinking, andgain engineering experience. Unfortunately, as an important part of the teaching systemof engineering education, practice teaching doesn’t get enough attention of colleges,teachers and students so that it is always the weakness in undergraduate engineeringeducation personnel training. In the field of engineering education research, theresearchers paid less attention on practice teaching, lacking of systematic exploration.
Conducting systematic research on practice teaching about undergraduateengineering education, can provide theoretical and practical basis for the educationdepartment in charge of policy makers, to help teaching managers and engineeringprofessional teachers understand engineering education, even shift perspective to look atthe practical teaching; Formulation of specific recommendations for practice curriculumsystem and teaching methods reform about undergraduate engineering education, canalso play a guiding role on some specific issues. Discussion on the ideal of practiceteaching and training standards for engineering undergraduate, and to rebuild curriculumsystem and reform of teaching methods provide the corresponding theoreticalexplanation which has important significance for the expansion of higher engineeringeducation theory. In this paper, literature research, survey research and case analysismethods, summarize existing practice teaching and analysis of the issues behind theproblem, combing the concept of practice teaching, building training standards ofundergraduate engineering education. On this basis, this paper updates course content,reconstructs the curriculum system, and reforms teaching methods. The specific contentsare as follows:
The first part gives a systematic account of problems existing in the practiceteaching of undergraduate engineering education from many aspects such as the goal ofpractice teaching, practice teaching system design, practice teaching methods, practiceteaching conditions and teachers, based on the engineering education requirements of thetimes. On the other hand, there is exploration of the cause of the problem from thetraditional culture, the concept of education, and the education system and educationresources invested to provide a reference for engineering education practice teachingreform and policy formulation. From the three aspects of nature of the project,engineering environment in the twenty-first century and the basic educational theory, thesecond part of this paper elaborates on the concept and idea of the practice teaching inundergraduate engineering education. The third part from the standard connotation and denotation, analyzes the relationship between the educational purposes, educational goals,and personnel training standard, comparing the background and content in the UnitedStates, Europe and our country in personnel training standards of undergraduateengineering education puts forward the personnel training standards revision andengineering education reform proposals of china. The fourth part of the article examinesthe current curriculum system of undergraduate engineering education and providesreform ideas, on the base of review and analysis of the historical situation for the practicecourses of undergraduate engineering education. The fifth part studies deeply show thepractice teaching methods of undergraduate engineering education. It is the teachingmethod reform that is the key to promote the practice teaching reform and personneltraining mode reform. As an effective teaching for guiding students to active inquiry anddeveloping students' practical ability and innovative spirit, research teaching accordswith engineering capacity-building regularity and the logic that formed by overall quality.To a large extent, it realizes the change of students' learning and the reform for teachingculture, communicating with the theoretical knowledge and practical training. Finally,the paper has some correlation explanation form the teaching objectives, teachingmethods and effects described on the base of two real practice teaching reform cases thatare “practice teaching based on real projects” and “Cross-cultural collaborative learningbased on practical engineering problems”.
引文
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1事实上，当前工程教育作为一个研究领域，也亟需更多理论上的探讨或对现实问题的理论阐释。
2该部分内容已经发表，详见：陈国松，许晓东.建立工程教育学学科的可行性研究[J].高等工程教育研究，2011（4）：46‐52
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