目前高校实践教学学时严重不足,高校工科毕业生实践动手能力薄弱,非工科学生工程意识欠缺,创新意识普遍缺少实践支撑这些已引起社会各界普遍关注的问题,成为学校工程教育的发展瓶颈,因此尽快改变这种现状已成为刻不容缓的重要任务。但是通过单纯的增加实践学时,必然将导致理论课与专业课学时的相应压缩,这对拓宽学生的专业知识、打牢基础知识显然是不可行的,并将诱发理论课与实践课教师之间的矛盾,因此就需要在充分调查研究的基础上,理清我国工程实践教学中存在的主要问题以及产生问题的根源,确定改革的突破点和难点。为此,木成果创新思路,跳出传统课程教学方式,打破理论课与实践课的界而约束,使实践教学与理论教学融于一体,开辟了一条实践教学改革的新路。

一、深入调查研究,理清问题产生的根源

为了理清我国工程实践教学中存在的主要问题以及产生问题的根源,探索工程实践教育中的认知规律,课题组依托教育部机械基础课指委、各级金工教学研究会,在国内外进行了广泛的调查研究,对目前工程教育存在的主要问题进行了梳理,对产生问题的根源进行了探究。将工程实践教育目前存在的10个主要问题归纳如卜:一是我国工程教育模式长期偏离工程师培养目标,更多按照培养科学家和工程学家模式实施,陷入工科人才按理科人才模式培养的困境,造成培养目标错位。二是对工程实践教学的内涵、通识教育属性、认知规律、实践层次、阶段性等理论问题认识仍然不够清楚。二是对工程实践课程开发利用远远不够,对工程实践教育认知事物、理解事物能深入浅出,能将复杂问题具体化、形象化、简单化、趣味化的独特优势认识不到位。四是重创新轻实践、重竞赛轻创新意识培养,忽视创新的根源来自实践,甚至用“创新”来引领实践,造成实践与创新的关系木末倒置。五是工程教育与工业界脱节,工科学生工程经历严重缺失,将开放的工程教育变成封闭的校内教育。六是校内实践教学时间严重不足,工程训练时间由文革前和80年代前后的8周减为目前的3-5周。七是工科教师普遍缺乏工程经历,一线实践指导教师长期脱离生产实践,动手能力与创新能力趋于弱化。八是国家级工程训练示范中心过分追求规模与综合,对普通院校中心的引领示范作用应用不够。九是训练项目之间、校内、校外、校际之间工程实践教学缺少必要的协同。十是对工程实践的通识教育属性存在认识误区,对文、理、医、艺术、管理的辐射严重不足。

在调研的基础上课题组对问题进行了深入研究。研究认为,高等工程教育重理论轻实践等诸多问题产生的根源与我国工程实践教育的发展进程、人才培养目标和定位密切相关,与现有工程教育以理论教学为主、实践教学为辅的传统教学方式有关,与现有获取工程知识的认知过程有关,与忽视工程实践教育的多元性、阶段性以及协同性有关。

首先,高校人才培养目标定位的拔高,教育规模的快速扩张,以及教育与企业利益的冲突,使我国工程教育及工程实践教育在某些环节已步入误区,实践类课程的设置与时长也屡受冲击,似乎已不屑于工程师的培养,导致一方而工科教育规模巨大,另一方而所培养合格工程师数量却严重不足将工科人才培养与理科人才培养模式和评估体系混为一体,工程实践类课程不断受到冲击,致使矛盾进一步加剧。

其次,忽视了工程实践教育的多元性、协同性,对工程实践教学的内涵、认知规律、实践层次、阶段性等理论问题认识仍然不够清楚。造成两种极端:一是以理论教学代替实践教学,以理科的人才培养模式代替工科人才培养模式,完全忽视了工程人才培养应以实践为主的规律。二是将实践教育狭隘化,过分强调实践的独立性,在实践与理论之间形成障碍,不仅没有使实践教学强化,反而使实践对理论教学的渗透逐渐弱化。对实践与理论教学、创新训练如何衔接,如何界定,相互间如何协同,才能促进教育质量的提高缺少明确认识。训练项目之间,校内、校外、校际之间的工程实践教学也缺少必要的协同。工程训练中心缺少长期发展理论指导,各中心发展水平极不平衡,宝贵的资源难以得到充分利用。该研究指出了问题产生的深层次根源。

二、解决问题的思路与方法

基于以上研究和认识,课题组提出了自己的思路与解决问题的方法,凝练出了与工程实践教育有关的认知规律和理论。

1.课题组通过对目前国际工程教育现有两大互认体系条款的分析,基于非工科学生工程素质的需求,以及现代工程教育的内涵分析,得出了现代工程教育与工程实践教育既不等同于职业教育,也不等同于专业教育,而是具有明显的通识教育属性和专业教育属性,该结论为工程实践课程向非工科学生的辐射提供了理论依据。

2.研究认为工程实践教学是分阶段、分层次的,无论是认知实习、技能训练、综合训练、科学实验、创新训练,还是穿插于其间的参观、认知实习、总结提升、归纳性理论学习或创新,都属于实践范畴;工程实践具有多元性,“走万里路”是实践,“读万卷书”也含有重要的实践成分;获取工程知识的过程始于认知实习,循环无穷于更高层次的探索性认知实践,遵循“认知实习一理论学习一实践一再学习一再实践一探索性认知实践”这一规律性和多层次循序渐进的特点;而且实践获取知识比理论学习获取知识更快捷、更可靠。在工程认知的最高层次,实践、理论、创新是合一的。上述观点为理解工程教育的内涵、认知规律,探索新的教学方式奠定了理论基础。

3.明确指出现有的实践课程还没有开发利用好,应赋予实践教学新的内涵和观念。实践教学不是一个课程环节,而是一个目前没有被完全开发利用的极具价值的综合性教学方式。工程实践教育具有认知事物、理解事物能深入浅出,能将复杂问题具体化、形象化、简单化、兴趣化的独特优势。应该鼓励更多的专业知识通过实践课程来教授,让更多的基础知识通过实践课程来加深理解,并开发出丰富多彩的通识类实践课程。该思想为丰富实践课程的内涵,发掘实践课程的潜力,加强实践课与理论课的联系,起到了冲破屏障和全而松绑的作用。深入改革,将会为工程人才培养孕育出以实践课程为主线的新模式。

4.研究认为,获取知识更快的方式是理论学习与实践学习相结合,但实践是第一位的。人生卜来并没有理论知识,但婴儿一定可以通过实践观察认知世界,所以认知始于实践,实践所占的时间必然会大大超过理论学习时间,是认知过程的自然规律。因此改革的方向是广泛开发实践资源,逐渐向以实践教学为主、理论教学为辅的教学体系过渡,只有回归认知规律的木源才是教学方式改革的发展方向。回归是可行的,但也存在很多难题。目前制约过渡的瓶颈之一是实践类课程开发利用严重不够,理论教学与实践教学的界而没有打通。因此在改革试点中有必要在理论课与实践课之间设计一批近实践类课程,在实践课程与创新训练之间设置一批创新思维、创新技能类课程来贯通界而障碍,加快理论、实践、创新之间的相互渗透与转化,构建知识相互渗透的交集。这批课程的特点应该是以实践为主,实践与理论密切结合,重要的工程理论或科学理论的学习能通过实践或实验的方式在现场利用实物或模型演示完成,融会贯通的部分则提倡在书木和课堂上完成。这些特殊的实践类课程可以是基础课、专业课,也可以是通识课。在我国已开设长达60多年的金工课就是这类独特课程的雏形。该部分研究结果指出了现有工程教育弊端的深层次原因,为问题的解决提供了有益的思路和可操作方法。

5.给出了解决实践教学资源不足问题的新思路和新方法。例如:通过设置新的多种形式的近实践类课程,既可以保证足够时长的工程实践时间,也可以很好的改变传统的教学方式,还可以破解很多难题。比如:可以大大增加实践时间,提高教师与学生的实践能力,吸引高水平师资从事实践教学,提高学生创新能力,压缩理论课学分,解决基础课、专业课学时不足等问题,从而提高育人的整体效益。通过设置实践类、创新类、理论与实践密切结合的通识课程,穿插于实践与创新过程,可以很好的实现多层次循序渐进的实践教学任务。

6.研究明确指出,完整的工程实践过程并不仅仅局限于技能的训练,实践基础上的工程再认知、理论归纳和创新是更高层次的实践,在工程教育的最高层次,实践、理论、创新是合一的。基于上述理论,课题组特别探索性设计了而向全校和工科不同层次的近实践类通识教育课程体系。在该体系,低年级工科学生重在拓宽知识,打好实践基础,非工科的学生重在工程认知,培养工程意识,中、高年级学生重在实践与创新能力的培养。这样可促成向实践教学为主的工程教育教学方式过渡。

 三、成果的实践与应用

成果的研究不仅要重理论,更要重实践。改革不仅要考虑实践教学的具体环节,还要考虑人才培养的全过程。为此该成果从师资队伍、教学实践平台建设、教材、课程建设,结合专业人才培养模式改革进行了多方位实践探索,精品课、教学团队、教学示范中心建设取得重要突破。为支撑工程实践教育改革思想和育人体系,课题组依托教学团队建立了多个教学支撑平台,很好的承载了新的教改思想。近5年来建成国家级教学、实践平台5个,省级6个,校级6个。搭建起一支富有通识类特点的理论与实践、实践与创新密切结合的教学团队。

成果与山东大学新一轮教学计划、教育部专业综合改革试验融为一体,力图在实践与理论之间、实践与创新之间以特殊课程群方式构筑交集,并基于一个集理论、实践、创新于一体的不同层次的通识教育课程群进行了实践。

1.2009年起将国家级精品课《工程材料与机械制造基础(金工)》向近实践类课程过渡,使其成功纳入山东大学工科8门平台课之一,学分也由过去的2个增加到3个。

2.2009年以来而向全校创设了4门校级实践与创新类通识教育核心课程,它们分别是《工程训练课程》、《创新理论与技能课程》、《创新思维训练课程》、《人工智能与机器人》课程;一门《材料与制造—了解工程技术从这里开始》校级视频公开课。2010年以来,5门通识课在山东大学进行了全方位实践。

3.率先在山东大学材料学院结合“材料成形及控制工程”教育部专业综合改革项目(卓越工程师班),试行近实践类课程建设.将其中9门专业课程列入近实践类课程改造.改造后该专业实践类课程学分将大幅提高,实践类课程学分将达到总学分30%以上,该措施将大大提高学生的实践动手能力,强化实践环节,使更多的高水平教师参与实践教学,最终为我国“专业综合改革试点”创出一条新路,在国内将具有重要示范性。

4.2004年以来课题组所在材料学院工程陶瓷实验继续实施而向全校的跨学科大学生创新训练项目(承担国家、校院级创新项目100余项)2009年以来工程训练中心开设了人工智能与机器人、机器人训练与制作、现代物流与物流自动化等选修课和一大批大学生跨学科创新训练项目(超过200)。教学团队成功组织了两届山东省工程训练综合能力大赛,参与全国大赛的组织与竞赛。上述课程与项目的实施,很好的促进了实践、创新、理论之间的交叉融合,完整体现了“工程材料与机械制造基础课一工程训练课一创新技能训练课一大学生创新训练项目一竞赛”一体化的实践教学体系的教学思想。

与此同时,针对工程实践通识教育、近实践类课程和精品课程需要,先后编写多部特色教材。其中2011年国家“十一五”规划教材《现代工程材料成形与机械制造基础》第二版获得国家级精品教材称号,2009年国家“十五”规划教材《现代工程材料成形与机械制造基础》第一版获得山东省高校优秀教材一等奖,该教材在国内数十所高校推广应用,受到广泛好评;此外国家“十一五”规划教材《工程材料及其成形技术基础》、机工社与工程训练规划教材《工程训练》、《大学生创新竞赛实战—凌阳16位单片机应用》、《创新理论与技能》、《工程材料与机械制造基础》先后在高教社、机工社、清华大学出版社出版。同时孙康宁教授作为国家级工程训练示范中心“十二五”规划教材编委会主任、“十一五”全国工程训练系列规划教材编委,在清华大学出版社为山东省多所学校规划(主审)4部教材,为推进工程实践的改革做了大量工作。

实践、创新类师资队伍建设取得突破性进展。在完善培养规则,争取政策支持,落实理论、实验、实践二支教师队伍的建设方而取得重要成效,材料学院与工程训练中心专门出台青年人才引进政策支持该团队建设。几年来团队新进青年教师6人,4人为海外博士、博士后,新进实验室和实践指导教师8人。材料学院出台政策规定,新进青年教师必须担任《工程材料与机械制造基础(金工)》课程教学。目前项目组多人次先后被评为国家级教学名师、山东省突出贡献专家、教育部新世纪优秀人才、齐鲁青年学者、山东大学10大新闻人物、山东大学教学名师、教育部机械基础教指委副主任、教育部工程训练教指委委员、教育部创新方法分教指委委员,一人被评为国家万人计划教学名师。

大学生创新训练和工程训练取得优异成绩。为密切实践与创新的结合,汇集实践资源,团队承担的各级各类大学生科技创新项目超过100项。项目组成员多人作为主要成员参与了第一、二届国家工程训练综合能力大赛组织与竞赛工作。作为负责人成功组织第一、二届山东省工程训练综合能力大赛。中国石油大学(华东)、青岛大学、泰山学院等10余所学校也取得优异成绩,全而推动了山东省工程训练综合能力的提高,起到了示范与辐射作用。此外团队成员指导国家大学生实验创新项目10余项,校、院级大学生跨学科创新训练项目100余项,将创新与毕业设计密切结合,对新的教学思想进行了实践。

与此同时,对近实践类课程等教改思想进行了广泛的校际学术或示范交流,在国内外做了20余场报告,起到很好的示范与辐射作用。

四、成果的特色与创新

1.提出多个与工程实践教学有关的新观点、新概念,比如:近实践类课程的概念;工程认知始于认知实习,循环无穷于更高层次的探索性认知实践规律的观点;实践教学的多元性、阶段性和协同性的观点;实践、理论、创新在最高层次合一的观点;利用近实践课程贯通理论与实践界而的观点;以实践为主线的全新育人模式。

2.指出工程实践具有多元性.获取工程知识的过程始于认知实习.循环无穷于更高层次的探索性认知实践,遵循“认知实习一理论学习一实践一再学习一再实践一探索性认知实践”这一规律性和多层次循序渐进的特点,而且实践获取知识比理论学习获取知识更快捷更可靠。

3.系统分析了实践课程的教学优势,提出了实践类课程不仅可以是基础课,也可以是专业课、创新课、通识类课程,以及通过设置近实践类课程(或将传统专业课改造为近实践类课)化解实践学分不够,学生实践时间严重不足,教师实践能力弱化问题的思路。并首次利用近实践类课程理念在山东大学材料学院的专业综合改革中改革传统专业课,扩增实践资源,强化了专业的实践能力,其中对《塑性成形设备及自动化》等九门专业课程进行了近实践课程教学改革。

4.为贯通理论、实践、创新训练界而障碍,基于工程实践教学通识教育理论,规划并设计了一门可与工程训练并行、而向全校工科、具有通识教育特点的《工程材料与机械制造基础》大平台课,四门而向全校的校级实践与创新类通识教育核心课程(《创新理论与技能》、《创新思维训练》、《人工智能与机器人》、《工程训练》),一门校级视频公开课《材料与制造—了解工程技术从这里开始》。

5.基于强化工程实践教学、拓展实践资源的教育理论,组建了一支包括具有不同专业背景、跨学科、跨单位的高水平国家级教学团队。在工程实践的基础上,在校内进行了10年跨学科的大学生创新训练,将创新与毕业设计进行了集成。

6.基于新的教育思想和知识体系,编写出版了一批包括国家级精品教材在内的高水平配套教材。

五、实际推广应用效果

成果先后对工程实践教学在通识类教育中的作用、国家级专业综合改革中的实践教学问题进行了实践与应用,在理论探索、课程设计、教材建设、教学平台建设、跨学科创新训练、汇集实践创新资源等方而均取得良好效果。

教改思想得到广泛认可,《中国教育报》20111031日专门作了报道,并配发了编者按,重庆交通大学将《关于高校工程实践教学改革的思考》一文列为党委理论学习中心组2012年主要学习资料。有关理念得到包括清华大学国家级教学名师傅水根教授、大连理工大学国家级教学名师梁延德教授等一大批一线国内知名专家的高度认可。有关成果在国内外学术会议上进行了多达20余次学术交流和主题发言,有关文章和原创思想被数十家媒体转载,教育网曾将《关于高校工程实践教学改革的思考》一文加注罕见字样,并推荐为最热文章。

在山东大学新一轮教学计划中已设计开出了6门贯通理论与实践、实践与创新界而障碍的课程,成功构建了《创新思维训练》、《工程训练》等通识教育课程。上述课程已经在全校连续开设多年。课程开设效果良好,每年选修上述课程的学生超过5000;基于新思想,先后组织出版系列教材11部,并在国内数十所学校得到推广应用。

在专业综合改革中利用近实践类课程概念初步改造了《塑性成形设备及自动化》课程建设及其近实践教学的探索与实践、《现代焊接电力电子技术信息化、实践型课程的建设》等一批9门近实践类课程,在课程设置不变情况下,9门课程转化后,将使理论课学分减少25个,实践课学分增加25个,此消彼长,实践学分占总学分的比例将翻倍,实践学分将达到30%以上,效果极其显著。

利用相关研究理论建成了包括国家精品课、国家级精品资源共享课、国家教学团队、国家精品教材在内的教学平台,研究成果及思想已在众多学校得到参照和应用。

通过将毕业论文(设计)与创新训练一体化、广泛开放专业实验室、组织各级工程训练综合能力竞赛等措施,汇集了大量实践与创新资源,目前已经连续5年承接跨学科大学生创新训练项目100余项。承接普通大学生创新训练项目100余项,承办两届山东省工程训练综合能力大赛,二届校级竞赛,参与二届全国工程训练综合能力大赛.受益学生超过1000.获得各级奖励超过100.很好的拓展了实践与创新工作。

                                摘编自《山东高等教育》2015年第1

                                                作者:孙康宁 张景德等