以能力素质为中心的工程教育教学改革实践

□华南师范大学 张忠福

以能力素质为中心的工程教育教学改革实践

□华南师范大学 张忠福

经济社会的快速发展不但深刻地改变着人们的生产生活方式，也对工程教育提出了新的更高要求。高等工程人才不仅要具备一专多能的复合型知识结构，而且需要具有适应社会经济发展需要的多种能力和综合素质。高等学校应通过拓宽专业方向和调整优化课程设置，提高课堂理论教学实效性，夯实学生专业理论知识基础，强化实践教学环节，依托科研平台，丰富学生课外实践活动等教学改革思路，培养现代社会所需要的工程人才。

高等学校；工程教育；以能力为中心；教学改革；思路

随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合，现代工程的科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性等特点更加突出。现代工程是由“研究——开发——设计——制造——运行——营销——管理——咨询”等环节组成的工程链。每个环节都存在着大量的技术和经济问题，随着工程链的前移，技术含量的比重逐步增加，随着这条链的后移，经济含量的比重将逐步上升。这就需要一大批能够综合地应用现代科学理论和技术手段、懂管理、会经营的高质量工程技术人才。迄今为止，我国高等工程教育已为经济战线培养了数百万专门人才，为经济的发展做出了巨大的贡献。为了适应社会、经济发展对工程教育的新要求，加快我国工业化进程，我们必须以提高人才的综合素质、工程实践能力、创业意识、创新能力为着眼点，加大工程教育的改革力度。

一、高等工程人才的知识能力结构和素质要求

1.一专多能的复合型知识结构

21世纪的高等工程人才不仅应精通本学科的专业基础知识，专业技术理论知识和专业技术实验与实践知识，还要了解其他相关学科知识，要求基础科学知识宽厚扎实，外围知识相当广博，既掌握自然科学，又涉猎人文社会科学，具有一专多能的复合型知识结构。

（1）坚实的工具知识

主要是指外语和计算机、网络知识。它是现代高等工程人才生存和发展的基础，既决定人的生活质量，又关系着工程人才发展的前途。在全球经济一体化的信息化社会，只有熟练地掌握外语，才能发展国际交往和参与国际竞争，只有掌握了信息技术，才能在信息时代畅游知识的海洋，并通过网络化、智能化的信息系统，在最便利的环境中共享多种信息和知识资源。

（2）人文社会科学知识

这是作为社会人的知识，包括与人类自身发展相关的知识，社会的知识和自然科学的基础知识，如历史、地理、生物、文学、哲学、心理学、教育学、美学、经济学、管理学、数学、物理、化学等。这些知识使高等工程人才具有跨学科、跨专业的整合力，能与相关领域的专家合作共事。

（3）学科专业知识

除精通本学科专业知识外，还包括跨学科专业知识和综合、交叉学科知识。现代高等工程人才的合理专业知识结构仍然是以本学科专业为基础，结合社会需求和自身的学习状况进行多元化选择，善于在分化与综合中找到平衡点，以求知识不断更新。

2.适应社会经济发展需要的多种能力

（1）自学能力

大学教育的本质应是学习方法与自学能力的培养。现代教育的特点是教育终身化，学习将伴随人的一生。自学能力主要体现在不断更新原有专业知识、学习新知识的能力和综合各门学科知识对信息进行识别、判断、选择与处理的能力。

（2）思维能力

思维能力包括逻辑思维和形象思维、灵感、直觉等原创性思维和归纳、演绎、分析、综合等推理思维能力。思维能力表现在解决问题过程的思维活动上，包括发现问题、思考问题，抓住问题的核心，找出解决问题的方案、原则、途径和方法，并进行逻辑推理，进行论证的能力。它是现代工程人才应具备的基本能力。思维能力的独创性就是思维活动的创造精神，又叫创造性思维。理性思维和创造性思维都是形成和发展创造能力的前提与基础。有计划、有目的地进行思维能力的多方面训练，努力提高大学生的理性思维和创造性思维水平是世界高等教育发展的一个重要特点，它需要长期培养训练并渗透到整个教育过程中才能逐步形成。

（3）运用知识的实践能力

工程的实践本质明确了工程是体现在开发、设计、制造、加工等生产过程的有目的的实践活动。没有工程实践，科学技术就不能转化为现实生产力，不能转化为确定的产品、项目和服务。因此，运用知识的实践能力是现代高等工程人才应具备的核心能力。

（4）开拓创新能力

创新精神主要是创新意识和创造能力，包括知识创新能力和技术创新能力。现代教育的核心就是要培养人才的创造性思维和创新能力。从心理学的角度看，创新是收敛思维与发散思维有机结合的结果。实践是创造能力形成的基础，要培养工程人才的创新能力，除了强化创新意识，建立创新体系，实行开放式办学，加强国际合作与交流外，还要大胆实践，同时要营造民主、自由、宽松的学术环境，鼓励冒尖，并容忍错误，让发散思维、定向思维、逆向思维等建构创新能力的基本思维方式能够得到充分地发展。

（5）适应社会经济、科技发展的应变能力

社会发展的多变性要求现代高等工程人才的基本知识、基本理论、基本技能宽厚扎实，理工文管结合，知识面宽，学会学习，学会研究，不断追求新知，拓展和更新知识，能以稳应变，以简御繁，具有较强的应变能力。

（6）参与社会活动的组织、协调、管理能力

现代科学技术发展的综合化趋势，使现代工程中的非技术因素日益增多，工程逐渐成为一种综合的社会活动。任何工程项目除了传统的实用性与艺术性，还必须考虑工程技术的先进性与可行性、安全性、经济的可承受性、环境的协调性、生态的持续性、文化的认同性、政策的许可性、未来发展性等，而且工程的协作配合变得越来越重要，大多数工程项目都需要由许多工程师共同分工协作才能完成。这就要求现代工程人才不仅具有工程实践能力、创新应变能力，还需要具备参与社会经济活动的意识与工程生产施工的组织管理能力以及人际关系、工程项目之间的协调能力。

（7）国际交往与合作能力

随着国际经济与科学技术的发展和互相渗透，国际经济一体化趋势日益明显，许多工程活动的开发、设计、经营、销售都具有跨国性，国际交往与国际合作活动日益频繁，国际竞争也日趋激烈，这就要求现代工程人才必须具有国际经济一体化的全球视野和从事国际交往与合作的跨国工作能力，熟练地掌握一至几门外语，且外语应用能力较强。

3.较高的综合素质

素质是在知识和能力基础上，经过教育、内化、升华而形成的人的主体性品质或叫做智慧潜能。现代工程人才的职业特点:一是适应性，二是创造性，这就要求现代工程人才具有较高的综合素质。

（1）思想品德素质

德为才之帅，现代工程人才首先应具有优良的思想品德素质。思想品德素质是人的政治思想和道德品质素养的总称，是社会政治思想和社会道德内化于人身心形成的基本素质。

（2）优良的文化素质

它是构成人才整体综合素质的基础。包括良好的文化素养、人文态度、人道立场和人文精神、现代意识以及人际交往能力。

（3）精良的业务素质

包括科学素质和对专业知识、专业技能、专业能力掌握的水平。科学素质包括科学(技)知识、科学态度、工程意识、科技方法和科学精神，其中科学精神是核心。

（4）良好的身体心理素质

主要应具有强健的体魄，精力充沛，对外界环境有较强的适应能力，有全面发展的体能、耐力好、动作灵敏，机能健全，有一定的保健知识和良好习惯，有运动意识和体育爱好，能适应在快节奏、高智力环境下高强度工作;有理智、乐观向上、坦诚、热情的性格和朝气蓬勃、沉着、刚毅、执着的气质，有经得住失败，不怕遭受挫折的心理承受能力与心理调节能力。

二、高等工程人才培养的教学改革思路与实践

1.拓宽专业方向和调整课程设置，培养复合型人才

工科专业结构的进一步调整，要充分重视工业结构升级与国际竞争力变化带来的挑战，重视通信业、轻工、食品工业、运输、矿业及林业等方面的专业建设和发展，招生比例应作相应的调整。要拓宽专业面，走大专业与专业方向相结合的道路，可考虑工科生按新专业目录中的大类专业招生，如建筑与规划、机械工程、信息工程、材料工程等。每个大类专业又可分为由课程模块构成的若干个专业方向，每个学生可以选两个专业方向，模块化的专业方向可有多种不同的组合方式，使培养出的人才既具有适应性，又具有多样性，而不是单一模式。

优化课程结构的核心任务是拓宽学生的知识面。在重新设计学科体系的基础上，要精心设计必修课、限选课与任选课的合理结构。可通过学分制和提倡建立跨学科的专业教学计划，以保证学生的知识结构实现文理渗透、理工结合，这样，也有利于实施不同层次教育的转轨。

按照培养现代工程师基本素质的需要，教育内容的整个体系，应当由目前的科学技术占绝对主导地位的相对单一的体系，发展为能够兼容科学、技术、经济、文化、道德、环境、社会发展等诸方面，体现时代综合发展的体系。课程体系中应增加市场与经济、环境与发展、人文与道德等课程门类。

加强设计教育和工程训练（包括工程试验与实践训练）在人才培养方案中的比例（专科则更应强调工程实践与动手能力的训练）。实践训练应由局部到全局，循序渐进，始终不断线。设计教育则可通过项目并与工程实践的密切联系，重在培养学生掌握设计的方法及分工协作的精神。由此，才能使学生所学知识活化，真正理解工程的本质，把培养学生的工程意识、动手能力、分析能力、综合能力、合作精神、创新品质、自学能力等真正落到实处。

2.提高课堂理论教学实效性，夯实学生专业理论知识基础

课堂教学一般要依据教学计划，完成一定的教学任务。教师对课堂教学应进行科学合理设计。设计思路包括明确教学目标，使教学结构层次化，在理清整体知识脉络的同时，将风趣幽默的语言或事例适当引入，以激发和引导学生学习兴趣，让学生在认知和思维上发生明显的变化并得到发展，从而实现阶段的学习目标。

（1）以建立整体专业知识概念为主要目标，制定合理的知识传授结构

课堂教学过程应该是一个整体，一个多任务、多层次、多元素构成的复杂系统。这个动态过程要达到的目的是多方面的，既要使学生获得扎实的整体专业知识、技能为主要目标，又要培养学生良好的能力和素质，同时，使这些任务全面、协调地发展。要实现这一过程，完成教学任务，就要有优化的课堂教学结构、发展的课堂教学模式并配以适当的教学手段。专业教师要把大纲、教材规定的知识按固有的结构体系教给学生，同时应充分发挥教师的能动性，侧重精讲，注重知识的系统性、完整性。

（2）制定合理的课堂教学内容及层次

在教学内容上，要在向学生传授基本知识的基础上，更注重专业和学科前沿知识的教育；在教学方法上，重视现代化教育技术的推广应用，充分利用现代化教育技术推进教育技术与课程的整合，研制高质量的多媒体课件。

每个知识点涵盖的内容很多，课前要进行内容加工整理，进行结构层次化设计。课堂教学结构层次，包括课堂教学内容层次：旧内容和新内容，精讲和略讲；时间层次：重点、难点与易点内容的分配时间；师生互动层次：教师提问，学生思考回答。对于课堂教学中的重点、难点与易点内容之间存在主次关系，又存在协调过度关系。对重点、难点内容要讲清楚、讲到位，需要较多时间，但要注意精讲和略讲之间的协调，讲解时间要合理分配。在师生互动结构层次中，应精心设计出需要讨论或提出的问题及“案例”，以何种方式讨论或提问；对批改的作业如何进行讲评，明确作业讲评的目的。因此，课堂教学要内容完整统一，结构层次分明，具有节奏感。

（3）引出学习价值，激发学习兴趣

采用启发式、案例式、研讨式等教学方法，让学生充分意识到学习内容的价值，产生兴趣和主动追求，这样的课堂教学能唤起学生的学习激情。正因如此，课堂教学的设计要注意专业知识与工程、工作、生活相联系。尤其是课程知识要融入现实的工程情景之中，让学生感觉所学知识具有实用价值，这有助于学生提高自身素质和兴趣。让学生可借助已有的背景认知，建立感性的问题表象。让学生带着探索求真的期盼和渴望投入学习，使课堂教学的开始，就充满生命的活力，进而使课堂教学的有效性得到提高。

（4）建立和谐师生关系，提高课堂教学效率

良好的师生关系是进行教学活动、提高教学效率的基本保证。但在现实的课堂教学中，这方面往往被教师所忽视，教师只重视传授专业知识与学习专业知识之间的关系，即教与学的关系。然而，传统的课堂教学多以教师为中心，学生只能依附顺从。其后果是教师的教与学生之间形成了一道无形的屏障，教学活动难以高效、顺利开展，学生的主体意识、主动精神难以得到培育和发展。因此，教师必须改变以往的课堂教学方式，使教师的教学活动不再是依据固有模式灌输现成知识，而要应对学生活跃的思维和变化的情绪，不断推出有创意、有针对性的教育方法，积极引导学生学习的主动积极性，从而达到和谐的课堂教学氛围，提高课堂教学效果。

3.规范强化实践教学环节，提升学生实践能力

规范强化实践教学环节，重视理论和实际相结合，是培养学生实践能力和调动创新意识的有效途径。高等工程专业本科培养计划中的实践教学环节包括：认识实习、生产实习、毕业实习、课程设计、课程实验及毕业设计等。要注重更新完善各实践教学环节和内容，实现规范化管理，提倡实习活动与工程生产实际相结合，加强实习实践基地的建设，充分利用社会资源，让学生在校期间就参与企业生产经营活动，缩短学校与社会的距离，以便提高学生的实践能力。实习是使学生获取直接知识、巩固所学理论不可缺少的实践性教学环节，是教学计划的重要组成部分，是实现专业培养目标的重要保证。根据不同实习的性质和特点，应制定和完善相应的实习大纲、实习任务书，对实习的内容、任务，实习的组织方法及组织领导，实习的成果及要求等做出明确具体的要求。通过认识实习，让学生感受企业和岗位，增加感性认识，提高继续学习的积极性；通过生产实习，要让学生认识企业和岗位，寻找和探索书本知识与实际操作的差异，同时积累工作岗位经验，为日后专业课程的学习打下基础；通过课程设计，运用所学的专业知识、方法和技能，帮助学生理解、掌握课程专业理论知识，培养学生运用课程知识与技能解决综合性问题的能力；通过课程实践或毕业实习，让学生积极参与工程项目经营活动，在实际参与工作过程中进一步明确专业方向和岗位要求，结合企业实际和需要选择毕业论文（设计）题目，最大限度地缩小学校与社会的距离，努力实现学业与就业短距离或零距离对接；毕业设计（论文）是工程专业大学生系统学习专业知识与技术后的重要实践环节，又是学生未来独立工作的前期准备。因此，在毕业设计（论文）的过程中，学生们经历了选题、资料查询、方案论证、设计与制作、元器件的选用与采购、软件设计与调试等所有与系统开发有关的全过程，学生所学的专业知识得到了系统科学地运用，分析问题解决问题能力、实践动手能力等综合素质以及团队精神、创业精神、创新能力等方面，会得到全方位的培养和锻炼。

4.紧紧依托科研平台，培养学生创新意识

要研究如何大力开展产学研合作的第三课堂，并采取多种方式，吸引具有一定创新能力的学生参与教师的科学研究工作中，使在校学生在实践中长知识，在科研中增智慧，进一步拓宽利用教育资源培养应用型人才的途径。要提倡实验教学与科研课题相结合，创造条件使学生较早地参与科学研究和创新活动，在加强硬件和软件的统筹建设和科学管理的同时，努力提高利用效率，最大限度地实现资源共享。要将学生科研能力培养与课堂教学相结合，要求教师在上课时不能只是注重传授知识，而应将课程所涉及的重大理论问题、前沿问题让学生思考。这样，学生不仅可以在教师的指导下对这些问题有一定的思考，也使那些有科研兴趣的学生知道在该领域研究什么，明确研究目标。要充分利用一切可利用的条件，建立和完善校内、校外实践基地，为学生进行高质量的实践活动提供更多的机会，提高其社会实践创新能力。要配合课程内容，在教学过程的同步时段，结合试验室的开放，在专业教师的指导下，让学有余力的学生参与教师的科学研究活动，将学生科研能力的培养贯穿于教师科研活动中。从选题、收集资料、申报书的填写到中标后项目的研究。要让学生与教师一起进行专题研究、开展科学试验、鼓励学生参与社会调查或模拟操作等形式的实践活动，使学生在参与过程中，学习怎样去做科研工作的经验和方法，提升他们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，促进创新意识和创新能力的培养。

5.构建素质拓展课程体系，提高综合能力

通过调查发现，企业用人首先要求具有敬业精神和职业素质，然后是有专业技术能力，沟通能力强、有亲和力，有团队精神和协作能力，在工作中具有激情。在构建实用型人才培养方案过程中，应注重培养学生的这方面素质。

素质拓展体系以培养大学生“思想道德素质”、“文化素质”、“身心素质”、“专业素质”和“能力素质”等五项内容为目的。主要有思想道德修养类、人文社科类、自然科学类、工程技术类和专业素质拓展类等课程。

思想道德修养类课程在于培养学生具有良好的思想品质，有社会责任感，有良好的社会公德和职业道德，对社会的一些重大事件有积极的见解，能够关心他人，法制观念强。

人文社科类课程可以帮助学生掌握一定的文学、历史、音乐方面的知识，具有良好的口头表达和文字表达能力，养成良好的学习习惯，形成对事物有良好的观察能力，对现象有良好的分析和判断能力。

工程技术基础类修读专业以外的工程基础技术类课程，不仅有利于复合型人才的形成，也有利于拓宽就业渠道。

专业素质拓展主要培养学生的实践能力及创新意识、团队合作能力、分析问题与解决问题的能力，使专业技能得到提高。

一是组织和指导学生参加校级、省级和国家级科技专项竞赛和科技小课题设计与研究。科技专项竞赛有：全国、省及全校的大学生课外学术科技作品竞赛(挑战杯)、电子制作大赛，工业设计大赛、学校组织的电子设计竞赛、实验技能大赛等活动，在活动中引导学生树立科技创新创业意识，营造良好的学术科技研究氛围。

二是结合专业学习开展的科学研究、科技发明、学术理论研究及科技创新实践等活动，包括撰写科研论文、参与调查报告等活动。

三是在教师指导下，参加有关课题组的科学研究、科技开发、科技服务项目和教改活动以及参加科技报告会、研讨会、学术讲座等。

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G642.0

项目名称：广东省本科高等教育教学改革立项项目“独立学院本科学生能力构成及培养模式的研究与改革实践”。项目号：BKJG200765。