工科学生工程思维能力培养的研究与实践*

◆金英爱 高青 李文博

作者：金英爱，教授，吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室、吉林大学汽车工程学院，研究方向为强化传热与节能技术；高青、李文博，吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室、吉林大学汽车工程学院（130025）。

1 前言

本教学团队中两位教师到UC（University of Colorado）和OSU（Oklahoma State University）亲历了美国高等教育。美国目前工科教育充分重视实践教学，并且对团队合作尤其注重，对基础课程的实践环节形式也具有多样性。根据课程特色，学生可以按自己组建的团队特色制订实践计划，并经任课教师的评估开展实践。很多课程有部分时间用于企业实践和调研，学生团队自己与相关企业单位进行沟通协调，在课后深入企业开展实践和调研。企业定期通过电子邮件、电话等沟通形式向指导教师做通报。学生定期向任课教师做汇报，教师将针对学生的实践进程对学生的实践方向进行把握。这类授课和实践模式对教师和学生的要求都大大提高，能力的提高不仅仅局限于知识层面，对学生团队合作能力也有极大的提高。

对于相关验证性实验，则主要在学校实验室展开，但是在实验过程中，教师完全处于次要地位，主要由学生来讲述实验原理，其他学生进行不断补充，教师主要阐述安全注意事项，在这个过程中充分展现以学生为主体的教育理念。

创新是一个民族的灵魂，培养和造就一大批素质优良、勇于创新的人才，是建设创新型国家的迫切需要，也是国家对高校人才培养的基本要求[1]。本项目通过增加实践环节教育来提高学生的工程实践能力与创新能力，以适应飞速发展的经济以及中国经济与国际经济的接轨。

本项目以卓越工程师培养计划目标为核心，以工科实验班为载体，通过工科基础课创新建设，加强基础类课程教学的工程实践，依托拓展课内容和课程国际化，实现课程教学改革与实践，探索建立创新实践人才培养的新途径，实施工科基础课程创新实践人才培养计划。开展工科基础课程强化工程实践的人才培养模式和教学体系设置，建设校企合作办学、行业资深专家、海外学术名家和校内交叉学科的工程师培养新模式，带动和引领工科基础课程教学水平的提升和发展，促进工科教育的发展与进步。

据研究发现，国内一些高等学校里面的“尖子生”在参加工作后有一部分会淡出优秀者行列，甚至在就业方面屡屡受挫，而往往学习成绩处于中等的学生却会在以后的工作中有出色表现。由此折射出我国教育体制出现的问题。这种现象的出现是我国一贯的“应试教育”造成的。此教学模式重视传统知识的教育，忽视了对于步入社会后所需的实践能力的培养。在高校中教学实践环节少，导致学生动手能力差、学生协作能力差等现象出现。因此，在高等教育尤其是工科院校当中，重视学生工程实践能力的培养尤其重要，急需改进目前大学生工程意识差、工程观念薄弱的现状。

2 产学研联合的教学课程体系

建立紧密关联的产学研联合教学课程体系，全面探索校内课堂、企业课堂、实践基地、创新平台等凸显工科特色的教学模式，强化课程双师型教学模式，突出工科教育的工程化特点。

建设产学研联合的教学课程体系，在原有的一汽集团、哈尔滨动力集团等实践基地的基础上，建设“一汽法雷奥汽车空调有限公司”吉林大学教学实践基地。

通过增加实践基地，让更多的学生去工厂参加实习、实践活动，引导学生参加工厂的技术攻关活动，加强学生的工程实践意识。

同时，注重将科研成果转化为实验教学装置。例如：“地下蓄热过程传热机理及其时变特性规律与控制”项目的热泵实验台已被教学利用，作为制冷循环拓展制热利用实验演示；“不同空气组分进气下发动机燃烧机理及其反应特征研究”项目开发的实验系统，已经转化为工程热力学OTTO 循环热力过程实验教学系统；结合科研成果开发研制的实验装置“泵与风机综合性能实验台”“热量表综合实验台”已应用于本科生实验教学，而“太阳能光热、光电转换综合实验平台”也即将对学生开放使用。

3 探索换位教学的教育理念

转变教师和学生的传统观念，达到“教学”中教师与学生的互动，启发与思考紧密结合，使学生处于教学的主体地位，教师起引导作用，实行启发性、引导性的教学模式，实行换位教学，增强学生创造力。组织机械工程学院、汽车工程学院、生物与农业工程学院的学生在教学过程中进行换位教学，让学生在整个教学环节中更好地参与进来，能够提出工程问题并提出解决的方案。

4 推进国际化课程体系建设

基础课程通常比较传统且内容一致性较高，有利于开展国际交流与合作。通过教学内容、方式、环节的合作培养模式，拓宽国际视野，充分利用国际教育资源，取长补短，有利于夯实工程理论基础，实践课程的融合、学习和提高，促进教学质量的提升。

聘请英国诺丁汉大学Y.Y.Yan 教授到本校为卓越工程师培养计划实施专业“车辆工程”“机械工程及其自动化”“农业机械化及其自动化”的工科实验班学生讲述工科基础课程传热学。课程采用全英文授课模式，教学方法完全采用诺丁汉大学的教学模式。诺丁汉大学的教学模式更注重实际工程循环的分析，如对溴化锂吸收式制冷循环进行了详尽的讲解。工科实验班的学生在本次教学活动中得到大量的教学信息，尤其是增加了工程实践方面的知识[2-3]。

通过借鉴发达国家工科大学生的培养模式，打破目前普遍存在的以教师为主导、课堂教学为主的教学方式，组织学生在课堂上进行讨论，引导学生自己提出工程问题并加以解决，强化学生的工程实践意识。课堂讨论的内容以工程实践问题为主，充分调动学生的积极性，学生的表现计入平时成绩。

5 大学生创新能力培养

指导学生完成国家级和校级大学生创新实验项目，制作与工程实际紧密相关的实验台架，指导学生学会写作工科实践论文，不断完善现有的能源课程实践基地建设平台。吉林大学为学生创造了很多参加创新实验的机会，学生只要提出创新实验方案，都可以得到学校的资助。

当代学生科技创新的能力对于社会的发展与进步相当关键，通过大学期间进行的一系列实验，可以大幅度提高学生的实际操作动手能力，同时加深学生对所学知识的认识，进而提高学生的创新能力。

6 工科基础课程的工程能力训练机制形成

组织机械工程学院、汽车工程学院、生物与农业工程学院的学生在学习工科基础必修课程工程热力学、传热学、流体力学的过程中，通过课程小论文、创新实验等方式提出工程实践问题，并提出解决方案。

围绕基础课程，开设拓展课程，提升理性知识的感性认识；扩展基础课程覆盖工程知识面，加强工程认知与实际应用体会。通过工科基础课程教学模式的改革与创新，强化工科基础课程，凸显工科特征设置，建立校企联办机制，强化工程实践教学能力和国际融合，研究与实践新的课程教学计划、大纲、教材、讲座、实验与实践指导书、管理文件等建设，打造大学工科基础课程与实践教学平台，为工科基础课程的工程能力训练机制形成提供宽厚的课程基础。

7 结束语

通过工程热力学工科基础课程为典型课程，结合卓越工程师培养计划实施专业“车辆工程”“机械工程及其自动化”“农业机械化及其自动化”的工科实验班教学，通过拓展课程和讲座，依托课外工程实践教学基地建设，采用多种课后工程实践环节，以多种工程实践相关的教学方法改变传统基础课程的课堂教学为主线的单一教学模式。通过课程企业实线，加强工程悟性和感知；通过拓展课程内容讲座，扩展基础课程覆盖工程知识面，加强工程认知与实际应用体会；通过建立课程实践基地，开辟基础理论课程的辅助课堂，实现理性知识和感性知识教学的融合与互补。同时，以建设课程基地为依托，作为大学生创新实践空间，捆绑课程内容，加强大学生创新实验等培养模式，提高大学生再创造的工程实践能力，实现工科学生综合素质的全面提高。

[1]姚文轩,滕召胜.运用大学生创新性实验计划培养创新能力的实践与思考[J].高等教育研究学报,2010,33(2).

[2]华自强,张忠进,高青.工程热力学[M].4 版.北京:高等教育出版社,2009.

[3]陈贵堂,王永珍.工程热力学[M].2 版.北京:北京理工大学出版社,2008.