新工科视野下经济类学生工程认知能力培养的教学探索

刘晨曦 郭二廓

摘  要：长期以来，具有工科特色或优势学科的高等院校所培养的具有一定工程认知能力的经济类人才，由于其顺应“大工程”中各类专业人才协同合作的要求而备受工业界的关注。近期，国家提出推进新工科教育教学发展重大战略，势必对这类人才培养提出新的要求。基于新工科建设的契机，文章在剖析这类人才培养现状及存在主要问题的基础上，提出构建自然工程类通识教育课程《机械加工生产工序》的新思路，并从教学内容和教学方法等方面进行了教学探索，以增强工科特色高校经济类专业学生工程认知能力的培养。

关键词：新工科;经济类学生;工程认知能力;通识教育课程;教学探索

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）08-0078-04

Abstract： For a long time， economic talents with certain engineering cognition ability cultivated by colleges with engineering characteristics or advantageous disciplines have received the attention of the industry because of their compliance with the requirements of cooperation among various professionals in the "big project". Recently， the state has proposed a major strategy to promote the development of new engineering education and teaching， which is bound to put forward new requirements for the cultivation of such talents. Based on the opportunity of new engineering construction， the article puts forward a new idea of constructing the general engineering education course "Mechanical Processing Production Process" based on the analysis of the current situation of such personnel training and the main problems， and from the teaching content and teaching methods. In this aspect， the teaching exploration was carried out to enhance the cultivation of engineering cognitive ability of economic majors in engineering colleges.

Keywords： Emerging Engineering Education; economic Student; engineering cognitive ability; General Education Course; teaching exploration

“新工科”（Emerging Engineering Education）是相对于“现有工科”或“传统工科”而提出的[1]，是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。倡导推动着具有工科特色或优势學科的高等院校在多路径上开展专业创新，如专业设置、知识体系、课程模块与授课方法等[2]。“新工科”中“新”的内涵是Emerging，强调以继承与创新、交叉与融合、协调与共享作为主要途径。从图1可以看出，“新工科”建设依托于不同学科的交融与碰撞，多种科学与实践的创新与进步。不仅重视不同工程学科专业之间的交叉融合，同样重视非工科门类学科的介入渗透。对此，相当多的专家学者以工科的新要求以及新的工科专业建设为切入点，针对如何培养未来多元化、创新型卓越工程人才展开了广泛的讨论并提出了可行的见解[1-3]。

仔细观察图1可以发现，在新工科教育教学发展战略中，人文社科与工科、新工科之间是互为渗透的。具体来说，一方面，人文社科正向影响于后者，即积极贡献于广义工科专业学生在人文素养、经济管理、职业规划等方面能力的培养。另一方面，工科特色高校由于其自身的学科专业优势，在“新工科”建设过程中，也将对人文社科专业的人才培养在工程认知能力方面提出新的要求。本文正是以这一角度切入，来探讨新工科视野下针对经济类专业学生工程认知能力培养的教学改革。

一、经济类学生工程认知能力培养的必要性

前面已经提到，新工科所提出的是我国工程教育改革方向，而工程教育是为工业培养输送人才的。具有工科特色或优势学科的高等院校正是这类人才培养最大的基地。以作者所在的江苏大学为例，江苏大学是一所典型的工科特色省属重点高校，其中机械设计制造及其自动化专业是江苏省品牌专业、国家级特色专业、首批教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业，并入选江苏高校品牌专业建设工程。根据《江苏大学2017年毕业生就业质量年度报告》，该校2017年共计24个学院5525名本科毕业生中有31.33%进入到了制造业，远高于排名第二位的信息传输/软件和信息技术服务业（13.39%）;其中经济类专业本科生进入到制造行业的比例达到23%，仅次于金融业比例（30.23%）。

2013年起第四次工业革命的大幕揭开，其实质是产业形态、工程技术和商业模式的综合变革，这意味着跨界人才之间的协同合作将是必然趋势[4]。这里的协同合作与过去的分工组合模式有着本质区别，在新的工业革命浪潮中，面对的问题和任务需求很难细化分配至单一专业领域，因此，过去那种大家各取所长组合聚力的合作模式将不再适应;如今必然要依靠来自各领域的专业人才进行跨界碰撞，通过融合创新来得以实现。而这种新的合作模式显然对各领域专业人才所应具有的全方位综合能力提出了更高的要求。具体来说，就是来自于不同专业的毕业生不仅在自身专业能力方面要具有一定的深度，还必须具有一定广度的通识能力，使得所有成员的个人知识体系和能力特点并非相互隔离，而是容易理解互通，以适应新工业革命对于融合创新的需求和挑战。正因为如此，当我们把目光再聚焦到服务于工业界的经济类人才上就会发现，新形势下，高校对于经济类专业学生在工程认知能力方面的培养将更加重视：不仅要让学生建立起工程系统的概念，了解不同专业人才的角色和职责，还应初步了解工业运行的基本过程，真正具备一定的共事基础。

二、现有培养模式的剖析

当前，国内众多工科特色高校已经逐渐认识到将工程认知能力设定为经济类专业学生毕业要求的必要性。以作者所在江苏大学为例，该校会计学专业培养计划的毕业要求明确指出了“本专业训练工程技术等基本技能，毕业生应掌握一定的自然工程类知识”。为支持这一毕业要求达成，该专业课程体系的通识教育课程类别中，要求学生完成2学分的自然工程类公共选修课，课堂教学48学时。自然工程类公选课是由全校各工科院系开设，可选课程包括《新材料概论》、《逆向工程》、《力学与科学素养》、《现代交通科技及其应用》、《废弃物的处理与综合利用》等，从不同学科领域拓宽学生的知识面，完善学生知识结构;另一方面，学生可根据个人兴趣自主选课，也有利于发展学生个性特长。根据调研发现，国内有相当多的高校采用这种培养模式，即通过课堂教学向经济类学生讲授传递工程领域的新科学新技术，使得学生能在一定程度上建立工程认知。但是，仅靠选修一两门课堂教学课程，学生所收获的是否能真正达到所期望的培养目标呢？我们不禁想要提出这样的疑问。

前面已经说到，所开设的自然工程类公选课属于通识教育类课程。北京大学陈向明教授[5]早在2006年就指出“通识中的‘通’不是通才的通，即什么都知道;而是贯通的‘通’，即不同学科的知识能相互通融，遇到问题时能从比较开阔的、跨学科的视角进行思考，收集资料，与人交流合作，达到不同文化和不同专业之间的沟通。”甘阳教授也提出了让人深省的观点[6]：通识教育课程应视为本科的主要课程和基础学术训练，绝不能把它看成仅仅是在主课以外“扩大”一点学生的兴趣和知识面，只是给学生加点“小甜点”。

在现阶段，开设通识教育课程似乎仍然是支撑经济类专业学生工程认知能力培养的最优途径。因此，如何以毕业要求为导向，合理开设课程、进行课程设计、开展教学活动，是作为教师必须认真思考的。在构建通识教育课程方面，作者非常认同王义遒教授观点[7]：“通识课程不能满足于学生记住了多少‘知识点’，其成败并不在于学生掌握知识的多少、理论的深浅、记忆的牢固和技能的运用，而在于学生是否能得到真实的体验和感受。在教学上，不必拘泥于以‘循序渐进’原则安排课程内容，允许学生不懂，让学生通过实践逐渐领悟。”通识教育在很大程度上可以视为一种养成教育，并不着重于传授某一领域严格的科学知识，因此，具有工程背景的通识课程并不适宜采用单一的课堂教学来达成，需要借助丰富多样的实践，让“知识”在学生身上内化为“能力”。

另一方面需要认识到，通识教育中的实践并非用于训练具体的职业技能，因此，不能简单的将工科专业某一实践环节的教学内容直接进行筛选移植。以众多高等院校机械设计制造及其自动化专业普遍设置的《金工实习A》实践课程为例，该课程通过多模块单工种训练，使机械专业学生掌握机械加工基本工艺知识和操作技能（涵盖了冷、热、数控加工等）。据作者调研，不少高校利用相关的已有教学资源，在經济类专业课程体系中设置《金工实习C》作为自然工程类的通识教育课程。与《金工实习A》相比，要求学生完成的工种训练数量大大减少，同时降低了学生对于相关工艺理论的理解要求。经济类专业学生通过自主选择完成一定数量的工种训练就可以获得相应学分。作者对该课程设置持保留态度：经济类学生的大部分生源来自于各省市的文科高中毕业生，对于自然科学的了解认识较少;进入到大学阶段，在《金工实习C》实践课程开设之前，该专业一般没有开设先修的相关理论教学课程;而该实践课程由于学时有限、实践教学指导人员一般学历层次较低等原因，也不具备为学生科学传授工艺理论的条件。这就导致绝大部分学生在进行实践训练时，往往只是依葫芦画瓢，不知其所以然。学生虽然在短时获得了一些基本的铸、锻、车、铣等技能，但由于一般在课程结束后几乎没有应用的场合，将很容易生疏并遗忘。因此，学生虽然经历了动手实践，但该课程的实际教学效果却可能不尽人意。

基于以上剖析可以发现，众多高校已经普遍认识到对经济类学生工程认知能力培养的必要性，但当前课程体系建设中的对应课程设置还具有一定的局限性，对于达成新形势下有着更为丰富内涵的工程认知能力缺少足够的支撑。而借助“新工科”建设的良好契机，作者将以培养经济类专业学生工程认知能力的目标为起点，贯彻反向设计方法，提出一门自然工程类通识课程的构建设想。

三、基于反向设计方法构建《机械加工生产工序》课程

叶民等在文献[2]中指出，重构新课程是“新工科”建设的重要落地路径。“新工科”建设最终是为了培养适应于工业未来融合创新发展趋势的具有全方位综合能力的人才，以培养目标作为总纲所提出的具体毕业要求根本上必须落实在每一门课程教学当中。前面已经梳理到，新的工业形势已经赋予了经济类专业学生所应具有的工程认知能力更为丰富的内涵和要求。而当前各高校经济类专业课程体系建设中的对应课程设置具有一定的局限性。因此，作者基于反向设计方法提出构建《机械加工生产工序》课程，以尝试解决当前存在的问题。

所提出自然工程类通识课程《机械加工生产工序》，是为达成江苏大学会计学专业在培养计划中明确指出的“本专业训练工程技术等基本技能，毕业生应掌握一定的自然工程类知识” 毕业要求而构思设计的。选择零件的加工制造作为课程主题，主要出于两方面因素考虑：一、中国是制造大国正向着制造强国积极转型，制造行业作为国家的根基需要大量的多方面综合人才培养;二、制造的本质是生产机械产品（机器），而零件是机器的基本单元，了解零件的基本加工制造过程和与之相关的经济因素才算是真正涉入制造行业。因此制定本课程目标如下：通过学习使学生了解机械产品的设计与开发;了解零件的加工工艺过程;了解机械产品的设计与开发及加工过程发生的主要费用支出，机械产品的成本构成;了解铸造、压力加工、焊接等材料成型方法;了解机械加工所需的车、铣、刨、磨等各类设备;了解现代制造和现代企业管理系统;同时培养学生的安全生产意识、质量意识、市场意识以及严谨、求实的作风。

该课程2学分，共30学时，其中课堂教学18学时，实践教学12学时。我们都知道一句俗语“在干中学，在学中干”，这句话非常形象地说明了理论与实践并重，学习与应用并重的深刻含义。绝大多数的经济类学生对于自然科学与工程技术领域的已有知识很薄弱，直观认识也较匮乏。因此，无论偏重于课堂上的集中理论教学还是侧重于学生直接参与实践过程，都不见得收到更佳的教学效果。作者认为，新课程应特别强调将理论教学和实践教学有机的联系起来，并注重增强课程的整体性和系统性。

教学内容和教学方法的选择和设计是为课程目标服务的。解读《机械加工生产工序》的课程目标会发现，其中直接关联于机械专业的多门专业课程，如《机械工程导论》、《工程材料及成型基础》、《机械制造技术基础》等等。所涉及到的每门课程覆盖知识都非常丰富，教学方法也各不相同。而《机械加工生产工序》定位于面向经济类专业学生的通识教育课程，因此如何设计合适的教学内容，选择教学方法，既能匹配适应学生的客观基础，又能让学生真正达成所期望的工程认知能力？

根据课程目标，作者提出“以项目为基础”的教学设计。总体来说，就是学生在教师理论讲解的基础上，通过分组合作完成项目，并进行展示答辩。

1. 课程导论（课堂教学2学时）：经济类学生普遍欠缺对于机械工程的基本认识，因此课程将首先通过导论的形式带领学生认识机器的组成及功能，了解机械产品的设计与开发及基本生产过程，了解现代制造和现代企业管理系统等。

2. 项目布置（课堂教学2学时）：教师将学生按照个人意愿以8-10人为单位分成不同的小组，详细说明项目要求和基本步骤方法，制定好日程进度。所谓“项目”，即要求各小组根据给定零件的相关资料完成成本分析，并加工制造出實物。这里提到的零件主要由教师提供，要求来自于常见机器，结构简单且具有典型性，如轴、法兰盘、套筒等，并提供零件图纸、工艺规程文件。学生也可以根据兴趣自选零件，但教师需要对完成的可行性进行审核。不同组的零件可能不同，也可能是对同一零件给定了不同加工工艺过程。

3. 项目执行（课堂教学、实践教学间隔安排，分别为12、12学时）：学生要能充分理解项目要求，需要了解一定的理论知识，如：零件加工工艺过程、工艺方案经济分析、主要毛坯件成型方法、热处理方法、机械加工方法等。学生要能加工制作规定零件，需要具备基本的实践训练，如铸造、车削、铣削、3D打印等。因此，教师将根据日程进度，采用理论教学和实践训练穿插进行的方式，有效指导学生开展项目，也有利于学生及时发现和解决疑问。

4. 项目答辩及总结（课堂教学2学时）：各小组依次展示项目成果，总结经验并陈述对课程学习的思考，最后由学生和教师加权投票的方式选出优秀项目。

通过以上教学设计可以看出，该课程的整个教学环节将课堂教学与实践教学内容形成一个有机的总体，始终由项目任务作为主线贯穿。而学生所接受的理论学习和实践训练相辅相成，正是在承担项目的过程中亲身领略机械加工，从而能真正提升工程认知能力，同时还有利于培养学生的协作能力。

四、结束语

本文以“新工科”建设为背景探讨了针对经济类专业学生工程认知能力培养的教学改革。首先梳理了新形势下工程认知能力的丰富内涵，其次剖析了当前培养模式的局限性，并在此基础上提出构建《机械加工生产工序》课程的新思路，可以为其他自然工程类通识教育课程的建设提供参考。

参考文献：

[1]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017（06）：1-13.

[2]叶民，孔寒冰，张炜.新工科：从理念到行动[J].高等工程教育研究，2018（01）：24-31.

[3]陈劲，吕文晶.人工智能与新工科人才培养：重大转向[J].高等工程教育研究，2017（06）：18-23.

[4]李茂国，朱正伟.工程教育范式：从回归工程走向融合创新[J]. 中国高教研究，2017（06）：30-36.

[5]陈向明.对通识教育有关概念的辨析[J].高等教育研究，2006（03）：64-68.

[6]甘阳.大学通识教育的两个中心环节[J].读书，2006（04）：3-11.

[7]王义遒.大学通识教育与文化素质教育[J].北京大学教育评论，2006（07）：2-8.