我国本科工程教育实践教学问题与原因探析_李培根

我国本科工程教育实践教学问题与原因探析李培根　许晓东　陈国松【摘 要】　工程教育实践教学是工程科技人才培养的重要环节。

本文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。

【关键词】　本科工程教育　实践教学　问题　原因【收稿日期】　２０１２年３月【作者简介】　李培根，中国工程院院士、华中科技大学校长、教授；许晓东，华中科技大学发展改革与政策法规办公室主任、公共管理学院教授；陈国松，华中科技大学教育科学研究院博士研究生。

中国工程教育始于洋务运动时期兴办的各种西式学堂，经过１４０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。

诚然，工程教育为我国的经济发展和社会进步造就了大批工程科技人才，取得了巨大成就。

与此同时，工程教育也存在不少问题，高校培养的工程科技人才难以满足我国转变经济发展方式、建立创新型国家和参与国际竞争的需要。

从国内产业界的反馈意见来看，工程人才培养质量不容乐观，特别是创新能力不足；从国际认可度和竞争力来看，２００３年我国工程师总量就超过美国两倍，但达到国际标准的工程师不足总量的１０％。

实践是工程的本质特征，导致工程师质量低下的主要因素之一是实践教学不足。

我国本科工程教育实践教学存在哪些问题，产生这些问题的原因何在，这是本文探讨的主要内容。

一、工程师培养的时代要求工程教育及工程师的培养，始终要面向产业界，面向世界，面向未来。

随着经济全球化和世界新一轮科技革命的兴起，各国都面临产业转型和升级的机遇和挑战，发达国家努力向产业链最高端转移，以占领科技制高点和获得高额垄断利润；发展中国家开始向工业低、中端转移，以推进工业化进程，增加经济总量和就业机会；作为新兴工业国家的中国，力争向产业链的中、高端转移，以增强国际竞争力，并在新的经济秩序中占据有利地位。

在这种背景下，中国需要的工程师是多元化的，既需要以创意为目标的创新、创业型工程师，也需要以制造为目标的设计、实现型工程师，还需要大量以运行管理为目标的服务型工程师。

其中，迫切需要的是创新、创业型工程师，或全能型工程师。

从创新、创业的角度考虑，这些工程师应关注人类社会生活中的重大问题或宏观问题，具有人文情怀和创新思维，以业界和客户新的需求为本，不断学习，主动实践，并向市场和用户提供完整的产品和服务。

与此同时，现代工程越来越显现出一些不同于传统工程的特点。

一方面，现代工程的外部特征表现为系统化、智能化和人性化，无论传统的机械工程、土木工程或化学工程，都更多地与计算机技术及自动控制技术结合在一起，与技术经济结合在一起，从而产生了智能化的设计、制造和施工。

可见，现代工程需要学科交叉和集成，这就要求工程师按照项目逻辑而不是学科逻辑开展工作，需要工程师团队运用不同学科的知识协同解决问题；要求工程师既具有所在工程领域的理论知识和实践能力，又具有沟通交流和团队协作的能力。

另一方面，现代工程的内部特征表现为科技含量不断增加，数学和自然科学成为现代工程合法性和品质的保证，这就要求工程师具有坚实本文为教育部人文社会科学研究“工程科技人才培养研究专项”成果（项目批准号：１０ＪＤＧＣ００２）。

的数学和自然科学的理论基础。

现代工程给工程师培养提出了更多要求，这些要求已在全球工业界特别是发达国家形成共识。

美国工程与技术鉴定委员会为此修订了工程教育认证标准，推出了“工程标准２０００”（Ｅｎｇｉ－ｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｒｉｔｅｒｉａ　２０００，ＥＣ２０００）。

与之前的认证标准相比，ＥＣ２０００准则对学生的实践技能、协作精神、职业道德水平等提出了明确要求，强调学生在大学期间为进入工程职业所作的准备：是否具备了从事工程活动的知识、能力和素养，能否适应实际工程和社会变化的需要，是否受到产业界的认可等。

ＥＣ２０００具体体现为本科工程专业毕业生应该具备的１１种能力，亦即ＥＣ２０００注重学生的学习效果和产出，而不像以往强调的是教师讲授了什么及水平如何，它要求高校持续地改进教学质量，鼓励教师改革评价学生学习成绩的方式。

此后，欧洲工程协会联合会（Ｔｈｅ　ＥｕｒｏｐｅａｎＦｅｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ａｓｓｏｃｉａ－ｔｉｏｎｓ，ＦＥＡＮＩ）于２００４年９月启动了欧洲认证工程师计划，旨在建立一个统一的工程教育认证体系。

其中包括１２条欧洲工程师注册标准和相关的注册条件（具体见参考文献７第３９页），也可视为欧洲工程教育人才培养的标准，上述１２条标准正是体现了工程教育的时代要求。

只有将工程教育置于全球背景下和整个高等教育体系中，准确把握时代对工程人才培养的要求，遵循工程教育人才培养国际标准，才能对其进行合理的定位和改革。

二、我国本科工程教育实践教学存在的问题工程师不同于科学家，“科学家发现已有的世界，工程师创造从未有过的世界”。

工程师所从事的工程构想、设计、实现和运行工作，均是实践的过程与体现。

对于工科学生而言，实践是创造性应用和发展理论的过程，是综合能力形成的过程，大学本科四年是参与工程实践、形成工程思维、获得工程经验的极重要时机。

对比时代的要求，我国本科工程教育实践教学还存在诸多的不足，影响了人才质量和国际竞争力。

１．本科工程教育实践教学目标不合理。

我国工程教育实践教学主要包括实验教学（理论课程的实验和独立开设的实验课程）和集中实践教学（工程训练、认识实习、生产实习、课程设计、毕业论文或设计）两大部分，除此之外，还有少部分学生参加的科技活动和社会实践活动，但在教学体制外运行。

实践教学的目标仍然以验证理论知识和掌握实验实训技能为主，而对责任感、表达能力、创新能力和协作精神没有硬性要求，实践教学目标不合理。

加之实践过程管理和监督缺位，实践教学评价流于形式，实践能力培养的力度与效果远未到位。

２０１１年６月，华中科技大学考察团考察了斯坦福大学、麻省理工学院和伊利诺伊大学香槟分校，对比ＥＣ２０００指导下的美国本科实践教学，我国确实存在差距。

以麻省理工学院电子工程系２０１０年开设的数字系统导论实验课程为例，其教学情况如下：课程名称：数字系统导论实验（ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙＤｉｇｉｔａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，１２学分）。

讲课与实验知识点：数字逻辑、触发器、ＰＡＬ、ＦＰＧＡ、计数器、定时器、有限状态机等。

课程设计要求：限于游戏、音乐、数字滤波、无线通信、视频或图像方向上选题。

学生应从事大量的写作与口头交流训练。

课业时间分配：每周３小时讲课、７小时实验、２小时作业。

学生上课规模：３３人；教学人员组成：研究生助教２人，本科生实验室助理２人。

实验室开放时间：周一至周四９：００～２３：４５；周五９：００～１７：３０；周日１３：００～２３：４５。

每晚有３小时实验室配有教师。

学习进度安排：前半段安排为讲课１６次，作业、基础实验项目５项；后半段安排为学生３人一组完成课程设计。

数字系统导论实验课程为期近三个半月，教学目标明确，评价考核严格。

根据实验教学目标，学生成绩考核主要分为７部分，分别是讲课中提问表现、实验１、实验２、实验３、实验４、实验５、课程设计（３人一组），所占总成绩的比例依次为１６％、４％、１０％、１０％、１０％、１０％、４０％。

其中占总成绩比重４０％的课程设计的评价又可细分为：陈述与报告撰写的质量，所占比重为１４％；限期完成进度与参与程度，所占比重为８％；设计的功能与性能，所占比重为９％；设计的复杂度、创新与挑战性，所占比重为９％。

课程要求每个学生都必须参加并完成最后的课程设计实物，如果完成逾期１天将扣除成绩的２０％，逾期５天将没有课程成绩。

由此可见，美国高校对学生实践能力的考核，注重思路创新、设计方案、表达沟通和团队协作。

其教学目标根据工程师的标准而定，具高等工程教育研究　２０１２年第３期有合理性。

２．本科工程教育实践教学体系设计不完善。

在我国本科工程教学体系中，存在重知识学习、轻能力培养的软化现象，主要特征是侧重学科基础知识的传授，而学生工程实践训练不足。

以实践教学所占比例为例，在美国大学的课程体系中，实践教学比例均在３０％以上，而我国大学这一比例都在２０％左右，相差较大。

以机械类专业为例，斯坦福大学总学分为１８９，其中实践学分为６８，占总学分比例为３６％；伊利诺伊大学总学分为１３２，实践学分为４５，占总学分比例为３４％。

从实践教学体系看，教学设计和实践活动缺乏层次性。

２０１１年，华中科技大学就实践教学问题组织了对多所高校教师和高年级学生的调研访谈，证实目前校外实践教学中的认识实习、生产实习、毕业实习之间没有明显的梯度和层次，企业从自身利益考虑，不愿接收学生实习，学生缺乏实战性训练机会。

我们仍以麻省理工学院为例进行对比分析，以下是该校工学院自２００２年开始实施的本科生实践机会计划（Ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ　ＰｒａｃｔｉｃｅＯｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ　Ｐｒｏｇｒａｍ，ＵＰＯＰ），分为三个阶段。

第一阶段为职前培训期（１周），占３个学分。

在这一阶段，学院将安排多场互动性的报告，学生不仅得到工学院和管理学院教师、企业相关领域专家的指导，更能得到一些富有挑战性的工程实践培训机会，让学生参与到案例研究、模拟以及角色扮演中去。

第二阶段为夏季实习期（１０～１２周），占１个学分。

在此期间，ＵＰＯＰ管理人员将通过电话、Ｅｍａｉｌ或亲自到公司，随时了解学生的实习进展。

学生在实习期间不仅要承担部分实际工作，而且在实习前、中、后期，还要完成三份调查表，内容涉及公司组织结构、产品的生产和销售过程、品牌的竞争力，涉及人际交往和职业伦理，涉及重要蓝图、协作能力和领导力，旨在帮助学生学会总结与思考。

第三阶段为经历反思期，占２个学分。

实习结束后，学生将填写自我评价表，撰写实习报告并作口头的汇报，雇方指导人员也将填写一张雇方评价表。

通过三个阶段的实习，实现陶冶情感、训练能力和培育理智的教学目标。

由于学生承担了部分实际工作，因此公司要支付报酬。

由此可见，其实践计划具有层次性，注重工程意识的培养，工程实践具有实战意义。

我国工程教育校内实践教学效果比校外好，但教学体系设计同样不适应现代工程师的培养。

以校内工程实训为例，其主要内容是热加工、冷加工、电工、装配与制作工艺以及现代加工技术的介绍与培训，缺乏对工程背景、工业流程和人因工程等内容的设计，影响了学生系统思维的培养。

而在发达国家，工程教育校内实践体系则重视将工程职业实践环境作为工程教育环境，培养学生的工程意识、工程能力和职业道德。

在德国的多特蒙德理工大学工程实训中心，学生从现场环境、实习手册、视频资料和指导教师那里获得的是工业规范、工业流程和人因工程的思想，而操作和运行则由学生自主完成。