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