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(一)實(shí)驗(yàn)室建設(shè):
建設(shè)應(yīng)以專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主,兼顧專業(yè)課實(shí)驗(yàn)的需要,結(jié)合專業(yè)方向,加強(qiáng)設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn),力圖成為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的基地。在建設(shè)過程中,高校應(yīng)始終堅(jiān)持教學(xué)改革的思想,深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,努力提高實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量;加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)管理,提高管理水平和綜合效應(yīng),充分調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室人員的積極性。高校應(yīng)積極建設(shè)各類高等教育人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)場地,為學(xué)生獲取更好的實(shí)踐環(huán)境打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
(二)實(shí)習(xí)基地建設(shè):
高校應(yīng)通過與著名企事業(yè)單位構(gòu)建實(shí)習(xí)基地,與知名企業(yè)或單位簽訂合作協(xié)議等多種手段,構(gòu)建校外實(shí)習(xí)基地,讓本專業(yè)學(xué)生更好地了解企業(yè)需求,更好地獲得實(shí)踐機(jī)會(huì),使學(xué)生真正參與生產(chǎn)實(shí)踐,為進(jìn)一步提升實(shí)踐能力提供良好的硬件保障。
(三)校企合作制度建設(shè):
為進(jìn)一步加強(qiáng)高校對實(shí)習(xí)基地管理,避免形式上的合作,提高校企合作的質(zhì)量,不僅要與合作企業(yè)簽定協(xié)議,就合作內(nèi)容達(dá)成意向,還要學(xué)習(xí)國際上校企合作成效突出的一些著名高校在校企合作方面取得的先進(jìn)管理模式,建立校企合作質(zhì)量監(jiān)控制度。一方面,對每個(gè)參與實(shí)習(xí)的班級、學(xué)生進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)習(xí)效果責(zé)任具體落實(shí)到每個(gè)單位的負(fù)責(zé)人,指導(dǎo)教師要對學(xué)生實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行考核,縮小學(xué)生與企業(yè)需求之間的鴻溝。另一方面,保證一定的實(shí)習(xí)師資力量,在實(shí)習(xí)基地保證有固定的老師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí),并聘請實(shí)習(xí)單位經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師為學(xué)生作現(xiàn)身說法,現(xiàn)場講授、現(xiàn)場演示,按軟件企業(yè)模式運(yùn)作。
(四)學(xué)習(xí)、支撐環(huán)境建設(shè):
高校圖書館應(yīng)征訂與認(rèn)證專業(yè)相關(guān)的各類中文期刊、外文期刊數(shù)以及豐富的電子圖書和期刊數(shù)據(jù)庫。此外,為加強(qiáng)資源的交流與共享,高??膳c所在省、市的一些985高校、211高校建立圖書館資源共享模式,為工程教育專業(yè)學(xué)習(xí)提供更新更有價(jià)值的文獻(xiàn)資料。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方面,高校須配備高速校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,如可通過Cernet及Chinanet雙路由與Internet聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)校園有線、無線網(wǎng)絡(luò)雙覆蓋,為教學(xué)、工程實(shí)踐提供良好的網(wǎng)絡(luò)條件。此外,在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)基礎(chǔ)上,高校還可構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、教務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等,方便本專業(yè)教師進(jìn)行課程網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)與利用。
二、開展工程教育認(rèn)證軟件條件的建設(shè)
(一)理論知識(shí)考核制度:
理論知識(shí)的掌握主要取決于教學(xué)過程,因而教學(xué)過程的監(jiān)控決定了理論知識(shí)的考核效果。在教學(xué)中,高校要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展教育觀,依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)闹R(shí)為載體,實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng)新意識(shí)能力培養(yǎng)。具體而言,強(qiáng)調(diào)掌握從事專業(yè)相關(guān)工作所必需的理論基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)符合專業(yè)發(fā)展規(guī)律的思維方式、綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的實(shí)踐能力以及終生學(xué)習(xí)能力。注重加強(qiáng)對學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)等三個(gè)方面的綜合教育,將三者融會(huì)貫通于教育的全過程。特別是在理論知識(shí)考核方面,要通過設(shè)計(jì)和實(shí)施專業(yè)課程體系,使學(xué)生掌握專業(yè)核心理論和專業(yè)知識(shí)。學(xué)校應(yīng)制定健全的管理制度,對教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控,通過督導(dǎo)、檢查、評比等多種手段保證教學(xué)質(zhì)量。
(二)實(shí)踐能力考核制度:
為加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐能力的有效考核,高校實(shí)施小班化機(jī)考制度,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不再只停留于書本上理論知識(shí)的掌握,更加注重上機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為體現(xiàn)以學(xué)生為本的教育理念,培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、知識(shí)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、勇于創(chuàng)新的高素質(zhì)專業(yè)人才,在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),高校可以將自主個(gè)性化學(xué)習(xí)納入專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃,強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。對學(xué)生自主個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)行定期考核。對于工科專業(yè)學(xué)生而言,畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間最后一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,是集中培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì),可提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),分析和解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。針對工程教育專業(yè)認(rèn)證要求,對畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作高校要有明確、詳細(xì)的規(guī)定,具體包括:(1)明確畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選題論證、文獻(xiàn)調(diào)查及綜述、開題報(bào)告、設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析與討論、論文撰寫及繪圖、答辯等。在畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐階段完成基本理論、基本方法和基本技能的綜合訓(xùn)練,并完成理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)研究、撰寫論文、答辯表達(dá)等方面的訓(xùn)練,鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、應(yīng)用能力,特別注重學(xué)生獨(dú)立工作能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的鍛煉,重視學(xué)生工程能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng),鼓勵(lì)創(chuàng)新進(jìn)取、勇于探索。(2)建立畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生選題與指導(dǎo)教師互認(rèn)方法。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目原則上要求一人一題,獨(dú)立完成,同時(shí)鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)可實(shí)施教師、學(xué)生雙向選擇制。畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題力求符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),保證達(dá)到專業(yè)論文的基本要求。支持學(xué)生到校外企事業(yè)單位進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。(3)建立畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量管理制度。學(xué)校對畢業(yè)設(shè)計(jì)要制定完整的教學(xué)文件,做出明確規(guī)定,要求指導(dǎo)教師全程負(fù)責(zé),把好質(zhì)量關(guān)。(4)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)的評選。積極鼓勵(lì)和推薦學(xué)生申報(bào)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)。此外,應(yīng)鼓勵(lì)大學(xué)生多參加各類創(chuàng)新型競賽,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
(三)社會(huì)評價(jià)制度:
一方面高??梢耘c實(shí)踐單位進(jìn)行良好的溝通,了解就業(yè)需求,爭取創(chuàng)建更多更好的實(shí)踐基地,提升專業(yè)影響力;另一方面,高校應(yīng)建立與畢業(yè)生就業(yè)部門之間有效的溝通與反饋機(jī)制,通過發(fā)放問卷調(diào)查或邀請畢業(yè)生返校就工作現(xiàn)狀與在校教師與學(xué)生進(jìn)行交流等手段,了解就業(yè)生的工作行為表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)過程中存在的問題或不足,提出解決方案,應(yīng)用于指導(dǎo)在校學(xué)生培養(yǎng),提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。
(四)提高師資教學(xué)水平:
在教學(xué)方式上,高校應(yīng)積極推進(jìn)“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)方法改革,強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式與互動(dòng)式、面向問題求解的教學(xué)方式,加強(qiáng)符合學(xué)生特點(diǎn)的個(gè)性化教學(xué)及指導(dǎo)方式,鼓勵(lì)采用現(xiàn)代化教學(xué)手段和開放式教學(xué)方式,積極采用多媒體與課件輔助教學(xué),加強(qiáng)教師教學(xué)質(zhì)量的管理和監(jiān)控。要注重中青年教師隊(duì)伍建設(shè),支持和鼓勵(lì)青年教師出國研修與學(xué)術(shù)交流,有計(jì)劃、分步驟培養(yǎng)青年骨干教師。針對青年教師培養(yǎng)可先行配備導(dǎo)師,負(fù)責(zé)對課堂教學(xué)效果檢查,不斷提高青年教師的教學(xué)和科研水平。另外,還可引入適量兼職教師,使更多的企業(yè)教師參與學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié),有助于提高學(xué)生的實(shí)踐能力。
(五)課程體系考核制度:
國內(nèi)高校的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)普遍存在“只看不做”的弊端,導(dǎo)致實(shí)踐缺失。學(xué)生雖然可以參觀化工設(shè)備外形、認(rèn)識(shí)化工生產(chǎn)流程,但缺少在實(shí)際運(yùn)用中培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的體驗(yàn),缺乏對單元過程操作參數(shù)間相互關(guān)系的理解,缺乏對自身在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中所承擔(dān)的“控制生產(chǎn)角色”的認(rèn)識(shí)。有些同學(xué)甚至片面地認(rèn)為:化工生產(chǎn)自動(dòng)化程度非常高,我們只需要監(jiān)測中控室的儀表盤,書本上的專業(yè)知識(shí)用不上。為了培養(yǎng)學(xué)生流程及控制方面的工程實(shí)踐能力,我校認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)建立了校內(nèi)仿真實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),讓學(xué)生在“做中學(xué)”。仿真實(shí)習(xí)技術(shù)用實(shí)時(shí)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型代替工廠的實(shí)際操作,在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)踐教學(xué),使學(xué)生獲得了工程實(shí)踐認(rèn)識(shí)。根據(jù)我校校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的合成氨生產(chǎn)流程,以及校外實(shí)習(xí)基地的煤制甲醇生產(chǎn)流程,我們選購了內(nèi)容匹配的仿真軟件,按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,在上機(jī)實(shí)踐過程中,從認(rèn)識(shí)泵、換熱器、精餾塔等單元設(shè)備流程,到理解溫度、壓力、流量和液位等重要操作參數(shù)的控制知識(shí)和上機(jī)實(shí)訓(xùn),再到生產(chǎn)流程的開停車及事故處理實(shí)訓(xùn),使學(xué)生了解操作參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián),獲得關(guān)于流程及控制的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),激發(fā)其對后續(xù)相關(guān)理論課程的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的工程教育實(shí)踐功能。我們以學(xué)生在線上機(jī)運(yùn)行能力作為仿真環(huán)節(jié)考核的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。仿真實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、單元設(shè)備可視化模型,深層次展現(xiàn)單元操作的工程實(shí)現(xiàn)
下廠參觀實(shí)際生產(chǎn)流程,獲得設(shè)備外形的感性認(rèn)識(shí),對于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。培養(yǎng)卓越化學(xué)工程師更要求其注重建立單元操作的設(shè)備結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)聯(lián),以及對單元操作過程強(qiáng)化的理解。如何獲得單元設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工藝內(nèi)涵的感性認(rèn)識(shí),是目前認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)普遍存在的問題。我校的校內(nèi)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地,不僅建立了合成氨和催化裂化生產(chǎn)裝置模型,還把工廠中廢棄的泵、換熱器、精餾塔盤、塔內(nèi)件等實(shí)物進(jìn)行了“解剖”,讓學(xué)生直觀地看到設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能,理解單元操作是如何在工程設(shè)計(jì)層面實(shí)現(xiàn)的。我們還將進(jìn)一步設(shè)計(jì)制造單元設(shè)備的動(dòng)態(tài)可視化模型,再現(xiàn)設(shè)備內(nèi)的物料流動(dòng)狀態(tài)及其與傳遞過程、反應(yīng)過程的相互關(guān)聯(lián),讓學(xué)生獲得強(qiáng)化單元操作的重要工程概念,建立對流動(dòng)狀態(tài)影響傳遞過程等的感性認(rèn)識(shí),為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力提供深層次的感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。
三、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)配套教材,加深學(xué)生對實(shí)踐知識(shí)的理解和理論升華
認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)從單一的工廠參觀模式向多元化教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變,成倍地增加了帶給學(xué)生的信息量。而在傳統(tǒng)的筆記式實(shí)習(xí)授課方式下,學(xué)生只能被動(dòng)地在流動(dòng)參觀的環(huán)境中獲取對工藝流程及單元設(shè)備的感性認(rèn)識(shí),很少有時(shí)間進(jìn)行自主思考,提升對實(shí)踐知識(shí)的理解,這就容易造成學(xué)生不求甚解,使認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)僅流于形式的情況長期存在。目前,國內(nèi)高校普遍缺少針對認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的配套教材,如普通高等學(xué)校“十一五”規(guī)劃教材中,就很少見到化工實(shí)踐類教材。為了解決認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)“參觀內(nèi)容爆炸”造成學(xué)生不求甚解的問題,我校編寫了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)配套教材,介紹化工安全、單元操作,典型化工工藝過程,如合成氨、催化裂化、常減壓蒸餾、煤制甲醇、乙烯等的原理及流程,以及化工單元及流程的儀表控制原理和開停車、運(yùn)行、事故處理方案的仿真實(shí)訓(xùn)。學(xué)生可以邊讀書邊實(shí)踐,感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合,有利于加深對工程實(shí)踐的認(rèn)識(shí)和對理論的理解,訓(xùn)練主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。在2014年認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中,認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)配套教材以校內(nèi)講義的形式試發(fā)行,學(xué)生幾乎人手一本,提升了工程實(shí)踐效果。講義在學(xué)生試用改進(jìn)后已正式出版。
四、注重校外實(shí)踐教學(xué)基地的產(chǎn)學(xué)研示范作用
認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是大學(xué)生在校期間第一次走進(jìn)化工廠,校外實(shí)習(xí)基地的示范作用,對學(xué)生提高專業(yè)認(rèn)同感、求知欲和樹立正確的就業(yè)觀至關(guān)重要。如果缺乏正確引導(dǎo),學(xué)生容易對化工企業(yè)的工作環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益、人身安全等產(chǎn)生擔(dān)憂。目前,各高校把重點(diǎn)放在開發(fā)更多的校外實(shí)習(xí)基地上,而如何更好地發(fā)揮校外實(shí)習(xí)基地的工程人才培養(yǎng)作用,成為亟待解決的問題。我校的做法是加強(qiáng)校企間的產(chǎn)學(xué)研合作,發(fā)揮校外實(shí)習(xí)基地對學(xué)生的示范作用。產(chǎn)學(xué)結(jié)合,聘請工廠技術(shù)人員擔(dān)任認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師,來校講授安全知識(shí)和生產(chǎn)流程,拓寬學(xué)生的工程視野;產(chǎn)研結(jié)合,加速了我??蒲谐晒趯?shí)踐基地生產(chǎn)裝置上的應(yīng)用,如校外實(shí)習(xí)基地的低溫甲醇洗氣體凈化四塔流程,就是我校的科研成果轉(zhuǎn)化。通過現(xiàn)場參觀,學(xué)生看到了科研創(chuàng)造的生產(chǎn)力,提高了專業(yè)認(rèn)同感和求知欲。我們還充分發(fā)揮校友的模范帶頭作用,發(fā)動(dòng)企業(yè)中的優(yōu)秀畢業(yè)生,請他們帶在校學(xué)生下現(xiàn)場、介紹企業(yè)文化,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)規(guī)劃能力。
五、強(qiáng)化外部監(jiān)管,提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力
認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的學(xué)生數(shù)量多,實(shí)踐教學(xué)任務(wù)緊湊。如我校的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),約700名學(xué)生/年,1周教學(xué)計(jì)劃內(nèi)通常是以班為單位集體參觀實(shí)踐。如果缺乏有效的外部監(jiān)管,實(shí)踐就會(huì)淪為走馬觀花,起不到培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的作用。工程創(chuàng)新教育的本質(zhì)是學(xué)生思維的自組織過程。多數(shù)學(xué)生對所需掌握的實(shí)踐知識(shí)具有不明確的學(xué)習(xí)興趣和目標(biāo)。學(xué)校必須通過實(shí)習(xí)過程中的及時(shí)引導(dǎo)及多種外部監(jiān)管措施,如課堂監(jiān)管、教學(xué)過程監(jiān)管等,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和自我價(jià)值認(rèn)同感,不斷提升其工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。首先,實(shí)習(xí)動(dòng)員時(shí)即下發(fā)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)要求,明確各環(huán)節(jié)的具體要求,讓學(xué)生帶著任務(wù)參與認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),并通過實(shí)習(xí)教材預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí);其次,不斷改進(jìn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的各環(huán)節(jié),吸引學(xué)生主動(dòng)參與,手、眼、腦并用;最后,實(shí)施多元化考核制度,如仿真采取上機(jī)實(shí)踐在線考核、校內(nèi)實(shí)習(xí)采取閉卷考試、下廠參觀采取提交實(shí)習(xí)報(bào)告等,有效地督促學(xué)生在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中緊跟每個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的步伐,強(qiáng)化自主學(xué)習(xí),提高認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)作用。
六、結(jié)束語
1.1改變教學(xué)模式
第一,課程中重復(fù)的內(nèi)容不再重復(fù)教學(xué)。比如:工程力學(xué),力學(xué)的基本知識(shí)與大學(xué)物理重復(fù),在課堂上以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,每堂課讓學(xué)生自己準(zhǔn)備課堂內(nèi)容,準(zhǔn)備PPT,上臺(tái)講解,教師給出指導(dǎo)。第二,軟硬件結(jié)合的方式教學(xué)。比如:單片機(jī)課程采取上機(jī)教學(xué),使學(xué)生邊學(xué)邊用,用軟件模擬,再加入實(shí)驗(yàn)課時(shí)達(dá)到軟硬件有機(jī)結(jié)合。第三,學(xué)生自由選擇跟本門課程相關(guān)的課題,完成課程教學(xué)。比如CDIO工程導(dǎo)論:教師先介紹本門課程的任務(wù),然后提出課題讓學(xué)生自行選擇,針對每一個(gè)課題學(xué)生自行收集材料,制作PPT,講解課題并最終完成課題。每一個(gè)課題教師給出的應(yīng)該相對簡單,一個(gè)簡單的項(xiàng)目學(xué)生完成后,他們會(huì)有小小的成就感。這樣就可以激發(fā)學(xué)生的興趣和努力。首先,新生由于剛進(jìn)入校園彼此還不是很熟悉,通過分配任務(wù)讓新生能組成團(tuán)隊(duì),進(jìn)行分工與合作,創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。其次,充分利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性,讓學(xué)生自主到圖書館或者網(wǎng)上查詢資料,培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。再次,在為學(xué)生布置完課題后,讓學(xué)生自己購買各種元件和工具,能夠?qū)⒗碚撝R(shí)和實(shí)踐相結(jié)合,在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)水平。最后,在答辯的過程中,讓學(xué)生扮演不同的角色,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作以及實(shí)踐操作能力。經(jīng)過對2010級測控班級的試驗(yàn),參與項(xiàng)目的學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣以及動(dòng)手能力方面要比沒有參與項(xiàng)目的學(xué)生有明顯的優(yōu)勢。從畢業(yè)就業(yè)情況來看,參與項(xiàng)目的同學(xué)在就業(yè)時(shí)候自己感覺壓力較小。
1.2制定新的培養(yǎng)方案
針對應(yīng)用型本科測控專業(yè),為了合理制定培養(yǎng)方案,我們首先對本專業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行調(diào)查,結(jié)合以往的教學(xué)計(jì)劃讓企業(yè)人員給出評定各個(gè)課程在本行業(yè)的重要性,分別從10分到0分羅列出每一門課的重要性,然后收集這些調(diào)查資料進(jìn)行總結(jié)。參考CDIO評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),制定符合產(chǎn)業(yè)需求的測控專業(yè)人才培養(yǎng)方案
2.校企合作
2.1學(xué)校和企業(yè)合作共同編寫符合工程教育需要的教材
如:編寫無損檢測課程教材并開展相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)(IDEA培訓(xùn))。
2.2建立CDIO工程教育模式所需的實(shí)踐基地
要培養(yǎng)優(yōu)秀的工程技術(shù)人才,應(yīng)該具有好的工程實(shí)踐環(huán)境,我們建立了職業(yè)資格鑒定站,先后與廈門燦坤實(shí)業(yè)有限公司、愛迪爾電子有限公司等多個(gè)公司合作,建成了多個(gè)校企合作的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地,成立企業(yè)研究院,創(chuàng)造了滿足應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的工程環(huán)境。
2.3提升學(xué)生工程實(shí)踐能力
在大學(xué)四年中,一、二年級是理論知識(shí)的學(xué)習(xí)階段,三、四年級著重實(shí)踐訓(xùn)練:第五學(xué)期為期1周的“電工電子實(shí)訓(xùn)”即借助一個(gè)典型電路系統(tǒng)完成實(shí)訓(xùn),來檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)的電路、電子知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。在第五學(xué)期分別安排了兩周的單片機(jī)和PLC課程設(shè)計(jì)。在第六學(xué)期,安排了為期3周的“測控系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)”。在第七學(xué)期安排了一個(gè)月的就業(yè)實(shí)習(xí)。同時(shí)在每年暑假都安排學(xué)生去工廠參觀實(shí)習(xí)。在此過程中有企業(yè)的參與,使用多種常用設(shè)備,讓學(xué)生對實(shí)際作業(yè)更加接近,促進(jìn)了畢業(yè)生與企業(yè)接軌的能力。
2.4積極開展課外競賽,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
1.1理念分析根據(jù)當(dāng)前對工程人才培養(yǎng)的社會(huì)需求,當(dāng)前國際主流為全面工程教育理念。因?yàn)楝F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程問題不再是局限于單一學(xué)科的問題,這里面有現(xiàn)代科技、生物技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展帶來的深層次原因,所以,對現(xiàn)實(shí)中問題的解決也不再是傳統(tǒng)方法,需要多學(xué)科、多層面和跨時(shí)空交流與合作,對人才素質(zhì)能力培養(yǎng)提出新的要求。CDIO是基于全面工程教育理念的具體實(shí)現(xiàn)手段,2004年由4所國際大學(xué)組成的跨國研究組合KnutandAliceWallenberg基金會(huì)研究探索形成。它是以工程項(xiàng)目為載體對目標(biāo)群體實(shí)施主動(dòng)性、實(shí)踐性、綜合性課程教學(xué)方式,主要以“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”為重點(diǎn),以能力培養(yǎng)為目標(biāo)。
1.2體系結(jié)構(gòu)CDIO體系嚴(yán)密,并具備全面實(shí)施過程和結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)。12條標(biāo)準(zhǔn)可以概括為3個(gè)方面。
1.2.1課程體系與培養(yǎng)方案涵蓋標(biāo)準(zhǔn)2、標(biāo)準(zhǔn)3、標(biāo)準(zhǔn)4,主要是課程體系和教學(xué)培養(yǎng)方案上要體現(xiàn)和滿足CDIO工程教育模式、思想和方法,體現(xiàn)“寬基礎(chǔ)、高素質(zhì)”培養(yǎng)要求。
1.2.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)與評估涵蓋標(biāo)準(zhǔn)5、標(biāo)準(zhǔn)6、標(biāo)準(zhǔn)7、標(biāo)準(zhǔn)8、標(biāo)準(zhǔn)11和標(biāo)準(zhǔn)12,工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)是CDIO實(shí)施的主要部分;標(biāo)準(zhǔn)7和標(biāo)準(zhǔn)8主要體現(xiàn)綜合性學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí);標(biāo)準(zhǔn)11和標(biāo)準(zhǔn)12構(gòu)成評估體系,包括學(xué)習(xí)評估和專業(yè)項(xiàng)目評估兩個(gè)方面。
1.2.3教學(xué)理念涵蓋標(biāo)準(zhǔn)1、標(biāo)準(zhǔn)9、標(biāo)準(zhǔn)10,標(biāo)準(zhǔn)l主要是CDIO教育理念,要求專業(yè)目標(biāo)反映CDIO理念;標(biāo)準(zhǔn)9和標(biāo)準(zhǔn)10主要包括教師基本能力、產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力的提高。
1.3借鑒性分析
1.3.1成熟度分析CDIO具有完備的能力體系結(jié)構(gòu)和實(shí)施檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),中國教育部2008年前后引進(jìn)試點(diǎn),具備一定成熟度。
1.3.2課程體系分析CDIO對學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)和文理并重提出要求,比如創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)組織協(xié)調(diào)與交流能力等。課程體系需針對教學(xué)培養(yǎng)方案對學(xué)習(xí)目標(biāo)、綜合課程設(shè)置、工程類課程設(shè)置等做出相應(yīng)調(diào)整,大類培養(yǎng)和專業(yè)教育相結(jié)合。以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)線從而有機(jī)劃分課程群進(jìn)而系統(tǒng)地整合課程體系,并以此為核心組織需要學(xué)習(xí)和掌握的教學(xué)內(nèi)容。可根據(jù)CAD教學(xué)課程體系調(diào)整改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)體系模塊化、層次化和系統(tǒng)化,形成由基礎(chǔ)到高級、由簡單到復(fù)雜的項(xiàng)目進(jìn)階模式,從而使學(xué)生在項(xiàng)目完成過程中提高自主學(xué)習(xí)能力和工程實(shí)踐能力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、求知欲、自信心、探索精神、開創(chuàng)精神和鍛煉團(tuán)隊(duì)精神。
1.3.3教學(xué)理念方法與評估分析主要是在教學(xué)方法上體現(xiàn)現(xiàn)代工程教育,由以教師為中心教學(xué)轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”,可以對過去多媒體開發(fā)思路和傳統(tǒng)教案組織方式加以改進(jìn)。評估體系主要改變原有評估結(jié)構(gòu)適應(yīng)項(xiàng)目體系結(jié)構(gòu),可以增加CDIO能力因素評估環(huán)節(jié),比如學(xué)習(xí)經(jīng)歷、人際關(guān)系技巧、系統(tǒng)構(gòu)建技能、團(tuán)隊(duì)合作知識(shí)等,可以利用先進(jìn)通信技術(shù)采用非傳統(tǒng)評價(jià)手段。
1.3.4項(xiàng)目設(shè)計(jì)分析項(xiàng)目設(shè)計(jì)是重點(diǎn)部分。項(xiàng)目要求具備綜合性,體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)與工程訓(xùn)練的融合,同時(shí)契合實(shí)際,從而實(shí)現(xiàn)綜合學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)過程??梢栽黾泳C合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,引入相關(guān)企業(yè)、研究所實(shí)際范例[4]。
2基于CDIO的CAD教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建
2.1課程體系結(jié)構(gòu)調(diào)整基于CDIO的學(xué)科課程體系的研究主要體現(xiàn)在圍繞“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”思路要求,以項(xiàng)目為導(dǎo)引構(gòu)建課程群。根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模劃分項(xiàng)目層級、明確層級順序和課程時(shí)間順序,構(gòu)建項(xiàng)目魚骨架圖。比如專業(yè)課程由單門課程支撐一個(gè)三級項(xiàng)目,一組核心課程群支撐一個(gè)二級項(xiàng)目,一組二級項(xiàng)目支撐一個(gè)一級項(xiàng)目。圖1所示主干顯示包含CDIO全過程的一級項(xiàng)目,由主要核心課程構(gòu)成。工程制圖及CAD屬于二級項(xiàng)目下的核心課程,CAD系統(tǒng)、CAD/CAM分屬于后續(xù)二級項(xiàng)目下課程。
2.2教學(xué)理念方法與模式
為了由過去以教師為中心的教學(xué)方式轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”,同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力,需要對信息的傳達(dá)方式和手段優(yōu)化,這里主要提出3個(gè)方面的措施。
2.2.1教學(xué)信息邏輯結(jié)構(gòu)圖處理傳統(tǒng)圖學(xué)教學(xué)教案設(shè)計(jì)一般采用辦公處理軟件Word或者PPT對文字信息進(jìn)行順序加工處理并展示。版式中大量文字以適合傳統(tǒng)閱讀模式的線性形式表述。結(jié)合CDIO對培養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)群體綜合能力素質(zhì)方面的要求,探索采取更加符合形象思維訓(xùn)練和加深知識(shí)記憶的方法和手段,并將該方式方法融入教學(xué)教案設(shè)計(jì)表達(dá)以及素材開發(fā)元件制作的腳本設(shè)計(jì)中。主要思路為遵循形象創(chuàng)建規(guī)律和知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)傳遞為主線,對圖學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行并行化處理,并加入思維形式注記,見圖2。首先,將教學(xué)內(nèi)容中適合做并行轉(zhuǎn)化處理部分篩選出來,選用適當(dāng)輔助軟件工具對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行處理,添加思維注記形式如概念型、符號型、類化型、證明型、森林型、賦權(quán)樹型等,改變現(xiàn)有教學(xué)教案的線性文本結(jié)構(gòu)和屬性,增強(qiáng)重點(diǎn)、關(guān)聯(lián)、圖像、色彩、視覺節(jié)奏、維度等信息,達(dá)到強(qiáng)化學(xué)習(xí)活躍度、增強(qiáng)思維訓(xùn)練的目的。實(shí)現(xiàn)方法是首先針對某一知識(shí)點(diǎn)找出主題作為根結(jié)點(diǎn);其次對文本信息內(nèi)容進(jìn)行分層,將各層內(nèi)容關(guān)鍵詞作為根結(jié)點(diǎn)的主要分支,各層內(nèi)容依次按先后和重要程度劃分作為分支的子項(xiàng);再次標(biāo)識(shí)出整體內(nèi)容中的關(guān)鍵要素,標(biāo)識(shí)出各分支內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別;最后插入相關(guān)圖示作為注釋說明,并調(diào)整各元素顏色、粗細(xì)、結(jié)構(gòu)等以增強(qiáng)視覺效果表達(dá)。在轉(zhuǎn)化處理過程中應(yīng)注意首先主題需明確,各層級關(guān)鍵詞需經(jīng)過提煉保持簡明扼要,便于理解和掌握;其次盡量將某一主題內(nèi)容放置在同一幅面中,而且盡量保證每組的分支數(shù)在合理的范圍內(nèi),并控制分支之間的密集度,如果內(nèi)容超出單幅面容納范圍,則可以采取子圖分解的方法加以解決。教學(xué)內(nèi)容中一些具有相似性屬性的圖形信息可以集中分析展示。這里的相似性屬性不僅僅是從邏輯概念或工程圖的內(nèi)容進(jìn)行劃分,而且可就工程圖學(xué)本身的圖形所具有的審美性加以匯總,這對于提高學(xué)習(xí)目標(biāo)群體綜合能力的培養(yǎng)有所裨益。
2.2.2基礎(chǔ)課程輔助教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)傳統(tǒng)輔助教學(xué)系統(tǒng)主要基于Authware、Director等MCAI軟件開發(fā),這類系統(tǒng)根據(jù)程序開發(fā)者初期擬訂教學(xué)思路和教學(xué)實(shí)施過程編制固定腳本,因此封裝打包后無法修改,存在教學(xué)實(shí)施中開放性、通用性不強(qiáng)的問題。一方面教學(xué)實(shí)施者在教學(xué)中無法根據(jù)實(shí)際情況形成個(gè)人的單堂課程教案進(jìn)行個(gè)性化施教;另一方面教學(xué)實(shí)施對象實(shí)驗(yàn)中無法根據(jù)自身情況形成個(gè)性化學(xué)習(xí),比如無法根據(jù)自己對計(jì)算機(jī)操作熟練程度、空間想象能力程度來適時(shí)調(diào)看相關(guān)命令、參照三維實(shí)物模型和相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)。針對上述需求,筆者研究了CAD基礎(chǔ)課程工程制圖數(shù)字化立體教學(xué)系統(tǒng)。該套系統(tǒng)由專業(yè)數(shù)字化教學(xué)素材庫、多媒體展示系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)展示系統(tǒng)3部分組成。增強(qiáng)個(gè)性化修改定制功能,整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)呈現(xiàn)一種開放式結(jié)構(gòu)。輔助教學(xué)多媒體展示系統(tǒng)主要輔助教師課堂教學(xué),利用教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)并按照一定的框架結(jié)構(gòu)集成所有制作元素。教師可根據(jù)實(shí)際情況引用素材庫內(nèi)資源比如數(shù)字教案、數(shù)字化掛圖、平面工程圖、數(shù)字三維模型、動(dòng)畫等形成個(gè)性化教案進(jìn)行教學(xué)講解,可以根據(jù)前述CDIO理念以及便于項(xiàng)目化教學(xué)需要來組織教學(xué)內(nèi)容,把抽象的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為易于接受、形象直觀的圖像、動(dòng)畫、虛擬模型,解決傳統(tǒng)教學(xué)對于教學(xué)重難點(diǎn)突出不夠、表達(dá)效果差等問題。網(wǎng)絡(luò)展示系統(tǒng)主要用于輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)與測試,學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)調(diào)用庫內(nèi)矢量模型實(shí)時(shí)拖曳、動(dòng)態(tài)觀察、動(dòng)畫放縮不失真、易于控制播放,調(diào)用自動(dòng)繪圖命令講解動(dòng)畫學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖方法;網(wǎng)絡(luò)習(xí)題集涵蓋理論重難點(diǎn)、提供實(shí)時(shí)自測和正誤判斷,便于學(xué)生自由學(xué)習(xí)、深化鞏固知識(shí)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程可以劃分為以下幾個(gè)階段,首先針對工程制圖具體內(nèi)容綜合利用多媒體技術(shù)構(gòu)建資源庫內(nèi)各分類單元的元素素材收集、設(shè)計(jì)與初步制作;其次根據(jù)使用目的和場合要求搭建展示平臺(tái)框架;然后將各分類單元元素分別集成于開放平臺(tái)下,形成滿足本地和網(wǎng)絡(luò)化展示應(yīng)用;再次根據(jù)CAD具體內(nèi)容完成基礎(chǔ)部分內(nèi)容設(shè)計(jì),可以與工程制圖結(jié)合,融入前述系統(tǒng)中。整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測試并投入運(yùn)行,使用情況好,其方法和系統(tǒng)平臺(tái)也適用于其他課程移植,便于實(shí)施開展開放式、自主性、個(gè)性化的教學(xué)。
2.2.3信息反饋和評估建立非傳統(tǒng)評價(jià)體系,激勵(lì)學(xué)生將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)。教學(xué)信息反饋和評估采取動(dòng)態(tài)方式,包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分以及后續(xù)綜合項(xiàng)目部分,可以充分利用網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代交流工具如QQ、微信等動(dòng)態(tài)收集信息;所有項(xiàng)目實(shí)施采用開放性實(shí)踐方式面向高年級學(xué)生開展,分小組按批次對學(xué)生實(shí)施。同時(shí)增加非傳統(tǒng)評價(jià)環(huán)節(jié),比如綜合項(xiàng)目中對整個(gè)過程中的圖書館資料查閱、方案設(shè)計(jì)和選擇、具體實(shí)施和運(yùn)行、總結(jié)和歸納的各環(huán)節(jié)進(jìn)行評價(jià),成績構(gòu)成由各環(huán)節(jié)成績按百分比組成。實(shí)施過程中以學(xué)生為主、教師為輔,教師就學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)施中提出的問題開展分析討論,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、提出解決方案,以達(dá)到鍛煉提高學(xué)生解決問題能力的目的。最后以書面總結(jié)的方式按小組形成報(bào)告,通過小組答辯形式綜合確定成績。
2.3綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)
2.3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)意義學(xué)生在掌握CAD基本知識(shí)和理論后,可以通過CAD綜合性實(shí)踐項(xiàng)目獲得綜合素質(zhì)提高,達(dá)到深化知識(shí)、了解科研程序的目的,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、鉆研科學(xué)的興趣,培養(yǎng)獨(dú)立思考、善于創(chuàng)造、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。筆者曾就利用在研究課題結(jié)合實(shí)際工程問題項(xiàng)目方案做過相關(guān)討論,本文就CDIO中增強(qiáng)人文素質(zhì)培養(yǎng)和綜合素質(zhì)培養(yǎng)方面對綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)做進(jìn)一步改進(jìn),以期增強(qiáng)綜合項(xiàng)目的多元性和復(fù)合性,培養(yǎng)學(xué)生開闊視野、創(chuàng)新探索、多角度分析解決問題的能力。
2.3.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容方案主要內(nèi)容為創(chuàng)意平面圖形設(shè)計(jì)。利用已有的平面圖形繪制基本軟件完成創(chuàng)意圖形。平面設(shè)計(jì)軟件選用矢量圖形軟件,如AutoCAD、Coreldraw、Fireworks等。要求設(shè)計(jì)圖形具有一定品味、色彩配比合理、反映創(chuàng)意人獨(dú)有特征,具備材料運(yùn)用對象并可以加工為相應(yīng)的藝術(shù)品,有一定珍藏價(jià)值。圖3為以民俗圖案年年有余等為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的錢包圖案,運(yùn)用AutoCAD、Flash完成,適于紡織品材料,可作為年節(jié)禮品。圖4為運(yùn)用AutoCAD、Firework完成契合平面圖形設(shè)計(jì),將民間有關(guān)福祿壽的相關(guān)紋樣用于基本形構(gòu)造,整體圖案可以應(yīng)用于木板雕刻、建筑裝飾鑲嵌或其他諸如藝術(shù)玻璃鑲嵌工藝。圖5為運(yùn)用AutoCAD完成秦騎馬傭平面圖形設(shè)計(jì),該圖案可以應(yīng)用于木板雕刻,作為旅游紀(jì)念品具有收藏價(jià)值。
3結(jié)語
2012年9月~2013年11月期間,課題組深入電力行業(yè)的8家單位進(jìn)行調(diào)研,對工程師的工作環(huán)境進(jìn)行了實(shí)地參觀,對企業(yè)教育培訓(xùn)負(fù)責(zé)人、工程師進(jìn)行了訪談,訪談人次22次(工程師14名,教育培訓(xùn)負(fù)責(zé)人8名)。同時(shí),經(jīng)過企業(yè)人力資源部門核準(zhǔn),課題組采用方便抽樣的方法,對工程師進(jìn)行了問卷調(diào)查,調(diào)查問卷集中發(fā)放,當(dāng)場回收,最終收集到908個(gè)有效工程師的樣本。 本文選擇三個(gè)維度作為觀測工程師學(xué)習(xí)需求特征的重點(diǎn):個(gè)人特征、基本工作情況、學(xué)習(xí)情況。個(gè)人特征很大程度上反映或影響個(gè)人的文化背景和專業(yè)能力?;竟ぷ髑闆r反映工程師的職業(yè)狀況和工作閱歷,以及企業(yè)對員工勞動(dòng)價(jià)值的衡量標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)可程度。學(xué)習(xí)情況反映工程師的學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)期待和興趣、學(xué)習(xí)能力和習(xí)慣、學(xué)習(xí)困難等等。這三個(gè)維度基本涵蓋了影響工程師在職學(xué)習(xí)的主要因素,能夠比較全面地反映工程師的學(xué)習(xí)需求情況,在此基礎(chǔ)上發(fā)展出訪談提綱的操作化程序和調(diào)查問卷各個(gè)維度的操作化定義,并在每個(gè)維度下設(shè)計(jì)了分指標(biāo)。從有效樣本中選取年齡段為25~55歲;學(xué)歷背景為本科、碩士、博士;專業(yè)職稱為初、中、高級;職位級別為初、中、高級的有效樣本,使用IBMSPSS 19.0軟件進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析,同時(shí)對訪談筆記和錄音進(jìn)行整理分析,最后在定量和定性研究的基礎(chǔ)上得出工程師的學(xué)習(xí)需求特征。
二、工程師學(xué)習(xí)需求特征
調(diào)查統(tǒng)計(jì)的總體結(jié)果顯示,88%的工程師認(rèn)為進(jìn)入企業(yè)工作后的教育活動(dòng)對專業(yè)職稱、職位的晉升有幫助,77%的工程師認(rèn)為目前所接受的教育進(jìn)修以及自學(xué)情況能夠滿足個(gè)人職業(yè)發(fā)展的需要,58%的工程師認(rèn)為在學(xué)習(xí)期間的工資待遇不低于平時(shí)的正常工資,同時(shí)男女工程師對以上問題的認(rèn)同差異不顯著。由此可以看出,工程師對企業(yè)教育培訓(xùn)的相關(guān)制度和措施表示認(rèn)可,工程師與企業(yè)對教育培訓(xùn)的重要作用達(dá)成了共識(shí),即教育培訓(xùn)是企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的需要、是企業(yè)人才儲(chǔ)備的主要措施,能夠激勵(lì)員工發(fā)揮自身潛能、造就更適合企業(yè)的特色技能。
1.學(xué)習(xí)愿望強(qiáng)烈、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)明確。
為打造具有核心競爭力的現(xiàn)代化企業(yè),電力企業(yè)建立了培訓(xùn)、考核、使用、待遇、發(fā)展一體化的人才培養(yǎng)激勵(lì)機(jī)制,為各類人才發(fā)展?fàn)I造了一個(gè)良好的環(huán)境。在這樣的大環(huán)境下,作為企業(yè)先進(jìn)技術(shù)的代表者、企業(yè)發(fā)展骨干力量的工程師,對學(xué)習(xí)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的愿望,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)直接表現(xiàn)為通過學(xué)歷教育獲取文憑、或通過職業(yè)培訓(xùn)提高專業(yè)技能水平。60%的工程師認(rèn)為需要參加學(xué)歷教育,81%的工程師認(rèn)為需要參加職業(yè)培訓(xùn)提升自己的專業(yè)技能水平。同時(shí),在908個(gè)有效樣本中,70%的工程師接受過正規(guī)的學(xué)校教育,具有一定的專業(yè)背景,同時(shí)又是通過層層選拔進(jìn)入企業(yè)工作的,但是所學(xué)專業(yè)與所從事的工作的相關(guān)性卻差異顯著,從圖2看出,目前所從事的工作與所學(xué)專業(yè)完全相關(guān)的僅占24%,基本以及有一些相關(guān)的占68%,完全不相關(guān)的占8%。早在1974年,克拉斯用定量方法分析了工程師參加繼續(xù)教育情況與工作業(yè)績的關(guān)系,結(jié)果表明參與繼續(xù)工程教育對工程師的職業(yè)發(fā)展有積極作用、參加繼續(xù)教育的工程師的工資增長更顯著。本文的研究結(jié)果印證并豐富了克拉斯的結(jié)論,即繼續(xù)教育對工程師發(fā)展具有正相關(guān)作用。首先,工程師通過不斷學(xué)習(xí)來提升職業(yè)能力,能夠獲得更多的升職、升級機(jī)會(huì),從而提高經(jīng)濟(jì)收入、改善生活品質(zhì)。雖然難以用單純的物質(zhì)成果來量化繼續(xù)工程教育的經(jīng)濟(jì)效益的大小,但是繼續(xù)工程教育的教育收益率卻不容質(zhì)疑。其次,工程師所接受的正規(guī)教育不足以幫助其解釋或解決實(shí)際工作中遇到了問題。李鋒亮等在中國大范圍實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的時(shí)代背景下,通過實(shí)證研究也發(fā)現(xiàn),在高等教育階段專業(yè)知識(shí)的準(zhǔn)備不足將顯著提高工程師入職后發(fā)生過度教育的概率。最后,隨著中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、科技進(jìn)步的發(fā)展,企業(yè)的生產(chǎn)模式、經(jīng)營模式、發(fā)展戰(zhàn)略在不斷發(fā)展變化,對專業(yè)技術(shù)崗位的要求越來越高,工程師只有通過持續(xù)專業(yè)化的學(xué)習(xí),才能使自己從準(zhǔn)專業(yè)或?qū)I(yè)化程度較低的從業(yè)者成為專業(yè)化水平較高的從業(yè)者。
2.對學(xué)習(xí)內(nèi)容的種類、層次的要求差異性顯著。
由于工程師涉及不同的專業(yè)領(lǐng)域,對象較為廣泛,工程師個(gè)人特征和職業(yè)經(jīng)歷的不同,對學(xué)習(xí)內(nèi)容的種類、層次的要求差異性很大。不同年齡的有效樣本在哲學(xué)人文知識(shí)、專業(yè)知識(shí)及技能、職業(yè)素養(yǎng)、認(rèn)知溝通能力四個(gè)方面有顯著差異(圖3)、不同學(xué)歷的有效樣本在專業(yè)知識(shí)及技能方面有顯著差異、不同職稱的有效樣本在職業(yè)素養(yǎng)、認(rèn)知溝通能力方面有顯著差異。雖然國際社會(huì)對工程師的知識(shí)和能力的整體結(jié)構(gòu)達(dá)成了一定共識(shí),建立一些比較成熟的工程師素質(zhì)模型,例如約翰等提出的工程師領(lǐng)導(dǎo)力模型、莫文建構(gòu)的工程師特質(zhì)四面體以及布倫達(dá)等的工程師能力框架。然而,形成工程師學(xué)習(xí)內(nèi)容差異性的原因不容忽視。首先,正規(guī)的學(xué)校教育對工程師的知識(shí)結(jié)構(gòu),特別是專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)的建構(gòu)具有決定性作用。院校工程教育的重要作用是不言而喻的,使學(xué)生在完成學(xué)業(yè)時(shí),初步具備成為工程師的基本素質(zhì)和條件。其次,在工程師不同的職業(yè)生涯階段,所需獲取的知識(shí)和提升的技能是有所變化的,年輕工程師所需學(xué)習(xí)的知識(shí)及技能對其職業(yè)發(fā)展影響更大。最后,工程師認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了工程師的職業(yè)準(zhǔn)入資格,而且基本反映了工程師的職業(yè)水平和等級,級別越高的工程師對職業(yè)素養(yǎng)和認(rèn)知溝通能力的要求越高。
3.對學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)地點(diǎn)的選擇個(gè)性化突出。
工程師的學(xué)習(xí)活動(dòng)體現(xiàn)出成人學(xué)習(xí)的特殊性,他們的工作閱歷、生活經(jīng)歷、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)隨著時(shí)間的延續(xù)會(huì)不斷積累,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)與個(gè)體自我經(jīng)歷的整合。在個(gè)體自我作用下,更希望依據(jù)個(gè)人已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和行為習(xí)慣來選擇最合適的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)地點(diǎn)。不同年齡階段的工程師在學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)地點(diǎn)的選擇方面的不同。就學(xué)習(xí)地點(diǎn)而言,高等院校仍然是工程師首選的學(xué)習(xí)場所,優(yōu)質(zhì)的教育資源和良好的教學(xué)環(huán)境是高校的絕對優(yōu)勢;企業(yè)現(xiàn)場學(xué)習(xí)受到年輕工程師的青睞,這種體驗(yàn)式的教育方式能夠培養(yǎng)他們的現(xiàn)場意識(shí)、提高工作效率,進(jìn)而提高產(chǎn)品的品質(zhì)。就學(xué)習(xí)方式而言,課堂面授是最常用的教學(xué)方式,25~34歲和45~54歲工程師對回歸課堂表現(xiàn)出濃厚興趣;問題研討通過討論交流獲得對問題的新的認(rèn)識(shí)或獲得解決問題的方法,這種學(xué)習(xí)方式受到35~44歲工程師的歡迎。在企業(yè)實(shí)際調(diào)研還發(fā)現(xiàn),師帶徒方式較好解決了集中學(xué)習(xí)與員工需求匹配度較低的問題,緩解了工學(xué)矛盾,特別對年輕工程師熟悉工作環(huán)境和業(yè)務(wù),獲得崗位工作經(jīng)驗(yàn)很有效果。此外,雖然與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式相比,遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)能夠打破時(shí)空局限降低學(xué)習(xí)成本,但是并不受到被試樣本的歡迎,這可能與行業(yè)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況以及工作性質(zhì)有關(guān)系。
4.工作學(xué)習(xí)矛盾突出、時(shí)間成本排序第一。
要想獲得理想的學(xué)習(xí)效果,工程師需要克服諸多困難,投入包括資金、時(shí)間、努力程度和勞動(dòng)等學(xué)習(xí)成本。從圖9可以看出,中國電力行業(yè)的工程師在參加繼續(xù)教育活動(dòng)時(shí),存在著諸多困難,其中認(rèn)為時(shí)間成本有較大困難的最多,其次是工作壓力,第三是費(fèi)用承擔(dān)。現(xiàn)代社會(huì)中人們對時(shí)間價(jià)值的重視程度越來越高,首先,在時(shí)間分配問題上,工程師需要兼顧的因素很多。所調(diào)查的企業(yè)普遍采取了崗位聘任制,工程師在工作時(shí)間內(nèi)崗位責(zé)任大,同時(shí)工程師一般都有自己的家庭,是家庭的頂梁柱。因此,除了企業(yè)安排的在工作時(shí)間內(nèi)的集中培訓(xùn)和現(xiàn)場培訓(xùn)外,工程師參加學(xué)習(xí)都要占用一定的業(yè)余時(shí)間,如何在工作、生活之余,抽出時(shí)一定的時(shí)間和精力進(jìn)行學(xué)習(xí)是工程師面臨的最大的實(shí)際問題。其次,在有限學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)效率問題。隨著年齡的增長,成人的記憶、感知能力等智力因素開始呈下降趨勢,對學(xué)習(xí)缺乏信心、長時(shí)間不學(xué)習(xí)容易產(chǎn)生惰性;而且由于教學(xué)內(nèi)容的針對性不強(qiáng)、教學(xué)進(jìn)度不緊湊等客觀原因,使工程師認(rèn)為在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)沒有獲得最佳的學(xué)習(xí)效果,時(shí)間的浪費(fèi)造成學(xué)習(xí)價(jià)值的降低。
三、工程師學(xué)習(xí)需求對繼續(xù)工程教育的影響
現(xiàn)代工程師的學(xué)習(xí)需求呈現(xiàn)出迫切性、差異化、個(gè)性化、持續(xù)性等特點(diǎn),同時(shí)學(xué)習(xí)也存在諸多困難,繼續(xù)工程教育辦學(xué)機(jī)構(gòu)應(yīng)該更多關(guān)注工程師群體學(xué)習(xí)需求特性,通過提供全方位的教育服務(wù)獲得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益,同時(shí)使學(xué)習(xí)者獲得教育收益,國家得到所需的人才,實(shí)現(xiàn)國家、組織和個(gè)人都受益的結(jié)果。因此以工程師為辦學(xué)對象的繼續(xù)工程教育不是單純的教育培訓(xùn),已經(jīng)形成一個(gè)廣泛意義上的工程師能力開發(fā)系統(tǒng),不僅涉及教育系統(tǒng)內(nèi)部,而且與政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)、社會(huì)組織等外部社會(huì)系統(tǒng)有著廣泛而密切聯(lián)系。在深入理解工程師學(xué)習(xí)需求特征的基礎(chǔ)上,形成工程師“提高能力水平”和“發(fā)揮能力水平”的組織保障和管理機(jī)制,才能實(shí)現(xiàn)工程師自身價(jià)值、創(chuàng)造企業(yè)價(jià)值、進(jìn)而推動(dòng)工程科技進(jìn)步。
1.工程師的個(gè)人職業(yè)發(fā)展是繼續(xù)工程教育辦學(xué)的源動(dòng)力。
根據(jù)馬斯洛的需求層次理論,約瑟夫在1978年提出了工程師學(xué)習(xí)需求理論,建構(gòu)了工程師的需求層次,他認(rèn)為大多數(shù)工程師的需求在尊重需要和自我實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)層次,繼續(xù)教育機(jī)構(gòu)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注工程師的這兩個(gè)層次的需要?,F(xiàn)代工程師對待工作,不僅僅是謀生的手段,而是在工作中體驗(yàn)各種經(jīng)歷并確立自己的個(gè)性和可能性,發(fā)揮自身潛能,重新塑造自我,實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值;通過持續(xù)的學(xué)習(xí)來更新專業(yè)知識(shí),提高職業(yè)能力,實(shí)現(xiàn)從職場新手到工程師、再到行家里手的職業(yè)發(fā)展。因此,工程師的個(gè)人職業(yè)發(fā)展是繼續(xù)工程教育辦學(xué)的源動(dòng)力。繼續(xù)工程教育辦學(xué)機(jī)構(gòu)為工程師提供教育服務(wù),以學(xué)習(xí)者為中心是辦學(xué)的基本思想。工程師學(xué)習(xí)需求的個(gè)性化、多樣化決定了辦學(xué)的多元化,工程師學(xué)習(xí)的階段性和終身性決定了教育服務(wù)的可持續(xù)性。這就要求辦學(xué)機(jī)構(gòu)將學(xué)習(xí)者(工程師)作為客戶來看待,研究工程師的學(xué)習(xí)需求、關(guān)注工程師的學(xué)習(xí)成本、加強(qiáng)與工程師的交流、考慮工程師學(xué)習(xí)的便利性。同時(shí),辦學(xué)機(jī)構(gòu)要將這一思想實(shí)施于教育培訓(xùn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié),一方面通過提供更快速和周到的優(yōu)質(zhì)教育服務(wù)吸引和維持更多的客戶,另一方面通過對業(yè)務(wù)流程的全面管理來降低運(yùn)營成本。辦學(xué)機(jī)構(gòu)不僅要做知識(shí)的傳授和技能的培訓(xùn),還要做品牌做生活,通過創(chuàng)建品牌核心價(jià)值觀,營造新型生活方式,實(shí)現(xiàn)工程師在社會(huì)尊重、自我職業(yè)實(shí)現(xiàn)等層次需求的滿足;通過建立客戶俱樂部并開展相關(guān)后續(xù)服務(wù)和增值服務(wù),成為工程師交流溝通的新模式和學(xué)習(xí)休閑的驛站,成為工程師的學(xué)習(xí)圈、生活圈和交友圈。
2.工程師所在企業(yè)的激勵(lì)機(jī)制是繼續(xù)工程教育辦學(xué)的驅(qū)動(dòng)力。
工程師群體首先隸屬于一定的企業(yè),一般有正式的組織基礎(chǔ),是工程師學(xué)習(xí)的主要組織形式;其次工程師隸屬于一定的工程師協(xié)會(huì)或?qū)I(yè)協(xié)會(huì),這些協(xié)會(huì)一般屬于公益性的、非盈利性的非正式組織,在協(xié)調(diào)政府、企業(yè)、工程師之間的關(guān)系、維護(hù)工程師權(quán)益、提供專業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用,是工程師學(xué)習(xí)的有利支撐。工業(yè)企業(yè)是繼續(xù)工程教育的主體,也是有效實(shí)施的重要力量;不僅能促進(jìn)工程師的合理分配、使用和流動(dòng)、而且能激勵(lì)工程師更加積極地提升能力和素質(zhì)。因此,工程師所在企業(yè)的激勵(lì)機(jī)制是繼續(xù)工程教育辦學(xué)的驅(qū)動(dòng)力。目前,國家重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域和行業(yè)的大中型企業(yè)都高度認(rèn)同繼續(xù)教育對工程師個(gè)人職業(yè)發(fā)展、企業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略實(shí)施的重要性,而且絕大多數(shù)工程師都有繼續(xù)教育經(jīng)歷。大型國有骨干企業(yè)都建立了以任職體系、素質(zhì)模型、績效管理為依據(jù)的教育培訓(xùn)體系,而且由企業(yè)出資建設(shè)的企業(yè)大學(xué),作為員工培訓(xùn)的一種創(chuàng)新形式發(fā)展迅速。但是企業(yè)教育培訓(xùn)體系有待完善、企業(yè)大學(xué)的師資水平和教學(xué)質(zhì)量有待提高、培訓(xùn)內(nèi)容的針對性和實(shí)用性有待加強(qiáng)。此外,中小企業(yè)和民營企業(yè)繼續(xù)教育狀況存在很多困難,這是由于中小企業(yè)規(guī)模小、所擁有的社會(huì)資源少、對高素質(zhì)人才的吸引力較弱,員工的流動(dòng)性大,造成這些企業(yè)的工程師數(shù)量少、一崗多責(zé),更多的是依靠行業(yè)協(xié)會(huì)、社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)參加教育培訓(xùn)。因此行業(yè)協(xié)會(huì)和社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)針對中小企業(yè)和民營企業(yè)工程師學(xué)習(xí)需求特點(diǎn),要建立相應(yīng)的繼續(xù)教育模式和組織動(dòng)員機(jī)制。
3.工程師的制度管理構(gòu)成繼續(xù)工程教育辦學(xué)的約束力。
社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,對工程師的專業(yè)化程度和能力水平的要求越來越高,使得這一職業(yè)的不可替代性越來越強(qiáng)。嚴(yán)格的工程師制度管理是工程師職業(yè)存在的基礎(chǔ),體現(xiàn)了工程師執(zhí)業(yè)的專業(yè)地位和壟斷地位。對工程師的權(quán)利和義務(wù)的規(guī)定可以保證工程師職業(yè)整體的質(zhì)量和水平;標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)威性的工程師“從業(yè)資格”和“執(zhí)業(yè)資格”制度是檢驗(yàn)工程師學(xué)習(xí)和培訓(xùn)效果的重要參考依據(jù);社會(huì)化、專業(yè)化的工程師管理可以提高工程師的勞動(dòng)所得以及社會(huì)公眾的認(rèn)同感。因此,工程師的制度管理構(gòu)成繼續(xù)工程教育辦學(xué)的約束力。雖然由于工程師學(xué)習(xí)需求旺盛,繼續(xù)工程教育辦學(xué)機(jī)構(gòu)近年發(fā)展迅猛,隊(duì)伍規(guī)模不斷壯大,但是建設(shè)發(fā)展不均衡、辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范等問題造成辦學(xué)機(jī)構(gòu)良莠不齊,繼續(xù)教育面臨“學(xué)而無用”、“含金量低”的尷尬局面,制約著辦學(xué)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。由于繼續(xù)工程教育辦學(xué)機(jī)構(gòu)的建設(shè)和發(fā)展與工程師職業(yè)資格制度之間存在關(guān)聯(lián)性,將工程師的繼續(xù)教育、專業(yè)技術(shù)資格的獲得和晉升與其職業(yè)發(fā)展結(jié)合起來,能夠形成工程師供需的良性循環(huán)。以培養(yǎng)合格工程師為核心的繼續(xù)工程教育辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),能夠規(guī)范和約束辦學(xué)機(jī)構(gòu)的辦學(xué)行為、引導(dǎo)辦學(xué)機(jī)構(gòu)提高辦學(xué)質(zhì)量和完善管理。工程師制度管理中有關(guān)繼續(xù)教育課程、學(xué)時(shí)、學(xué)分要求及規(guī)定為辦學(xué)機(jī)構(gòu)的課程體系建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容安排提供依據(jù)和參考借鑒。
4.工程師學(xué)習(xí)的經(jīng)費(fèi)保障形成繼續(xù)工程教育辦學(xué)的生命力。
工程師的教育經(jīng)費(fèi)保障制度原則上是政府、企業(yè)和個(gè)人合理分擔(dān)成本。政府的投入主要在于基礎(chǔ)建設(shè)和公共職業(yè)培訓(xùn)平臺(tái)建設(shè);企業(yè)執(zhí)行2006年國家出臺(tái)的“關(guān)于于企業(yè)職工教育經(jīng)費(fèi)提取與使用管理的意見”的規(guī)定,企業(yè)按人員工資總額的1.5%~2.5%提取職工教育經(jīng)費(fèi),對于在職學(xué)歷教育,各個(gè)企業(yè)制定了不同規(guī)定給予報(bào)銷相關(guān)費(fèi)用;工程師個(gè)人自覺參與繼續(xù)教育的投入意識(shí)越來越強(qiáng)。然而,由于工程師教育培訓(xùn)具有專業(yè)性強(qiáng)、入行門檻高、前期設(shè)施投入大、運(yùn)行維護(hù)成本高的特點(diǎn),使得充足的人力、物力和財(cái)力資源投入成為繼續(xù)工程教育機(jī)構(gòu)生存發(fā)展的根本條件。因此工程師學(xué)習(xí)的經(jīng)費(fèi)保障形成繼續(xù)工程教育辦學(xué)的生命力。在教育經(jīng)費(fèi)投資總量不足、繼續(xù)工程教育經(jīng)費(fèi)有限的現(xiàn)實(shí)條件下,拓展其他籌資渠道,廣泛吸收社會(huì)資金,鼓勵(lì)和支持社會(huì)組織參與繼續(xù)教育活動(dòng),形成國家、企業(yè)、社會(huì)和個(gè)人對繼續(xù)教育多元投入機(jī)制是解決繼續(xù)工程教育經(jīng)費(fèi)困難的主要解決辦法。其次,高校、企業(yè)、社會(huì)力量任何一個(gè)辦學(xué)主體都不可能獨(dú)立承擔(dān)起工程師的學(xué)習(xí)培訓(xùn)任務(wù),不是搞“大而全”、“你有我有大家有”,造成教育資源的大量浪費(fèi),而是要“有所為,有所不為”,形成各具優(yōu)勢的辦學(xué)特色,滿足多樣化的工程師學(xué)習(xí)需求。最后,確保優(yōu)質(zhì)教育資源的有效共享和整合,建立資源共享機(jī)制、學(xué)分互認(rèn)互換制度,構(gòu)建工程師繼續(xù)教育的“立交橋”。
四、結(jié)語
人才培養(yǎng)課程體系有兩種經(jīng)典的組織管理模式:學(xué)科知識(shí)體系完整的學(xué)位教育模式;師傅帶徒弟似的職業(yè)培訓(xùn)模式,即通過項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)模式。第一種模式適于培養(yǎng)抽象思維能力,進(jìn)行科學(xué)研究。第二種模式適合于學(xué)生模仿學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)興趣和知識(shí)吸收效率。在實(shí)踐中,更多是將這兩種模式融合。一種是以學(xué)科導(dǎo)向?yàn)橹?,把?xiàng)目穿插其中進(jìn)行知識(shí)關(guān)聯(lián),如國際上流行的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作(CDIO)工程教育理念,以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐、課程之間聯(lián)系的方式培養(yǎng)工程能力,構(gòu)建系統(tǒng)化能力培養(yǎng)課程體系和教學(xué)大綱,包括專業(yè)技術(shù)知識(shí)和推理能力,個(gè)人素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng),個(gè)人交際和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下全面系統(tǒng)地應(yīng)用知識(shí)能力等4類一級能力,17組二級能力以及73種具體能力,這是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”等教學(xué)方法的集中概括和抽象表達(dá)。另一種是如當(dāng)前的高職教育,以項(xiàng)目為主,把學(xué)科知識(shí)穿插其中,以典型工作過程來開發(fā)和建設(shè)課程體系。軟件工程+冶金工程復(fù)合型專業(yè)要培養(yǎng)掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)理論與技術(shù)方法,具備有色金屬冶金的基礎(chǔ)理論、生產(chǎn)工藝知識(shí)、科學(xué)管理和工業(yè)設(shè)計(jì)的基本理論知識(shí),系統(tǒng)接受軟件工程訓(xùn)練,能在企事業(yè)單位有關(guān)冶金工程領(lǐng)域的信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的應(yīng)用型、復(fù)合型人才。其課程體系有兩個(gè)重要特點(diǎn):軟件工程、冶金工程都是一門操作性、實(shí)踐應(yīng)用性極強(qiáng)的專業(yè),其復(fù)合型知識(shí)結(jié)構(gòu)也繼承了這一特性,實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該成為該類復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié);軟件設(shè)計(jì)是一門藝術(shù),沒有固定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行與冶金工程有關(guān)軟件的設(shè)計(jì)過程中,必須根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況對各種要素進(jìn)行權(quán)衡與折衷,才能滿足用戶要求。學(xué)生要在軟件開發(fā)過程中積累項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。課程體系貫徹軟件工程、冶金工程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合原則,將冶金工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容融入軟件工程軟件開發(fā)案例教學(xué),提高學(xué)生復(fù)合型專業(yè)知識(shí)學(xué)以致用能力。制定的課程體系如表1所示,以培養(yǎng)CDIO四類一級能力為目標(biāo)。在該課程體系中,為了實(shí)現(xiàn)復(fù)合知識(shí)融合,學(xué)生一方面為掌握冶金工程專業(yè)知識(shí)使用別人開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn),通過基本素質(zhì)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、主干專業(yè)課程培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)和推理能力及個(gè)人素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng);另一方面,結(jié)合軟件工程知識(shí)和冶金工程專業(yè)知識(shí),開發(fā)具有自己特色功能的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),既培養(yǎng)個(gè)人交際能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,又培養(yǎng)知識(shí)全面系統(tǒng)應(yīng)用能力。在整個(gè)課程體系中,有兩條非常明確的軟件工程+冶金工程復(fù)合型專業(yè)知識(shí)融合的教學(xué)內(nèi)容主線。第一條主線是以融合冶金工程專業(yè)知識(shí)的仿真軟件開發(fā)課程為主線,即高級語言程序設(shè)計(jì)(課程應(yīng)用C語言開發(fā)數(shù)值計(jì)算仿真軟件)、C#軟件開發(fā)(開發(fā)鋼鐵冶煉虛擬實(shí)驗(yàn)軟件為范例)。第二條主線是以軟件工程和冶金工程理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)相互融合應(yīng)用于分析解決實(shí)際問題為主線,如軟件項(xiàng)目管理(應(yīng)用冶金工程知識(shí)進(jìn)行軟件項(xiàng)目的進(jìn)度控制)、計(jì)算機(jī)在冶金中的應(yīng)用(從冶金工程、軟件工程等角度建立數(shù)值仿真模型)、CAD輔助設(shè)計(jì)(利用計(jì)算工具軟件輔助分析冶金過程自動(dòng)檢測與控制參數(shù))。
二、課程教學(xué)改革
設(shè)計(jì)好軟件工程+冶金工程復(fù)合型人才培養(yǎng)課程體系后,對每門課程必須按照CDIO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革和實(shí)踐。在課程體系中,實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)以培養(yǎng)學(xué)生成為軟件工程師和冶金工程師為目標(biāo),分為認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、課程單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)(高級語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、冶金原理課程實(shí)驗(yàn))、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)(鋼鐵冶煉過程綜合模擬實(shí)訓(xùn))、畢業(yè)實(shí)習(xí)(含頂崗實(shí)習(xí))等環(huán)節(jié),幫助學(xué)生從軟件用戶(冶金工程師)、軟件開發(fā)者(軟件工程師)等不同角度,理解軟件工程、冶金工程等所傳授的專業(yè)知識(shí),提高學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)的興趣。為實(shí)現(xiàn)軟件工程專業(yè)、冶金工程專業(yè)課程知識(shí)相互融合,需要進(jìn)行復(fù)合型案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)。在理論授課過程中,選擇軟件工程、冶金工程復(fù)合型專業(yè)知識(shí)的項(xiàng)目如鋼鐵冶煉過程作為案例,利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),圍繞冶金工業(yè)的整個(gè)工藝流程,研發(fā)了從采礦、燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等冶金工業(yè)過程關(guān)鍵工藝高度仿真的教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源。例如,虛擬仿真鋼鐵冶金加工過程,展示煉鐵-煉鋼鑄造、鍛造、焊接、擠、壓、拉、拔、熱處理等環(huán)節(jié),避免了高危險(xiǎn)、資源消耗大的大型綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。基于虛擬現(xiàn)實(shí)的煉鋼連鑄仿真系統(tǒng),將工藝復(fù)雜煉鋼生產(chǎn)可視化,又不會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水、噪音等各種污染,學(xué)生可在安全的仿真環(huán)境中熟悉煉鋼連鑄生產(chǎn)設(shè)備和工藝。熱軋帶鋼虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)通過虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生具有身臨其境的現(xiàn)場實(shí)習(xí)感覺,理解復(fù)雜的工藝流程,提高對熱軋工藝流程的興趣和認(rèn)識(shí),掌握冶金工程、材料科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)。這些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,有效增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性、易重復(fù)性、綜合性和創(chuàng)造性,學(xué)生能在虛擬環(huán)境中自主開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),加深對實(shí)驗(yàn)方法和學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,更好地培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力,為人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)提供了強(qiáng)有力的支撐。在學(xué)生參與開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過程中,由軟件工程專業(yè)教師和冶金工程專業(yè)教師組成導(dǎo)師組,指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì),培養(yǎng)其協(xié)作與溝通能力,及全面系統(tǒng)應(yīng)用知識(shí)能力。從大學(xué)三年級開始至畢業(yè),采用師生雙向選擇的方式,為每名學(xué)生確定導(dǎo)師組,導(dǎo)師組完成對學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)及畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作。如表2所示,通過開發(fā)鋼鐵冶煉仿真為范例實(shí)現(xiàn)復(fù)合專業(yè)知識(shí)融合,開發(fā)出具有自己特色功能的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件。
三、結(jié)語
(一)語文教育是培養(yǎng)和提高大學(xué)生工程素質(zhì)的前提和基礎(chǔ)
語文素養(yǎng)、思維品質(zhì)、自知能力、價(jià)值觀和世界觀等人文素養(yǎng),對工程素質(zhì)有著巨大影響,是培養(yǎng)和提高工程素質(zhì)的前提和基礎(chǔ)。提高人文素養(yǎng)能促進(jìn)學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)的效果。語文教育在促進(jìn)學(xué)生形成良好的個(gè)性和健全的人格,促進(jìn)學(xué)生全面和諧發(fā)展方面起著重要的作用。語文素養(yǎng)包括語文知識(shí)、閱讀能力、邏輯思維能力、寫作能力和口語表達(dá)能力等,直接關(guān)乎人的思維品質(zhì)、文化品位、審美情趣、知識(shí)視野、情感態(tài)度,對于獲取工程知識(shí)、形成工程能力和培養(yǎng)工程意識(shí)具有重大作用與影響。楊雄里院士說:“在我看來,科學(xué)上的造詣和語言文字功底有某種必然的聯(lián)系,因?yàn)榭茖W(xué)研究需要嚴(yán)密的邏輯思維,而思維是通過語言文字來進(jìn)行的。語言文字修養(yǎng)的高低,直接影響到人的思維能力強(qiáng)弱;文學(xué)修養(yǎng)又能影響到人的語言表達(dá)能力。科研成果需要運(yùn)用準(zhǔn)確生動(dòng)的語言表達(dá)出來,一個(gè)連語言都不能很好運(yùn)用的人是決難寫好科學(xué)論文的?!?/p>
(二)工程素質(zhì)對語文教育的制約
工程素質(zhì)的核心是科學(xué)精神,求真、求實(shí)、求新、求變的科學(xué)精神促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展?,F(xiàn)代工程、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和高科技產(chǎn)品,改變了人類的生存方式、思想觀念和行為習(xí)慣,也直接影響了人文理念和素養(yǎng)??茖W(xué)技術(shù)本身就是先進(jìn)文化的重要組成部分,是科學(xué)教育和終生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,自然也是語文教材選篇的重要內(nèi)容。科學(xué)可以改變?nèi)说氖澜缬^,達(dá)爾文進(jìn)化論顛覆了西方的神創(chuàng)論,基因的發(fā)現(xiàn)揭示了生命遺傳和變異規(guī)律,天體物理和宇宙大爆炸理論的提出則改變了人類的宇宙觀;科學(xué)改變了人的價(jià)值觀,知識(shí)和信息成了無價(jià)之寶,生態(tài)環(huán)境被重點(diǎn)保護(hù);科學(xué)改變了人的發(fā)展觀,地球科學(xué)的發(fā)展消除了人類對于自然的恐懼,也告誡人類地球系統(tǒng)的復(fù)雜性和脆弱性,警示人類要愛護(hù)地球,傳統(tǒng)粗放式工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞遭到抨擊和禁止,人類應(yīng)該“敬畏”和尊重自然??茖W(xué)的進(jìn)步使人類的發(fā)展觀經(jīng)歷了從認(rèn)知自然、開發(fā)自然到與自然和諧發(fā)展的變化,形成了可持續(xù)發(fā)展的思想。
(三)語文教育要為提高工程素質(zhì)服務(wù)
具有良好人文素養(yǎng)的主體在工程活動(dòng)中會(huì)表現(xiàn)出對工程安全和環(huán)境保護(hù)的重視,以及對工程質(zhì)量和生命意義的追求等。沒有良好人文素養(yǎng)的工程管理者和技術(shù)人員,在面臨個(gè)人利益與集團(tuán)利益、個(gè)人生命財(cái)產(chǎn)與人民生命財(cái)產(chǎn)選擇時(shí),由于缺乏正義、誠信和職業(yè)道德,而成為假冒偽劣工程的干將和奴仆??茖W(xué)精神和人文精神是工程素質(zhì)的靈魂,二者相輔相成。因此,高等教育中的語文教育,應(yīng)以提高人文素養(yǎng)、培養(yǎng)人文精神為目標(biāo),更好地為提高學(xué)生的工程素質(zhì)服務(wù)。
二、提高大學(xué)生工程素質(zhì)的有效途徑
(一)加強(qiáng)語文教育的人文維度
語文教育兼具兩種功能,一是人文功能,即提升學(xué)生的人文素養(yǎng)、文化素質(zhì)和審美能力;二是工具,即提升學(xué)生的口頭和書面表達(dá)能力。對于大學(xué)語文而言,人文性是其課程定位的最基本、最重要的方面。因此,高等教育中的語文教育應(yīng)樹立“人才培養(yǎng)、服務(wù)社會(huì)”的理念,發(fā)揮其獨(dú)特的人文教育功能和作用,為培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才服務(wù)。
(二)在語文教育中融入科學(xué)精神
語文教學(xué)既要解決學(xué)生熟練運(yùn)用漢語言文字,利用語言進(jìn)行形象思維和抽象思維,繼承民族精神和人類遺產(chǎn),提高文化修養(yǎng)和培養(yǎng)高尚情操,形成良好的個(gè)性和健全的人格等問題,又要將人文精神和科學(xué)精神有機(jī)結(jié)合,可以通過科學(xué)典故講解進(jìn)行滲透,也可以通過尊重歷史文化的求實(shí)精神加以熏陶,鼓勵(lì)學(xué)生對未知世界的探索精神和創(chuàng)新精神等,尤其應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和對比分析能力。
(三)在工程素質(zhì)培養(yǎng)中植入人文理念
基于CDIO工程教育模式的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)方法(下簡稱CDIO教學(xué)法),以培養(yǎng)學(xué)生的基本工程能力和工程綜合素質(zhì)為目標(biāo),將“面向?qū)ο筌浖こ獭敝R(shí)體系中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)滲透到實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)中,而這些環(huán)節(jié)和軟件工程生命周期完全一致,在各個(gè)環(huán)節(jié)中解決問題的方法則可以采用CDIO的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行理念。我們參照CDIO能力大綱,提出通過“面向?qū)ο筌浖こ獭苯虒W(xué)和課程項(xiàng)目實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生如下方面能力:①通過基于案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)來學(xué)習(xí),要求學(xué)生能夠深入理解“面向?qū)ο筌浖こ獭钡闹R(shí)體系和該課程的基礎(chǔ)理論并能在實(shí)際項(xiàng)目中加以靈活應(yīng)用?!懊嫦?qū)ο筌浖こ獭钡闹R(shí)體系為學(xué)生理解和應(yīng)用其基礎(chǔ)理論解決分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行中的實(shí)際問題打下基礎(chǔ)并提供有效工具;而“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚摶A(chǔ)為學(xué)生針對實(shí)際問題進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造提供動(dòng)力,為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題提供理論支持。②通過“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程中項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng),要求學(xué)生創(chuàng)建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),通過課程項(xiàng)目實(shí)踐各個(gè)環(huán)節(jié)(包括需求分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)及在此環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)活動(dòng)、溝通與協(xié)調(diào)、文檔撰寫),培養(yǎng)學(xué)生的良好職業(yè)素養(yǎng),以及團(tuán)隊(duì)合作、系統(tǒng)思維、工程實(shí)踐、項(xiàng)目管理和文檔寫作的能力。③通過“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚搶W(xué)習(xí)和課程實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力,以開發(fā)出具有鮮明個(gè)性的軟件作品。
2CDIO教學(xué)法在“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚摷捌湔n程項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1總體設(shè)計(jì)
目前,“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)安排共計(jì)54學(xué)時(shí),我們將理論教學(xué)內(nèi)容與課程項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在整個(gè)教學(xué)周期內(nèi),按照軟件生命周期并結(jié)合CDIO、案例與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法,設(shè)計(jì)理論課程案例教學(xué)過程中的相關(guān)活動(dòng),配合對應(yīng)的課程項(xiàng)目實(shí)施活動(dòng)加以有效組織與實(shí)踐,在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)的進(jìn)展與深入,要求學(xué)生記錄自己團(tuán)隊(duì)活動(dòng)中的相關(guān)內(nèi)容,按照我們事先制定的規(guī)范撰寫并維護(hù)項(xiàng)目文檔。具體解決方案是:第一,正式課程教學(xué)的1~6周,設(shè)計(jì)項(xiàng)目描述和需求獲取與分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體活動(dòng),這些活動(dòng)包括分別標(biāo)識(shí)實(shí)體對象、邊界對象和控制對象;將用例映射成對象;建立對象之間的交互;標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)、聚集和屬性;對單一對象狀態(tài)依賴行為的建模;對對象之間的繼承關(guān)系建模;對本階段的分析對象模型進(jìn)行評審;基于分析對象模型標(biāo)識(shí)出設(shè)計(jì)目標(biāo),進(jìn)行子系統(tǒng)分解和標(biāo)識(shí);將子系統(tǒng)映射到系統(tǒng)構(gòu)件元素上;標(biāo)識(shí)并存儲(chǔ)持久性數(shù)據(jù);設(shè)計(jì)訪問控制策略;設(shè)計(jì)全局控制流;標(biāo)識(shí)服務(wù);標(biāo)識(shí)邊界條件;對系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行評審。第二,7~14周,設(shè)計(jì)對象設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的活動(dòng),這些活動(dòng)包括學(xué)習(xí)軟件復(fù)用和設(shè)計(jì)模式,并在詳細(xì)設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用;對對象之間的接口進(jìn)行說明,涉及標(biāo)識(shí)遺漏的屬性和操作、說明接口類型、簽名與可見性,說明接口中相關(guān)方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三,15~16周,設(shè)計(jì)測試階段中的活動(dòng)。第四,17周,進(jìn)行相關(guān)的總結(jié)活動(dòng),包括項(xiàng)目文檔的靜態(tài)檢查和驗(yàn)收,以及課程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)演示與現(xiàn)場回答問題。
2.2設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目
在設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目中,將考慮提供給學(xué)生一個(gè)貫穿整個(gè)學(xué)期的課程教學(xué)項(xiàng)目描述,為此我們將選擇開發(fā)一個(gè)基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的實(shí)例很多,可以由教師設(shè)定或者由學(xué)生自選,如教師可根據(jù)教學(xué)中的需要設(shè)定一類基于Web的師生交流系統(tǒng),以方便實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間關(guān)于做項(xiàng)目時(shí)的溝通。學(xué)生也可以根據(jù)個(gè)人興趣選擇網(wǎng)游軟件開發(fā),或者選擇基于Web的電子商務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)等。總之,相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要教師事先準(zhǔn)備好項(xiàng)目描述或問題定義。為了開發(fā)這類基于Web的應(yīng)用系統(tǒng),教師需要指定項(xiàng)目使用的環(huán)境和工具,主要包括兩類:一類是開發(fā)環(huán)境與工具、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、界面開發(fā)工具等,另一類是項(xiàng)目管理工具。這一階段設(shè)計(jì)的活動(dòng)屬于CDIO中的構(gòu)思階段。
2.3設(shè)計(jì)理論課程教學(xué)過程
首先,在理論課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中,我們主要依據(jù)的是第3版的SWEBOK標(biāo)準(zhǔn)(2013),在CDIO工程教育模式的指導(dǎo)下,完成相關(guān)知識(shí)體系教學(xué)設(shè)計(jì)。在SWEBOK2013版中的17個(gè)知識(shí)點(diǎn)中(其中2個(gè)為候補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)),我們選擇了其中10個(gè)知識(shí)點(diǎn),并將這些知識(shí)點(diǎn)融合到“面向?qū)ο筌浖こ獭钡睦碚撜n程教學(xué)中。這些知識(shí)點(diǎn)可有效地體現(xiàn)著CDIO的工程教育理念,如軟件需求體現(xiàn)了CDIO的構(gòu)思,軟件設(shè)計(jì)體現(xiàn)了CDIO的設(shè)計(jì),軟件構(gòu)造和軟件測試體現(xiàn)了CDIO的實(shí)現(xiàn),軟件維護(hù)體現(xiàn)了CDIO的運(yùn)作等。其次,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)理論教學(xué)過程。一方面,以案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法為基礎(chǔ),“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程中相關(guān)知識(shí)體系及理論學(xué)習(xí),要求學(xué)生在學(xué)習(xí)和思考中掌握“面向?qū)ο筌浖こ獭钡南嚓P(guān)知識(shí)、術(shù)語、理論和技術(shù)基礎(chǔ),并通過團(tuán)隊(duì)方式共同學(xué)習(xí)、討論和完成作業(yè),并以團(tuán)隊(duì)形式參加全體同學(xué)的各種討論活動(dòng);另一方面,要求學(xué)生圍繞著項(xiàng)目描述或者待解決的問題描述,完成團(tuán)隊(duì)組建、工具選擇、項(xiàng)目計(jì)劃制定,并開始執(zhí)行需求工程中的需求獲取和需求分析活動(dòng),以及在此基礎(chǔ)上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng),這些階段的工作結(jié)論需要學(xué)生加以記錄,特別是需求獲取與分析的結(jié)論和總體設(shè)計(jì)結(jié)論更要以文檔形式加以記錄。第三,結(jié)合案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué),進(jìn)一步完成“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚撜n程。具體做法是一方面引入小型案例,另一方面引入面向應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際項(xiàng)目,并在項(xiàng)目描述、需求獲取和分析活動(dòng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對象設(shè)計(jì)中,將該項(xiàng)目的具體情景或者可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案引入課堂,在課堂上組織學(xué)生參與討論、分析這些基于場景的案例,將需求階段和系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中涉及的重點(diǎn)知識(shí)、術(shù)語、過程與步驟等重點(diǎn)和難點(diǎn)融入到案例中來講解和學(xué)習(xí),以便于學(xué)生真正理解相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對應(yīng)著CDIO中的構(gòu)思階段。
2.4基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
解決軟件項(xiàng)目中的問題或?qū)崿F(xiàn)軟件項(xiàng)目中的任務(wù),要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)行活動(dòng),并在整個(gè)活動(dòng)中的各個(gè)階段貫徹CDIO工程教育的理念,即讓學(xué)生能夠?qū)浖?xiàng)目中的任務(wù)完成進(jìn)行構(gòu)思,獲取與軟件項(xiàng)目相對應(yīng)的軟件系統(tǒng)的功能性需求、非功能性需求和系統(tǒng)約束,并以文檔方式進(jìn)行描述;接著,通過設(shè)計(jì)手段來完成項(xiàng)目任務(wù),用系統(tǒng)來對應(yīng)將來要完成的任務(wù),并在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中落實(shí)項(xiàng)目的各項(xiàng)要求,這需要通過對系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)來達(dá)到,并將設(shè)計(jì)結(jié)論記錄在軟件設(shè)計(jì)文檔中;在前面構(gòu)思和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,選擇合適的程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施,用編程的方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng),并完成相應(yīng)的測試任務(wù),注意在實(shí)現(xiàn)過程中,同樣要將相關(guān)結(jié)論以文檔的形式加以記錄,以備維護(hù)之需;在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后,通過部署和運(yùn)行等方式,讓該軟件系統(tǒng)(可以看成是本項(xiàng)目的解決方案)呈現(xiàn)出價(jià)值。在這一完整過程中,讓學(xué)生通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)過程,體驗(yàn)到軟件產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行(包括維護(hù))所經(jīng)歷的全生命周期過程。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對應(yīng)著CDIO中的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)階段。
2.5項(xiàng)目總結(jié)與項(xiàng)目驗(yàn)收過程教學(xué)設(shè)計(jì)
項(xiàng)目總結(jié)過程的教學(xué)設(shè)計(jì)是以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行自我總結(jié)并撰寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告,以個(gè)人為單位撰寫學(xué)習(xí)心得,教師主要驗(yàn)收和檢查相應(yīng)的項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告和學(xué)生學(xué)習(xí)心得。項(xiàng)目驗(yàn)收過程的核心是開展兩階段驗(yàn)收活動(dòng),即在學(xué)期的15~18周中,選擇第15周進(jìn)行一次中期檢查,第18周再進(jìn)行一次期終項(xiàng)目驗(yàn)收。全體主講教師和輔導(dǎo)教師組成一個(gè)答辯小組(一般為4人),他們事先要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,包括現(xiàn)場點(diǎn)名以確認(rèn)學(xué)生的有效身份并結(jié)合點(diǎn)名宣布學(xué)生團(tuán)隊(duì)的答辯順序,保證答辯的有效性和合理性;由答辯小組組長宣布評分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)和學(xué)生是否能夠通過本次驗(yàn)收活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3實(shí)踐活動(dòng)
在“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)活動(dòng)中,共有45位學(xué)生(組成了15個(gè)團(tuán)隊(duì))全程參與了我們的教學(xué)改革過程,現(xiàn)在僅就驗(yàn)收答辯環(huán)節(jié)進(jìn)行說明。整個(gè)答辯所耗時(shí)間共計(jì)7個(gè)多小時(shí);答辯老師根據(jù)實(shí)際情況(最低底線是學(xué)生必須完成項(xiàng)目要求的最基本功能),充分肯定了學(xué)生到目前為止所完成的開發(fā)成果,同時(shí)建議相關(guān)學(xué)生利用即將到來的假期進(jìn)一步完成或完善該應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā),及時(shí)修改設(shè)計(jì)上的缺陷。在本次教改實(shí)驗(yàn)過程中,我們充分認(rèn)識(shí)到這一教學(xué)過程對教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論基礎(chǔ)教學(xué)上過硬,還需要具備軟件項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),這樣才能夠做到既能站在理論的高度指導(dǎo)學(xué)生分析和解決問題,同時(shí)也能給出實(shí)實(shí)在在的課程項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)中的技術(shù)指導(dǎo)。
4結(jié)語
基于CDIO工程教育模式的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)方法(下簡稱CDIO教學(xué)法),以培養(yǎng)學(xué)生的基本工程能力和工程綜合素質(zhì)為目標(biāo),將“面向?qū)ο筌浖こ獭敝R(shí)體系中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)滲透到實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)中,而這些環(huán)節(jié)和軟件工程生命周期完全一致,在各個(gè)環(huán)節(jié)中解決問題的方法則可以采用CDIO的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行理念。我們參照CDIO能力大綱,提出通過“面向?qū)ο筌浖こ獭苯虒W(xué)和課程項(xiàng)目實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生如下方面能力:①通過基于案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)來學(xué)習(xí),要求學(xué)生能夠深入理解“面向?qū)ο筌浖こ獭钡闹R(shí)體系和該課程的基礎(chǔ)理論并能在實(shí)際項(xiàng)目中加以靈活應(yīng)用?!懊嫦?qū)ο筌浖こ獭钡闹R(shí)體系為學(xué)生理解和應(yīng)用其基礎(chǔ)理論解決分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行中的實(shí)際問題打下基礎(chǔ)并提供有效工具;而“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚摶A(chǔ)為學(xué)生針對實(shí)際問題進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造提供動(dòng)力,為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題提供理論支持。②通過“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程中項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng),要求學(xué)生創(chuàng)建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),通過課程項(xiàng)目實(shí)踐各個(gè)環(huán)節(jié)(包括需求分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)及在此環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)活動(dòng)、溝通與協(xié)調(diào)、文檔撰寫),培養(yǎng)學(xué)生的良好職業(yè)素養(yǎng),以及團(tuán)隊(duì)合作、系統(tǒng)思維、工程實(shí)踐、項(xiàng)目管理和文檔寫作的能力。③通過“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚搶W(xué)習(xí)和課程實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力,以開發(fā)出具有鮮明個(gè)性的軟件作品。
2CDIO教學(xué)法在“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚摷捌湔n程項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1總體設(shè)計(jì)
目前,“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)安排共計(jì)54學(xué)時(shí),我們將理論教學(xué)內(nèi)容與課程項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在整個(gè)教學(xué)周期內(nèi),按照軟件生命周期并結(jié)合CDIO、案例與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法,設(shè)計(jì)理論課程案例教學(xué)過程中的相關(guān)活動(dòng),配合對應(yīng)的課程項(xiàng)目實(shí)施活動(dòng)加以有效組織與實(shí)踐,在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)的進(jìn)展與深入,要求學(xué)生記錄自己團(tuán)隊(duì)活動(dòng)中的相關(guān)內(nèi)容,按照我們事先制定的規(guī)范撰寫并維護(hù)項(xiàng)目文檔。具體解決方案是:第一,正式課程教學(xué)的1~6周,設(shè)計(jì)項(xiàng)目描述和需求獲取與分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體活動(dòng),這些活動(dòng)包括分別標(biāo)識(shí)實(shí)體對象、邊界對象和控制對象;將用例映射成對象;建立對象之間的交互;標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)、聚集和屬性;對單一對象狀態(tài)依賴行為的建模;對對象之間的繼承關(guān)系建模;對本階段的分析對象模型進(jìn)行評審;基于分析對象模型標(biāo)識(shí)出設(shè)計(jì)目標(biāo),進(jìn)行子系統(tǒng)分解和標(biāo)識(shí);將子系統(tǒng)映射到系統(tǒng)構(gòu)件元素上;標(biāo)識(shí)并存儲(chǔ)持久性數(shù)據(jù);設(shè)計(jì)訪問控制策略;設(shè)計(jì)全局控制流;標(biāo)識(shí)服務(wù);標(biāo)識(shí)邊界條件;對系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行評審。第二,7~14周,設(shè)計(jì)對象設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的活動(dòng),這些活動(dòng)包括學(xué)習(xí)軟件復(fù)用和設(shè)計(jì)模式,并在詳細(xì)設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用;對對象之間的接口進(jìn)行說明,涉及標(biāo)識(shí)遺漏的屬性和操作、說明接口類型、簽名與可見性,說明接口中相關(guān)方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三,15~16周,設(shè)計(jì)測試階段中的活動(dòng)。第四,17周,進(jìn)行相關(guān)的總結(jié)活動(dòng),包括項(xiàng)目文檔的靜態(tài)檢查和驗(yàn)收,以及課程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)演示與現(xiàn)場回答問題。
2.2設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目
在設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目中,將考慮提供給學(xué)生一個(gè)貫穿整個(gè)學(xué)期的課程教學(xué)項(xiàng)目描述,為此我們將選擇開發(fā)一個(gè)基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的實(shí)例很多,可以由教師設(shè)定或者由學(xué)生自選,如教師可根據(jù)教學(xué)中的需要設(shè)定一類基于Web的師生交流系統(tǒng),以方便實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間關(guān)于做項(xiàng)目時(shí)的溝通。學(xué)生也可以根據(jù)個(gè)人興趣選擇網(wǎng)游軟件開發(fā),或者選擇基于Web的電子商務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)等??傊嚓P(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要教師事先準(zhǔn)備好項(xiàng)目描述或問題定義。為了開發(fā)這類基于Web的應(yīng)用系統(tǒng),教師需要指定項(xiàng)目使用的環(huán)境和工具,主要包括兩類:一類是開發(fā)環(huán)境與工具、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、界面開發(fā)工具等,另一類是項(xiàng)目管理工具。這一階段設(shè)計(jì)的活動(dòng)屬于CDIO中的構(gòu)思階段。
2.3設(shè)計(jì)理論課程教學(xué)過程
首先,在理論課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中,我們主要依據(jù)的是第3版的SWEBOK標(biāo)準(zhǔn)(2013),在CDIO工程教育模式的指導(dǎo)下,完成相關(guān)知識(shí)體系教學(xué)設(shè)計(jì)。在SWEBOK2013版中的17個(gè)知識(shí)點(diǎn)中(其中2個(gè)為候補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)),我們選擇了其中10個(gè)知識(shí)點(diǎn),并將這些知識(shí)點(diǎn)融合到“面向?qū)ο筌浖こ獭钡睦碚撜n程教學(xué)中。這些知識(shí)點(diǎn)可有效地體現(xiàn)著CDIO的工程教育理念,如軟件需求體現(xiàn)了CDIO的構(gòu)思,軟件設(shè)計(jì)體現(xiàn)了CDIO的設(shè)計(jì),軟件構(gòu)造和軟件測試體現(xiàn)了CDIO的實(shí)現(xiàn),軟件維護(hù)體現(xiàn)了CDIO的運(yùn)作等。其次,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)理論教學(xué)過程。一方面,以案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法為基礎(chǔ),“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程中相關(guān)知識(shí)體系及理論學(xué)習(xí),要求學(xué)生在學(xué)習(xí)和思考中掌握“面向?qū)ο筌浖こ獭钡南嚓P(guān)知識(shí)、術(shù)語、理論和技術(shù)基礎(chǔ),并通過團(tuán)隊(duì)方式共同學(xué)習(xí)、討論和完成作業(yè),并以團(tuán)隊(duì)形式參加全體同學(xué)的各種討論活動(dòng);另一方面,要求學(xué)生圍繞著項(xiàng)目描述或者待解決的問題描述,完成團(tuán)隊(duì)組建、工具選擇、項(xiàng)目計(jì)劃制定,并開始執(zhí)行需求工程中的需求獲取和需求分析活動(dòng),以及在此基礎(chǔ)上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng),這些階段的工作結(jié)論需要學(xué)生加以記錄,特別是需求獲取與分析的結(jié)論和總體設(shè)計(jì)結(jié)論更要以文檔形式加以記錄。第三,結(jié)合案例/項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué),進(jìn)一步完成“面向?qū)ο筌浖こ獭崩碚撜n程。具體做法是一方面引入小型案例,另一方面引入面向應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際項(xiàng)目,并在項(xiàng)目描述、需求獲取和分析活動(dòng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對象設(shè)計(jì)中,將該項(xiàng)目的具體情景或者可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案引入課堂,在課堂上組織學(xué)生參與討論、分析這些基于場景的案例,將需求階段和系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中涉及的重點(diǎn)知識(shí)、術(shù)語、過程與步驟等重點(diǎn)和難點(diǎn)融入到案例中來講解和學(xué)習(xí),以便于學(xué)生真正理解相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對應(yīng)著CDIO中的構(gòu)思階段。
2.4基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
解決軟件項(xiàng)目中的問題或?qū)崿F(xiàn)軟件項(xiàng)目中的任務(wù),要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)行活動(dòng),并在整個(gè)活動(dòng)中的各個(gè)階段貫徹CDIO工程教育的理念,即讓學(xué)生能夠?qū)浖?xiàng)目中的任務(wù)完成進(jìn)行構(gòu)思,獲取與軟件項(xiàng)目相對應(yīng)的軟件系統(tǒng)的功能性需求、非功能性需求和系統(tǒng)約束,并以文檔方式進(jìn)行描述;接著,通過設(shè)計(jì)手段來完成項(xiàng)目任務(wù),用系統(tǒng)來對應(yīng)將來要完成的任務(wù),并在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中落實(shí)項(xiàng)目的各項(xiàng)要求,這需要通過對系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)來達(dá)到,并將設(shè)計(jì)結(jié)論記錄在軟件設(shè)計(jì)文檔中;在前面構(gòu)思和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,選擇合適的程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施,用編程的方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng),并完成相應(yīng)的測試任務(wù),注意在實(shí)現(xiàn)過程中,同樣要將相關(guān)結(jié)論以文檔的形式加以記錄,以備維護(hù)之需;在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后,通過部署和運(yùn)行等方式,讓該軟件系統(tǒng)(可以看成是本項(xiàng)目的解決方案)呈現(xiàn)出價(jià)值。在這一完整過程中,讓學(xué)生通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)過程,體驗(yàn)到軟件產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行(包括維護(hù))所經(jīng)歷的全生命周期過程。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對應(yīng)著CDIO中的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)階段。
2.5項(xiàng)目總結(jié)與項(xiàng)目驗(yàn)收過程教學(xué)設(shè)計(jì)
項(xiàng)目總結(jié)過程的教學(xué)設(shè)計(jì)是以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行自我總結(jié)并撰寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告,以個(gè)人為單位撰寫學(xué)習(xí)心得,教師主要驗(yàn)收和檢查相應(yīng)的項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告和學(xué)生學(xué)習(xí)心得。項(xiàng)目驗(yàn)收過程的核心是開展兩階段驗(yàn)收活動(dòng),即在學(xué)期的15~18周中,選擇第15周進(jìn)行一次中期檢查,第18周再進(jìn)行一次期終項(xiàng)目驗(yàn)收。全體主講教師和輔導(dǎo)教師組成一個(gè)答辯小組(一般為4人),他們事先要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,包括現(xiàn)場點(diǎn)名以確認(rèn)學(xué)生的有效身份并結(jié)合點(diǎn)名宣布學(xué)生團(tuán)隊(duì)的答辯順序,保證答辯的有效性和合理性;由答辯小組組長宣布評分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)和學(xué)生是否能夠通過本次驗(yàn)收活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3實(shí)踐活動(dòng)
在“面向?qū)ο筌浖こ獭闭n程教學(xué)活動(dòng)中,共有45位學(xué)生(組成了15個(gè)團(tuán)隊(duì))全程參與了我們的教學(xué)改革過程,現(xiàn)在僅就驗(yàn)收答辯環(huán)節(jié)進(jìn)行說明。整個(gè)答辯所耗時(shí)間共計(jì)7個(gè)多小時(shí);答辯老師根據(jù)實(shí)際情況(最低底線是學(xué)生必須完成項(xiàng)目要求的最基本功能),充分肯定了學(xué)生到目前為止所完成的開發(fā)成果,同時(shí)建議相關(guān)學(xué)生利用即將到來的假期進(jìn)一步完成或完善該應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā),及時(shí)修改設(shè)計(jì)上的缺陷。在本次教改實(shí)驗(yàn)過程中,我們充分認(rèn)識(shí)到這一教學(xué)過程對教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論基礎(chǔ)教學(xué)上過硬,還需要具備軟件項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),這樣才能夠做到既能站在理論的高度指導(dǎo)學(xué)生分析和解決問題,同時(shí)也能給出實(shí)實(shí)在在的課程項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)中的技術(shù)指導(dǎo)。
4結(jié)語