基于卓越工程师培养的工程训练教学模式探究
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摘 要：工程训练教学模式的科学设计与规范运行是实现工程训练教学目标的基本保证。西北农林科技大学在机械类专业的工程训练教学实践中，从指导思想、方法和构成要素等三个方面，对面向“卓越工程师计划”的工程训练教学新模式进行了研究和实践探索，构建了“教学目标―教学大纲―教学活动”一体化的工程训练教学新模式。
关键词：工程训练；教学模式；卓越工程师；CDIO
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）03-0065-03
工程训练是学生第一次在工程化环境中接受的工程基础教育，对其终身工程能力与素养的形成具有重要的启蒙作用。在我国当前大力推进“卓越工程师培养教育计划”（下文简称“卓越计划”），着力培养创新能力强的高质量工程技术人才的新形势下，如何构建面向“卓越计划”的工程训练教学新模式，为学生在大学阶段的工程教育和毕业后成长为卓越工程师奠定良好的基础，是工程训练教学实践中必须面对的重要问题之一。
CDIO工程教育模式将现代社会和产业发展对工程技术员的知识、能力和素质要求以工程学的基本原理表达了出来，有很强的操作性和广泛的适应性，有助于工程教育课程的设置及教育方法的研究[1-2]，对面向“卓越计划”的工程训练教学新模式的构建在认知与方法上有一定的指导意义。本文结合西北农林科技大学机械类专业工程训练的教学实践，对构建面向“卓越计划”的工程训练教学新模式的指导思想、方法和教学新模式的构成要素进行分析探讨。
一、CDIO的内涵与特点
（一）CD IO的内涵
CDIO 的核心理念是以工程产品、生产流程和系统从研发到运行的生命周期为载体，以教育学生在团队协作环境中，理解对复杂产品、流程或系统如何进行构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate）为诉求，有效开展工程教育活动，培养现代社会和产业发展需求的工程技术人才，是大工程观教育理念的具体体现[3-4]。为将这一理念付诸教学实践，CDIO联合高校、产业界和校友共同协商确定出现代工程技术人才所应具备的知识、能力和素质要求，并把这些要求以工程学的原理表达出来，分解成“技术知识与推理”、“个人与职业技能”、“人际交往技能”、“CDIO能力”等四个一级目标。为提高可操作性，CDIO对一级目标又进行了二级和三级分解，制定了12条准则，形成了详细的人才培养目标内容体系，同时对工程教育过程所必需的课程体系、教学过程、师资队伍、考核评估等基本要素及其特征作了规范和要求，为该模式的实施指明了方法和途径。
（二）CD IO的特点
CDIO这种以产业需求为导向，联合高校、产业界和校友共同确定现代工程人才的培养目标，把培养目标分解转化成多层次、可操作的教学大纲，再通过对课程体系设置、教学过程设计、师资队伍建设、考核评估机制等教学基本要素的规范和要求，把教学大纲的内容落实在具体教育教学活动中的做法，之所以在国际范围内引起广泛的关注和推广，最为关键的原因，是其在培养目标与实现目标的具体教学活动之间设计了明确的对应支撑关系，把培养目标细化分解到操作层面的教育教学活动中，以培养目标统领具体的教育教学活动，以具体的教学活动保证培养目标的实现。
为充分发挥工程训练在学生工程教育中的启蒙作用，可在认知和方法上借鉴CDIO的成功经验，从工程训练的教学目标分析、大纲内容的形成，到具体教学活动设计进行一体化的思考，构建面向“卓越计划”的工程训练教学新模式。
二、构建工程训练教学新模式的指导思想和方法
（一）构建工程训练教学新模式的指导思想
工程教育需要大工程观，大工程观是卓越工程师所必备的关键素养，树立大工程观则是卓越工程师培养的基本和关键问题之一[5]。因此，构建面向“卓越计划”的工程训练新模式，在指导思想上应从工程教育的本质出发，既要体现出大工程观的工程教育理念，又要能反映“卓越计划”强化培养学生的工程能力和创新能力的时代要求[6]。
（二）构建工程训练教学新模式的方法
在认知和方法上借鉴CDIO的成功经验，建立既能体现大工程观的工程教育理念，又能反映“卓越计划”时代要求的工程训练教学新模式，首先应结合工程训练课程的性质，分析其在专业培养体系和卓越工程师培养中地位和作用，确定出其与专业培养目标和卓越工程师培养要求相符的教学目标；其次应在准确理解工程训练教学目标的基础上，把工程训练的教学目标分析转化成具有可操作性的教学大纲，使教学大纲的每一项内容与教学目标的要求之间有明确的对应支撑关系；最后再围绕教学目标的实现，通过教学设计将教学大纲中的每一项内容与训练过程中的具体教学活动对应起来，这样就可就把工程训练较为宏观的教学目标，落实在工程训练具体的教学活动中，形成从教学目标到教学大纲，再到具体教学活动的“教学目标―教学大纲―教学活动”对应支撑的一体化工程训练教学新模式，以教学目标统领具体的教学活动，以具体的教学活动保证教学目标的实现。
三、工程训练教学新模式的构成要素分析
建立既能体现大工程观的教育理念，又能反映“卓越计划”时代要求的工程训练教学新模式，就要把大工程观的理念和“卓越计划”的时代要求体现在工程训练的教学目标、教学大纲、教学活动等教学模式的基本构成要素上。
（一）工程训练教学目标的定位
工程训练一般在大一末期至大二初期来进行，在整个专业培养的课程体系中是数学、力学、制图等工程科学基础课向设计、制造等工程专业基础课过渡的桥梁。学生此时在知识储备上缺乏工程实践经验，学习方法与思维方法上习惯于理论课程的推理计算。工程训练就是要为学生在学习方法上实现转变、工程认识的视野拓展上提供基础性训练，为其后续综合工程素质的培养奠定基础。教育部高校金工指导组2009年为工程训练（机械类）确定的目标是：“学习工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质，培养创新精神和创新能力。初步建立起责任、安全、质量、创新、环保、群体、社会、法律、经济、管理、市场、竞争等工程意识。”[7]根据这一目标，西北农林科技大学在工程训练的教学实践中，把面向“卓越计划”的工程训练教学目标提炼为：“学习基本艺知识、锻炼工程实践能力、孕育工程创新精神、培育工程创新能力、初步建立工程意识。”这种定位既与工程训练的性质、内容及学生训练前的知识结构和工程认知水平相吻合，也体现了工程训练在专业课程体系和“卓越计划”中对学生知识、能力和素质培养的启蒙作用。因为工程教育是一个终身的学习过程，工程训练作为工程教育的启蒙环节，只要能让学生学习掌握到基本的工艺知识，激发出学生的创新热情，培育出学生的创新意识，就为其后续的专业学习和成长为卓越工程师奠定了应有的基础。